JP3843471B2 - Air-cooled heat exchanger - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力施設等に用いられる空冷式熱交換装置に係り、特に屋外に設置される空冷式熱交換装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図5は、原子力施設への適用が検討されている空冷式熱交換装置を示したものである。図示するように、この空冷式熱交換装置は複数の鉄骨からなるフレーム構造体aの上部に、複数の伝熱管からなるパネル状の管束部bを備えると共に、この管束部bの下部に円筒状のファンリングcと電動ファンdからなるファン駆動部eとを複数備えたものである。そして、この管束部b側に原子力施設から発生した高温の冷却水、例えば、使用済燃料貯蔵設備の補機冷却水系の冷却水を流すと同時に、その下方の電動ファンdから強制的に外気を送って管束部bを流れる高温の流体を冷却した後、再び補機冷却水系に戻すようにしたものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような構造をした熱交換装置は、ファンリングcの下方から外気を吸い込んでその上方の管束部b側に送るようになっていることから、ファンリングcの吸込口側に十分な空気の吸込み面積を確保するために、図示するように、このファン駆動部eを地面からある程度の高さに設置する必要があった。しかしながら、ファン駆動部eや管束部bの設置高さを高くすると、装置全体の重心が高くなり、耐震性や剛性上が不足してしまうため、多くの鉄骨を使用しなければならないといった問題がある。また、運転中あるいは運転後に降雪があるとその雪融け水によって、特に、この管束部bの下部に大きな氷柱が発生するため、運転の都度、この氷柱を除去しなければならないといった煩わしい作業が強いられる場合がある。さらに、フレーム構造体1の周囲は、空気の取り入れを良好にするためにできるだけ大きく開口させておく必要があるため、フレーム構造体1の鉄骨部分がそのまま外部に露出することとなり、装置全体の美観を損ねてしまうといった欠点もあった。
【0004】
そこで、本発明は上記課題を解決するために案出されたものであり、その主な目的は、装置全体の低重心化を図って耐震性と剛性を向上させると共に、美観を損ねることのない新規な空冷式熱交換装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、原子力施設等で発生した高温の流体を流す複数の伝熱管からなるパネル状の管束部と、その管束部に空気を流して空冷するファン駆動部と、これらを支持するフレーム構造体とを備えた屋外設置の空冷式熱交換装置において、矩体形状のフレーム構造体を地上に立設すると共に、そのフレーム構造体の上面に上記管束部及び上記ファン駆動部を同一平面上に載置し、フレーム構造体の側面に仕切板を設けて、フレーム構造体内に、管束部とファン駆動部を結ぶ空気の流路を区画形成してなるものであり、また、上記管束部とファン駆動部とを上記フレーム構造体の長さ方向に沿って交互に設けると共に、上記流路を一対の管束部とファン駆動部毎に区画してなるものである。
【0006】
本発明は上述したように構成したため、ファン駆動部を駆動し、フレーム構造体の流路内の空気がフレーム構造体の開口部から排気されて流路内が負圧となると、周囲の空気が管束部を通過してフレーム構造体の流路内に流れ込み、その際に、管束部を流れる高温流体を冷却した後、再びファン駆動部によってフレーム構造体の開口部から排気されることになる。あるいは、ファン駆動部で取り入れられた空気はフレーム構造体の上面に形成された開口部からフレーム構造体内の流路側に取り入れられて通過した後、管束部側へ流れ、さらに、ここを通過する際に、管束部を流れる高温流体を冷却した後、フレーム構造体の上方に排気されることになる。すなわち、従来とは異なり、空気の取り入れ及び排気はいずれもフレーム構造体の上面に形成された開口部で行われることになるため、フレーム構造体全体の高さを低くすることが可能となる。
【0007】
従って、装置全体の低重心化が達成され、装置全体の剛性を向上することができる。しかも、管束部とファン駆動部が分離されているため、管束部に氷柱が発生しても、ファン駆動部の駆動には影響がなくなり、そのまま直ぐに運転を開始することもできる。
【0008】
また、フレーム構造体の側面を仕切板で仕切ったため、鉄骨製のフレーム構造体が直接外部に露呈することがなくなり、美観の向上も同時に達成できる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を添付図面に基づいて詳述する。
【0010】
図1及び図2は本発明に係る空冷式熱交換装置の一形態を示したものである。図示するように、この空冷式熱交換装置は、矩体状をした鉄骨製のフレーム構造体1上面の開口部1aに、これを覆うように、複数のフィンチューブ型の伝熱管からなるパネル状の管束部2と、ファン駆動部3が、その長さ方向に沿って交互に設けられている。また、これら管束部2の端部には、入口ヘッダ4aと、出口ヘッダ4bとが設けられており、図示しない原子炉設備等から流れてくる高温の流体を管束部2を通過させて再び原子炉設備側へ戻すようになっている。
【0011】
また、この矩体状をしたフレーム構造体1の4側面には、それぞれ上記管束部2とファン駆動部3の頂部が隠れる程度の高さを有する仕切板8…が設けられており、フレーム構造体1内に空気の流路9が区画形成されている。また、ファン駆動部3は電動ファン5の周囲にファンリング6を備えた送風手段7を並列に備えたものであり、この空気流路9内の空気を外部へ、あるいは外気をこの空気流路9内へ強制的に送るようになっている。尚、このフレーム構造体1の高さは、その流路9の断面積が、管束部2の吸い込み面積より大きくなるように設定されている。また、このファンリング6の吸込口側には図示しないネットが張られており、木の枝等の大きなゴミや鳥などの小動物がファンリング6内に吸い込まれないようになっている。
【0012】
また、図1に示すように、この空気流路9内にはその長さ方向に沿って複数の中間仕切板10…が所定の間隔を隔てて設けられており、フレーム構造体1の長さ方向に沿って、管束部2とファン駆動部3とがそれぞれ一対になるように空気流路9が複数に区画されている。
【0013】
以上において、先ず、図示しない原子力設備から流れてくる高温の流体を入口ヘッダ4aから分岐させてそれぞれの管束部2に供給すると同時に、ファン駆動部3を構成する送風手段7の電動ファン5を駆動すると、フレーム構造体1の流路9内の空気が開口部1aに設けられたファンリング6から強制的に排気されて流路9内が負圧となる。すると、フレーム構造体1の側面は仕切板8で区画されていることから、本装置周囲の空気が管束部2側からこれを通過して流路9内に流れ込み、その際に、管束部2を流れる高温流体の熱を奪ってこれを冷却した後、再びファン駆動部3によってフレーム構造体の開口部1aから上方に排気されることになる。このとき、空気流路9内は、中間仕切板10によって一対の管束部2とファン駆動部3とに区画されていることから、外気は図2に示すように、各ブロック毎にUターン状に流れることになる。その後、一方の冷却された流体は図1に示すように、他方のヘッダ4bで合流した後、再び図示しない原子力設備側に戻されることになる。
【0014】
このように、本発明は、フレーム構造体の上面に開口部を形成し、この開口部に管束部とファン駆動部を同一平面上に設けたため、空気の取入れと排気のいずれもフレーム構造体の上面に形成された開口部で行われることになり、これによってフレーム構造体全体の高さを低くすることが可能となる。従って、装置全体の低重心化が達成されることとなり、地震などに対する装置全体の剛性が大幅に向上する。また、ファン駆動部3を駆動する際に管束部2の下部に氷柱が発生していても、ここで発生する氷柱はファン駆動部3の運転には殆ど影響を及ぼさないため、この氷柱を除去せずに、そのまま運転を開始することができる。尚、この氷柱は管束部2の熱によって自然に除去されることになる。また、フレーム構造体の側面を仕切板で仕切ったため、鉄骨製のフレーム構造体が直接外部に露呈することがなくなり、美観の向上も同時に達成できる。さらに、このフレーム構造体1を複数に分割し、ファン駆動部あるいは管束部を各ユニット毎にモジュール化したものを予め工場等で制作し、これを、現地で組み立てるようにすれば、据え付け工期の短縮と保全コストの低減も同時に達成できる。
【0015】
尚、本実施の形態では、流路9の断面積は管束部2の吸い込み面積よりも大きく設定されているため、流路9での空気の流れの抵抗は殆どなく、ファン駆動部3の負荷は管束部2の吸い込み面積によって左右されることになるため、このような構成にすることによってファン駆動部3の負荷が特に増大するようなことはない。また、空気の流れ方向としては、本実施例とは反対に、ファン駆動部から管束部側へ流しても同様な効果を得ることができるが、そうすると、ファン駆動部内へ小動物が侵入しやすくなったり、また、運転を停止してもネットに捕集されたゴミなどが取り除かれなくなることが考えられることから、図示するように、管束部側からファン駆動部側へ流すようにした方が好ましい。
【0016】
また、本発明はフレーム構造体1の上部開口部1aにファン駆動部3と管束部2を同一平面上に設ければ、上記一形態に限定されるものではなく、例えば、図3に示すようにファン駆動部3の両側や、あるいは図4に示すように、その周囲に管束部2を設けるように構成しても良く、さらにそのファン駆動部3を構成する送風手段7の数やサイズ、出力などは必要に応じて変化させても良いことは勿論である。また、本形態の説明で用いた中間仕切板10は本発明を構成する上で必ずしも必要ではなく、場合によってこれを省いた構成としてもその効果に大きな影響はないと考えられる。
【0017】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、装置全体の低重心化が達成されるため、耐震性や剛性が向上すると共に、管束部に氷柱が発生してもこれを除去する必要がなくなる。また、フレーム構造体を構成する鉄骨部分が、外部に露出しなくなるため、装置全体の美観の向上が達成される等といった優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一形態を示す平面図である。
【図2】図1中A−A断面図である。
【図3】本発明の他の形態を示す平面図である。
【図4】本発明の他の形態を示す平面図である。
【図5】従来の空冷式熱交換装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 フレーム構造体
1a 開口部
2 管束部
3 ファン駆動部
7 送風手段
8 仕切板
9 空気流路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an air-cooled heat exchange device used in nuclear facilities and the like, and more particularly to an air-cooled heat exchange device installed outdoors.
[0002]
[Prior art]
FIG. 5 shows an air-cooled heat exchange apparatus that is being considered for application to nuclear facilities. As shown in the figure, this air-cooled heat exchange device includes a panel-shaped tube bundle portion b composed of a plurality of heat transfer tubes on the upper portion of a frame structure a composed of a plurality of steel frames, and a cylindrical shape below the tube bundle portion b. The fan ring c and the fan drive unit e including the electric fan d are provided in plural. Then, high-temperature cooling water generated from the nuclear facility, for example, cooling water of the auxiliary equipment cooling water system of the spent fuel storage facility, is allowed to flow to the tube bundle part b side, and at the same time, the outside air is forcibly discharged from the electric fan d below. The high-temperature fluid that flows through the tube bundle portion b is cooled and then returned to the auxiliary coolant system again.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the heat exchanging device having such a structure sucks outside air from the lower side of the fan ring c and sends it to the tube bundle part b side above the fan ring c. In order to secure the air suction area, it is necessary to install the fan drive unit e at a certain height from the ground as shown in the figure. However, if the installation height of the fan drive unit e or the tube bundle unit b is increased, the center of gravity of the entire device increases, and the seismic resistance and rigidity are insufficient. Therefore, there is a problem that many steel frames must be used. is there. Also, if there is snow during or after operation, the snow melting water generates a large ice column especially at the lower part of the tube bundle part b. Therefore, the troublesome work of having to remove this ice column every time of operation is strong. May be. Furthermore, since it is necessary to open the periphery of the
[0004]
Therefore, the present invention has been devised to solve the above-mentioned problems, and its main purpose is to lower the center of gravity of the entire device to improve the earthquake resistance and rigidity, and without damaging the aesthetic appearance. The object is to provide a novel air-cooled heat exchange device.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a panel-shaped tube bundle portion composed of a plurality of heat transfer tubes for flowing a high-temperature fluid generated in a nuclear facility, etc., and a fan driving portion for flowing air through the tube bundle portion to perform air cooling, In an air-cooled heat exchange apparatus installed outdoors that includes a frame structure that supports these, a rectangular frame structure is erected on the ground, and the tube bundle portion and the fan drive are mounted on the upper surface of the frame structure. part placed on the same plane, and a partition plate provided on a side surface of the frame structure, the frame structure are those obtained by defining a flow path for air connecting the tube bundle unit and the fan drive, also The tube bundle portion and the fan drive portion are alternately provided along the length direction of the frame structure, and the flow path is divided for each of the pair of tube bundle portions and the fan drive portion.
[0006]
Since the present invention is configured as described above, when the fan driving unit is driven and the air in the flow path of the frame structure is exhausted from the opening of the frame structure and the flow path has a negative pressure, the surrounding air is After passing through the tube bundle portion and flowing into the flow path of the frame structure, the high-temperature fluid flowing through the tube bundle portion is cooled and then exhausted from the opening of the frame structure again by the fan drive portion. Alternatively, the air taken in by the fan drive unit is taken from the opening formed in the upper surface of the frame structure to the flow path side in the frame structure, passes through, then flows to the tube bundle side, and further passes through here. In addition, after the high-temperature fluid flowing through the tube bundle portion is cooled, it is exhausted above the frame structure. That is, unlike the conventional case, both the intake and exhaust of air are performed through the opening formed in the upper surface of the frame structure, and thus the height of the entire frame structure can be reduced.
[0007]
Therefore, the center of gravity of the entire apparatus can be lowered, and the rigidity of the entire apparatus can be improved. In addition, since the tube bundle portion and the fan drive portion are separated, even if an ice column is generated in the tube bundle portion, the drive of the fan drive portion is not affected, and the operation can be started immediately.
[0008]
Moreover, since the side surface of the frame structure is partitioned by the partition plate, the steel frame structure is not directly exposed to the outside, and an improvement in aesthetics can be achieved at the same time.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0010]
1 and 2 show an embodiment of an air-cooled heat exchange apparatus according to the present invention. As shown in the figure, this air-cooled heat exchange device is a panel-like structure composed of a plurality of finned tube heat transfer tubes so as to cover an
[0011]
Further,
[0012]
Further, as shown in FIG. 1, a plurality of
[0013]
In the above, first, a high-temperature fluid flowing from an unillustrated nuclear facility is branched from the
[0014]
Thus, in the present invention, the opening is formed on the upper surface of the frame structure, and the tube bundle portion and the fan drive unit are provided on the same plane in the opening. This is performed at the opening formed on the upper surface, which makes it possible to reduce the height of the entire frame structure. Accordingly, a low center of gravity of the entire apparatus is achieved, and the rigidity of the entire apparatus against an earthquake or the like is greatly improved. Further, even if an icicle is generated in the lower part of the
[0015]
In this embodiment, since the cross-sectional area of the
[0016]
In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment as long as the
[0017]
【The invention's effect】
In short, according to the present invention, since the center of gravity of the entire apparatus is lowered, the earthquake resistance and rigidity are improved, and even if an ice column is generated in the tube bundle portion, it is not necessary to remove it. Moreover, since the steel frame part which comprises a frame structure is no longer exposed outside, the outstanding effect that the improvement of the aesthetics of the whole apparatus is achieved is exhibited.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view illustrating one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
FIG. 3 is a plan view showing another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a plan view showing another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a perspective view showing a conventional air-cooled heat exchange device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
矩体形状のフレーム構造体を地上に立設すると共に、そのフレーム構造体の上面に上記管束部及び上記ファン駆動部を同一平面上に載置し、フレーム構造体の側面に仕切板を設けて、フレーム構造体内に、管束部とファン駆動部を結ぶ空気の流路を区画形成したことを特徴とする空冷式熱交換装置。 A panel-shaped tube bundle part composed of a plurality of heat transfer tubes for flowing a high-temperature fluid generated in a nuclear facility, etc., a fan drive unit that air-cools the tube bundle part by flowing air, and a frame structure that supports them. In the air-cooled heat exchanger installed outdoors,
A rectangular frame structure is erected on the ground, and the tube bundle portion and the fan drive unit are placed on the same plane on the upper surface of the frame structure , and a partition plate is provided on a side surface of the frame structure. , the frame structure, air-cooled heat exchanger, characterized in that the flow path of air to compartment formed connecting the tube bundle unit and the fan drive.
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