CN107654777B - 弧形导流板的侧向流动三通结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了弧形导流板的侧向流动三通结构，第一出口(1)、第二进口(2)和第一进口(3)的中心线形成T型结构，所述的第一出口(1)与第一进口(3)位于同一侧，所述的第二进口(2)位于所述的第一出口(1)与第一进口(3)的连线的垂直平分线上；所述的第二进口(2)与所述的第一进口(3)内壁相交形成相贯线(6)；在所述的相贯线(6)内表面焊接有弧形导流板(4)，所述弧形导流板(4)包括直线端面(4.1)和曲线端面(4.2)，所述直线端面(4.1)位于第一出口(1)、第二进口(2)的中心交汇处，它克服现有三通垂直分流或汇流造成流速和流向急剧改变的缺点，促使流场更加均匀，降低三通整体流体阻力。

Description

弧形导流板的侧向流动三通结构
技术领域
本发明涉及到水介质管件领域，更加具体来说是弧形导流板的侧向流动三通结构。
背景技术
节能降耗是我国积极推进建设资源节约型、环境友好型社会的重要指标，也是热力发电厂竞争能力、盈利能力和发展能力的体现。热力发电厂主要包含锅炉、汽轮机、各种辅机以及连接它们的管道系统，管道系统所消耗的电能主要用于克服其输送介质的流动阻力，故管道系统输送介质的流动阻力是影响电厂发电效率的重要因素。
三通作为管道系统主要的阻力管件，其总阻力系数比直管段和弯头更多。在热力发电厂中，给水管道由于管内介质密度大、流速也比较高，故也会形成更大的流动阻力。故给水管道的三通直接影响水泵的功耗，降低三通的流动阻力对提高发电效率具有重要意义。
常规给水三通为等径直角T型三通，两路支管流体在三通内部混合汇流或分离分流时，造成大量流体的流速和流向发生改变，形成紊流，这是三通阻力较大的原因。
发明内容
本发明的目的在于克服上述背景技术的不足，而提出一种弧形导流板的侧向流动三通结构。
本发明的目的是通过如下技术方案来实施的：弧形导流板的侧向流动三通结构，第一出口、第二进口和第一进口的中心线形成T型结构，所述的第一出口与第一进口位于同一侧，所述的第二进口位于所述的第一出口与第一进口的连线的垂直平分线上；所述的第二进口与所述的第一进口内壁相交形成相贯线；在所述的相贯线内表面焊接有弧形导流板，所述弧形导流板包括直线端面和曲线端面，所述直线端面位于第一出口、第二进口的中心交汇处，所述曲线端面与第一进口的管道内壁固定焊接,所述曲线端面顶点与相贯线顶点重合。
在上述技术方案中：所述的弧形导流板的弯曲半径R等于第一出口或第一进口的管道半径r；所述弧形导流板的最大角度为90°；所述弧形导流板的轴心线沿y向，相对于原点坐标x,z(0,R)，即：
x2+(z-R)2＝R2
在上述技术方案中：所述的弧形导流板的直线端面长度L1＝2R＝2r；所述的弧形导流板的曲线端面为弧形导流板与第一进口的管道内壁相交形成的曲线，其长度：
在上述技术方案中：所述的弧形导流板为实心板。
在上述技术方案中：所述的弧形导流板的厚度为10-80毫米。
在上述技术方案中：所述弧形导流板的厚度为20毫米。
本发明具有如下优点：1、本发明的弧形导流板置于三通中心，保证两支管给水汇流或分流时被导流后再相互掺混，而不像常规三通的垂直混流，降低三通混流阻力。2、本发明在导流后的流体沿着曲面弯曲路径流动，可使阻力进一步降低。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明中导流板的结构示意图。
图3为常规的给水三通的中心截面速度分布图。
图4为专利侧向汇流式三通结构的中心截面速度分布图。
图5为本发明的给水三通中心截面速度分布图。
图中：第一出口1、第二进口2、第一进口3、弧形导流板4、直线端面4.1、曲线端面4.2、管道内壁5、相贯线6。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已，同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。
参照图1-5所示：弧形导流板的侧向流动三通结构，第一出口1、第二进口2和第一进口3的中心线形成T型结构，所述的第一出口1与第一进口3位于同一侧，所述的第二进口2位于所述的第一出口1与第一进口3的连线的垂直平分线上；所述的第二进口2与所述的第一进口3内壁相交形成相贯线6；在所述的相贯线6内表面焊接有弧形导流板4，所述弧形导流板4包括直线端面4.1和曲线端面4.2，所述直线端面4.1位于第一出口1、第二进口2的中心交汇处，所述曲线端面4.2与第一进口3的管道内壁5固定焊接,所述曲线端面4.2顶点与相贯线6顶点重合。
所述的弧形导流板4的弯曲半径R等于第一出口1或第一进口3的管道半径r；所述弧形导流板4的最大角度为90°；所述弧形导流板4的轴心线沿y向，相对于原点坐标x,z(0,R)，即：
x2+(z-R)2＝R2
所述的弧形导流板4的直线端面4.1长度L1＝2R＝2r；所述的弧形导流板4的曲线端面4.2为弧形导流板4与第一进口3的管道内壁5相交形成的曲线，其长度：
所述的弧形导流板4为实心板；所述的弧形导流板4的厚度为10-80毫米；所述弧形导流板4的最优厚度为20毫米。(本弧形导流板的侧向流动三通结构仅用于水介质中)。
以汉川1000MW电厂给水参数作为数值模拟计算的输入条件，对比研究常规三通、专利《侧向汇流式三通结构》(CN 206159711U)和本发明侧向流动三通的流动阻力。三通总阻力不仅包括内部阻力，还计入上下游直段流场局部阻力的影响，上下游直段局部阻力等于该直段总阻力减去该直段沿程阻力。
计算参数见表1：
表1工况参数表
计算结果定性分析结果见图3，是三通在5.38m/s流速下的中心截面速度分布图。其中，图3为常规三通；图4为专利《侧向汇流式三通结构》，即45°导流板三通；图5为本发明的侧向流动三通，即弧形导流板三通。流体在三种三通中心部位混合后，流场同样发生剧烈变化，但本发明的三通低速漩涡区截面积最小，专利《侧向汇流式三通结构》的低速漩涡区截面积较大，而常规三通的低速漩涡区截面积最大。这表明导流板发挥了导流作用，使三通内部流场更均匀。
计算结果定量分析见表2和表3，分别为常规三通和侧向流动三通计算域内各项阻力系数，其中λ1为入口1上游直段沿程阻力系数、λ2为入口2上游直段沿程阻力系数、ζ1为入口1方向来流的内部局部阻力系数、ζ2为入口2方向来流的内部局部阻力系数、λ3为出口下游直段沿程阻力系数、ζ3为出口下游直段局部阻力系数、ζt为总阻力系数；e表示自然常数，m s^-1表示流速。
表3侧向流动三通计算域内各项阻力系数
对比三种三通在相同流速下的总阻力系数知，45°导流板和弧形导流板给水三通的总阻力系数比常规三通分别降低6.76％和降低10.81％。因此，采用弧形导流板给水三通在设计工况下具有更好的降低三通总阻力系数的效果。故本发明具有实际推广应用意义。
上述未详细说明的部分均为现有技术。

Claims (2)

1.弧形导流板的侧向流动三通结构，其特征在于：第一出口(1)、第二进口(2)和第一进口(3)的中心线形成T型结构，所述的第一出口(1)与第一进口(3)位于同一侧，所述的第二进口(2)位于所述的第一出口(1)与第一进口(3)的连线的垂直平分线上；所述的第二进口(2)与所述的第一进口(3)内壁相交形成相贯线(6)；在所述的相贯线(6)内表面焊接有弧形导流板(4)，所述弧形导流板(4)包括直线端面(4.1)和曲线端面(4.2)，所述直线端面(4.1)位于第一出口(1)、第二进口(2)的中心交汇处，所述曲线端面(4.2)与第一进口(3)的管道内壁(5)固定焊接,所述曲线端面(4.2)顶点与相贯线(6)顶点重合；所述的弧形导流板(4)的弯曲半径R等于第一出口(1)或第一进口(3)的管道半径r；所述弧形导流板(4)的最大角度为90°；所述弧形导流板(4)的轴心线与直线端面(4.1)平行，轴心线在x，z平面相对于原点坐标为(0,R)，即：
x2+(z-R)2＝R2；
所述的弧形导流板(4)的直线端面(4.1)长度L1＝2R＝2r；所述的弧形导流板(4)的曲线端面(4.2)为弧形导流板(4)与第一进口(3)的管道内壁(5)相交形成的曲线，其长度：
所述的弧形导流板(4)为实心板，所述弧形导流板(4)的厚度为10-80毫米；
所述原点位于第一出口(1)、第二进口(2)和第一进口(3)的中心线交点上；x轴为通过原点并与第一进口(3)的中心线平行，x轴指向与第一进口(3)的水流方向相反；z轴为通过原点并与第二进口(2)的中心线平行，且z轴指向与第二进口(2)的水流方向相反；y轴为通过原点并与直线端面(4.1)平行。
2.根据权利要求1所述的弧形导流板的侧向流动三通结构，其特征在于：所述弧形导流板(4)的厚度为20毫米。
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