CN111022808A - 一种设置管道凸起降低湍流渗透深度的t型管 - Google Patents

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Abstract

一种设置管道凸起降低湍流渗透深度的T型管，包括相连通的主流直管和垂直支管，垂直支管为盲管且向下布置，主流直管为热水管道，垂直支管为冷水管道；所述垂直支管内壁上位于热分层上方位置设置两个或两个以上长度不同的扰流凸起3，以降低湍流渗透深度；本发明的扰流凸起能够使得扰动通过该区域流体的流场，使原有的大漩涡流动变得杂乱以分散从主流获得的能量，降低速度流场继而控制支管内的温度场，以减少甚至消除湍流渗透，从而降低因湍流渗透导致温度分层引起的管道热疲劳。如此，即可可靠的减少渗透的深度已经渗透携带的高速流场，减少管道热疲劳的可能性，增强管道寿命，确保核电站的管路安全。

Description

一种设置管道凸起降低湍流渗透深度的T型管
技术领域
本发明涉及核电设备内T型管道湍流渗透技术领域，特别是涉及一种设置管道凸起降低湍流渗透深度的T型管,通过支管设置凸起结构来降低主管流体的渗透深度。
背景技术
随着我国经济持续稳定的发展，国内的电量需求量也越来越大，核电由于其经济性、环保性、成熟度已经成为全球各个国家的首选。但是世界范围内也发生过一系列因管道疲劳失效而引起的事故，管道热疲劳问题一直是核电系统辅助管道中存在的最大问题。湍流渗透是导致核电站的回路辅助管道发生热疲劳现象的诱因之一。从而可以通过减少湍流渗透深度以减少管道的热疲劳失效，使得核电设备更加平稳安全的运行。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明的目的在于提供一种设置管道凸起降低湍流渗透深度的T型管,在维持设备正常运行的前提下，通过在支管热分层上方管道内壁添加附件凸起结构以干扰支管内的速度流场继而控制支管内的温度场，以减少甚至消除湍流渗透，从而降低因湍流渗透导致温度分层引起的管道热疲劳，以确保核电站的管路安全。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种设置管道凸起降低湍流渗透深度的T型管，包括相连通的主流直管1和垂直支管2，垂直支管2为盲管且向下布置，主流直管1为热水管道，垂直支管2为冷水管道；所述垂直支管2内壁上位于热分层上方位置设置两个或两个以上长度不同的扰流凸起3，以降低湍流渗透深度。
当扰流凸起3的数量为两个时，短扰流凸起和长扰流凸起并列设置与垂直支管2内壁同一侧，且上方为短扰流凸起，下方为长扰流凸起；长扰流凸起的长度为垂直支管2内径的一半，短扰流凸起的长度为长扰流凸起长度的一半；
当扰流凸起3的数量为两个以上时，分以下两种情况：
(1)扰流凸起3为奇数n个时，第
Figure BDA0002337405800000021
个为最长扰流凸起，长度为垂直支管2内径的一半，由中间向上下两侧扰流凸起长度依次减少为上一个长凸起的一半，并且在最长的扰流凸起以下的凸起，分布在垂直支管2内壁的另一侧；
(2)扰流凸起3为偶数m个时，第
Figure BDA0002337405800000022
和
Figure BDA0002337405800000023
个为最长扰流凸起，长度均为垂直支管2内径的一半，由两个最长扰流凸起分别向上下两侧扰流凸起长度依次为上一个长凸起长度的一半，并且从第
Figure BDA0002337405800000024
开始的扰流凸起分布于垂直支管2内壁的另一侧。
所述扰流凸起3为光滑凸起。
所述扰流凸起3与垂直支管2内壁无缝焊接。
相邻的扰流凸起3之间的距离为垂直支管2内径的0.3倍。
所述扰流凸起3的形状为边角倒圆角的长方形。
所述扰流凸起3采用奥氏体不锈钢材料。
本发明相较内壁没有扰流凸起结构的流场，在扰流凸起附近均发生了速度截流，由于是上层短下层长的结构，上层阻挡了一部分流体，穿过上层结构的流体在下层结构继续被截流，使得一部分流场出现“U”型，大大降低了湍流渗透的深度。
本发明的有益效果：
本发明通过fluent模拟对比了无凸起附件的热分层区域温度场可以发现，在支管上部增加的扰流凸起结构，干扰了来自主管内的扰动流，使得温度场的分层厚度大大地减少了，同时热流体在扰流凸起处发生了速度分流即消散了一部分向下的动能继而影响到了热分层区域的速度，使得热流体向下传递热量的源动力减弱，使得热分层的温度波动降低，有效的减少因湍流渗透而增加的管道热疲劳。如此，即可可靠的减少渗透的深度已经渗透携带的高速流场，减少管道热疲劳的可能性，增强管道寿命，确保核电站的管路安全。
附图说明
图1为本发明实施例的一种设置管道凸起降低湍流渗透深度的T型管的剖面结构示意图(两个扰流凸起)。
图2为本发明实施例的一种设置管道凸起降低湍流渗透深度的T型管的安装位置示意图(两个扰流凸起)。
图3为本发明实施例的一种设置管道凸起降低湍流渗透深度的T型管的安装位置示意图(三个扰流凸起)。
图4为本发明实施例的一种设置管道凸起降低湍流渗透深度的T型管的安装位置示意图(五个扰流凸起)。
图5为本发明实施例的一种设置管道凸起降低湍流渗透深度的T型管的安装位置示意图(六个扰流凸起)。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步详细说明。
如图1、图2、图3、图4和图5所示，本发明一种设置管道凸起降低湍流渗透深度的T型管，包括相连通的主流直管1和垂直支管2，垂直支管2为盲管且向下布置，主流直管1为热水管道，垂直支管2为冷水管道；所述垂直支管2内壁上位于热分层上方位置设置两个或两个以上长度不同的扰流凸起3，以降低湍流渗透深度。
由于T型管结构会引起一定深度的湍流渗透，形成一个靠近管壁热水向下，管道中心冷水向上的漩涡流。但是由于主流直管1的速度和温度影响，对于湍流渗透后的渗透深度也会产生影响，这里扰流凸起3的安装高度如附图2，虽然进入冷水区域的扰流凸起3对湍流渗透没有恶化效果但是尽可能放置于热分层的上方热水区域。通过在该区域设置扰流凸起结构以扰动该区域流体的流场，使原有的大漩涡流动变得杂乱以分散从主流获得的能量。
如图1所示，当扰流凸起3的数量为两个时，短扰流凸起和长扰流凸起并列设置与垂直支管2内壁同一侧，且上方为短扰流凸起，下方为长扰流凸起；长扰流凸起的长度为垂直支管2内径的一半，短扰流凸起的长度为长扰流凸起长度的一半。
当扰流凸起3的数量为两个以上时，分以下两种情况：
(1)如图3和图4所示，扰流凸起3为奇数n个时，第
Figure BDA0002337405800000051
个为最长扰流凸起，长度为垂直支管2内径的一半，由中间向上下两侧扰流凸起长度依次减少为上一个长凸起的一半，并且在最长的扰流凸起以下的凸起，分布在垂直支管2内壁的另一侧。
(2)如图5所示，扰流凸起3为偶数m个时，第
Figure BDA0002337405800000052
和
Figure BDA0002337405800000053
个为最长扰流凸起，长度均为垂直支管2内径的一半，由两个最长扰流凸起分别向上下两侧扰流凸起长度依次为上一个长凸起长度的一半，并且从第
Figure BDA0002337405800000054
开始的扰流凸起分布于垂直支管2内壁的另一侧。
作为本发明的优选实施方式，所述扰流凸起3为光滑凸起，能更好的达到抑制湍流和渗透的效果。
作为本发明的优选实施方式，所述扰流凸起3与垂直支管2内壁无缝焊接。
作为本发明的优选实施方式，相邻的扰流凸起3之间的距离为垂直支管2内径的0.3倍。这是为了让上方未被截流的流体有一定的缓冲，使得在上方没有二次搅混。
作为本发明的优选实施方式，所述扰流凸起3的形状可为长方体，但是避免有尖锐的边角，能更好的达到抑制湍流和渗透的效果。
作为本发明的优选实施方式，所述扰流凸起3采用奥氏体不锈钢材料。
上述实施例仅为优选实施例，并不用以限制本发明的保护范围，在本发明的精神和原则之内所作的任何修改/等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种设置管道凸起降低湍流渗透深度的T型管，包括相连通的主流直管(1)和垂直支管(2)，垂直支管(2)为盲管且向下布置，主流直管(1)为热水管道，垂直支管(2)为冷水管道；其特征在于：所述垂直支管(2)内壁上位于热分层上方位置设置两个或两个以上长度不同的扰流凸起(3)，以降低湍流渗透深度。
2.根据权利要求1所述的一种设置管道凸起降低湍流渗透深度的T型管，其特征在于：当扰流凸起(3)的数量为两个时，短扰流凸起和长扰流凸起并列设置与垂直支管(2)内壁同一侧，且上方为短扰流凸起，下方为长扰流凸起；长扰流凸起的长度为垂直支管(2)内径的一半，短扰流凸起的长度为长扰流凸起长度的一半；
当扰流凸起(3)的数量为两个以上时，分以下两种情况：
(1)扰流凸起(3)为奇数n个时，第
Figure FDA0002337405790000011
个为最长扰流凸起，长度为垂直支管(2)内径的一半，由中间向上下两侧扰流凸起长度依次减少为上一个长凸起的一半，并且在最长的扰流凸起以下的凸起，分布在垂直支管(2)内壁的另一侧；
(2)扰流凸起(3)为偶数m个时，第
Figure FDA0002337405790000012
和
Figure FDA0002337405790000013
个为最长扰流凸起，长度均为垂直支管(2)内径的一半，由两个最长扰流凸起分别向上下两侧扰流凸起长度依次为上一个长凸起长度的一半，并且从第
Figure FDA0002337405790000014
开始的扰流凸起分布于垂直支管(2)内壁的另一侧。
3.根据权利要求1所述的一种设置管道凸起降低湍流渗透深度的T型管，其特征在于：所述扰流凸起(3)为光滑凸起。
4.根据权利要求1所述的一种设置管道凸起降低湍流渗透深度的T型管，其特征在于：所述扰流凸起(3)与垂直支管(2)内壁无缝焊接。
5.根据权利要求1所述的一种设置管道凸起降低湍流渗透深度的T型管，其特征在于：相邻的扰流凸起(3)之间的距离为垂直支管(2)内径的0.3倍。
6.根据权利要求1所述的一种设置管道凸起降低湍流渗透深度的T型管，其特征在于：所述扰流凸起(3)的形状为边角倒圆角的长方形。
7.根据权利要求1所述的一种设置管道凸起降低湍流渗透深度的T型管，其特征在于：所述扰流凸起(3)采用奥氏体不锈钢材料。
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