具有流體混合區域的配管的製作方法

2023-06-13 10:06:21 3

專利名稱：具有流體混合區域的配管的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種配管，該配管例如適用於原子能發電廠等，具有將不 同溫度的流體混合的流體混合區域。
背景技術：
例如，在原子能發電廠、火力發電廠等發電廠，設置有流有高溫水或 低溫水的很多配管。這些配管以與主管正交的方式連接分支管，存在流過 分支管的低溫水與流過主管的高溫水匯流的流體混合區域(當然，也可為 低溫水在主管內流動、高溫水在分支管內流動的結構)。在這樣的流體混合 區域內，在高溫水與低溫水之間形成溫度分界面，存在有因該溫度分界面 的位置變動(溫度波動)而使得構成配管的金屬熱疲勞的問題。為了避免 這樣的熱疲勞，必需使高溫水和低溫水迅速地進行混合。在專利文獻1中，公開有如下的技術將漸縮管的上遊端固定在分支 管的內周壁，將內徑縮小後的漸縮管下遊端配置在主管的中心軸線上，由 此，促進從漸縮管流出的來自分支管的低溫水和在主管流動的高溫水的混 合。另外，還公開有如下的技術在配置於主管內的漸縮管設置對在主管 流動的流體施加旋轉力的導流葉片，進一步促進流體混合。專利文獻1:(日本)特開2005 - 16686號公報(圖10、圖13及圖14) 但是，根據專利文獻1中記載的技術，雖然能促進流體混合，但難以 完全防止在配管的各部位產生的溫度分界面的變動。因此，期待可進一步 降低由溫度分界面的變動導致的熱疲勞的對策。發明內容本發明是鑑於上述情況而作出的，其目的在於提供一種具有將不同溫 度的流體混合的流體混合區域的配管，防止由溫度分界面的變動導致的熱 疲勞。為了解決上述課題，本發明的具有流體混合區域的配管採用以下方案。即，本發明的具有流體混合區域的配管，具有第一配管；內管，其 前端部配置在所述第一配管內並且在該第一配管的大致中心軸線上，在內 部流動內側流體，該內側流體具有與在所述前端部外側流動的外側流體不 同的溫度、且流速比該外側流體小，在所述內管的下遊側具有將所述外側 流體和所述內側流體混合的流體混合區域，其特徵在於，在所述內管形成 有連接所述前端部和下遊部的焊接部，該焊接部與所述前端部的下遊端之 間的距離為所述第 一配管的內徑以上。由於在內管流動的內側流體的流速比外側流體的流速小，所以，外側 流體向內管內部逆流。向內管內部逆流的外側流體一旦到達內管的焊接部 附近，則在焊接部產生基於溫度變動的溫度波動，產生熱疲勞。因焊接部 與未進行焊接的非焊接部相比，疲勞強度弱且容易產生破損，所以導致壽 命降低。因此，在本發明中，將焊接部與內管前端部的下遊端之間的距離設定 為第一配管的內徑以上。由此，能防止逆流的外側流體到達焊接部附近， 能夠防止因熱疲勞導致的焊接部的破損。另外，本發明的具有流體混合區域的配管，具有第一配管；內管， 其前端部配置在所述第一配管內並且在該第一配管的大致中心軸線上，在 內部流動內側流體，該內側流體具有與在所述前端部的外側流動的外側流 體不同的溫度、且流速比該外側流體小，在所述內管的下遊側具有將所述 外側流體和所述內側流體混合的流體混合區域，其特徵在於，在所述內管 前端部的下遊端i殳置有內徑比上遊側縮小的縮徑部。由於在內管前端部的下遊端i殳有縮徑部，故通過縮徑部能進一步加速 在內管內部流動的內側流體。由此，可防止外側流體向內管內部逆流。另外，為了促進流體混合，也可在內管下遊端的上遊側設置對外側流 體施加繞中心軸線的旋轉力的旋轉機構。另外，本發明的具有流體混合區域的配管，具有第一配管；內管， 其前端部配置在所述第一配管內並且在該第一配管的大致中心軸線上，在 內部流動內側流體，該內側流體具有與在所述前端部的外側流動的外側流 體不同的溫度，在所述內管的下遊側具有將所述外側流體和所述內側流體 混合的流體混合區域，其特徵在於，在所述內管的內部設置有內筒，該內筒的下遊端配置在所述內管下遊端的下遊側，並且在內筒與該內管內壁之 間形成間隙。在內管的內部設置內筒，在內管內壁與內筒之間形成間隙。由此，內側流體分成在內筒外側與內管內側之間流動的外周流路、和在內筒內部 流動的中心流^各。由於外周流路從中心流路分離，所以成為厚度薄的層。由此，與外側 流體的混合被促進。另一方面，由於從內筒的下遊端流出的中心流路從外周流路分離，所 以成為具有小橫截面面積(所謂的細小)的流路。由此，與外側流體的混 合被促進。 _並且，由於將內筒的下遊端配置在內管下遊端的下遊側，所以先使外 周流路和外側流體混合，接著使中心流路和外側流體混合，以兩階段方式 進行混合。由此，與外側流體的混合被進一步促進。在上述配管中，優選為在所述內管的內周壁與所述內筒的外周壁之間， 固定對流體施加繞所述中心軸線的旋轉力的旋轉機構。通過旋轉機構，能夠對在內筒的外側與內管的內側之間流動的內側流 體的外周部分施加旋轉力。由此，與外側流體的混合被促進。另外，由於在內管的內周壁與內筒的外周壁之間設置旋轉機構，並通 過旋轉機構固定內筒，故而能夠可靠地支承內筒。另外，本發明的具有流體混合區域的配管，具有第一配管；內管， 其前端部配置在所述第一配管內並且在該第一配管的大致中心軸線上，在 內部流動內側流體，該內側流體具有與在所述前端部的外側流動的外側流 體不同的溫度，在所述內管的下遊側具有將所述外側流體和所述內側流體 混合的流體混合區域，其特徵在於，所述第一配管設有彎曲部，所述內管 一直延伸到所述彎曲部的下遊側。在第 一 配管形成有彎曲部時，若內側流體和外側流體的混合區域位於 彎曲部的上遊側，則未進行充分混合的流體恐怕會與彎曲部衝撞。因此， 會在彎曲部產生溫度波動，產生熱應力甚至熱疲勞。因此，在本發明中，設置一直延伸到彎曲部下遊側的內管，將流體混合區域配置在彎曲部的下遊側。由此，可防止彎曲部的熱疲勞。在具有流體混合區域的上述配管中，優選在所述第 一 配管的內周壁與所述內管的外周壁之間，固定對流體施加繞所述中心軸線的旋轉力的旋轉 機構。通過旋轉機構可對在內管外側與第 一配管內側之間流動的外側流體施 加旋轉力。由此，促進混合。因內管一直延伸到彎曲部的下遊側，所以，內管的支承剛性會成為問 題。因此，在本發明中，由於在第一配管的內周壁與內管的外周壁之間設 置旋轉機構，並通過旋轉機構固定內管，所以，可以增大內管的支承剛性。另外，本發明的具有流體混合區域的配管，具有第一配管；內管， 其前端部配置在所述第一配管內並且在該第一配管的大致中心軸線上，在 內部流動內側流體，該內側流體具有與在所述前端部的外側流動的外側流 體不同的溫度、且流速比該外側流體小，在所述內管的下遊側具有將所述 外側流體和所述內側流體混合的流體混合區域，其特徵在於，所述第一配 管具有在所述流體混合區域的內徑被擴大的擴大部。通過設置在第 一配管的擴大部，在第 一配管內流動的外側流體的流速 降低。由此，與流速比外側流體小的內側流體的速度差變小，匯流阻力降 低。另外，在本發明的具有流體混合區域的配管中，在所述第一配管的所 述擴大部設有對外側流體施加旋轉力的旋轉機構。通過由設於擴大部的旋轉機構對外側流體施加旋轉力，促進與內側流 體的混合。另外，本發明的具有流體混合區域的配管，具有第一配管；內管， 其前端部配置在所述第一配管內並且在該第一配管的大致中心軸線上，在 內部流動內側流體，該內側流體具有與在所述前端部的外側流動的外側流 體不同的溫度、且流速比該外側流體大，在該內管的下遊側具有將所述外 側流體和所述內側流體混合的流體混合區域，其特徵在於，在所述內管的 前端設有朝向下遊側、內徑逐漸擴大的擴大管。通過在內管的前端設置擴大管，內側流體的速度減小。由此，與流速 比內側流體小的外側流體的速度差變小，匯流阻力降低。另外，上述在具有流體混合區域的各配管中，在所述內管設有將到達 所述流體混合區域之前的未混合流體的 一部分取入的取入機構。因在內管設有將到達流體混合區域之前的流體(例如，外側流體或從流體)的一部分取入的取入口，所以，從取入機 構流入內管內部的未混合流體與在內管流動的內側流體混合。這樣混合的 流體在從內管的前端流出之後，在流體混合區域與外側流體再次混合。這 樣，由於進行兩階段的混合，所以可降低匯流阻力。作為取入機構，例如可例舉在內管的壁部形成的開口或與內管壁部連 接且向上遊側開口的旁通管等。上述具有流體混合區域的各配管，在所述第一配管的外壁連接有引導所述內側流體的第二配管，在該第二配管的內周壁固定有所述內管的上遊二山 J而。在第二配管流動的流體向內管流入並^^皮該內管引導而與在第一配管內 流動的外側流體混合。由於內管連接在第二配管的內周壁，故內管的內徑被設定成比第二配 管的內徑小。因此，內管起到漸縮管的作用。或者，上述具有流體混合區域的各配管，在所述第一配管的外壁連接 有引導所述外側流體的第二配管，在所述第一配管的內周壁固定有所述內 管的上遊端。在第 一配管流動的流體向內管流入並#1該內管引導而與流入第 一配管 內的來自第二配管的外側流體混合。由於內管連接在第一配管的內周壁上，所以內管的內徑設定成比第一 配管的內徑小。因此，內管起到漸縮管的作用。由於適當地設定焊接部與內管下遊端之間的距離，使在焊接部附近不 產生溫度變動，因此，可防止疲勞強度弱的焊接部的熱疲勞。通過在內管下遊端設置縮徑部來促進流體的混合，可減小溫度變動， 防止熱疲勞。通過在內管的前端設置內筒來促進流體的混合，可以減小溫度變動， 防止熱疲勞。另外，相對於具有彎曲部的第一配管，設置一直延伸到該彎曲部下遊 側的內管，將流體混合區域形成在彎曲部下遊側，因此，可以防止彎曲部 的熱疲勞。通過在與第 一配管的混合區域相當的位置設置擴大部，減小內側流體 與外側流體的速度差，降低匯流阻力，因此，促進流體的混合，可通過減小溫度變動來防止熱疲勞。在內側流體的流速比外側流體的流速大時，通過在內管的前端設置擴 大管，使內側流體的速度減小，減小內側流體與外側流體的速度差，降低 匯流阻力，因此，促進流體的混合，可通過減小溫度變動來防止熱疲勞。另外，通過在內管設置將到達流體混合區域之前的未混合流體的 一部 分取入的取入機構，以兩階段方式進行內側流體和外側流體的混合，降低 匯流阻力，因此，促進流體的混合，可通過減小溫度變動來防止熱疲勞。


圖1是表示本發明第一實施方式的縱剖面圖；圖2表示本發明第一實施方式的效果，(a)是表示漸縮管內的無因次溫 度變動幅度的圖表，(b)是表示無因次溫度變動幅度的參數的圖； 圖3是表示本發明第二實施方式的縱剖面圖； 圖4是表示圖3的變形例的縱剖面圖； 圖5是表示本發明第三實施方式的縱剖面圖； 圖6是表示圖5的變形例的縱剖面圖；圖7中(a)是表示本發明第四實施方式的縱剖面圖，(b)是表示參考 例的縱剖面圖；圖8是表示圖7 (a)的變形例的縱剖面圖； 圖9是表示各實施方式的變形例的縱剖面圖； 圖IO是表示本發明第五實施方式的縱剖面圖； 圖ll是表示圖IO的變形例的縱剖面圖； 圖12是表示圖IO的變形例的縱剖面圖；圖13表示圖IO的變形例，(a)是縱剖面圖，(b)是擴大部的橫向剖面圖；圖14是表示本發明第六實施方式的縱剖面圖； 圖15是表示本發明第七實施方式的縱剖面圖。 附圖標記i兌明1 配管2主管(第一配管) 2a 彎曲部2b擴大部2c大徑部(擴大部)3分支管(第二配管)5漸縮管(內管)5a 下遊端 5e 前端部 5f 焊接線(焊接部)5g 縮徑部8、 12、 14旋轉葉片(旋轉機構)10 內筒 20定葉 22 擴大管 24 旁通管(取入機構)M 流體混合區域具體實施方式
下面，參照

本發明的實施方式。 (第一實施方式)下面，參照圖1說明本發明的第一實施方式。 圖1表示具有流體混合區域M的配管1。 配管1由主管(第一配管)2和分支管(第二配管)3構成。 主管2由內徑為D的金屬製造，在該圖中高溫水(高溫流體)從下方 向上方流動。分支管3相對於主管2的外壁以正交的方式連接。分支管3由金屬制 造，在其內部流動溫度比在主管2內流動的高溫水低的低溫水(低溫流體)。 在分支管3內流動的低溫水在圖中從右側向左側流動，通過漸縮管(內管) 5內，/人漸縮管5的下遊端5a向主管2內流出。漸縮管5的上遊端5b被固定在分支管3的內壁。漸縮管5具有從上 遊端5b朝向下遊、內徑逐漸減小的漏鬥狀部5c;與該漏鬥狀部5c連接且 彎曲成直角的彎管部5d;與該彎管部5d連接且直線狀地延伸到下遊端5a 的前端部5e。前端部5e和彎管部(下遊部)5d通過焊接連接，在該連接部位形成有 焊接線(焊接部)5f。從前端部5e的下遊端5a至焊接線5f的長度為主管2的內徑D以上。 另夕卜，前端部5e的內徑為主管2的內徑D的0.3 -0.7倍。另外，在分支管3的內壁與漸縮管5的外壁之間設有凹面形狀部6。通 過該凹面形狀部6，在主管2與分支管3的連接部形成淤水區域T。主管2 的高溫水在該淤水區域T停滯，不供給新的高溫水，並且，從滯留在該區 域T的高溫水向低溫水側釋放熱量。這樣，通過形成所謂的熱套筒來減小 溫度變動。才艮據上述結構的配管1，高溫水在主管2內從下方向上方流動，低溫水 在分支管3內從右側向左側流動。在主管2內流動的高溫水的流速比在分 支管3內流動的低溫水的流速大。在主管2內流動的低溫水通過漸縮管5的外周向上方流動。在形成於 主管2與分支管3的連接部的淤水區域T, 一部分高溫水滯留。在分支管3內流動的低溫水從漸縮管5的上遊端5b向漏鬥狀部5c流 入。在漏鬥狀部5c，內徑逐漸減小，故低溫水隨之增速。通過漏鬥狀部5c 的低溫水在彎管部5d將行進方向彎曲成直角，然後，向前端部5e流動。低 溫水/人前端部5e的下遊端5a流出。從下遊端5a流出的低溫水在混合部M與流過漸縮管5外周側的高溫水 混合。在此，漸縮管5下遊端5a的低溫水的流速比相同位置的高溫水的流速 小，所以，如圖1的箭頭A所示，高速的高溫水從漸縮管5下遊端5a向上 遊側逆流。這樣，因高溫水逆流到漸縮管5內，所以，在漸縮管5的前端 部5e產生基於溫度變動的溫度波動。但是，在本實施方式中，由於將自漸 縮管5下遊端5a到焊接線5f的長度設為主管2的內徑D以上，所以，高 溫流體不會到達焊接線5f。因此，與未進行焊接的非焊接部相比，在疲勞 強度弱的焊接線5f附近不會形成隨位置變動的溫度分界面，所以，可以防 止因熱疲勞導致的焊接線5f的破損。圖2表示用於說明本實施方式的效果的實驗結果。若將在主管2內流動的高溫水的流速設為Um、將在分支管3內流動的 寸氐溫水的流速設為Ub,則低溫水流速Ub除以高溫水流速Um的流速比 (Ub/Um)為0.05以下。高溫水流速Um表示在與分支管2連接的連接部的上遊側的流速，低溫 水流速Ub表示流入漸縮管5內之前的流速。因此，漸縮管下遊端5a的各 流速隨著流路面積減小而增速。但是，在漸縮管5的下遊端5a，高溫水流 速Um比低溫水流速Ub大的這種關係不變。本實驗中的漸縮管下遊端5a 的流速比為0.1左右。圖2 (a)表示在自漸縮管5的下遊端5a向上遊側離開規定距離處的、 漸縮管5內的無因次(無次元)溫度變動幅度f。無因次溫度變動幅度丁*由下式定義。formula see original document page 11在此，T表示流體溫度，Tm表示在主管2內流動的高溫水溫度，Tb表 示在分支管3內流動的低溫水溫度。圖2 (b)表示變動的流體溫度T與高溫水溫度Tm、低溫水溫度Tb之 間的關係。圖2 (a)的左側圖表表示漸縮管5前端部5e的圓周方向位置e的無因 次溫度變動幅度丁*。由該圖表可知，在漸縮管5的下遊端5a (L/D = 0)的 位置，與圓周方向位置e無關，無因次溫度變動幅度f為0.8。在從漸縮管 下遊端5a向上遊側離開到與主管2的內徑D的一半相當的位置(L/D = 0.5 )， 與圓周方向位置e無關，無因次溫度變動幅度f為0.5。在從漸縮管下遊端 5a進一步向上遊側離開、離開到與主管2的內徑D相當的位置(L/D=l), 與圓周方向位置e無關，無因次溫度變動幅度丁*是0。即，可知在從漸縮 管下遊端5a向上遊側的與主管2的內徑D相當的位置進一步離開的位置， 沒有溫度變動。因此，如本實施方式所示，若將從漸縮管下遊端5a到焊接 線5f的長度設定為主管2的內徑D以上，則高溫流體不會到達焊接線5f, 可防止因熱疲勞導致的焊接線5f的破損。 (第二實施方式)接著，參照圖3說明本發明的第二實施方式。本實施方式與第一實施方式的區別在於，在漸縮管5的前端部5e設有 縮徑部5g，其餘部分與第一實施例相同。因此，省略對相同結構的"i兌明。如圖3所示，在漸縮管5前端部5e的下遊端側，設置有內徑比其上遊 側內徑小的縮徑部5g。因此，在分支管3內流動並^R導入到漸縮管5內的 低溫水在縮徑部5g被進一步增速。因此，可防止在漸縮管5外側流動的高 溫水逆流到漸縮管5內。由此，溫度分界面不會到達漸縮管5內部，所以， 焊接線5f不會因熱疲勞而石皮損。圖4表示本實施方式的變形例。即，在圖3所示結構的基礎上，在與 分支管3連接的連接部的上遊側主管2內，設有旋轉葉片(旋轉機構)8。 通過該旋轉葉片8，在主管2內流動的高溫流體被施加繞主管2軸線的旋轉 力。由此，因流過主管2內的高溫流體以旋轉狀態流過漸縮管5的外側， 所以，在流體混合區域M，促進與從漸縮管5流出的低溫流體的混合。在本實施方式中，構成為高溫水在主管2內流動、低溫水在分支管3 內流動，但本發明並不限於此，也可構成為低溫水在主管2內流動、高溫 水在分支管3內流動。 (第三實施方式)接著，參照圖5說明本發明的第三實施方式。本實施方式與第一實施方式的不同之處在於，在漸縮管5的前端設置 有內筒IO,其餘方面相同。因此，省略相同結構的iJL明。如圖5所示，在漸縮管5前端部5e的內部插入有內筒10。內筒10的 下遊端10a配置在漸縮管5下遊端5a的下遊側。在內筒IO的外周壁與漸縮 管5前端部5e的內周壁之間，形成有具備環狀橫截面的間隙。根據本實施方式，因在漸縮管5內部設置內筒10,在漸縮管5的內周 壁與內筒IO的外周壁之間形成間隙，所以在漸縮管5流動的低溫水被分成 在內筒10外側與漸縮管5內側之間流動的外周流^^、和在內筒10的內部 流動的中心流^各。由於外周流路通過內筒IO而自中心流路分離，所以成為厚度薄的層。 由此，促進從漸縮管5下遊端流出的外周流路和流過漸縮管5外側的高溫 水之間的混合。另一方面，因從內筒10下遊端10a流出的中心流路通過內筒10而自外 周流路分離，故而成為具有小橫截面面積(所謂細小)的流路。由此，促 進與高溫水的混合。另外，因將內筒10的下遊端10a配置在漸縮管5下遊端5a的下遊側， 所以，首先使外周流路和高溫水混合，接著使中心流路和高溫水混合，以 兩階段方式進行混合。由此，進一步促進與高溫水的混合。圖6表示本實施方式的變形例。即，在圖5所示結構的基礎上，在內 筒10的外周壁與漸縮管5的內周壁之間固定有旋轉葉片l2。這樣，通過設置旋轉葉片12，可對在內筒10外側與漸縮管5內側之間 流動的低溫水的外周流路施加旋轉力。由此，促進與高溫水的混合。另外，在漸縮管5的內周壁與內筒IO的外周壁之間設置旋轉葉片，並 通過旋轉葉片12固定內筒10，所以，能夠可靠地支承內筒IO。本實施方式與第一實施方式和第二實施方式不同，也可將在主管2內 流動的高溫水流速與在分支管3內流動的低溫水流速的關係顛倒。即，也 可為在主管2內流動的高溫水流速比在分支管3內流動的^^溫水流速小。另外，在本實施方式中，構成為高溫水在主管2內流動、低溫水在分 支管3內流動，但本發明並不限於此，也可構成為低溫水在主管2內流動、 高溫水在分支管3內流動。(第四實施方式)接著，參照圖7說明本發明的第四實施方式。本實施方式與第一實施方式的不同之處在於，主管2的下遊側和漸縮 管5的下遊側彎曲，其他方面與第一實施方式相同。因此，省略相同結構 的說明。在本實施方式中，主管2的下遊側彎曲。如圖7(b)所示，主管2的下遊在彎曲部2a彎曲時，來自漸縮管5的 低溫流體在與高溫流體充分混合之前，會與主管2的彎曲部2a衝撞。因此， 會在彎曲部2a產生溫度波動，在該部位產生熱應力甚至熱疲勞。對此，在本實施方式中，如圖7(a)所示，延長漸縮管5的前端部5e， 直到主管2的彎曲部2a的下遊側。這樣，通過在漸縮管前端部5e設置彎曲 部5h，並將其下遊端5a配置在主管2的彎曲部2a的下遊側，從而將流體 混合區域M配置在主管2的彎曲部2a的下遊側。由此，可防止圖7 ( b ) 所示的主管2彎曲部2a的熱疲勞。圖8表示本實施方式的變形例。即，在圖7 (a)所示結構的基礎上， 在主管2的內周壁與漸縮管5的外周壁之間固定有旋轉葉片(旋轉機構) 14。旋轉葉片14優選設置在漸縮管5的前端部5e、且彎曲部5h的上遊側。這樣，因設置旋轉葉片14，故而可對在漸縮管5的外側與主管2的內 側之間流過的高溫水施加旋轉力。由此，促進混合。因漸縮管5 —直延伸到主管2的彎曲部2a的下遊側，故而漸縮管5的 前端部5e的支承剛性可能會成為問題。在本變形例中，因在主管2的內周 壁與漸縮管5的外周壁之間設置旋轉葉片14，並通過旋轉葉片14固定漸縮 管前端部5e,所以可以增大漸縮管5的支承剛性。本實施方式中，可以與第一實施方式和第二實施方式不同，將在主管2 內流動的高溫水流速與在分支管3內流動的低溫水流速之間的關係顛倒。 即，可以4吏在主管2內流動的高溫水流速比在分支管3內流動的^J顯水流 速小。另外，在本實施方式中，構成為高溫水在主管2內流動、低溫水在分 支管3內流動，但本發明並不限於此，也可構成為低溫水在主管2內流動、 高溫水在分支管3內流動。 (第五實施方式)接著，參照圖IO說明本發明的第五實施方式。本實施方式與第一實施方式的不同之處在於，在主管2形成擴大部2b， 其他方面與第一實施方式相同。因此，省略相同結構的說明。在主管2的與流體混合區域M相當的位置設有擴大部2b。該擴大部2b 具有比主管2上遊側的內徑大的擴大內徑。擴大部2b的下遊側連接內徑與 擴大前的內徑相等的主管2。通過該擴大部2b，在主管2內流動的高溫水 的流速在流體混合區域M減小，與從漸縮管5的前端部5e流出的、流速比 高溫水小的低溫水之間的速度差變小，匯流阻力降低。在擴大部2b的上遊側設有內徑逐漸擴大的上遊彎曲部2bl，且在擴大 部2b的下遊側設有內徑逐漸減小的下遊彎曲部2b2。由此，可順暢地進行 高溫水的減速及增速，儘可能地抑制流體損失。如圖ll所示，也可將擴大部2b形成為漸縮形狀。即，在擴大部2b的 上遊側設有內徑以一定比例逐漸增大的圓錐狀的上遊圓錐部2b3，且在擴大 部2b的下遊側設有內徑以一定比例逐漸減小的圓錐狀的下遊圓錐部2M。 由此，與圖10的實施方式同樣地，可順暢地進行高溫水的減速及增速，盡 可能地抑制流體損失。如圖12所示，也可以在與流體混合區域M相當的位置設置內徑比主管 2的內徑大的大徑管2c。大徑管2c是長度比流體混合區域M稍長的金屬制 圓管。在大徑管2c的上遊端及下遊端設有凸緣部2cl、 2c2，與上遊側的主 管2及下遊側的主管2連接。這樣，僅通過將具有凸緣部2cl、 2c2的大徑 部2c相對於主管2進行凸緣接合即可設置擴大部，所以，可縮短設置操作， 降低設置成本。如圖13所示，也可在擴大部2b設置定葉(靜翼)20。如擴大部2b的 橫向剖面圖即圖12 (b)所示，定葉(旋轉機構)20在半徑方向上延伸而 設有多個。通過這些定葉20對高溫水施加旋轉力，促進與低溫水的混合。在本實施方式中，構成為高溫水在主管2內流動、低溫水在分支管3 內流動，但本發明並不限於此，也可構成為低溫水在主管2內流動、高溫 水在分支管3內流動。 (第六實施方式)接著，參照圖14說明本發明的第六實施方式。本實施方式與第一實施方式的不同之處在於，在分支管3內流動的低溫流體的流速比在主管2內流動的高溫流體流速大時，在漸縮管5的前端形成有擴大管22，其他方面與第一實施方式相同。因此，省略相同結構的說明。如圖14所示，在漸縮管5的前端設有在主管2的中心軸線上延伸的擴 大管22。擴大管22是朝向下遊端、內徑逐漸擴大的圓錐狀金屬管。通過該 擴大管22使在擴大管22內流動的低溫水的流速降低。另一方面，因在擴 大管22與主管2之間形成的、具有圓環狀截面的區域逐漸減小，故而在該 區域使高溫流體的流速增大。由此，與在主管2內流動的、速度比低溫流 體的速度小的高溫流體之間的速度差減小，在流體混合區域M的匯流阻力 降低。另外，在本實施方式中，構成為高溫水在主管2內流動、低溫水在分 支管3內流動，但本發明並不限於此，也可構成為低溫水在主管2內流動、 高溫水在分支管3內流動。 (第七實施方式)接著，參照圖15說明本發明的第七實施方式。本實施方式與第一實施方式的不同之處在於，在漸縮管5上連接有旁 通管24,其他方面與第一實施方式相同。因此，省略相同結構的說明。如圖15所示，在漸縮管5的彎管部5d設有旁通管(取入機構)24， 其在主管2的中心軸線上延伸且向上遊側開口 。旁通管24例如是金屬制的 圓管。通過該旁通管24,可將到達流體混合區域M之前的流體取入漸縮管 5內，所以，在到達流體混合區域M之前，可將一部分高溫流體與4氐溫流 體混合。這樣，可以進行兩階段方式的混合，故而可階段性地降低高低溫 水的溫度差，不易在配管內面金屬表面產生溫度差。另外，可降低匯流阻 力。另外，也可代替旁通管24,例如在彎管部5d、前端部5e的壁部形成開口 。本實施方式可以與第一實施方式和第二實施方式不同，將在主管2內 流動的高溫水流速與在分支管3內流動的低溫水流速之間的關係顛倒。即， 可以為在主管2內流動的高溫水流速比在分支管3內流動的低溫水流速小。另外，在本實施方式中，構成為高溫水在主管2內流動、低溫水在分 支管3內流動，但本發明並不限於此，也可構成為低溫水在主管2內流動、高溫水在分支管3內流動。另外，在上述第一-第七實施方式中，作為在主管2及分支管3內流 動的流體，以水為例進行了說明，但本發明並不限於此。另外，在上述第一-第七實施方式中，雖然說明了漸縮管5的上遊端 5b與分支管3的內周壁連接的結構，但本發明並不限於此，例如，也可如 圖9所示地構成為，漸縮管5的上遊端5b在分支管3與主管2的連接位置 的上遊位置與主管2的內周壁連接。
權利要求
1.一種具有流體混合區域的配管，具有第一配管；內管，其前端部配置在所述第一配管內並且在該第一配管的大致中心軸線上，在內部流動內側流體，該內側流體具有與在所述前端部外側流動的外側流體不同的溫度、且流速比該外側流體小，在所述內管的下遊側具有將所述外側流體和所述內側流體混合的流體混合區域，其特徵在於，在所述內管形成有連接所述前端部和下遊部的焊接部，該焊接部與所述前端部的下遊端之間的距離為所述第一配管的內徑以上。
2. —種具有流體混合區域的配管，具有第一配管；內管，其前端部 配置在所述第一配管內並且在該第一配管的大致中心軸線上，在內部流動 內側流體，該內側流體具有與在所述前端部的外側流動的外側流體不同的 溫度、且流速比該外側流體小，在所述內管的下遊側具有將所述外側流體 和所述內側流體混合的流體混合區域，其特徵在於，在所述內管前端部的下遊端:沒置有內徑比其上遊側縮小的縮徑部。
3. —種具有流體混合區域的配管，具有第一配管；內管，其前端部 配置在所述第一配管內並且在該第一配管的大致中心軸線上，在內部流動 內側流體，該內側流體具有與在所述前端部的外側流動的外側流體不同的 溫度，在所述內管的下遊側具有將所述外側流體和所述內側流體混合的流 體混合區域，其特徵在於，在所述內管的內部設置有內筒，該內筒的下遊 端配置在所述內管下遊端的下遊側，並且在內筒與該內管內壁之間形成間 隙。
4. 如權利要求3所述的具有流體混合區域的配管，其特徵在於，在所 述內管的內周壁與所述內筒的外周壁之間，固定有對流體施加繞所述中心 軸線的旋轉力的旋轉機構。
5. —種具有流體混合區域的配管，具有第一配管；內管，其前端部 配置在所述第一配管內並且在該第一配管的大致中心軸線上，在內部流動 內側流體，該內側流體具有與在所述前端部的外側流動的外側流體不同的 溫度，在所述內管的下遊側具有將所述外側流體和所述內側流體混合的流 體混合區域，其特徵在於，所述第一配管設有彎曲部，所述內管一直延伸 到所述彎曲部的下遊側。
6. 如權利要求5所述的具有流體混合區域的配管，其特徵在於，在所 述第一配管的內周壁與所述內管的外周壁之間，固定有對流體施加繞所述 中心軸線的旋轉力的旋轉機構。
7. —種具有流體混合區域的配管，具有第一配管；內管，其前端部 配置在所述第一配管內並且在該第一配管的大致中心軸線上，在內部流動 內側流體，該內側流體具有與在所述前端部的外側流動的外側流體不同的 溫度、且流速比該外側流體小，在所述內管的下遊側具有將所述外側流體 和所述內側流體混合的流體混合區域，其特徵在於，所述第一配管具有在 所述流體混合區域的內徑被擴大的擴大部。
8. 如權利要求7所述的具有流體混合區域的配管，其特徵在於，在所 述第 一配管的所述擴大部設有對外側流體施加旋轉力的旋轉機構。
9. 一種具有流體混合區域的配管，具有第一配管；內管，其前端部 配置在所述第一配管內並且在該第一配管的大致中心軸線上，在內部流動 內側流體，該內側流體具有與在所述前端部的外側流動的外側流體不同的 溫度、且流速比該外側流體大，在該內管的下遊側具有將所述外側流體和 所述內側流體混合的流體混合區域，其特徵在於，在所述內管的前端"i殳有 朝向下遊側、內徑逐漸擴大的擴大管。
10. 如權利要求1-9中任一項所述的具有流體混合區域的配管，其特 徵在於，在所述內管設有將到達所述流體混合區域之前的未混合流體的一 部分取入的取入機構。
11. 如權利要求1 ~ 10中任一項所述的具有流體混合區域的配管，其特 徵在於，在所述第一配管的外壁連接有引導所述內側流體的第二配管，在 該第二配管的內周壁固定有所述內管的上遊端。
12. 如權利要求1 ~ 10中任一項所述的具有流體混合區域的配管，其特 徵在於，在所述第一配管的外壁連接有引導所述外側流體的第二配管，在 所述第 一配管的內周壁固定有所述內管的上遊端。
全文摘要
本發明提供一種具有流體混合區域的配管，所述流體混合區域混合有不同溫度的流體，本發明的目的在於防止因溫度分界面的變動導致的熱疲勞。本發明的配管(1)具有漸縮管(5)，其前端部(5e)配置在主管(2)的大致中心軸線上，流過低溫水，該低溫水具有與在前端部(5e)外側流動的高溫水不同的溫度、且流速比高溫水小，並且在漸縮管(5)的下遊側具有將高溫水和低溫水混合的流體混合區域(M)，其特徵在於，在漸縮管(5)上形成連接前端部(5e)和彎管部(5d)的焊接部(5f)，焊接部(5f)與下遊端(5a)之間的距離為主管(2)的內徑(D)以上。
文檔編號F17D1/00GK101233359SQ200680027390
公開日2008年7月30日 申請日期2006年9月28日 優先權日2005年9月29日
發明者新田義一, 蓮沼俊勝, 谷本浩一, 近藤喜之, 鈴木盛喜 申請人:三菱重工業株式會社