JP2004003687A

JP2004003687A - 二相流混合分配器

Info

Publication number: JP2004003687A
Application number: JP2002157194A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Mori; 康森; Yuichi Kanamaki; 金巻　裕一
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-05-30
Filing date: 2002-05-30
Publication date: 2004-01-08

Abstract

【課題】コンパクト化を実現する二相流混合分配器を提供すること。
【解決手段】液体と気体との二相流混合流体を混合・分配する二相流混合分配器において、導入された流体を複数の出口管２４に分配する分配容器２２を備え、該分配容器２２には複数の前記出口管２４が高さ方向に異なる位置に接続され、さらに、前記分配容器２２内の同じ高さの流体を前記各出口管２４に案内する案内手段２６が前記分配容器２２内に設けられている。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、本発明は、ボイラにおいて多数の管から流出する蒸気と水の混合流体を混合・分配する装置、冷媒の気液混合流体を取り扱う冷凍機や空調機における冷媒の混合・分配装置、あるいは、化学プロセスにおける種々の気液二相流体や濃度の異なる流体同士等を扱う熱交換器などに用いて好適な、流体を混合して分配する二相流混合分配器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、火炉蒸発管の途中に二相流混合分配器が設置されたボイラである。図において、２は蒸発管を示している。ボイラは多数の蒸発管２をならべて構成された壁で四周を囲んで火炉５を形成し、壁面に設置されたバーナ６に供給された燃料と空気が火炉５内に火炎７を形成して燃焼する。
多数の蒸発管２は、入口管寄せ１に接続されており、入口管寄せ１には外部から水が供給され、水は入口管寄せ１で多数の蒸発管２に分配されて、蒸発管２内を上昇しながら、火炎７から熱を受けて蒸発し、蒸気になって出口管寄せ３，４に集められる。出口管寄せ３，４に集められた蒸気は、図示していない経路を通って過熱器８に供給されて、温度がさらに上昇する。
燃焼ガスは図の矢印のように流れて、火炉５内上部に設置された過熱器８で蒸気を加熱して火炉５を出る。火炉５内の燃焼状態は、燃料の種類やボイラの負荷によって変化するので、ボイラのあらゆる運転状態で蒸発管２が受ける熱はすべての蒸発管２で一様というわけではなく、各蒸発管２の出口蒸気温度に差異を生じる。蒸気温度が異なると各蒸発管２の温度にも差異を生ずる。火炉壁は蒸発管２を接合して構成されているので、温度の高低により蒸発管２に熱伸び差を生じて、温度差が過大であると火炉壁が変形する恐れがある。
【０００３】
そこで、蒸発管２の途中に、二相流混合分配器１０を設置して、各蒸発管２の蒸気温度がある程度差異を生じた段階で一旦混合して温度を均一化し、均等に各蒸発管２へ分配する。
図４にこの二相流混合分配器１０を示した。（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。二相流混合分配器１０は上流側で下方に位置する混合容器１１と、下流側で上方に位置する分配容器１２とを備えている。混合容器１１には各蒸発管２から取り出される入口管１３が横方向に多数つながれており、分配容器１２には蒸発管２に戻される出口管１４が横方向（図４（ａ）では紙面方向）に多数つながれている。混合容器１１と分配容器１２とはいくつかの連結管１５によって連通状態となっている。
分配容器１２の拡大を図５に示すと、各出口管１４に気液界面が位置するように出口管１４が分配容器１２に設けられている。
この二相流混合分配器１０によって、蒸発管２を流れる気液二相流体は混合容器１１にて十分に混合された後分配容器１２で各出口管１４へ均等に分配されて蒸発管２に戻されるので、火炉壁に温度差による変形を生ずる恐れがない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の二相流混合分配器１０においては、出口管１４が水平に並んだ状態となるように分配容器１２に溶接する必要がある。溶接には所定の溶接しろを要するため、各出口管１４は所定間隔を隔てて取り付ける必要がある。例えば、寸法の一例として、分配容器１２の径は２５０ｍｍ、出口管１４の径が２５または３６ｍｍ、隣り合う出口管１４の距離が２５または３６ｍｍとなっている。
このため、分配容器１２が横方向に大きくなり、二相流混合分配器のコンパクト化が困難であった。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、コンパクト化を実現する二相流混合分配器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、液体と気体との二相流混合流体を混合・分配する二相流混合分配器において、導入された流体を複数の出口管に分配する分配容器を備え、該分配容器には複数の前記出口管が高さ方向に異なる位置に接続され、さらに、前記分配容器内に導入された流体の中から同じ高さの流体を前記各出口管のうち少なくとも一部に案内する案内手段が前記分配容器内に設けられていることを特徴とする。
【０００７】
この発明においては、案内手段によって同じ高さの流体を各出口管に分配することができる。すなわち、分配容器に対し、出口管は必ずしも同じ高さに接続する必要はない。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、従来と同一の構成については同一の符号を用い、その説明を省略する。
図１は本発明の一実施形態として示した二相流混合分配器２０である。なお、図１（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。二相流混合分配器２０は上流側で下方に位置する混合容器１１（図４（ａ）１１参照）と、下流側で上方に位置する分配容器２２とを備えている。混合容器１１には蒸発管２（図３参照）から取り出される入口管２３が横方向に多数つながれており、分配容器２２には蒸発管２に戻される出口管２４が横方向に多数接続されている。混合容器１１と分配容器２２とはいくつかの連結管２５によって連通状態となっている。
分配容器２２の拡大を図２に示す。出口管２４は上下二段に設けられ、分配容器２２の長手方向に沿って、出口管２４が上段と下段とに互い違いに設けられている。上段・下段に設けられた出口管２４をそれぞれ符号２４−１，２４−２で示した。
下段の出口管２４−２に対して、上段の出口管２４−１と同じ高さレベルの流体が導入されるように、仕切板（案内手段）２６が設けられている。仕切板２６は、分配容器２２との間に案内流路２６ａを形成する。案内流路２６ａは一端が出口管２４−２に連続していると共に、他端（上端）は出口管２４−１の開口と同じ高さに位置している。仕切板２６の上縁２６ｂはＵ字状に切り込まれ、出口管２４−１と案内流路２６ａの内部に共に気液界面が位置するようになっている。
【０００９】
この二相流混合分配器２０によって、蒸発管２を流れる気液二相流体は混合容器１１にて十分に混合された後分配容器２２で各出口管２４へ均等に分配されて蒸発管２に戻される。出口管２４−１と２４−２とは高さ方向に異なる位置にあるが、下段の出口管２４−２には仕切板２６によって気液界面の流体を案内することができるから、上段の出口管２４−１と同様に均一に分配することができる。したがって、火炉壁に温度差による変形を生ずる恐れがなく、しかも、従来のように各出口管を水平方向に並べる必要がないから、分配容器１２を長手方向に小さくることができ、二相流混合分配器のコンパクト化を実現することができる。
【００１０】
なお、上記においては二相流混合分配器をボイラに適用した例で示したが、これに限定されないのは言うまでもない。
【００１１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の二相流混合分配器においては、案内手段によって、同じ高さレベルの流体を異なる高さの出口管に分配することができる。したがって、二相流混合分配器のコンパクト化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態として示した二相流混合分配器であり、（ａ）は側断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図２】同二相流混合分配器の分配容器の一部を破断した斜視図である。
【図３】二相流混合分配器を用いたボイラの全体構成を示した概略図である。
【図４】従来の二相流混合分配器であり、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。
【図５】同従来の二相流混合分配器の分配容器であり、（ａ）は側断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
２２　分配容器
２４　出口管
２６　仕切板（案内手段）

Claims

液体と気体との二相流混合流体を混合・分配する二相流混合分配器において、
導入された流体を複数の出口管に分配する分配容器を備え、該分配容器には複数の前記出口管が高さ方向に異なる位置に接続され、さらに、前記分配容器内に導入された流体の中から同じ高さの流体を前記各出口管のうち少なくとも一部に案内する案内手段が前記分配容器内に設けられていることを特徴とする二相流混合分配器。