CN110062849B - 用于改善流体的流动偏差的挡板装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是改善经常发生流动偏差的区域中的流动偏差，并且本发明说明了这样一种技术：利用该技术，挡板之间的距离构造成根据偏差发生的区域中的速度的不同而变化，从而改善已穿过挡板的流体的流动偏差。

Description

用于改善流体的流动偏差的挡板装置
技术领域
本申请要求2017年5月24日提交的韩国专利申请No.10-2017-0064189的优先权，该韩国专利申请的全部公开内容通过参引并入本文中。
本发明涉及用于改善流体的流动偏差、更具体地用于控制流体在管中或各种装置中的流动偏差的挡板装置。
背景技术
通常，流体在管中或各种装置中的流动偏差对于确定这种装置的性能是重要的。为了改善流动偏差，通常通过反映管的形状来设计挡板。
在如已知技术中根据管的形状来设计挡板的情况下，需要在管可能扩张或偏转从而在管中发生流体的流动偏差的所有区域中安装挡板。即，受到较大变形的管需要安装很多挡板以最小化管中的流动偏差。另外，挡板的这种设计不适于改善已经在管中产生的流动偏差。
发明内容
技术问题
本发明设计成改善在发生流动偏差的区域中的流动偏差，并且因此本发明的一方面是提供这样的构型：挡板之间的距离根据发生偏差的区域中流体的速度而变化，从而使得穿过挡板的流体的速度均匀。
技术方案
为了实现上述方面，本发明提供了一种用于改善由于流体的流动横截面的扩大而引起的流体的流动偏差的挡板装置，该挡板装置包括多个挡板构件，其中，多个挡板构件中的每个挡板构件均具有供流体进入的第一部分和供流体流出的第二部分，第一部分与第二部分是成一体的，其中，多个挡板构件中的每个挡板构件的第一部分处于流体的流动横截面扩大的位置，多个挡板构件中的每个挡板构件的第二部分处于流体的流动横截面恒定的位置，并且其中，多个挡板构件的第一部分的端部彼此之间间隔的距离满足下面的等式(1)：
Figure GDA0002433208740000021
其中，i是1至n的整数，n是挡板构件的数目，f(i)是第i个挡板构件处流体的速度，并且D是流动横截面恒定的部分的宽度，并且其中，多个挡板构件的第二部分彼此之间间隔一致的距离。
在根据本发明的用于改善流动偏差的挡板装置中，流体的流动横截面可以水平地延伸，并且多个挡板构件可以竖向地延伸。
替代性地，本发明中流体的流动横截面可以竖向地扩大，并且多个挡板构件可以水平地延伸。
流体的流动横截面可以竖向地及水平地扩大，并且所述多个挡板构件可以呈格栅的形式。
此外，根据本发明的用于改善流动偏差的挡板装置可以装配在热回收蒸汽发生器(HRSG)的喷氨格栅(AIG)的前端部中，并且其中，挡板装置可以与HESG的催化层以预定的距离间隔开。
另外，根据本发明的用于改善流动偏差的挡板装置可以装配在选择性催化还原(SCR)系统的AIG的前端部中，并且其中，挡板装置可以与SCR系统的催化层以预定的距离间隔开。
有利效果
根据本发明，挡板之间的距离根据发生偏差的区域中流体的速度而变化，由此，穿过挡板的流体的速度可以是整体上均匀的。
附图说明
图1a示出了根据本发明的一个实施方式的挡板构件和通道的横截面，图1b是图1a的放大图，并且图1c是图1a的三维图。
图2a至图2c示出了图1a的挡板构件被装配之前及之后的流动偏差。
图3a示出了根据本发明的其他实施方式的挡板构件以及通道的一部分的横截面，并且图3b是图3a的三维图。
具体实施方式
最佳模式
在下文中，将参照附图对根据本发明的一个实施方式的包括多个挡板构件的用于改善流动偏差的挡板装置进行详细描述，附图示出了本发明的优选示例以用于更好地说明的目的，而并非意在限制本发明的技术范围。
此外，除非另有说明，否则相同的附图标记用于表示附图中示出的相同或等同的元件、部件或部分，并且对这些相同或等同的元件、部件或部分的重复说明将被省略。另外，为了方便起见，附图中的每个元件、部件或部分的尺寸和形状可以以放大或缩小的比例示出。
本发明的挡板装置是改善由于流体的流动横截面的扩大引起的流体的流动偏差，并且本发明的挡板装置包括多个挡板构件。多个挡板构件中的每个挡板构件具有供流体进入的第一部分和供流体流出的第二部分，第一部分和第二部分成一体。多个挡板构件中的每个挡板构件的第一部分处于流体的流动横截面扩大的位置，多个挡板构件中的每个挡板构件的第二部分处于流体的流动横截面恒定的位置，并且其中，多个挡板构件的第一部分的端部彼此之间间隔的距离满足下面的等式(1)：
Figure GDA0002433208740000031
其中，i是1到n的整数，n是挡板构件的数目，f(i)是第i个挡板构件处流体的速度，并且D是流动横截面恒定的部分的宽度，并且其中，多个挡板构件的第二部分彼此之间间隔一致的距离。
在根据本发明的用于改善流动偏差的挡板装置中，流体的流动横截面可以水平地延伸，并且挡板构件可以竖向地延伸。
替代性地，在本发明中，流体的流动横截面可以竖向地扩大，并且多个挡板构件可以水平地延伸。
流体的流动横截面可以竖向地及水平地扩大，并且所述多个挡板构件可以呈格栅的形式。
此外，根据本发明的用于改善流动偏差的挡板装置可以装配在热回收蒸汽发生器(HRSG)的喷氨格栅(AIG)的前端部中，其中，挡板装置可以与HESG的催化层以预定的距离间隔开。
另外，根据本发明的用于改善流动偏差的挡板装置可以装配在选择性催化还原(SCR)系统的AIG的前端部中，其中，挡板装置可以与SCR系统的催化层以预定的距离间隔开。
实施方式
图1a示出了根据本发明的一个实施方式的包括多个挡板构件的用于改善流体的流动偏差的挡板装置1的横截面。图1a示出了这样一个实施方式：流体从右侧流动至左侧，具体地，流体进入通道100的右入口中，并且流体在横截面扩大且然后恒定的通道100中流动。用于改善流动偏差的挡板装置1可以安装在横截面扩大且然后恒定的区域中，如由图1a中的虚线所示。
图1b是由图1a的虚线表示的区域的放大图。当流体进入通道100中并穿过通道100的扩大部分100a流动至流动横截面恒定的部分100b时，在缺乏包括多个挡板构件的用于改善流动偏差的挡板装置1的情况下，流体流动变得不均匀(参见图2a)。然而，如图1a和图1b中所示，根据本发明的用于改善流动偏差的挡板装置1安装在通道100的流动横截面扩大且然后恒定的部分中，从而改善了流动偏差(参见图2c)。
具体地，根据本发明的用于改善流动偏差的挡板装置1包括n个挡板构件(101、102、…、10n)。由图1b中的虚线表示的方框示出了n个挡板构件中的一个挡板构件(10i)。挡板构件(10i)(其中，i是1至n的整数)由第一部分(10a,i)和第二部分(10b,i)构成,第一部分(10a,i)和第二部分(10b,i)呈成一体的形式。多个挡板构件中的每个挡板构件的第一部分(10a,i)在通道的流动横截面扩大的位置(100a)，并且多个挡板构件中的每个挡板构件的第二部分(10b,i)在通道的流动横截面恒定的位置(100b)。
在挡板构件中，相应的第一部分(10a,i)的端部之间的距离(di)(其中，i是1至n的整数)可以根据流体在挡板构件中的每个挡板构件所在的点处的速度而确定为如下：
Figure GDA0002433208740000041
其中i是1至n的整数，n是挡板构件的数目，f(i)是第i个挡板构件处流体的速度，并且D是流动横截面恒定的部分(100b)的宽度。
同时，挡板构件中的各个挡板构件的相应的第二部分(10b,i)之间的距离(其中，i是1至n的整数，n是挡板构件的数目)是相同的。
进入通道100的右入口中的流体移动至通道的流动横截面扩大的部分100a，并且流动到用于改善流动偏差的挡板装置1的挡板构件(10i)中的各个挡板构件的相应的第一部分(10a,i)之间并且从挡板构件(10i)中的各个挡板构件的相应的第二部分(10b,i)之间流出，并且然后流入通道100的流动横截面恒定的部分100b。因此，流动穿过用于改善流动偏差的挡板装置1的流体可以在流动偏差方面得到令人惊讶地改善，如下面将描述的图2c中所示，并且最终流体可以在流体的流速的偏差、温度的偏差等最小化的状态下穿过图1a的通道100的催化层100c。
图1c是以三维的方式示出了用于改善流动偏差的挡板装置1的立体图，该挡板装置1包括如图1b中所示的多个挡板构件和通道100。在图1c中，当观察通道的流动横截面扩大的部分100a时，通道的流动横截面是水平地扩大的，并且挡板构件(10i)(i是1至n的整数，n是挡板构件的数目)中的每个挡板构件被示出为竖向延伸的形式。但是，本发明不限于此。替代性地，本发明中，流体的流动横截面可以是竖向地扩大的，而挡板构件可以水平地延伸，并且可以根据流动横截面扩大的方向做出任何其他变型或改型。
另外，挡板构件的总数目可以根据本发明实施的环境而变化；并且挡板构件的数目增加的越多，改善流动偏差的效果增加的越好，只要流体流动不中断即可。在一个涉及可以通过本发明实施的热回收蒸汽发生器的实施方式中，当通道的流动横截面恒定的部分100b具有4000mm至5000mm的宽度(D)时，挡板构件的总数目(n)可以优选为80至100。此外，当在热回收蒸汽发生器中通道具有9000mm至1000mm的高度时，挡板构件的数目(n)可以优选为180至200。挡板构件可以由不锈钢制成、优选地由作为奥氏体不锈钢的A240 TP310制成。
图2a示出了在缺乏挡板装置1的情况下进入通道中的流体的不均匀流动。图2b是示出了由实线表示的根据位置的流体的速度的曲线图。该曲线图示出了根据位置的流体的速度是不均匀的，并且速度可以应用至等式(1)以确定根据本发明的用于改善流动偏差的挡板装置1中的挡板构件中的每个挡板构件的相应的第一部分(10a,i)的端部之间的距离(di)。图2c示出了通过在图1a的通道100中安装根据本发明的用于改善流动偏差的挡板装置1而改善的流动偏差。
图3a示出了根据本发明的其他实施方式的包括多个挡板构件的用于改善流动偏差的挡板装置1’的横截面。图3b是图3a的三维图。图3a还示出了：流体从右侧流动至左侧，具体地，流体进入通道100’的右入口中，并且流体在横截面扩大且然后恒定的通道100’中流动。参照图3b，流动横截面是竖向地及水平地扩大的，不同于图1c。在这种情况下，用于改善流动偏差的挡板装置1’可以呈格栅的形式，并且等式1可以用于确定位于通道100’的流动横截面扩大的部分的挡板构件(10i、10j)的相应的第一部分的格栅之间的距离，类似于图1b。具体地，通道100’的流动横截面恒定的部分的水平距离(Dhor)可以用于确定格栅之间的水平距离dhor,i(其中，i是1至n的整数，并且n是挡板构件的数目)，并且通道100’的流动横截面恒定的部分的竖向距离(Dver)可以用于确定格栅之间的竖向距离dver,j(其中，j是1至n’的整数，n’是挡板构件的数目)。同时，本发明不限于此，并且可以根据流动横截面扩大的方向对挡板构件的整体形状作出任何其他变型或改型。在这种情况下，等式1可以用于确定挡板构件中的各个挡板构件之间的距离。类似于图1b，挡板构件的位于通道100’的流动横截面恒定的位置中的相应的第二部分之间的水平距离是相同的，并且挡板构件的位于通道100’的流动横截面恒定的位置中的相应的第二部分之间的竖向距离是相同的。
根据本发明的包括多个挡板构件的用于改善流动偏差的挡板装置可以装配在热回收蒸汽发生器(HRSG)或选择性催化还原(SCR)系统或任何其他设备的喷氨(NH3)格栅(AIG)的前端部中，其中，氨可以与穿过挡板构件的流体混合。当流体穿过催化层时，催化层的前端部中的流体的温度和速度以及流体中氨的分布可以是均匀的。
此外，根据本发明的包括多个挡板构件的用于改善流动偏差的挡板装置可以安装在供流体流动穿过并且流动横截面扩大的各种空间环境中，所述空间环境包括管和反应室，而没有任何限制。
虽然已经参照附图和本发明的实施方式特别地示出和描述了本发明，但是本领域的普通技术人员应理解的是，本发明的范围不限于此，并且可以在本发明的范围内做出各种变型和改型。因此，本发明的实际范围将由所附权利要求及其等同方案限定。
【附图标记的说明】
1、1’：挡板装置
10i、10j：挡板构件
10a,i：挡板构件的第一部分
10b,i：挡板构件的第二部分
100,100'：通道
100a：流动横截面扩大的部分
100b：流动横截面恒定的部分
100c：催化层
di：挡板构件中的各个挡板构件的相应的第一部分的端部之间的距离
D：流动横截面恒定的部分的宽度
dhor,i：挡板构件中的各个挡板构件的相应的第一部分之间的水平距离
dver,j：挡板构件中的各个挡板构件的相应的第一部分之间的竖向距离
Dhor：流动横截面恒定的部分的水平长度
Dver：流动横截面恒定的部分的竖向长度

Claims (6)

1.一种用于改善流体的流动偏差的挡板装置，其中，所述流体的流动偏差是由于所述流体的流动横截面的扩大而引起的，
所述挡板装置包括多个挡板构件，
其中，所述多个挡板构件中的每个挡板构件均具有供所述流体进入的第一部分和供所述流体流出的第二部分，所述第一部分和所述第二部分是成一体的，
其中，所述多个挡板构件中的每个挡板构件的所述第一部分处于所述流体的流动横截面扩大的位置，并且所述多个挡板构件中的每个挡板构件的所述第二部分处于所述流体的流动横截面恒定的位置，以及
所述多个挡板构件的所述第一部分的端部彼此之间间隔的距离满足下面的等式(1)：
Figure FDA0002694397650000011
其中，i是1至n的整数，n是所述挡板构件的数目，f(i)是第i个所述挡板构件处所述流体的速度，并且D是所述流体的流动横截面恒定的部分的宽度，并且
其中，所述多个挡板构件的所述第二部分彼此之间间隔一致的距离。
2.根据权利要求1所述的用于改善流体的流动偏差的挡板装置，其中，所述流体的流动横截面水平地扩大，并且所述多个挡板构件竖向地延伸。
3.根据权利要求1所述的用于改善流体的流动偏差的挡板装置，其中，所述流体的流动横截面竖向地扩大，并且所述挡板构件水平地延伸。
4.根据权利要求1所述的用于改善流体的流动偏差的挡板装置，其中，所述流体的流动横截面竖向地及水平地扩大，并且所述多个挡板构件呈格栅的形式。
5.根据权利要求1所述的用于改善流体的流动偏差的挡板装置，所述挡板装置装配在热回收蒸汽发生器的喷氨格栅的前端部中，其中，所述挡板装置与所述热回收蒸汽发生器的催化层以预定的距离间隔开。
6.根据权利要求1所述的用于改善流体的流动偏差的挡板装置，所述挡板装置装配在选择性催化还原系统的喷氨格栅的前端部中，其中，所述挡板装置与所述选择性催化还原系统的催化层以预定的距离间隔开。
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