JP2004270738A - Branch pipe and high-temperature fluid supply method - Google Patents

Branch pipe and high-temperature fluid supply method Download PDF

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Mitsuo Wakamatsu
光夫 若松
Mitsuo Komuro
三男 小室
Seiichi Yokobori
誠一 横堀
Kimitaka Kimura
公隆 木村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a branch pipe and a high-temperature fluid supply method that suppress invasion of high-temperature fluid to the branch pipe, can prevent high cycle thermal fatigue by variation of temperature stratification interface, and can improve the safety and integrity of the branch pipe. <P>SOLUTION: Part of high-temperature fluid 7 flowing from a main pipe 3 into a straight pipe 2 forms a first cell-like vortex 6a, and a second cell-like vortex 6b is formed by induction by the flow of the first cell-like vortex 6a. After that, part of the broken or deformed second cell-like vortex 6a is broken to a smaller vortex by a spiral flow preventing section 10 in the straight tube 2. Thus, spiral flow 8 is not formed, thereby preventing damage of the branch pipe 1 due to the high cycle thermal fatigue. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高低温流体が混在する分岐配管に係り、特に水平配置された母管から鉛直下方の枝管への高温流体の侵入を抑制し、熱疲労損傷を防止する分岐配管および高温流体供給方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、水平水平配置された母管に高温流体（例えば、２００℃程度の液体の流体）の流れがあると、鉛直下方に接続された低温流体（例えば、４０℃程度の液体の流体）が存在する分岐配管に高温流体が侵入し、温度成層界面が形成される。この温度成層界面が分岐配管内に形成され、温度成層界面が変動することによって、その周囲の分岐配管に熱疲労が生じることがあった。特に、分岐配管が、エルボを介して直管と水平管を溶接して構成される場合、直管とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されると、熱疲労の影響を顕著に受け、分岐配管が損傷することがあった。
【０００３】
次に、プラントなどで使用されている従来の分岐配管の構成および分岐配管内に形成される温度成層界面について、図７０および７１を参照して説明する。
【０００４】
図７０には、直管型の従来の分岐配管３００を示す。また、図７１には、直管３５１、エルボ３５３および水平管３５４を有する従来の分岐配管３５０を示す。
【０００５】
図７０に示された直管型の従来の分岐配管３００では、直管３０１の一端が、母管３０２に開口された接続部に鉛直下方に向けて接続されている。また、直管３０１には、仕切りバルブ３０３が設けられている。なお、母管３０２および直管３０１の外壁面には、断熱材３０４が巻かれている。
【０００６】
また、図７１に示された直管３５１、エルボ３５３および水平管３５４を有する従来の分岐配管３５０では、直管３５１の一端が、母管３５２に開口された接続部に鉛直下方に向けて接続され、直管３５１の他端が、水平方向に曲るエルボ３５３の一端と接続されている。また、エルボ３５３の他端にはさらに水平管３５４が接続され、その水平管３５４には仕切りバルブ３５５が設けられている。なお、母管３５２、直管３５１および水平管３５４の外壁面には、断熱材３５６が巻かれている。
【０００７】
ここでは、仕切りバルブ３０３、３５５が閉じられた状態における分岐配管３００、３５０内の作動流体の挙動について説明する。なお、ここでの作動流体は、液体を想定している。また、母管３０２、３５２に高温流体４００が供給される前には、分岐配管３００、３５０内には低温流体４０１が存在している。
【０００８】
母管３０２、３５２を流れる高温流体４００が分岐配管３００、３５０が接続されている開口部を通過する際、図７０および７１に示すように、分岐配管３００、３５０側の高温流体４００の一部は、分岐配管３００、３５０側に広がり、分岐配管３００、３５０の内壁に衝突して、低温流体４０１が存在する分岐配管３００、３５０内に流入する。分岐配管３００、３５０内に流入した高温流体４００の一部は、分岐配管３００、３５０に対して縦方向に循環する第１のセル状渦４０２を形成する。そして、第１のセル状渦４０２の流れに誘起されて、第１のセル状渦４０２の流れ方向とは逆の流れ場を形成し、縦方向に循環する第２のセル状渦４０３が形成される。
【０００９】
さらに、第２のセル状渦４０３の仕切りバルブ３０３、３５５側には、第２のセル状渦４０３の一部が崩壊または変形することによって、分岐配管３００、３５０の内壁に沿った旋回流４０４を形成する。この旋回流４０４は、分岐配管３００、３５０の内壁に沿って仕切りバルブ３０３、３５５側に侵入する流れと、中心部に形成される母管３０２、３５２側に向かう流れによって形成される循環流である。（例えば、特許文献１参照。）。
【００１０】
また、旋回流４０４が形成されている領域よりも仕切りバルブ３０３、３５５側は、低温流体４０１が存在している。この旋回流４０４が形成されている領域と低温流体４０１が存在している領域の境界に、温度成層界面４０５が形成される。この温度成層界面４０５によって、高温側（例えば、１５０℃程度の液体の流体）、つまり、第１のセル状渦４０２、第２のセル状渦４０３および旋回流４０４が形成され、母管３０２、３５２からの高温流体４００が侵入している領域と、低温側（例えば、４０℃程度の液体の流体）、つまり、低温流体４０１が存在している領域に区分される。したがって、この温度成層界面４０５を境に、流体の温度が１００℃以上急激に変化することになる。
【００１１】
なお、高温側から温度成層界面４０５へ熱伝導によって移動した熱量は、温度成層界面４０５から分岐配管３００、３５０に熱伝達され、その熱伝達された熱量のほとんどが分岐配管３００、３５０から放熱されるので、温度成層界面４０５を介して低温側への熱移動はほとんどない。したがって、この温度成層界面４０５を境界とした急激な温度変化は、安定的に存在することになる。
【００１２】
ここで、分岐配管３００、３５０に対して縦方向に循環する第１のセル状渦４０２および第２のセル状渦４０３を形成する領域の長さは、それぞれ分岐配管径ｄの２倍程度（２ｄ）である。したがって、第１のセル状渦４０２および第２のセル状渦４０３が形成される領域の長さは、４ｄ程度となる。なお、ここでは、セル状渦が２つ形成される場合について説明したが、セル状渦は３つ形成される場合もある。この場合には、３つのセル状渦が形成される領域の長さは、６ｄ程度となる。
【００１３】
【特許文献１】
特開２０００−２５７４０３号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の分岐配管３００、３５０においては、温度成層界面４０５が安定的に形成され、その温度成層界面４０５の位置が変動することで、分岐配管３００、３５０に温度変動による熱疲労が生じるという問題があった。特に、直管３５１、エルボ３５３および水平管３５４を有する分岐配管３５０では、直管３５１とエルボ３５３、または、エルボ３５３と水平管３５４との溶接線部に、温度成層界面４０５が形成されると、熱疲労の影響を顕著に受け、分岐配管３５０が損傷するという問題があった。
【００１５】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、分岐配管への高温流体の侵入を抑制し、温度成層界面の変動による高サイクル熱疲労を防止することができ、分岐配管の安全性および健全性の向上を図ることができる分岐配管および高温流体供給方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の分岐配管は、水平配置された高温流体が流れる母管と、一端を前記母管に連通させて鉛直下方に垂設された枝管と、前記枝管内の所定の位置に設けられ、前記母管から流入する前記高温流体による旋回流の形成を防止する旋回流防止部材とを具備することを特徴とする。
【００１７】
この分岐配管によれば、旋回流が形成されず、枝管の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されないので、枝管の下方部や、枝管とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができる。これによって、特に、枝管、エルボおよび水平管を有する分岐配管では、枝管とエルボ、または、エルボと水平管との溶接線部における温度成層界面の高サイクル熱疲労の発生が防止されるため、高サイクル熱疲労によって分岐配管が損傷を受けるのを防止することができる。
【００１８】
また、本発明の分岐配管は、水平配置された高温流体が流れる母管と、一端を前記母管に連通させて鉛直下方に垂設された枝管と、前記枝管内の所定の位置に設けられ、前記母管から流入する前記高温流体による旋回流の成長を抑制する旋回流抑制部材とを具備することを特徴とする。
【００１９】
この分岐配管によれば、旋回流の主な流れ場が旋回流抑制部材で崩壊または枝管の半径方向へ拡張され、旋回力が減衰されるため、枝管の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されない。これによって、枝管の下方部や、枝管とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができ、高サイクル熱疲労によって分岐配管が損傷を受けるのを防止することができる。
【００２０】
また、本発明の分岐配管は、水平配置された高温流体が流れる母管と、一端を前記母管に連通させて鉛直下方に垂設された枝管と、前記枝管内の所定の位置に設けられ、前記母管から流入する前記高温流体による第１のセル状渦が、第２のセル状渦を誘起するのを防止する第２のセル状渦形成防止部材とを具備することを特徴とする。
【００２１】
この分岐配管によれば、第２のセル状渦形成防止部材によって、第２のセル状渦を誘起するような流れ場が形成されないため、第２のセル状渦が誘起されることはない。したがって、旋回流は形成されず、枝管の下方部に向かう速度の大きい流れ場は形成されない。これによって、枝管の下方部や、枝管とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができ、高サイクル熱疲労によって分岐配管が損傷を受けるのを防止することができる。
【００２２】
さらに、本発明の分岐配管は、水平配置された高温流体が流れる母管と、一端を前記母管に連通させて鉛直下方に垂設された枝管と、前記枝管内の所定の位置に設けられ、前記母管から流入する前記高温流体によるセル状渦の成長を抑制するセル状渦抑制部材とを具備することを特徴とする。
【００２３】
この分岐配管によれば、セル状渦抑制部材によって、セル状渦がスケールの小さい渦に崩壊され、セル状渦による流れ場は減衰されるため、その後、旋回流に遷移することはほとんどない。したがって、旋回流は形成されず、枝管の下方部に向かう速度の大きい流れ場は形成されない。これによって、枝管の下方部や、枝管とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができ、高サイクル熱疲労によって分岐配管が損傷を受けるのを防止することができる。
【００２４】
また、本発明の分岐配管は、水平配置された高温流体が流れる母管と、一端を前記母管に連通させて鉛直下方に垂設された枝管と、前記枝管内の所定の位置に設けられ、少なくとも１つの円筒が前記枝管と同軸的に配置され、少なくとも１つの連通孔を有する板状部材が該円筒の一端と接続されて構成されるセル状渦防止部材とを具備することを特徴とする。
【００２５】
この分岐配管によれば、セル状渦防止部材によって、セル状渦が形成されないため、セル状渦が旋回流に遷移することもない。したがって、枝管の下方部に向かう速度の大きい流れ場は形成されない。これによって、枝管の下方部や、枝管とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができ、高サイクル熱疲労によって分岐配管が損傷を受けるのを防止することができる。
【００２６】
また、本発明の分岐配管は、水平配置された高温流体が流れる母管と、一端を前記母管に連通させて鉛直下方に垂設された枝管と、前記枝管と連通する前記母管の開口部に接続され、前記母管を流れる前記高温流体の一部の流れ方向を偏向して、前記母管から前記枝管内に流入する前記高温流体の流量を調整する流量調整部材とを具備することを特徴とする。
【００２７】
この分岐配管の流量調整部材は、例えば、枝管に流入する高温流体の流量を抑制する流入流量抑制部材、枝管に流入する高温流体の流量を抑制し、さらに、第１のセル状渦の形成すべく高温流体の流れ成分を抑制する流路偏向部材、または、高温流体を強制的に枝管に流入させ、温度成層界面の形成位置を溶接線部よりも仕切りバルブ側に形成させる流路偏向部材などで構成される。この流量調整部材を用いることによって、枝管とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができ、高サイクル熱疲労によって分岐配管が損傷を受けるのを防止することができる。
【００２８】
さらに、本発明の分岐配管は、水平配置された高温流体が流れる母管と、一端を前記母管に連通させて鉛直下方に垂設された枝管と、前記枝管の外壁の所定の位置に設けられ、前記枝管内に形成される急激な温度変化をもたらす２つの液層間における温度成層界面の形成を防止する加熱手段、冷却手段および加熱手段と冷却手段の双方のいずれか１つの手段とを具備することを特徴とする。
【００２９】
この分岐配管によれば、分岐配管内に対流を発生させることができるので、温度成層界面は形成されず、分岐配管内に大きな温度分布が存在することがなくなる。これによって、温度成層界面の形成を防止でき、高サイクル熱疲労によって分岐配管が損傷を受けるのを防止することができる。
【００３０】
本発明の高温流体供給方法は、水平配置された高温流体が流れる母管と、一端を前記母管に連通させて鉛直下方に垂設された枝管とを具備する分岐配管における高温流体供給方法であって、前記高温流体の流量および温度のいずれか一方を時間的に変動させて前記母管に供給することを特徴とする。
【００３１】
この高温流体供給方法によれば、高温流体の流量または温度を時間に伴って変化させて母管に供給させることで、枝管内に安定的な温度成層界面を形成することができなくなる。これによって、高サイクル熱疲労によって分岐配管が損傷を受けるのを防止することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００３３】
本発明の分岐配管は、図７０および７１に示した分岐配管３００、３５０と同様に、直管、仕切りバルブ、または、直管、エルボ、水平管、仕切りバルブで構成される。また、分岐配管を構成する各配管は、その周囲が断熱材で覆われており、各配管の外壁とその周囲とにおける熱移動が抑制されている。
【００３４】
ここで、温度成層界面を直管とエルボまたはエルボと水平管との溶接線部に形成させないためには、次の対応が考えられる。
（１）セル状渦が形成されても、旋回流に遷移させない。
（２）セル状渦から旋回流に遷移しても、その旋回流の成長を抑制する。
（３）第１のセル状渦によって誘起されて形成する第２のセル状渦を形成させない。
（４）セル状渦が形成されても、その成長を抑制する。
（５）セル状渦を形成させない。
（６）直管に流入する高温流体の流量を抑制する。
（７）直管に流入する高温流体の流量を抑制し、さらに、第１のセル状渦の形成すべく高温流体の流れ成分を抑制する。
（８）高温流体を強制的に直管に流入させ、温度成層界面の形成位置を溶接線部よりも仕切りバルブ側に形成させる。
（９）温度成層界面を形成させない。
（１０）安定した温度成層界面を形成させない。
【００３５】
上述した項目（１）乃至（１０）の要素を含み、温度成層界面が直管とエルボまたはエルボと水平管との溶接線部に形成されないことを主たる特徴とする分岐配管の実施形態について以下で説明する。
【００３６】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態の分岐配管１の概要を図１乃至５を参照して説明する。図１乃至５には、（ａ）に第１の実施の形態の分岐配管１の断面図、（ｂ）にＡ−Ａ断面図を示す。
第１の実施の形態の分岐配管１は、前述した項目の（１）セル状渦が形成されても旋回流に遷移させない構成を主に設けたものである。
【００３７】
第１の実施の形態の分岐配管１の特徴である直管部の構成について説明する。直管２の一端は、ほぼ水平に設置された母管３に開口された開口部５に、鉛直下方に向けて接続されている。直管２の周囲は、断熱材４で覆われており、直管２の外壁とその周囲とにおける熱移動が抑制されている。
【００３８】
また、直管２の内部には、図１乃至５に示すように、旋回流防止部１０、１１、１２、１３、１４が設けられている。これらの旋回流防止部１０、１１、１２、１３、１４は、直管２の内部に形成されるセル状渦６から旋回流に遷移する領域、つまり、例えば、セル状渦６が２つ形成される場合には、開口部５から直管２の下方に向かって直管２の内径（ｄ）の４倍（４ｄ）程度の位置から設置される。旋回流防止部１０、１１、１２、１３、１４の直管２の長手方向の長さは、ほぼ２ｄが好ましいが、それよりも長く、または、短く構成することもできる。なお、例えば、セル状渦６が３つ形成される場合には、旋回流防止部１０、１１、１２、１３、１４は、母管３の開口部５から直管２の下方に向かって直管２の内径（ｄ）の６倍（４ｄ）程度の位置から設置される。
【００３９】
次に、図１乃至５に示された旋回流防止部１０、１１、１２、１３、１４の構成について説明する。
【００４０】
旋回流防止部１０は、図１に示すように、板状部材１０ａから構成され、直管２のほぼ中心に対して直管２の断面を４等分するように、直管２の内壁に接続されている。また、旋回流防止部１０は、母管３を流れる高温流体７の主流方向に対して、平行および垂直に設置された板状部材１０ａで構成されている。なお、母管３を流れる高温流体７の主流方向に対しての旋回流防止部１０の設置は、この配置に限るものではなく、高温流体７の主流方向に対して平行、垂直に配置されなくてもよい。
【００４１】
旋回流防止部１１は、図２に示すように、板状部材１１ａから構成され、直管２のほぼ直径に沿って、母管３を流れる高温流体７の主流方向に対して、垂直に配置されている。
【００４２】
また、旋回流防止部１２は、図３に示すように、旋回流防止部１１を直管２の中心軸を回転軸として９０°回転させたもので、板状部材１２ａから構成され、直管２のほぼ直径に沿って、母管３を流れる高温流体７の主流方向に対して、平行に配置されている。
【００４３】
旋回流防止部１３は、図４に示すように、板状部材１３ａから構成され、直管２の断面を井形に区分するように直管２の内壁に接続されている。
【００４４】
旋回流防止部１４は、図５に示すように、板状部材１４ａから構成され、直管２のほぼ中心に対して直管２の断面を６等分するように直管２の内壁に接続されている。
【００４５】
次に、直管２内の作動流体の動作について説明する。ここで、旋回流防止部１０、１１、１２、１３、１４を有する直管２内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図１に示した旋回流防止部１０を有する直管２を用いた場合の作動流体の動作を説明する。
【００４６】
母管３を流れる高温流体７が開口部５上を通過する際、図１に示すように、直管２側を流れる高温流体７の一部は、直管２側に広がり、直管２の内壁に衝突して、低温流体が存在する直管２内に流入する。直管２内に流入した高温流体７の一部は、第１のセル状渦６ａを形成する。そして、第１のセル状渦６ａの流れに誘起されて、第１のセル状渦６ａの流れ方向とは逆の流れ場を形成する第２のセル状渦６ｂが形成される。
【００４７】
さらに、第２のセル状渦６ｂの仕切りバルブ（図示しない）側では、第２のセル状渦６ａの一部が崩壊または変形する。旋回流防止部１０が設置されない場合には、第２のセル状渦６ａの一部が崩壊または変形することによって、第２のセル状渦６ａの一部が、直管２の内壁に沿った旋回流に遷移する。しかし、第１の実施の形態の分岐配管では、直管２に旋回流防止部１０が設置されているので、崩壊または変形した第２のセル状渦６ａの一部は、旋回流を形成せずに、さらにスケールの小さい渦に崩壊する。
【００４８】
旋回流防止部１０、１１、１２、１３、１４を有する直管２では、旋回流が形成されず、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されないので、直管２の下方部や、直管とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができる。これによって、特に、直管２、エルボ（図示しない）および水平管（図示しない）を有する分岐配管１では、直管２とエルボ、または、エルボと水平管との溶接線部における温度成層界面の高サイクル熱疲労の発生が防止されるため、高サイクル熱疲労によって分岐配管１が損傷を受けることがなくなる。
【００４９】
ここで、第１の実施の形態の分岐配管１に設けられた旋回流防止部１０、１１、１２、１３、１４は、開口部５から直管２の下方に向かって直管２の内径（ｄ）の４倍（４ｄ）程度の位置から設置されるが、これに限るものではない。例えば、開口部５から直管２に向けて設置することもできる。これによって、第１のセル状渦の形成を抑制することができる。
【００５０】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態の分岐配管２０の概要を図６乃至１８を参照して説明する。図６乃至１８には、（ａ）に第２の実施の形態の分岐配管２０の断面図、（ｂ）にＡ−Ａ断面図を示す。また、図１１乃至１５の（ｃ）には、Ｂ−Ｂ断面図を示す。なお、第１の実施の形態の分岐配管の構成と同じ構成部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
第２の実施の形態の分岐配管２０は、前述した項目の（２）セル状渦から旋回流に遷移しても、その旋回流の成長を抑制する構成を主に設けたものである。
【００５１】
ここでは、第２の実施の形態の分岐配管２０の特徴である旋回流抑制部２１、２２、２３が設けられた直管２および形状によって旋回流の成長を抑制することができる直管２の構成について説明する。
【００５２】
（旋回流抑制部２１、２２、２３）
直管２内には、図６乃至１０に示すように、旋回流抑制部２１、２２、２３が設けられている。これらの旋回流抑制部２１、２２、２３は、直管２の内部に形成されるセル状渦６が旋回流８に遷移する領域、つまり、例えば、セル状渦６が２つ形成される場合には、開口部５から直管２の下方に向かって直管２の内径（ｄ）の４倍（４ｄ）程度の位置から設置される。旋回流抑制部２１、２２、２３の直管２の長手方向の長さは、ほぼ２ｄが好ましいが、それよりも長く、または、短く構成することもできる。なお、例えば、セル状渦が３つ形成される場合には、旋回流抑制部２１、２２、２３は、開口部５から直管２の下方に向かって直管２の内径（ｄ）の６倍（４ｄ）程度の位置から設置される。
【００５３】
旋回流抑制部２１は、図６に示すように、４枚の板状部材２１ａから構成され、直管２の内壁の円周を４等分するように、直管２の内壁に直管２の中心に向かって接続されている。また、板状部材２１ａの直管２の中心方向への長さは、直管２の内周半径のよりも短く構成されている。また、４枚の板状部材２１ａの内、２枚が母管３を流れる高温流体７の主流方向に対して平行に、また、残りの２枚が垂直になるように、直管２の内壁に接続されている。なお、母管３を流れる高温流体７の主流方向に対する旋回流抑制部２１の設置方向は、この配置に限るものではなく、高温流体７の主流方向に対して平行、垂直に配置されなくてもよい。
【００５４】
また、旋回流抑制部２１は、図７および８に示すように、２枚の板状部材２１ａから構成され、直管２の内壁の円周を２等分するように、直管２の内壁に直管２の中心に向かって接続されてもよい。ここで、図７に示された２枚の板状部材２１ａは、母管３を流れる高温流体７の主流方向に対して垂直になるように、また、図８に示された２枚の板状部材２１ａは、母管３を流れる高温流体７の主流方向に対して平行になるように配置されている。
【００５５】
旋回流抑制部２２は、図９に示すように、断面が扇形の６枚の柱体状部材２２ａから構成され、直管２の内壁の円周を６等分するように、扇形の円弧面が直管２の内壁に接続されている。なお、旋回流抑制部２２は、直管２と一体的に形成されてもよい。また、旋回流抑制部２２は、６枚の柱体状部材２２ａから構成されることに限らず、６枚より多くの柱体状部材２２ａ、または６枚より少ない柱体状部材２２ａで構成することもできる。
【００５６】
旋回流抑制部２３は、図１０に示すように、直管２の径よりもの大きな径の筒体で構成されたバッファ部で構成される。
【００５７】
次に、直管２内の作動流体の動作について説明する。ここで、旋回流抑制部２１、２２、２３を有する直管２内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図６に示した旋回流抑制部２１を有する直管２を用いた場合の作動流体の動作を説明する。
【００５８】
母管３を流れる高温流体７が開口部５上を通過する際、図６に示すように、直管２側の高温流体７の一部は、直管２側に広がり、直管２の内壁に衝突して、低温流体が存在する直管２内に流入する。直管２内に流入した高温流体７の一部は、第１のセル状渦６ａを形成する。そして、第１のセル状渦６ａの流れに誘起されて、第１のセル状渦６ａの流れ方向とは逆の流れ場を形成する第２のセル状渦６ｂが形成される。
【００５９】
さらに、第２のセル状渦６ｂの仕切りバルブ（図示しない）側には、第２のセル状渦６ｂの一部が崩壊または変形することによって、直管２の内壁に沿った旋回流８を形成する。遷移した旋回流８の速度分布は、直管２の中心から半径方向に増加し、半径方向の所定の位置でピーク値を有し、直管２の壁面ではゼロになる。
【００６０】
旋回流抑制部２１、２２、２３は、ほぼ旋回流の速度分布がピーク値を有する半径位置から直管２の壁面まで設けられている。この範囲に旋回流抑制部２１、２２、２３が設けられることによって、旋回流８の主な流れ場が旋回流抑制部２１、２２、２３で崩壊され、旋回力が減衰されるため、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されない。
【００６１】
また、旋回流抑制部２３の場合には、第２のセル状渦６ａの一部が遷移した直管２の内壁に沿った旋回流８は、旋回流抑制部２３に流入することで、旋回流８の旋回域が直管２の半径方向に広がる。旋回域が直管２の半径方向に広がることによって、旋回速度が減衰されるため、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されない。
【００６２】
このように、旋回流抑制部２１、２２、２３を設けることによって、直管２の下方部や、直管とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができる。また、特に、直管２、エルボ（図示しない）および水平管（図示しない）を有する分岐配管２０では、直管２とエルボ、または、エルボと水平管との溶接線部における温度成層界面の高サイクル熱疲労の発生が防止されるため、高サイクル熱疲労によって分岐配管２０が損傷を受けることがなくなる。
【００６３】
ここで、第２の実施の形態の分岐配管２０に設けられた旋回流抑制部２１、２２、２３は、開口部５から直管２の下方に向かって直管２の内径（ｄ）の４倍（４ｄ）程度の位置から設置されるが、これに限るものではない。例えば、開口部５から直管２に向けて設置することもできる。これによって、第１のセル状渦の形成を抑制することができる。
【００６４】
（直管２）
図１１乃至１８を参照して、旋回流の成長を抑制する直管２の形状について説明する。
【００６５】
図１１に示した直管２は、図１１の（ｂ）および（ｃ）に示すように、その断面が楕円形で形成されている。
【００６６】
図１２に示した直管２は、図１２の（ｂ）および（ｃ）に示すように、その断面が矩形で形成されている。
【００６７】
図１３に示した直管２は、図１３の（ｂ）および（ｃ）に示すように、その断面が楕円形の直管２ａおよび円形の直管２ｂで構成されている。断面が楕円形の直管２ａの一端は、母管３と接続され、旋回流が形成される領域まで下方に向かって設置される。断面が楕円形の直管２ａの長さは、例えば、断面が円形の直管２ｂの内径（ｄ）の６倍（６ｄ）程度が好ましいが、これに限るものではない。また、断面が楕円形の直管２ａの他端は、断面が円形の直管２ｂに接続される。
【００６８】
図１４に示した直管２は、図１４の（ｂ）および（ｃ）に示すように、その断面が十字形の直管２ｃおよび円形の直管２ｂで構成されている。断面が十字形の直管２ｃの一端は、母管３と接続され、旋回流８が形成される領域まで下方に向かって設置される。断面が十字形の直管２ｃの長さは、例えば、断面が円形の直管２ｂの内径（ｄ）の６倍（６ｄ）程度が好ましいが、これに限るものではない。断面が十字形の直管２ｃの他端は、断面が円形の直管２に接続される。
【００６９】
図１５に示した直管３１は、図１５の（ｂ）および（ｃ）に示すように、その断面が、曲率を持った２つの曲線で、それぞれの凸方向を同じにして囲まれた半円形の直管２ｅおよび円形の直管２ｂで形成されている。断面が半円形の直管２ｅの一端は、母管３と接続され、旋回流が形成される領域まで下方に向かって設置される。断面が半円形の直管２ｅの長さは、断面が円形の直管２ｂの内径（ｄ）の６倍（６ｄ）程度が好ましいが、これに限るものではない。また、断面が半円形の直管２ｅの他端は、断面が円形の直管２ｂに接続される。
【００７０】
次に、直管２内の作動流体の動作について説明する。ここで、図１１乃至１５に示した直管２内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図１１に示した直管２を用いた場合の作動流体の動作を説明する。
【００７１】
母管３を流れる高温流体７が開口部５上を通過する際、図１１に示すように、直管２側の高温流体７の一部は、直管２側に広がり、直管２の内壁に衝突して、低温流体が存在する直管２内に流入する。直管２内に流入した高温流体７の一部は、第１のセル状渦６ａを形成する。そして、第１のセル状渦６ａの流れに誘起されて、第１のセル状渦６ａの流れ方向とは逆の流れ場を形成する第２のセル状渦６ｂが形成される。断面形状が楕円の場合、断面形状が円形の場合に比べて、第１のセル状渦６ａおよび第２のセル状渦６ｂは、流れが不均一になるため、速度の減衰を生じやすい。
【００７２】
さらに、第２のセル状渦６ｂの仕切りバルブ（図示しない）側には、第２のセル状渦６ｂの一部が崩壊または変形することによって、直管２の楕円形の内壁に沿った旋回流８を形成する。楕円形の内壁に沿って旋回流８が１回転する間に、楕円の中心から内壁面までの速度分布は変化し、断面が円形の場合のように均一な速度分布で旋回することができない。これによって、直管２の楕円形の内壁に沿って形成される旋回流８は、成長できないため、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されない。
【００７３】
直管２では、旋回流８が形成されても成長できないため、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されないので、直管２の下方部や、直管２とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができる。これによって、特に、直管２、エルボ（図示しない）および水平管（図示しない）を有する分岐配管２０では、直管２とエルボ、または、エルボと水平管との溶接線部における温度成層界面の高サイクル熱疲労の発生が防止されるため、高サイクル熱疲労によって分岐配管２０が損傷を受けることがなくなる。
【００７４】
また、直管２は、図１６に示すように、直管２に配管が下方に向けて螺旋状に配管された螺旋状配管２４を接続して構成されてもよい。また、直管２は、図１７に示すように、直管２に曲率を持ってクランク状に配管された曲り配管２５を接続して構成されてもよい。さらに、直管２は、図１８に示すように、直管２に鋭角にクランク状に配管された山形配管２６を接続して構成されてもよい。
【００７５】
これらの螺旋状配管２４、曲り配管２５、山形配管２６においても、上述した直管２と同様に、セル状渦および旋回流の成長を抑制することができるので、高サイクル熱疲労によって分岐配管２０が損傷を受けるのを防止することができる。
【００７６】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態の分岐配管３０の概要を図１９乃至２３を参照して説明する。図１９乃至２３には、（ａ）に第３の実施の形態の分岐配管３０の断面図を示す。また、図１９乃至２１の（ｂ）には、Ｂ−Ｂ断面図を示す。なお、第１および２の実施の形態の分岐配管の構成と同じ構成部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
第３の実施の形態の分岐配管３０は、前述した項目の（３）第１のセル状渦によって誘起されて形成する第２のセル状渦を形成させない構成を主に設けたものである。
【００７７】
第３の実施の形態の分岐配管３０の特徴である第２のセル状渦形成防止部３１、３２、３３、３４、３５が設けられた直管部の構成について説明する。
【００７８】
直管２内には、図１９乃至２３に示すように、第２セル状渦形成防止部３１、３２、３３、３４、３５が設けられている。これらの第２セル状渦形成防止部３１、３２、３３、３４、３５は、直管２の内部に形成される第１のセル状渦と第２のセル状渦の境界部、つまり、開口部５から直管２の下方に向かって直管２の内径（ｄ）の２倍（２ｄ）程度の位置に設置される。
【００７９】
第２のセル状渦形成防止部３１は、図１９に示すように、円板で形成され、円板の中心に円形の開口部３１ａを有する。なお、開口部３１ａの形状は円形に限るものではなく、楕円形、矩形、多角形などでもよい。
【００８０】
第２のセル状渦形成防止部３２は、図２０に示すように、筒体から形成され、その内部の通路は、スロート状に直管の内径が狭くなるスロート部３２ａを有する。なお、第２のセル状渦形成防止部３２は直管２と一体的に形成されてもよい。
【００８１】
第２のセル状渦形成防止部３３は、図２１に示すように、円板で形成され、円板に複数の孔３３ａが開けられている。
【００８２】
第２のセル状渦形成防止部３４は、図２２に示すように、多孔質部材で形成された筒体である。
【００８３】
第２のセル状渦形成防止部３５は、図２３に示すように、メッシュ状部材で形成された円板である。
【００８４】
次に、直管２内の作動流体の動作について説明する。ここで、第２セル状渦形成防止部３１、３２、３３、３４、３５を有する直管２内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図１９に示した第２セル状渦形成防止部３１を有する直管２を用いた場合の作動流体の動作を説明する。
【００８５】
母管３を流れる高温流体７が開口部５上を通過する際、図１９に示すように、直管２側の高温流体７の一部は、直管２側に広がり、直管２の内壁に衝突して、低温流体が存在する直管２内に流入する。直管２内に流入した高温流体７の一部は、第１のセル状渦６ａを形成する。
【００８６】
そして、第１のセル状渦６ａの一部が第２セル状渦形成防止部３１の開口部３１ａから直管２の下方部に流入する。開口部３１ａから直管２の下方部に流入した流れは、第１のセル状渦６ａとは異なった流れ場を形成し、第２のセル状渦を誘起するような流れ場を形成しないため、この流れによって第２のセル状渦が誘起されることはない。したがって、旋回流は形成されず、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場は形成されない。
【００８７】
このように、第２セル状渦形成防止部３１、３２、３３、３４、３５を設けることによって、直管２の下方部や、直管とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができる。また、特に、直管２、エルボ（図示しない）および水平管（図示しない）を有する分岐配管３０では、直管２とエルボ、または、エルボと水平管との溶接線部における温度成層界面の高サイクル熱疲労の発生が防止されるため、高サイクル熱疲労によって分岐配管３０が損傷を受けることがなくなる。
【００８８】
ここで、第３の実施の形態の分岐配管３０に設けられた第２のセル状渦形成防止部３１、３２、３３、３４、３５は、直管２と母管３との接続部から下方に向かって直管２の内径（ｄ）の２倍（２ｄ）程度の位置に形成されるが、これに限るものではない。例えば、直管２と母管３との接続部から下方に向かって４ｄ程度の位置に設けることもできる。この場合には、第２のセル状渦が旋回流へ遷移するのを防止することができる。
【００８９】
また、第２のセル状渦形成防止部３１、３２、３３、３４、３５は、開口部５から直管２に向けて設置することもできる。これによって、第１のセル状渦の形成を抑制することができる。
【００９０】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態の分岐配管４０の概要を図２４乃至３１を参照して説明する。図２４乃至３１には、（ａ）に第４の実施の形態の分岐配管４０の断面図、（ｂ）にＢ−Ｂ断面図を示す。なお、第１乃至３の実施の形態の分岐配管の構成と同じ構成部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
第４の実施の形態の分岐配管４０は、前述した項目の（４）セル状渦が形成されても、その成長を抑制する構成を主に設けたものである。
【００９１】
第４の実施の形態の分岐配管４０の特徴であるセル状渦抑制部４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８が設けられた直管部の構成について説明する。
【００９２】
（セル状渦抑制部４１、４２、４３、４４）
直管２内には、図２４乃至２７に示すように、セル状渦抑制部４１、４２、４３、４４が設けられている。これらのセル状渦抑制部４１、４２、４３、４４は、直管２の内部に形成される第１のセル状渦と第２のセル状渦の境界部、つまり、開口部５から直管２の下方に向かって直管２の内径（ｄ）の２倍（２ｄ）程度の位置から設置される。セル状渦抑制部４１、４２、４３、４４の直管２の長手方向の長さは、ほぼ２ｄが好ましいが、それよりも長く、または、短く構成することもできる。
【００９３】
セル状渦抑制部４１は、図２４に示すように、複数の半球状部材から構成され、その複数の半球状部材の半球断面部側が、それぞれ所定の間隔をおいて直管２の内壁に接続されている。また、セル状渦抑制部４１は、例えば、直管２の側壁に直管２の中心に向かう複数の突起部を形成することで、直管２に一体的に形成することもできる。
【００９４】
セル状渦抑制部４２は、図２５に示すように、内周壁側が曲率を持った突起部を有するリング状部材から構成され、複数のリング状部材が、直管２の軸方向に所定の間隔をおいて直管２の内壁に接続されている。また、セル状渦抑制部４２は、例えば、直管２の側壁の所定の周上において、直管２の側壁を直管２の中心側に向かって突起させて形成することもできる。さらに、内周壁に形成された突起部の形状は、図２６に示したセル状渦抑制部４３のように、矩形であってもよい。
【００９５】
セル状渦抑制部４４は、図２７に示すように、内周壁側が突起部を有するリング状部材から構成され、複数のリング状部材が、直管２の軸方向に所定の間隔をおいて直管２の内壁に接続されている。また、セル状渦抑制部４３は、直管２の中心軸に対して所定の角度に傾けて、直管２の内壁に接続された構成になっている。また、セル状渦抑制部４４は、例えば、直管２の中心軸に対して所定の角度を有する直管２の側壁の所定の周上において、直管２の側壁を直管２の中心側に向かって突起させて形成することもできる。さらに、内周壁に形成された突起部の形状は矩形であってもよい。
【００９６】
次に、直管２内の作動流体の動作について説明する。ここで、セル状渦抑制部４１、４２、４３、４４を有する直管２内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図２４に示したセル状渦抑制部４１を有する直管２を用いた場合の作動流体の動作を説明する。
【００９７】
母管３を流れる高温流体７が開口部５上を通過する際、図２４に示すように、直管２側の高温流体７の一部は、直管２側に広がり、直管２の内壁に衝突して、低温流体が存在する直管２内に流入する。直管２内に流入した高温流体７の一部は、第１のセル状渦６ａを形成する。そして、第１のセル状渦６ａの流れに誘起されて、第１のセル状渦６ａの流れ方向とは逆の流れ場を形成する第２のセル状渦６ｂが形成される。
【００９８】
第１のセル状渦６ａに誘起されて形成された第２のセル状渦６ｂは、セル状渦抑制部４１と衝突することによって、第２のセル状渦６ｂは、徐々にスケールの小さい渦に崩壊する。第２のセル状渦６ｂがスケールの小さい渦に崩壊することによって、第２のセル状渦６ｂによる流れ場は減衰するため、その後、旋回流に遷移することはほとんどない。また、第２のセル状渦６ｂの一部が、旋回流に遷移したとしても、その旋回速度は小さく、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場は形成されない。
【００９９】
セル状渦抑制部４１、４２、４３、４４を有する直管２では、旋回流による直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されないので、直管２の下方部や、直管とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができる。これによって、特に、直管２、エルボ（図示しない）および水平管（図示しない）を有する分岐配管４０では、直管２とエルボ、または、エルボと水平管との溶接線部における温度成層界面の高サイクル熱疲労の発生が防止されるため、高サイクル熱疲労によって分岐配管４０が損傷を受けることがなくなる。
【０１００】
ここで、第４の実施の形態の分岐配管４０に設けられたセル状渦抑制部４１、４２、４３、４４は、開口部５から直管２の下方に向かって直管２の内径（ｄ）の２倍（２ｄ）程度の位置から設置されるが、これに限るものではない。例えば、開口部５から直管２に向けて設置することもできる。これによって、第１のセル状渦の形成を抑制することができる。
【０１０１】
（セル状渦抑制部４５、４６）
直管２内には、図２８および２９に示すように、セル状渦抑制部４５、４６が設けられている。セル状渦抑制部４５、４６の直管２の長手方向の長さは、ほぼ２ｄが好ましいが、それよりも長く、または、短く構成することもできる。
【０１０２】
セル状渦抑制部４５は、直管２の内部に形成される第１のセル状渦６ａと第２のセル状渦６ｂの境界部、つまり、開口部５から直管２の下方に向かって直管２の内径（ｄ）の２倍（２ｄ）程度の位置から設置される。また、セル状渦抑制部４５は、図２８に示すように、直管２の径よりもの大きな径のバッファ部から構成され、セル状渦抑制部４５は、直管２の軸方向に所定の間隔をおいて複数設けられている。また、セル状渦抑制部４５は、例えば、直管２の側壁の所定の周上において、直管２の側壁を直管２の外壁側に向かって突起させて形成することもできる。
【０１０３】
セル状渦抑制部４６は、図２９に示すように、直管２の径よりもの大きな径の筒体で形成されたバッファ部から構成される。また、セル状渦抑制部４６の下流側には、旋回流抑制部４６ａが設けられている。セル状渦抑制部４６は、直管２を介して母管３と同軸的に接続され、旋回流抑制部４６ａは、直管２を介してセル状渦抑制部４６と同軸的に接続されている。セル状渦抑制部４６は、直管２の内部に形成される第１のセル状渦６ａと第２のセル状渦６ｂの境界部、つまり、開口部５から直管２の下方に向かって直管２の内径（ｄ）の２倍（２ｄ）程度の位置から設置される。
【０１０４】
次に、直管２内の作動流体の動作について説明する。ここで、セル状渦抑制部４５、４６を有する直管２内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図２８に示したセル状渦抑制部４５を有する直管２を用いた場合の作動流体の動作を説明する。
【０１０５】
母管３を流れる高温流体７が開口部５上を通過する際、図２８に示すように、直管２側の高温流体７の一部は、直管２側に広がり、直管２の内壁に衝突して、低温流体が存在する直管２内に流入する。直管２内に流入した高温流体７の一部は、第１のセル状渦６ａを形成する。そして、第１のセル状渦６ａの流れに誘起されて、第１のセル状渦６ａの流れ方向とは逆の流れ場を形成する第２のセル状渦６ｂが形成される。
【０１０６】
第１のセル状渦６ａの流れに誘起されて形成された第２のセル状渦６ｂは、セル状渦抑制部４５に流入することで、第２のセル状渦６ｂが形成される領域が直管２の半径方向に広がる。第２のセル状渦６ｂの形成領域が直管２の半径方向に広がることによって、第２のセル状渦６ｂの速度が減衰されるため、その後、強い旋回流に遷移することを抑制することができる。
【０１０７】
なお、セル状渦抑制部４６を有する直管２では、第２のセル状渦６ｂが旋回流に遷移した場合でも、旋回流抑制部４６ａによって、旋回流の旋回速度を減衰させることができるため、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されない。
【０１０８】
セル状渦抑制部４５、４６を有する直管２では、第２のセル状渦６ｂの速度が減衰されるため、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されないので、直管２の下方部や、直管とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができる。これによって、特に、直管２、エルボ（図示しない）および水平管（図示しない）を有する分岐配管４０では、直管２とエルボ、または、エルボと水平管との溶接線部における温度成層界面の高サイクル熱疲労の発生が防止されるため、高サイクル熱疲労によって分岐配管４０が損傷を受けることがなくなる。
【０１０９】
（セル状渦抑制部４７、４８）
直管２内には、図３０および３１に示すように、セル状渦抑制部４７、４８が設けられている。セル状渦抑制部４７、４８の直管２の長手方向の長さは、ほぼ２ｄが好ましいが、それよりも長く、または、短く構成することもできる。
【０１１０】
セル状渦抑制部４７は、図３０に示すように、直管２の径より大きな径の筒体で形成されたバッファ部から構成され、母管３に接続されている。そして、セル状渦抑制部４７の直管２と接続された側と対向する側には、セル状渦抑制部４７と同軸的に下方に向かって直管２が接続されている。母管３には、セル状渦抑制部４７の中心軸よりも高温流体７の流れ方向の下流側（図３０では、セル状渦抑制部４７の中心軸よりも右側）に、セル状渦抑制部４７と連通する開口部４７ａが形成されている。
【０１１１】
セル状渦抑制部４８は、図３１に示すように、直管２の径より大きな径の筒体で形成されたバッファ部から構成され、母管３に接続されている。そして、セル状渦抑制部４８の直管２と接続された側と対向する側には、セル状渦抑制部４８に下方に向かって直管２が接続されている。セル状渦抑制部４８と面する母管３において、セル状渦抑制部４８の中心軸よりも高温流体７の流れ方向の下流側（図３１では、セル状渦抑制部４８の中心軸よりも右側）に、セル状渦抑制部４８と連通する開口部４８ａが形成され、その他の部分には、複数の孔４８ｂが開けられている。
【０１１２】
次に、直管２内の作動流体の動作について説明する。ここで、セル状渦抑制部４７、４８を有する直管２内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図３０に示したセル状渦抑制部４７を有する直管２を用いた場合の作動流体の動作を説明する。
【０１１３】
母管３を流れる高温流体７が開口部４７ａ上を通過する際、図３０に示すように、開口部４７ａ側の高温流体７の一部は、開口部４７ａ側に広がり、セル状渦抑制部４７の内壁に衝突して、低温流体が存在するセル状渦抑制部４７内に流入する。ここで、セル状渦抑制部４７では、開口部４７ａの面積が、例えば、図２８に示したセル状渦抑制部４５を有する場合の開口部の面積よりも小さい。これによって、図２８に示したセル状渦抑制部４５を有する場合と比べて、セル状渦抑制部４７に流入する高温流体７の流量は減少する。
【０１１４】
開口部４７ａからセル状渦抑制部４７に流入した高温流体７の一部は、直管２の半径方向に広がりながら、セル状渦抑制部４７内に第１のセル状渦６ａを形成する。セル状渦抑制部４７に形成された第１のセル状渦６ａは、速度が減衰されるために、第１のセル状渦６ａが第２のセル状渦が誘起することができない。
【０１１５】
セル状渦抑制部４７、４８を有する直管２では、第１のセル状渦６ａの速度が減衰されるため、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されないので、直管２の下方部や、直管２とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができる。これによって、特に、直管２、エルボ（図示しない）および水平管（図示しない）を有する分岐配管４０では、直管２とエルボ、または、エルボと水平管との溶接線部における温度成層界面の高サイクル熱疲労の発生が防止されるため、高サイクル熱疲労によって分岐配管４０が損傷を受けることがなくなる。
【０１１６】
（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態の分岐配管５０の概要を図３２乃至３５を参照して説明する。図３２乃至３５には、（ａ）に第５の実施の形態の分岐配管５０の断面図、（ｂ）にＢ−Ｂ断面図を示す。なお、第１乃至４の実施の形態の分岐配管の構成と同じ構成部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
第５の実施の形態の分岐配管５０は、前述した項目の（５）セル状渦を形成させない構成を主に設けたものである。
【０１１７】
第５の実施の形態の分岐配管５０の特徴であるセル状渦防止部５１、５２が設けられた直管部の構成について説明する。
【０１１８】
セル状渦防止部５１、５２の直管２の長手方向の長さは、ほぼ２ｄ（ｄは直管２の内径）が好ましいが、それよりも長く、または、短く構成することもできる。セル状渦防止部５１、５２の一端は、母管３の開口部５付近に位置するように設置される。
【０１１９】
セル状渦防止部５１は、図３２に示すように、筒体５１ａおよび円板５１ｂとで構成されている。円板５１ｂの中央には、筒体５１ａの内径よりも小さな径の通過孔５１ｃが開口されている。そして、筒体５１ａの端部と円板５１ｂは、同軸的に接続されている。また、円板５１ｂは、直管２の内壁に接続されている。なお、セル状渦防止部５１は、図３３に示すように、直管２の内壁と筒体５２ａとの間の円板５２ｂには、複数の通過孔５２を設けてもよい。
【０１２０】
セル状渦防止部５２は、図３４に示すように、筒体５２ａ、筒体５２ｂおよび円板５２ｃとで構成されている。筒体５２ａおよび筒体５２ｂの端部と円板５２ｃは、同軸的に接続され、円板５２ｃは、直管２の内壁に接続されている。円板５２ｃの中央には、筒体５２ｂの内径よりも小さな径の通過孔５２ｄが開口されている。また、筒体５２ａと筒体５２ｂとの間の円板５２ｃには、複数の通過孔５２ｅが開口されている。さらに、直管２の内壁と筒体５２ａとの間の円板５２ｃには、複数の通過孔５２ｆが開口されている。
【０１２１】
次に、直管２内の作動流体の動作について説明する。ここで、セル状渦防止部５１、５２を有する直管２内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図３２に示したセル状渦防止部５１を有する直管２を用いた場合の作動流体の動作を説明する。
【０１２２】
母管３を流れる高温流体７の一部は、筒体５１ａ内に流入し、円板５１ｂの通過孔５１ｃから直管２の下方に向けて通過する。直管２の下方に向けて流入する高温流体７の流量は、通過孔５１ｃによって抑制される。また、筒体５１ａ内に流入した高温流体７は、通過孔５１ｃから直管２の中心軸に沿って直管２の下方に向けて流出するため、セル状渦を形成しない。また、筒体５１ａの内径は、直管２の内径に比べて小さく、筒体５１ａ内における高温流体７の圧力損失も大きいため、筒体５１ａ内にセル状渦が形成されることはない。このように、直管２内にセル状渦が形成されないので、セル状渦が遷移して形成する旋回流も形成されることはない。
【０１２３】
セル状渦防止部５１、５２を有する直管２では、セル状渦が形成されないため、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されないので、直管２の下方部や、直管２とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができる。これによって、特に、直管２、エルボ（図示しない）および水平管（図示しない）を有する分岐配管５０では、直管２とエルボ、または、エルボと水平管との溶接線部における温度成層界面の高サイクル熱疲労の発生が防止されるため、高サイクル熱疲労によって分岐配管５０が損傷を受けることがなくなる。
【０１２４】
ここで、例えば、図３５に示すように、セル状渦防止部５１を開口部５から直管２の下方に向かって４ｄ（ｄは直管の内径）程度の位置に設けることもできる。この場合には、第２のセル状渦が旋回流へ遷移するのを防止することができる。
【０１２５】
（第６の実施の形態）
本発明の第６の実施の形態の分岐配管６０の概要を図３６乃至４４を参照して説明する。図３６乃至４４には、（ａ）に第６の実施の形態の分岐配管６０の断面図、（ｂ）にＢ−Ｂ断面図を示す。なお、第１乃至５の実施の形態の分岐配管の構成と同じ構成部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
第６の実施の形態の分岐配管６０は、前述した項目の（６）直管に流入する高温流体の流量を抑制する構成を主に設けたものである。
【０１２６】
第６の実施の形態の分岐配管６０の特徴である流入流量抑制部６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９が設けられた直管部の構成について説明する。
【０１２７】
流入流量抑制部６１は、図３６に示すように、半円状の板部材で構成され、直管２の内部断面の５０〜６０％程度を閉鎖するように、母管３の開口部５に設けられている。なお、流入流量抑制部６１は、直管２の高温流体７の流れ方向の上流側（図３６では直管２の内部断面の左半円側）から直管２内へ高温流体７が流入するのを抑制するように、母管３の開口部に設けられている。また、流入流量抑制部６１は、母管の設置方向（例えば、水平方向）に対して角度θ°（０≦θ≦１５）の範囲で設置することができる。
【０１２８】
流入流量抑制部６２は、図３７に示すように、図３６に示す流入流量抑制部６１（但し、θが０°の場合）を、高温流体７の流れに対して垂直に設けられた板部材を介して、母管３内の高温流体７の流路に突出させたものである。
【０１２９】
流入流量抑制部６３は、図３８に示すように、高温流体７の流れに対して垂直に突出された流入流量抑制部６２の突出部に曲率を持たせ、高温流体７がスムーズに流れるように構成されたものである。
【０１３０】
流入流量抑制部６４は、図３９に示すように、母管３に設けられた開口部であり、その開口面積は、直管２の内部断面積の４０〜５０％程度である。また、直管２は、その開口部の中心軸と同軸的に母管３に接続される。
【０１３１】
流入流量抑制部６５は、図４０に示すように、複数の通過孔６５ａを有する円板部材であり、母管３に設けられた開口部５に設置されている。
【０１３２】
流入流量抑制部６６は、図４１に示すように、流入流量抑制部６５に半円状の板部材６６ａをさらに設けたものである。なお、半円状の板部材６６ａは、直管２の高温流体７の流れ方向の上流側（図４１では、直管２の内部断面の左半円側）から直管２内へ高温流体７が流入するのを抑制するように、母管３の開口部に設けられている。
【０１３３】
流入流量抑制部６７は、図４２に示すように、半円状の板部材で構成され、直管２の内部断面の５０〜６０％程度を閉鎖するように、母管３の開口部に設けられている。なお、流入流量抑制部６７は、直管２の高温流体７の流れ方向の下流側（図４２では、直管２の内部断面の右半円側）から直管２へ高温流体７が流入するのを抑制するように、母管３の開口部５に設けられている。また、流入流量抑制部６１は、直管２側に傾けて母管３の開口部５に設置され、母管３の設置方向（例えば、水平方向）に対して角度θ°（０≦θ≦１５）の範囲で設置することができる。
【０１３４】
流入流量抑制部６８は、図４３に示すように、流入流量抑制部６１と流入流量抑制部６７とを組み合わせて構成されたものである。
【０１３５】
流入流量抑制部６９は、図４４に示すように、半円状の板部材６９ａおよび直管２の径よりもの大きな径の筒体で形成されたバッファ部６９ｂで構成されている。母管３の開口部５は、バッファ部６９ｂの内部断面に対応して開口され、その開口部５を覆うようにバッファ部６９ｂの一端が接続されている。また、バッファ部６９ｂの他端には、直管２が接続されている。
【０１３６】
半円状の板部材６９ａは、バッファ部６９ｂの内部断面の５０〜６０％程度を閉鎖するように、母管３の開口部５に設けられている。なお、半円状の板部材６９ａは、バッファ部６９ｂの高温流体７の流れ方向の下流側（図４４では、バッファ部６９ｂの内部断面の右半円側）から直管２へ高温流体７が流入するのを抑制するように、母管３の開口部５に設けられている。また、半円状の板部材６９ａは、バッファ部６９ｂ側に傾けて母管３の開口部５に設置され、母管の設置方向（例えば、水平方向）に対して角度θ°（０≦θ≦１５）の範囲で設置することができる。
【０１３７】
次に、直管２内の作動流体の動作について説明する。ここで、流入流量抑制部６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９を有する直管２内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図３６に示した流入流量抑制部６１を有する直管２を用いた場合の作動流体の動作を説明する。
【０１３８】
母管３を流れる高温流体７が開口部６１ａ上を通過する際、図３６に示すように、開口部６１ａ側の高温流体７は、流入流量抑制部６１に沿って流れ、開口部６１ａ側に広がる流れが抑制される。また、開口部６１ａの面積は、直管２の内部断面積の４０〜５０％程度であるため、直管２に流入する高温流体７の流量は減少する。ここで、流入流量抑制部６１の設定角度θが０°、つまり流入流量抑制部６１が母管３に対して平行に設置された場合であっても、開口部６１ａの面積が直管２の内部断面積の４０〜５０％程度であるため、直管２に流入する高温流体７の流量は減少する。
直管２に流入した高温流体７は、流量が少なく、つまり流速が小さいため、第１のセル状渦を形成することはできない。
【０１３９】
また、図４２および図４４に示す流入流量抑制部を用いた場合には、直管２に流入する高温流体７の流量が減少するとともに、第１のセル状渦を形成する直管２の高温流体７の流れ方向の下流側（図４２では、直管２の内部断面の右半円側）からの直管２への高温流体７の流入が阻止されるため、第１のセル状渦を形成することはできない。
【０１４０】
このように、流入流量抑制部６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９有する直管２では、第１のセル状渦が形成されないため、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されないので、直管２の下方部や、直管２とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができる。これによって、特に、直管２、エルボ（図示しない）および水平管（図示しない）を有する分岐配管６０では、直管２とエルボ、または、エルボと水平管との溶接線部における温度成層界面の高サイクル熱疲労の発生が防止されるため、高サイクル熱疲労によって分岐配管６０が損傷を受けることがなくなる。
【０１４１】
（第７の実施の形態）
本発明の第７の実施の形態の分岐配管７０の概要を図４５乃至５６を参照して説明する。図４５乃至５６には、（ａ）に第７の実施の形態の分岐配管７０の断面図、（ｂ）にＢ−Ｂ断面図を示す。なお、第１乃至６の実施の形態の分岐配管の構成と同じ構成部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
第７の実施の形態の分岐配管７０は、前述した項目の（７）直管に流入する高温流体の流量を抑制し、さらに、第１のセル状渦の形成すべく高温流体の流れ成分を抑制する構成を主に設けたものである。
【０１４２】
第７の実施の形態の分岐配管７０の特徴である流路偏向部７１、７２、７３、７４、７５、７６、７７が設けられた直管部の構成について説明する。
【０１４３】
（流路偏向部７１、７２、７３、７４、７５）
図４５乃至５３に示すように、母管３の開口部には、流路偏向部７１、７２、７３、７４、７５が設けられている。
【０１４４】
流路偏向部７１は、図４５に示すように、一辺が半円状に切り抜かれた矩形の板部材で構成されている。また、流路偏向部７１は、母管３の開口部５に母管３に沿って母管３に対して角度θ°（０≦θ≦１５）で接続され、また、母管３の開口部５の高温流体７の流れ方向の下流側の半円周部に接続されている。
【０１４５】
流路偏向部７２は、図４６に示すように、母管３から直管２へつながる流路断面の高温流体７の流れ方向の下流側のほぼ半面の面積が、直管２に向かって連続的に縮小するテーパ部を有して構成されている。
【０１４６】
流路偏向部７３は、図４７に示すように、母管３と直管２の接続部にＲ部を形成する筒体である。この場合、流路偏向部７３は、開口部５の母管３の肉厚を利用して形成することもできる。また、図４８に示すように、母管３の開口部５が直管２の内径よりも大きい場合には、流路偏向部７３は、曲率の大きなＲ部で形成することができる。さらに、流路偏向部７３は、図４９に示すように、母管３と直管２との間に、高温流体７の流れに対して、その曲率部が面するように接続されたエルボ状の筒体７４で構成されてもよい。
【０１４７】
流路偏向部７５は、図５０に示すように、母管３と直管２の接続部にテーパ部を形成する筒体である。この場合、流路偏向部７５は、開口部５の母管３の肉厚を利用して形成することもできる。また、図５１に示すように、母管３の開口部５が直管２の内径よりも大きい場合には、流路偏向部７５は、直管２の長手方向に長くなる。なお、直管２とテーパ部のなす角θ°は、４５°以上であることが好ましい。
【０１４８】
さらに、流路偏向部７５は、図５２に示すように、斜向管７５ａを母管３の開口部５に、高温流体の流れ方向の上流側（図５２では左側）に傾けて接続して構成されてもよい。また、図５２に示した斜向管７５ａは、図５３に示すように、直管２を用いて、途中から鉛直下方に向けて構成することもできる。なお、母管３に対して垂直な方向と母管３に対して傾けて接続された直管２とのなす角θ°は、４５°以上であることが好ましい。
【０１４９】
次に、直管２内の作動流体の動作について説明する。ここで、流路偏向部７１、７２、７３、７４、７５を用いた場合の直管２内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図４６に示した流路偏向部７２を用いた場合の作動流体の動作を説明する。
【０１５０】
母管３を流れる高温流体７が開口部５上を通過する際、図４６に示すように、直管２側の高温流体７の一部は、流路偏向部７２側に広がり、流路偏向部７２の内壁に衝突する。流路偏向部７２の内壁に衝突した高温流体７は、図４６に示すように、母管３の高温流体７の流路に戻る流れと、直管２内に流入する流れとに分けられる。
【０１５１】
直管２内に流入した高温流体７の一部は、第１のセル状渦６ａを形成する。しかし、直管２内に流入する高温流体７の流量は少ないため、直管２内に形成される第１のセル状渦６ａは、流速の小さい流れ場によって形成される。そして、第１のセル状渦６ａの流れに誘起されて、第１のセル状渦６ａの流れ方向とは逆の流れ場を形成する第２のセル状渦６ｂが形成されるが、安定した渦を形成できる流れ場は形成されない。また、第１のセル状渦６ａの状態によっては、第２のセル状渦６ｂが形成されない場合もある。
第２のセル状渦６ｂは、形成されたとしても、流速の小さい流れ場によって形成されるため、その後、強い旋回流に遷移することはない。
【０１５２】
流路偏向部７１、７２、７３、７４、７５を用いた場合には、第１のセル状渦６ａの速度が減衰され、第１のセル状渦６ａによって第２のセル状渦６ｂが誘起されたとしても流速の小さい流れ場であるため、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されない。そのため、直管２の下方部や、直管とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができる。これによって、特に、直管２、エルボ（図示しない）および水平管（図示しない）を有する分岐配管７０では、直管２とエルボ、または、エルボと水平管との溶接線部における温度成層界面の高サイクル熱疲労の発生が防止されるため、高サイクル熱疲労によって分岐配管７０が損傷を受けることがなくなる。
【０１５３】
（流路偏向部７６、７７）
図５４乃至５６に示すように、母管３の開口部５には、流路偏向部７６、７７が設けられている。
【０１５４】
流路偏向部７６は、図５４に示すように、一端が斜めに切断された直管２で構成され、その端部は、開口部５の高温流体７の流れ方向の上流側に突き出すように、母管３の開口部５に接続されている。
【０１５５】
流路偏向部７７は、図５５に示すように、直管２を母管３の高温流体７の流路に突き出すように、母管３の開口部５に接続することで構成される。また、図５６に示すように、母管３内に突き出した直管２の高温流体７の流れ方向の下流側（図５６では、直管２の右半円側）に、通過孔７７ａを設け、直管２に流入した高温流体７を再び母管３内に戻すようにしてもよい。
【０１５６】
次に、直管２内の作動流体の動作について説明する。ここで、流路偏向部７６、７７を用いた場合の直管２内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図５４に示した流路偏向部７６を用いた場合の作動流体の動作を説明する。
【０１５７】
母管３を流れる高温流体７の一部は、母管３内に突き出した流路偏向部７６に衝突する。突き出した流路偏向部７６に衝突することによって、図５４に示すように、高温流体７は、突き出した流路偏向部７６の後流に渦流を形成する。形成された渦流は、回転しながら上下方向に力のバランスを保って、下流へ流れていく。このように、突き出した流路偏向部７６の後流に形成された渦流は、上下方向の力のバランスを保って下流へ流れていくため、直管２内に流入する高温流体７を抑制することができる。
【０１５８】
直管２内に流入した高温流体７の一部は、流量が少ないため、直管２内に第１のセル状渦６ａを形成することはほとんどない。また、直管２内に第１のセル状渦６ａが形成されたとしても、第１のセル状渦６ａは、流速の小さい流れ場によって形成されるため、第１のセル状渦６ａの流れに誘起されて、第２のセル状渦６ｂが形成されることはない。
【０１５９】
流路偏向部７６、７７を用いた場合には、セル状渦を安定して形成することができないため、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されない。そのため、直管２の下方部や、直管とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができる。これによって、特に、直管２、エルボ（図示しない）および水平管（図示しない）を有する分岐配管７０では、直管２とエルボ、または、エルボと水平管との溶接線部における温度成層界面の高サイクル熱疲労の発生が防止されるため、高サイクル熱疲労によって分岐配管７０が損傷を受けることがなくなる。
【０１６０】
（第８の実施の形態）
本発明の第８の実施の形態の分岐配管８０の概要を図５７乃至６０を参照して説明する。図５７乃至６０には、（ａ）は第８の実施の形態の分岐配管８０の断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図を示す。なお、第１乃至７の実施の形態の分岐配管の構成と同じ構成部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
第８の実施の形態の分岐配管８０は、前述した項目の（８）高温流体を強制的に直管に流入させ、温度成層界面の形成位置を溶接線部よりも仕切りバルブ側に形成させる構成を主に設けたものである。
【０１６１】
第８の実施の形態の分岐配管８０の特徴である流路偏向部８１、８２、８３、８４が設けられた直管部の構成について説明する。
【０１６２】
（流路偏向部８１、８２）
図５７および５８に示すように、母管３の開口部５には、流路偏向部８１、８２が設けられている。
【０１６３】
流路偏向部８１は、図５７に示すように、複数の通過孔８１ｂを有する円板部材８１ａと、半円状の板部材８１ｃとで構成されている。複数の通過孔８１ｂを有する円板部材８１ａは、母管３の開口部５に接続され、半円状の板部材８１ｃは、直管２の高温流体７の流れ方向の上流側（図５７では、直管２の内部断面の左半円側）から直管２内へ高温流体７を強制的に導くように、母管３の開口部５に設けられている。なお、母管３の開口部は、複数の通過孔８１ｂを有する円板部材８１ａによって、その開口面積の５０〜６０％程度が閉鎖されている。
【０１６４】
流路偏向部８２は、図５８に示すように、流路偏向部８１の複数の通過孔８１ｂを有する円板部材８１ａに替えて、半円状の流路開口調整板部材８２ａを設けたものである。半円状の流路開口調整板部材８２ａは、母管３の開口部５の５０〜６０％程度を閉鎖するように、母管３の開口部５に設けられている。なお、半円状の流路開口調整板部材８２ａは、直管２の高温流体７の流れ方向の上流側（図５８では、母管３の開口部５の左半円側）から直管２内へ高温流体７を流入させるように、母管３の開口部５に設けられている。
【０１６５】
次に、直管２内の作動流体の動作について説明する。ここで、流路偏向部８１、８２を用いた場合の直管２内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図５７に示した流路偏向部８１を用いた場合の作動流体の動作を説明する。
【０１６６】
母管３を流れる高温流体７の一部は、高温流体７の流れに対して開口された半円状の板部材８１ｃによって、母管３の開口部５に強制的に導かれる。母管３の開口部５に導かれた高温流体７は、その開口部５に接続された円板部材８１ａに設けられた複数の通過孔８１ｂから直管２内に流入する。
【０１６７】
直管２内に強制的に導かれた高温流体７は、流速が大きいため、直管２内の仕切りバルブ（図示しない）の近傍まで侵入する。そして、温度成層界面は、高温流体７が侵入する仕切りバルブ（図示しない）の近傍に形成される。
【０１６８】
これによって、特に、直管２、エルボ（図示しない）および水平管（図示しない）を有する分岐配管８０では、直管２とエルボ、または、エルボと水平管との溶接線部に温度成層界面が形成されることがないため、高サイクル熱疲労によって分岐配管８０が損傷を受けるのを防止することができる。
【０１６９】
（流路偏向部８３、８４）
図５９および６０に示すように、母管３の開口部５には、流路偏向部８３、８４が設けられている。
【０１７０】
流路偏向部８３は、図５９に示すように、母管３の開口部５に、高温流体７の流れ方向の下流側（図５９では右側）に傾けて接続された斜向管８３ａと、斜向管８３ａに接続された直管２とで構成されている。なお、母管３に対して垂直な方向と母管３に対して傾けて接続された斜向管８３ａとのなす角θ°は、４５°以上であることが好ましい。
【０１７１】
また、流路偏向部８３は、図６０に示すように、母管３と直管２との間に、高温流体７の流れに対して、その曲率部の内面が面するように接続されたエルボ状の筒体８４で構成されてもよい。
【０１７２】
次に、直管２内の作動流体の動作について説明する。ここで、流路偏向部８３、８４を用いた場合の直管２内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図５９に示した流路偏向部８３を用いた場合の作動流体の動作を説明する。
【０１７３】
母管３を流れる高温流体７が開口部５上を通過する際、図５９に示すように、斜向管８３ａ側を流れる高温流体７の一部は、斜向管８３ａ側に広がり、斜向管８３ａの内壁に衝突して、低温流体が存在する斜向管８３ａ内に流入する。斜向管８３ａ内に流入した高温流体７の一部は、第１のセル状渦６ａを形成する。そして、第１のセル状渦６ａの流れに誘起されて、第１のセル状渦６ａの流れ方向とは逆の流れ場を形成する第２のセル状渦６ｂが形成される。
【０１７４】
さらに、第２のセル状渦６ｂの仕切りバルブ（図示しない）側では、第２のセル状渦６ａの一部が崩壊または変形し、直管２の内壁に沿った旋回流８に遷移する。直管２内に形成された旋回流８は、斜向管８３ａ内に流入する高温流体７の流量が多いため、旋回力の大きな流れ場を形成し、直管２内の仕切りバルブ（図示しない）の近傍まで侵入する。そして、温度成層界面は、高温流体７が侵入する仕切りバルブ（図示しない）の近傍に形成される。
【０１７５】
これによって、特に、直管２、エルボ（図示しない）および水平管（図示しない）を有する分岐配管８０では、直管２とエルボ、または、エルボと水平管との溶接線部に温度成層界面が形成されることがないため、高サイクル熱疲労によって分岐配管８０が損傷を受けるのを防止することができる。
【０１７６】
（第９の実施の形態）
本発明の第９の実施の形態の分岐配管９０の概要を図６１乃至６５を参照して説明する。図６１乃至６５には、第９の実施の形態の分岐配管９０の断面図を示す。なお、第１乃至８の実施の形態の分岐配管の構成と同じ構成部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
第９の実施の形態の分岐配管９０は、前述した項目の（９）温度成層界面を形成させない構成を主に設けたものである。
【０１７７】
第９の実施の形態の分岐配管９０の特徴である加熱部９１、冷却部９４が設けられた直管部の構成について説明する。
【０１７８】
（加熱部９１）
分岐配管９０は、図６１および６２に示すように、分岐配管９０に設けられた仕切りバルブ９２の近傍で母管３側に、加熱部９１が設けられている。ここで、図６２に示された分岐配管９０では、加熱部９１は、水平管９０ａの下部側壁に設置される。加熱部９１は、例えば、電気ヒータや高温流体によって加熱されるヒータなどで構成され、分岐配管９０の外壁部に、加熱部９１の加熱面が接続されている。
【０１７９】
次に、分岐配管９０内の作動流体の動作について説明する。ここで、図６１および６２で示された分岐配管９０内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図６１に示した分岐配管９０内の作動流体の動作について説明する。
【０１８０】
分岐配管９０に流入した高温流体７によって、第１のセル状渦６ａおよび第２のセル状渦６ｂが形成される。そして、第２のセル状渦６ａの一部が崩壊または変形することによって、第２のセル状渦６ａの一部が、分岐配管９０の内壁に沿った旋回流８に遷移する。この旋回流８は、分岐配管９０の内壁に沿って仕切りバルブ９２に向かって侵入する流れと、中心部に形成される母管３側に向かう流れによって形成される循環流である。
【０１８１】
また、旋回流８が形成されている領域よりも仕切りバルブ９２側は、低温流体９３が存在している。その低温流体９３が存在している部分の分岐配管９０の外壁に設けられた加熱部９１によって、分岐配管９０が加熱される。そして、加熱された分岐配管９０の内壁からの熱伝達によって、低温流体９３が加熱される。加熱された低温流体９３は、分岐配管９０内を上昇して、分岐配管９０内に対流が発生する。この対流により、母管３から分岐配管９０内に流入した高温流体７を含んだ流れ場が分岐配管９０内に形成される。これによって、通常、旋回流８が形成されている領域と低温流体９３が存在している領域の境界に形成される温度成層界面は形成されず、分岐配管９０内に大きな温度分布が存在することがなくなる。
【０１８２】
このように、分岐配管９０に加熱部９１を設けることによって、温度成層界面の形成を防止でき、高サイクル熱疲労によって分岐配管９０が損傷を受けるのを防止することができる。
【０１８３】
（冷却部９４）
分岐配管９０は、図６３および６４に示すように、分岐配管９０内の旋回流８が形成される付近の分岐配管９０の外壁に冷却部９４が設けられている。ここで、図６４に示された分岐配管９０では、冷却部９４は、水平管９０ａの上部側壁に設置される。冷却部９４は、例えば、冷媒を用いたクーラや電気的に冷却を行うクーラなどで構成され、分岐配管９０の外壁部に、冷却部９４の冷却面が接続されている。
【０１８４】
次に、分岐配管９０内の作動流体の動作について説明する。ここで、図６３および６４で示された分岐配管９０内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図６３に示した分岐配管９０内の作動流体の動作について説明する。
【０１８５】
分岐配管９０に流入した高温流体７によって、第１のセル状渦６ａおよび第２のセル状渦６ｂが形成される。そして、第２のセル状渦６ａの一部が崩壊または変形することによって、第２のセル状渦６ａの一部が、分岐配管９０の内壁に沿った旋回流８に遷移する。
【０１８６】
第２のセル状渦６ａの一部が旋回流８に遷移する領域の分岐配管９０の外壁に設けられた冷却部９４によって、分岐配管９０の壁部を介して旋回流８の熱が冷却部９４に移動し、旋回流８が冷却される。そして、冷却された旋回流８は、分岐配管９０の内壁に沿って仕切りバルブ９２に向かって侵入する。
【０１８７】
冷却された旋回流８の温度は、仕切りバルブ９２側に存在する低温流体９３の温度と大きな差がなくなり、旋回流８の形成領域と低温流体９３の存在する領域における大きな温度勾配がなくなる。また、低温流体９３よりも低温に冷却された旋回流８の一部は、低温流体９３内に流入し対流が発生する。これによって、通常、旋回流８が形成されている領域と低温流体９３が存在している領域の境界に形成される温度成層界面は形成されず、分岐配管９０内に大きな温度分布が存在することがなくなる。
【０１８８】
このように、分岐配管９０に冷却部９４を設けることによって、温度成層界面の形成を防止でき、高サイクル熱疲労によって分岐配管９０が損傷を受けるのを防止することができる。
【０１８９】
ここで、図６５に示すように、加熱部９１および冷却部９４の双方を設けることもできる。これによって、上記した加熱部９１を設けたときの効果と冷却部９４を設けたときの効果が同時に得られ、温度成層界面の形成をより確実に防止することができ、高サイクル熱疲労によって分岐配管９０が損傷を受けるのを防止することができる。
【０１９０】
（第１０の実施の形態）
本発明の第１０の実施の形態の高温流体供給システムでは、高温流体７の流量を所定の条件で変動させて母管３に供給するシステムが備えられている。
第１０の実施の形態の高温流体供給システムは、前述した項目の（１０）安定した温度成層界面を形成させない構成を主に設けたものである。
【０１９１】
この高温流体供給システムは、例えば、高温流体７を母管３に供給する配管に流量制御弁を設け、その流量制御弁の開度を所定の条件で自動的に変化させることで達成することができる。
【０１９２】
所定の条件の一例として、母管３を流れる流量と時間との関係を図６６および６７に示す。
【０１９３】
図６６では、母管３を流れる流量は、時間に対して三角関数的に変化している。一方、図６７では、母管３を流れる流量は、時間に対して直線的にに変化している。ここで、母管３を流れる流量と時間との関係は、これらに限るものではなく、母管３を流れる流量が時間的に変化させるように制御されていればよい。また、図６６および６７に示した母管３を流れる流量変化の１周期は、例えば、１時間などに設定される。
【０１９４】
このように、高温流体７の流量を時間に伴って変化させて母管３に供給させることで、分岐配管に流入する高温流体７の流量が変化し、高温流体７が分岐配管内に侵入する距離が変化する。これによって、安定的な温度成層界面を形成することができなくなり、高サイクル熱疲労によって分岐配管が損傷を受けるのを防止することができる。
【０１９５】
（第１１の実施の形態）
本発明の第１１の実施の形態の高温流体供給システムでは、高温流体７の温度を所定の条件で変動させて母管３に供給するシステムが備えられている。
第１１の実施の形態の高温流体供給システムは、前述した項目の（１０）安定した温度成層界面を形成させない構成を主に設けたものである。
【０１９６】
この高温流体供給システムは、例えば、高温流体７を母管３に供給する配管に冷却部を設け、その冷却部をオンまたはオフさせ、高温流体７の温度を所定の条件で自動的に変化させることで達成することができる。高温流体７の冷却方式は、これに限るものではなく、低温の流体を高温流体７に混合することで、高温流体７を冷却することなどもできる。
【０１９７】
所定の条件の一例として、母管３を流れる高温流体７の温度と時間との関係を図６８および６９に示す。
【０１９８】
図６８では、母管３を流れる高温流体７の温度は、時間に対して三角関数的に変化している。一方、図６９では、母管３を流れる高温流体７の温度は、時間に対して直線的に変化している。ここで、母管３を流れる高温流体７の温度と時間との関係は、これらに限るものではなく、母管３を流れる高温流体７の温度が時間的に変化させるように制御されていればよい。また、図６８および６９に示した母管３を流れる高温流体７の温度変化の１周期は、例えば、１時間などに設定される。
【０１９９】
このように、高温流体７の温度を時間に伴って変化させて母管３に供給させることで、分岐配管に流入する高温流体７の温度が変化するため、安定的な温度成層界面を形成することができなくなる。これによって、高サイクル熱疲労によって分岐配管が損傷を受けるのを防止することができる。
【０２００】
【発明の効果】
本発明の分岐配管および高温流体供給方法によれば、分岐配管への高温流体の侵入を抑制し、温度成層界面の変動による高サイクル熱疲労を防止することができ、分岐配管の安全性および健全性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図３】本発明の第１の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図４】本発明の第１の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図５】本発明の第１の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図６】本発明の第２の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図７】本発明の第２の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図８】本発明の第２の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図９】本発明の第２の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図１０】本発明の第２の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図１１】本発明の第２の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図１２】本発明の第２の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図１３】本発明の第２の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図１４】本発明の第２の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図１５】本発明の第２の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図１６】本発明の第２の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図１７】本発明の第２の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図１８】本発明の第２の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図１９】本発明の第３の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図２０】本発明の第３の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図２１】本発明の第３の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図２２】本発明の第３の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図２３】本発明の第３の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図２４】本発明の第４の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図２５】本発明の第４の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図２６】本発明の第４の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図２７】本発明の第４の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図２８】本発明の第４の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図２９】本発明の第４の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図３０】本発明の第４の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図３１】本発明の第４の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図３２】本発明の第５の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図３３】本発明の第５の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図３４】本発明の第５の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図３５】本発明の第５の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図３６】本発明の第６の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図３７】本発明の第６の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図３８】本発明の第６の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図３９】本発明の第６の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図４０】本発明の第６の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図４１】本発明の第６の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図４２】本発明の第６の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図４３】本発明の第６の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図４４】本発明の第６の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図４５】本発明の第７の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図４６】本発明の第７の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図４７】本発明の第７の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図４８】本発明の第７の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図４９】本発明の第７の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図５０】本発明の第７の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図５１】本発明の第７の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図５２】本発明の第７の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図５３】本発明の第７の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図５４】本発明の第７の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図５５】本発明の第７の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図５６】本発明の第７の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図５７】本発明の第８の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図５８】本発明の第８の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図５９】本発明の第８の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図６０】本発明の第８の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図６１】本発明の第９の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図６２】本発明の第９の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図６３】本発明の第９の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図６４】本発明の第９の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図６５】本発明の第９の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図６６】母管を流れる流量と時間との関係を示す図。
【図６７】母管を流れる流量と時間との関係を示す図。
【図６８】母管を流れる高温流体の温度と時間との関係を示す図。
【図６９】母管を流れる高温流体の温度と時間との関係を示す図。
【図７０】従来の直管型の分岐配管の断面図。
【図７１】従来の直管、エルボおよび水平管を有する分岐配管の断面図。
【符号の説明】
１…分岐配管
２…直管
３…母管
４…断熱材
５…接続部
６…セル状渦
６ａ…第１のセル状渦
６ｂ…第２のセル状渦
７…高温流体
１０…旋回流防止部
１０ａ…板状部材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a branch pipe in which high- and low-temperature fluids are mixed, and more particularly to a branch pipe and a high-temperature fluid supply for suppressing intrusion of a high-temperature fluid from a horizontally arranged main pipe into a vertically lower branch pipe and preventing thermal fatigue damage. About the method.
[0002]
[Prior art]
Generally, when a high-temperature fluid (for example, a liquid fluid of about 200 ° C.) flows through a mother pipe arranged horizontally and horizontally, a low-temperature fluid (for example, a liquid fluid of about 40 ° C.) connected vertically below exists. The high-temperature fluid penetrates into the branched piping, and a temperature stratified interface is formed. The temperature stratification interface is formed in the branch pipe, and the temperature stratification interface fluctuates, so that the surrounding branch pipe may be thermally fatigued. In particular, when the branch pipe is formed by welding a straight pipe and a horizontal pipe via an elbow, if a temperature stratified interface is formed at the weld line between the straight pipe and the elbow, the influence of thermal fatigue becomes remarkable. In some cases, the branch piping was damaged.
[0003]
Next, a configuration of a conventional branch pipe used in a plant or the like and a temperature stratification interface formed in the branch pipe will be described with reference to FIGS.
[0004]
FIG. 70 shows a conventional branch pipe 300 of a straight pipe type. FIG. 71 shows a conventional branch pipe 350 having a straight pipe 351, an elbow 353, and a horizontal pipe 354.
[0005]
In the conventional straight pipe type branch pipe 300 shown in FIG. 70, one end of the straight pipe 301 is vertically connected to a connection portion opened in the mother pipe 302. The straight pipe 301 is provided with a partition valve 303. A heat insulating material 304 is wound around the outer wall surfaces of the mother pipe 302 and the straight pipe 301.
[0006]
In the conventional branch pipe 350 having the straight pipe 351, the elbow 353, and the horizontal pipe 354 shown in FIG. 71, one end of the straight pipe 351 is vertically connected to a connection portion opened in the mother pipe 352. The other end of the straight pipe 351 is connected to one end of an elbow 353 that bends in the horizontal direction. Further, a horizontal pipe 354 is further connected to the other end of the elbow 353, and a partition valve 355 is provided in the horizontal pipe 354. A heat insulating material 356 is wound around the outer wall surfaces of the mother pipe 352, the straight pipe 351 and the horizontal pipe 354.
[0007]
Here, the behavior of the working fluid in the branch pipes 300 and 350 when the partition valves 303 and 355 are closed will be described. Here, the working fluid is assumed to be a liquid. Before the high-temperature fluid 400 is supplied to the mother pipes 302 and 352, the low-temperature fluid 401 exists in the branch pipes 300 and 350.
[0008]
When the high-temperature fluid 400 flowing through the mother pipes 302 and 352 passes through the opening to which the branch pipes 300 and 350 are connected, as shown in FIGS. 70 and 71, a part of the high-temperature fluid 400 on the branch pipes 300 and 350 side Spreads toward the branch pipes 300 and 350, collides with the inner walls of the branch pipes 300 and 350, and flows into the branch pipes 300 and 350 where the low-temperature fluid 401 exists. A part of the high-temperature fluid 400 flowing into the branch pipes 300 and 350 forms a first cellular vortex 402 circulating in the vertical direction with respect to the branch pipes 300 and 350. Then, induced by the flow of the first cellular vortex 402, a flow field opposite to the flow direction of the first cellular vortex 402 is formed, and a second cellular vortex 403 circulating in the vertical direction is formed. Is done.
[0009]
Further, a part of the second cellular vortex 403 collapses or deforms on the partition valve 303, 355 side of the second cellular vortex 403, so that the swirling flow 404 along the inner wall of the branch pipes 300, 350. To form The swirling flow 404 is a circulating flow formed by a flow entering the partition valves 303 and 355 along the inner walls of the branch pipes 300 and 350 and a flow flowing toward the mother pipes 302 and 352 formed at the center. is there. (For example, refer to Patent Document 1).
[0010]
Further, the low-temperature fluid 401 exists on the side of the partition valves 303 and 355 from the region where the swirling flow 404 is formed. A temperature stratified interface 405 is formed at a boundary between a region where the swirling flow 404 is formed and a region where the low-temperature fluid 401 exists. By this temperature stratification interface 405, a high temperature side (for example, a liquid fluid of about 150 ° C.), that is, a first cellular vortex 402, a second cellular vortex 403, and a swirling flow 404 are formed. An area where the high-temperature fluid 400 from the inlet 352 enters is divided into a low-temperature side (for example, a liquid fluid of about 40 ° C.), that is, an area where the low-temperature fluid 401 exists. Therefore, the temperature of the fluid rapidly changes by 100 ° C. or more at the temperature stratification interface 405.
[0011]
The amount of heat transferred from the high temperature side to the temperature stratified interface 405 by heat conduction is transferred from the temperature stratified interface 405 to the branch pipes 300 and 350, and most of the transferred heat is radiated from the branch pipes 300 and 350. Therefore, there is almost no heat transfer to the low temperature side via the temperature stratification interface 405. Therefore, the rapid temperature change with the temperature stratification interface 405 as a boundary exists stably.
[0012]
Here, the length of the region where the first cellular vortex 402 and the second cellular vortex 403 circulating in the longitudinal direction with respect to the branch pipes 300 and 350 are formed is about twice as large as the branch pipe diameter d ( 2d). Therefore, the length of the region where the first cellular vortex 402 and the second cellular vortex 403 are formed is about 4d. Here, the case where two cellular vortices are formed has been described, but three cellular vortices may be formed. In this case, the length of the region where the three cellular vortices are formed is about 6d.
[0013]
[Patent Document 1]
JP 2000-257403 A
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional branch pipes 300 and 350 described above, the temperature stratified interface 405 is stably formed, and the position of the temperature stratified interface 405 fluctuates, so that thermal fatigue occurs in the branch pipes 300 and 350 due to temperature fluctuation. There was a problem. In particular, in the branch pipe 350 having the straight pipe 351, the elbow 353 and the horizontal pipe 354, when the temperature stratified interface 405 is formed at the welding line between the straight pipe 351 and the elbow 353 or the welding line between the elbow 353 and the horizontal pipe 354. However, there is a problem that the branch pipe 350 is damaged by the influence of thermal fatigue.
[0015]
Therefore, the present invention has been made in order to solve the above-described problems, and it is possible to suppress intrusion of a high-temperature fluid into a branch pipe and prevent high-cycle thermal fatigue due to fluctuation of a temperature stratification interface. It is an object of the present invention to provide a branch pipe and a high-temperature fluid supply method capable of improving the safety and soundness of a pipe.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a branch pipe according to the present invention includes a main pipe in which a high-temperature fluid is horizontally arranged, a branch pipe vertically extending downward with one end communicating with the main pipe, and a branch pipe in the branch pipe. And a swirling flow preventing member provided at a predetermined position to prevent formation of a swirling flow due to the high-temperature fluid flowing from the mother pipe.
[0017]
According to this branch pipe, a swirling flow is not formed, and a flow field having a high velocity toward the lower part of the branch pipe is not formed, so that a temperature stratification is formed at a lower part of the branch pipe and a welding line between the branch pipe and the elbow. The formation of the interface can be prevented. Thereby, particularly in a branch pipe having a branch pipe, an elbow, and a horizontal pipe, the occurrence of high cycle thermal fatigue at the temperature stratified interface at the weld line between the branch pipe and the elbow or the weld line between the elbow and the horizontal pipe is prevented. In addition, it is possible to prevent the branch pipe from being damaged by high cycle thermal fatigue.
[0018]
Further, the branch pipe of the present invention is provided at a predetermined position within the branch pipe, a horizontally arranged high temperature fluid-flowing mother pipe, one end communicating with the mother pipe, and a vertically extending vertical branch pipe. A swirling flow suppressing member that suppresses the growth of the swirling flow due to the high-temperature fluid flowing from the mother pipe.
[0019]
According to this branch pipe, the main flow field of the swirling flow is collapsed or expanded in the radial direction of the branch pipe by the swirling flow suppressing member, and the swirling force is attenuated. No field is formed. As a result, it is possible to prevent the formation of a temperature stratified interface at the lower part of the branch pipe or at the weld line between the branch pipe and the elbow, thereby preventing the branch pipe from being damaged by high cycle thermal fatigue. be able to.
[0020]
Further, the branch pipe of the present invention is provided at a predetermined position within the branch pipe, a horizontally arranged high temperature fluid-flowing mother pipe, one end communicating with the mother pipe, and a vertically extending vertical branch pipe. A second cellular vortex formation preventing member for preventing the first cellular vortex caused by the high-temperature fluid flowing from the mother pipe from inducing a second cellular vortex. I do.
[0021]
According to this branch pipe, since the second cellular vortex formation preventing member does not form a flow field that induces the second cellular vortex, the second cellular vortex is not induced. Therefore, no swirling flow is formed and a flow field with a high velocity toward the lower part of the branch pipe is not formed. As a result, it is possible to prevent the formation of a temperature stratified interface at the lower part of the branch pipe or at the weld line between the branch pipe and the elbow, thereby preventing the branch pipe from being damaged by high cycle thermal fatigue. be able to.
[0022]
Furthermore, the branch pipe of the present invention is provided at a predetermined position in the branch pipe, a horizontally arranged high-temperature fluid-flowing mother pipe, one end communicating with the mother pipe, and a vertically extending downwardly extending branch pipe. And a cellular vortex suppressing member for suppressing the growth of cellular vortices due to the high temperature fluid flowing from the mother pipe.
[0023]
According to the branch pipe, the cellular vortex is broken down into small-scale vortices by the cellular vortex suppressing member, and the flow field due to the cellular vortices is attenuated. Therefore, no swirling flow is formed and a flow field with a high velocity toward the lower part of the branch pipe is not formed. As a result, it is possible to prevent the formation of a temperature stratified interface at the lower part of the branch pipe or at the weld line between the branch pipe and the elbow, thereby preventing the branch pipe from being damaged by high cycle thermal fatigue. be able to.
[0024]
Further, the branch pipe of the present invention is provided at a predetermined position within the branch pipe, a horizontally arranged high temperature fluid-flowing mother pipe, one end communicating with the mother pipe, and a vertically extending vertical branch pipe. At least one cylinder is coaxially arranged with the branch pipe, and a plate-shaped member having at least one communication hole is provided with a cellular vortex prevention member configured to be connected to one end of the cylinder. Features.
[0025]
According to this branch pipe, since the cellular vortex is not formed by the cellular vortex preventing member, the cellular vortex does not transition to a swirling flow. Therefore, a flow field with a high velocity toward the lower part of the branch pipe is not formed. As a result, it is possible to prevent the formation of a temperature stratified interface at the lower part of the branch pipe or at the weld line between the branch pipe and the elbow, thereby preventing the branch pipe from being damaged by high cycle thermal fatigue. be able to.
[0026]
Further, the branch pipe of the present invention includes a main pipe in which a high-temperature fluid flows in a horizontal direction, a branch pipe vertically extending downward with one end communicating with the main pipe, and the mother pipe communicating with the branch pipe. A flow adjusting member connected to the opening of the main pipe and deflecting a flow direction of a part of the high-temperature fluid flowing through the main pipe to adjust a flow rate of the high-temperature fluid flowing into the branch pipe from the main pipe. It is characterized by doing.
[0027]
The flow rate adjusting member of the branch pipe is, for example, an inflow flow rate suppressing member that suppresses the flow rate of the high-temperature fluid flowing into the branch pipe, the flow rate of the high-temperature fluid flowing into the branch pipe is reduced, and the first cellular vortex is further reduced. A flow path deflecting member that suppresses a flow component of a high temperature fluid to be formed, or a flow path that forcibly flows a high temperature fluid into a branch pipe and forms a formation position of a temperature stratification interface closer to a partition valve than a welding line portion. It is composed of a deflection member and the like. By using this flow rate adjusting member, it is possible to prevent the formation of a temperature stratified interface at the weld line between the branch pipe and the elbow, and to prevent the branch pipe from being damaged by high cycle thermal fatigue. Can be.
[0028]
Further, the branch pipe according to the present invention includes a main pipe in which a high-temperature fluid flows horizontally, a branch pipe vertically extending downward with one end communicating with the main pipe, and a predetermined position on an outer wall of the branch pipe. Heating means, cooling means, and any one of both heating means and cooling means for preventing the formation of a temperature stratified interface between the two liquid layers which cause a rapid temperature change formed in the branch pipe; It is characterized by having.
[0029]
According to this branch pipe, since convection can be generated in the branch pipe, a temperature stratification interface is not formed, and a large temperature distribution does not exist in the branch pipe. Thereby, the formation of the temperature stratification interface can be prevented, and the branch pipe can be prevented from being damaged by high cycle thermal fatigue.
[0030]
The high-temperature fluid supply method according to the present invention is directed to a method for supplying a high-temperature fluid in a branch pipe including a horizontally arranged high temperature fluid-flowing main pipe, and a branch pipe having one end communicating with the main pipe and vertically extending vertically downward. Wherein one of the flow rate and the temperature of the high-temperature fluid is temporally fluctuated and supplied to the mother pipe.
[0031]
According to this high-temperature fluid supply method, a stable temperature stratification interface cannot be formed in the branch pipe by changing the flow rate or the temperature of the high-temperature fluid with time and supplying it to the mother pipe. This can prevent the branch pipe from being damaged by high cycle thermal fatigue.
[0032]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0033]
The branch pipe of the present invention comprises a straight pipe, a partition valve, or a straight pipe, an elbow, a horizontal pipe, and a partition valve, like the branch pipes 300 and 350 shown in FIGS. In addition, each of the pipes constituting the branch pipe is covered with a heat insulating material, so that heat transfer between the outer wall of each pipe and the surroundings is suppressed.
[0034]
Here, in order to prevent the temperature stratification interface from being formed at the weld line between the straight pipe and the elbow or the elbow and the horizontal pipe, the following measures are considered.
(1) Even if a cellular vortex is formed, it does not transition to a swirling flow.
(2) Even if a transition is made from a cellular vortex to a swirling flow, the growth of the swirling flow is suppressed.
(3) The second cellular vortex induced and formed by the first cellular vortex is not formed.
(4) Even if cellular vortices are formed, their growth is suppressed.
(5) Cell vortices are not formed.
(6) The flow rate of the high-temperature fluid flowing into the straight pipe is suppressed.
(7) The flow rate of the high-temperature fluid flowing into the straight pipe is suppressed, and the flow component of the high-temperature fluid is suppressed so as to form the first cellular vortex.
(8) The high-temperature fluid is forced to flow into the straight pipe, and the formation position of the thermal stratification interface is formed closer to the partition valve than the welding line.
(9) A temperature stratification interface is not formed.
(10) A stable temperature stratification interface is not formed.
[0035]
An embodiment of a branch pipe including the elements of the above items (1) to (10) and mainly characterized in that a temperature stratification interface is not formed at a welding line between a straight pipe and an elbow or an elbow and a horizontal pipe will be described below. explain.
[0036]
(First Embodiment)
An outline of a branch pipe 1 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5, (a) shows a sectional view of the branch pipe 1 of the first embodiment, and (b) shows an AA sectional view.
The branch pipe 1 according to the first embodiment is mainly provided with a configuration that does not cause a transition to a swirling flow even if the above-mentioned item (1) cellular vortex is formed.
[0037]
The configuration of the straight pipe portion, which is a feature of the branch pipe 1 according to the first embodiment, will be described. One end of the straight pipe 2 is connected vertically downward to an opening 5 opened in the mother pipe 3 installed substantially horizontally. The periphery of the straight pipe 2 is covered with a heat insulating material 4 so that heat transfer between the outer wall of the straight pipe 2 and the surroundings is suppressed.
[0038]
Further, inside the straight pipe 2, as shown in FIGS. 1 to 5, swirling flow prevention units 10, 11, 12, 13, and 14 are provided. These swirl flow preventing portions 10, 11, 12, 13, and 14 form a region where the swirl flow transitions from the cellular vortex 6 formed inside the straight pipe 2, that is, for example, two cellular vortices 6 are formed. In this case, it is installed from the position about four times (4d) the inner diameter (d) of the straight pipe 2 from the opening 5 to the lower side of the straight pipe 2. The length of the swirl flow preventing portions 10, 11, 12, 13, 14 in the longitudinal direction of the straight pipe 2 is preferably substantially 2d, but may be longer or shorter. In addition, for example, when three cellular vortices 6 are formed, the swirl flow preventing portions 10, 11, 12, 13, and 14 are directed straight from the opening 5 of the mother pipe 3 toward the lower part of the straight pipe 2. It is installed from a position about six times (4d) the inner diameter (d) of the tube 2.
[0039]
Next, the configuration of the swirl flow prevention units 10, 11, 12, 13, and 14 shown in FIGS. 1 to 5 will be described.
[0040]
As shown in FIG. 1, the swirling flow prevention unit 10 is formed of a plate-like member 10 a, and is provided on the inner wall of the straight pipe 2 so as to divide the cross section of the straight pipe 2 into four at substantially the center of the straight pipe 2. It is connected. In addition, the swirling flow prevention unit 10 is configured by a plate-like member 10 a installed in parallel and perpendicular to the main flow direction of the high-temperature fluid 7 flowing through the mother pipe 3. The installation of the swirling flow prevention unit 10 in the main flow direction of the high temperature fluid 7 flowing through the mother pipe 3 is not limited to this arrangement, and is not arranged parallel or perpendicular to the main flow direction of the high temperature fluid 7. You may.
[0041]
As shown in FIG. 2, the swirling flow prevention unit 11 is formed of a plate-like member 11 a and is disposed along the diameter of the straight pipe 2 and perpendicular to the main flow direction of the high-temperature fluid 7 flowing through the mother pipe 3. Have been.
[0042]
As shown in FIG. 3, the swirl flow prevention unit 12 is formed by rotating the swirl flow prevention unit 11 by 90 ° about the center axis of the straight pipe 2 as a rotation axis, and is configured by a plate-like member 12a. 2 are arranged parallel to the main flow direction of the high-temperature fluid 7 flowing through the mother pipe 3 substantially along the diameter.
[0043]
As shown in FIG. 4, the swirling flow prevention section 13 is formed of a plate-like member 13a, and is connected to the inner wall of the straight pipe 2 so as to divide the cross section of the straight pipe 2 into a well shape.
[0044]
As shown in FIG. 5, the swirling flow preventing portion 14 is formed of a plate-like member 14a, and is connected to the inner wall of the straight pipe 2 so as to divide the cross section of the straight pipe 2 into six equal parts with respect to substantially the center of the straight pipe 2. Have been.
[0045]
Next, the operation of the working fluid in the straight pipe 2 will be described. Here, since the basic operation of the working fluid in the straight pipe 2 having the swirl flow prevention units 10, 11, 12, 13, and 14 is the same, here, the straight flow having the swirl flow prevention unit 10 shown in FIG. The operation of the working fluid when the pipe 2 is used will be described.
[0046]
When the high-temperature fluid 7 flowing through the mother pipe 3 passes over the opening 5, as shown in FIG. 1, a part of the high-temperature fluid 7 flowing on the straight pipe 2 side spreads to the straight pipe 2 side, and It collides with the inner wall and flows into the straight pipe 2 where the low-temperature fluid exists. Part of the high-temperature fluid 7 flowing into the straight pipe 2 forms a first cellular vortex 6a. Then, the second cellular vortex 6b, which is induced by the flow of the first cellular vortex 6a and forms a flow field opposite to the flow direction of the first cellular vortex 6a, is formed.
[0047]
Further, on the partition valve (not shown) side of the second cellular vortex 6b, a part of the second cellular vortex 6a collapses or deforms. When the swirl flow prevention unit 10 is not provided, a part of the second cellular vortex 6a collapses or deforms, so that a part of the second cellular vortex 6a extends along the inner wall of the straight pipe 2. Transition to swirling flow. However, in the branch pipe of the first embodiment, since the swirl flow prevention unit 10 is provided in the straight pipe 2, a part of the collapsed or deformed second cellular vortex 6a forms a swirl flow. Instead, it collapses into smaller-scale vortices.
[0048]
In the straight pipe 2 having the swirl flow preventing portions 10, 11, 12, 13, and 14, no swirl flow is formed and a flow field with a high velocity toward the lower part of the straight pipe 2 is not formed. It is possible to prevent the formation of a temperature stratified interface at the portion or at the weld line between the straight pipe and the elbow. Thereby, in particular, in the branch pipe 1 having the straight pipe 2, the elbow (not shown), and the horizontal pipe (not shown), the temperature stratification interface at the welding line portion between the straight pipe 2 and the elbow or the elbow and the horizontal pipe is obtained. Since the occurrence of high cycle thermal fatigue is prevented, the branch pipe 1 is not damaged by the high cycle thermal fatigue.
[0049]
Here, the swirl flow preventing portions 10, 11, 12, 13, and 14 provided in the branch pipe 1 of the first embodiment are configured such that the inner diameter of the straight pipe 2 (from the opening 5 toward the lower side of the straight pipe 2). It is installed from a position about 4 times (4d) of d), but is not limited to this. For example, it can be installed from the opening 5 toward the straight pipe 2. Thereby, formation of the first cellular vortex can be suppressed.
[0050]
(Second embodiment)
An outline of a branch pipe 20 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6A to 18A are cross-sectional views of the branch pipe 20 according to the second embodiment, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line AA. 11 (c) show cross-sectional views taken along the line BB. Note that the same components as those of the branch pipe of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
The branch pipe 20 of the second embodiment is mainly provided with a configuration that suppresses the growth of the swirling flow even when the above-mentioned item (2) transitions from the cellular vortex to the swirling flow.
[0051]
Here, the straight pipe 2 provided with the swirl flow suppressing portions 21, 22, and 23, which is a feature of the branch pipe 20 of the second embodiment, and the straight pipe 2 whose shape can suppress the growth of the swirl flow. The configuration will be described.
[0052]
(Swirl flow suppressing parts 21, 22, 23)
As shown in FIGS. 6 to 10, swirl flow suppressing portions 21, 22, and 23 are provided in the straight pipe 2. These swirl flow suppressing portions 21, 22, and 23 are provided in a region where the cellular vortex 6 formed inside the straight pipe 2 transitions to the swirl flow 8, that is, when two cellular vortices 6 are formed, for example. Is installed from a position about four times (4d) the inner diameter (d) of the straight pipe 2 from the opening 5 toward the lower side of the straight pipe 2. The length of the swirl flow suppressing portions 21, 22, 23 in the longitudinal direction of the straight pipe 2 is preferably approximately 2d, but may be longer or shorter. When three cellular vortices are formed, for example, the swirl flow suppressing portions 21, 22, and 23 extend from the opening 5 to the lower part of the straight pipe 2 by the inner diameter (d) of the straight pipe 2. It is installed from a position about twice (4d).
[0053]
As shown in FIG. 6, the swirl flow suppressing portion 21 is formed of four plate-like members 21a, and is formed on the inner wall of the straight pipe 2 so as to divide the circumference of the inner wall of the straight pipe 2 into four equal parts. Connected towards the center of. The length of the plate member 21a in the center direction of the straight pipe 2 is shorter than the inner peripheral radius of the straight pipe 2. The inner wall of the straight pipe 2 is formed such that two of the four plate-like members 21a are parallel to the main flow direction of the high-temperature fluid 7 flowing through the mother pipe 3, and the other two are vertical. It is connected to the. In addition, the installation direction of the swirling flow suppressing portion 21 with respect to the main flow direction of the high-temperature fluid 7 flowing through the mother pipe 3 is not limited to this arrangement, and may not be arranged parallel or perpendicular to the main flow direction of the high-temperature fluid 7. Good.
[0054]
As shown in FIGS. 7 and 8, the swirling flow suppressing portion 21 is formed of two plate-like members 21a, and divides the circumference of the inner wall of the straight pipe 2 into two equal parts. May be connected to the center of the straight pipe 2. Here, the two plate-like members 21a shown in FIG. 7 are perpendicular to the main flow direction of the high-temperature fluid 7 flowing through the mother pipe 3, and the two plate-like members 21a shown in FIG. The shape member 21a is arranged so as to be parallel to the main flow direction of the high-temperature fluid 7 flowing through the mother pipe 3.
[0055]
As shown in FIG. 9, the swirling flow suppressing portion 22 is composed of six columnar members 22 a having a fan-shaped cross section, and has a fan-shaped arc surface so as to divide the circumference of the inner wall of the straight pipe 2 into six equal parts. Are connected to the inner wall of the straight pipe 2. Note that the swirl flow suppressing portion 22 may be formed integrally with the straight pipe 2. In addition, the swirl flow suppressing unit 22 is not limited to being configured by the six columnar members 22a, but is configured by more than six columnar members 22a or less than six columnar members 22a. You can also.
[0056]
As shown in FIG. 10, the swirling flow suppressing unit 23 is configured by a buffer unit configured by a cylindrical body having a diameter larger than the diameter of the straight pipe 2.
[0057]
Next, the operation of the working fluid in the straight pipe 2 will be described. Here, since the basic operation of the working fluid in the straight pipe 2 having the swirl flow suppressing portions 21, 22, and 23 is the same, the straight pipe 2 having the swirl flow suppressing portion 21 shown in FIG. The operation of the working fluid in the case where it is performed will be described.
[0058]
When the high-temperature fluid 7 flowing through the mother pipe 3 passes over the opening 5, as shown in FIG. 6, a part of the high-temperature fluid 7 on the straight pipe 2 side spreads to the straight pipe 2 side, and the inner wall of the straight pipe 2 And flows into the straight pipe 2 where the low temperature fluid exists. Part of the high-temperature fluid 7 flowing into the straight pipe 2 forms a first cellular vortex 6a. Then, the second cellular vortex 6b, which is induced by the flow of the first cellular vortex 6a and forms a flow field opposite to the flow direction of the first cellular vortex 6a, is formed.
[0059]
Furthermore, a swirling flow 8 along the inner wall of the straight pipe 2 is generated on the partition valve (not shown) side of the second cellular vortex 6b by collapse or deformation of a part of the second cellular vortex 6b. Form. The velocity distribution of the swirling flow 8 that has transitioned increases radially from the center of the straight pipe 2, has a peak value at a predetermined position in the radial direction, and becomes zero on the wall surface of the straight pipe 2.
[0060]
The swirling flow suppressing portions 21, 22, and 23 are provided from the radial position where the velocity distribution of the swirling flow has a peak value to the wall surface of the straight pipe 2. By providing the swirl flow suppressing portions 21, 22, and 23 in this range, the main flow field of the swirl flow 8 is collapsed by the swirl flow suppressors 21, 22, and 23, and the swirling force is attenuated. No high velocity flow field towards the lower part of 2 is formed.
[0061]
In the case of the swirling flow suppressing unit 23, the swirling flow 8 along the inner wall of the straight pipe 2 in which a part of the second cellular vortex 6 a has transitioned flows into the swirling flow suppressing unit 23, and is swirled. The swirl area of the stream 8 expands in the radial direction of the straight pipe 2. Since the swirling region is widened in the radial direction of the straight pipe 2, the swirling speed is attenuated, so that a flow field having a high speed toward the lower part of the straight pipe 2 is not formed.
[0062]
Thus, by providing the swirling flow suppressing portions 21, 22, and 23, it is possible to prevent a temperature stratification interface from being formed in a lower portion of the straight pipe 2 or a welding line portion between the straight pipe and the elbow. . Particularly, in the branch pipe 20 having the straight pipe 2, an elbow (not shown) and a horizontal pipe (not shown), the height of the temperature stratification interface at the weld line between the straight pipe 2 and the elbow or the welding line between the elbow and the horizontal pipe is particularly high. Since the occurrence of cycle thermal fatigue is prevented, the branch pipe 20 is not damaged by high cycle thermal fatigue.
[0063]
Here, the swirl flow suppressing portions 21, 22, and 23 provided in the branch pipe 20 of the second embodiment have an inner diameter (d) of the straight pipe 2 of 4 mm from the opening 5 to the lower side of the straight pipe 2. It is installed from a position about twice (4d), but is not limited to this. For example, it can be installed from the opening 5 toward the straight pipe 2. Thereby, formation of the first cellular vortex can be suppressed.
[0064]
(Straight pipe 2)
The shape of the straight pipe 2 that suppresses the growth of the swirling flow will be described with reference to FIGS.
[0065]
As shown in FIGS. 11B and 11C, the straight pipe 2 shown in FIG. 11 has an elliptical cross section.
[0066]
As shown in FIGS. 12B and 12C, the straight pipe 2 shown in FIG. 12 has a rectangular cross section.
[0067]
As shown in FIGS. 13B and 13C, the straight pipe 2 shown in FIG. 13 has an elliptical straight pipe 2a and a circular straight pipe 2b. One end of the straight pipe 2a having an elliptical cross section is connected to the mother pipe 3 and installed downward to a region where a swirling flow is formed. The length of the straight pipe 2a having an elliptical cross section is preferably, for example, about six times (6d) the inner diameter (d) of the straight pipe 2b having a circular cross section, but is not limited thereto. The other end of the straight pipe 2a having an elliptical cross section is connected to a straight pipe 2b having a circular cross section.
[0068]
As shown in FIGS. 14 (b) and 14 (c), the straight pipe 2 shown in FIG. 14 has a cross-shaped straight pipe 2c and a circular straight pipe 2b. One end of the straight pipe 2 c having a cross-shaped cross section is connected to the mother pipe 3 and installed downward to a region where the swirling flow 8 is formed. The length of the straight pipe 2c having a cross-shaped cross section is preferably, for example, about six times (6d) the inner diameter (d) of the straight pipe 2b having a circular cross section, but is not limited thereto. The other end of the straight pipe 2c having a cross shape is connected to the straight pipe 2 having a circular cross section.
[0069]
As shown in FIGS. 15 (b) and (c), the straight pipe 31 shown in FIG. 15 has two cross sections each having a curvature, and a half section surrounded by the same convex direction. It is formed of a circular straight pipe 2e and a circular straight pipe 2b. One end of a straight pipe 2e having a semicircular cross section is connected to the mother pipe 3 and is installed downward to a region where a swirling flow is formed. The length of the straight pipe 2e having a semicircular cross section is preferably about six times (6d) the inner diameter (d) of the straight pipe 2b having a circular cross section, but is not limited thereto. The other end of the straight pipe 2e having a semicircular cross section is connected to the straight pipe 2b having a circular cross section.
[0070]
Next, the operation of the working fluid in the straight pipe 2 will be described. Here, since the basic operation of the working fluid in the straight pipe 2 shown in FIGS. 11 to 15 is the same, the operation of the working fluid when the straight pipe 2 shown in FIG. 11 is used will be described here.
[0071]
When the high temperature fluid 7 flowing through the mother pipe 3 passes over the opening 5, as shown in FIG. 11, a part of the high temperature fluid 7 on the side of the straight pipe 2 spreads toward the straight pipe 2 and the inner wall of the straight pipe 2 And flows into the straight pipe 2 where the low temperature fluid exists. Part of the high-temperature fluid 7 flowing into the straight pipe 2 forms a first cellular vortex 6a. Then, the second cellular vortex 6b, which is induced by the flow of the first cellular vortex 6a and forms a flow field opposite to the flow direction of the first cellular vortex 6a, is formed. When the cross-sectional shape is elliptical, the flow of the first cellular vortex 6a and the second cellular vortex 6b becomes non-uniform as compared with the case where the cross-sectional shape is circular.
[0072]
Further, a part of the second cellular vortex 6b collapses or deforms on the partition valve (not shown) side of the second cellular vortex 6b, thereby turning along the elliptical inner wall of the straight pipe 2. A stream 8 is formed. While the swirling flow 8 makes one rotation along the inner wall of the ellipse, the velocity distribution from the center of the ellipse to the inner wall changes, and it is not possible to swirl with a uniform velocity distribution as in the case of a circular cross section. Thus, the swirling flow 8 formed along the elliptical inner wall of the straight pipe 2 cannot grow, so that a flow field with a high velocity toward the lower part of the straight pipe 2 is not formed.
[0073]
In the straight pipe 2, even if the swirling flow 8 is formed, it cannot grow, so that a flow field having a high velocity toward the lower part of the straight pipe 2 is not formed, so that the lower part of the straight pipe 2 and the flow between the straight pipe 2 and the elbow are not formed. It is possible to prevent a temperature stratification interface from being formed at the weld line. Thereby, in particular, in the branch pipe 20 having the straight pipe 2, the elbow (not shown) and the horizontal pipe (not shown), the temperature stratification interface at the welding line portion between the straight pipe 2 and the elbow or the welding line between the elbow and the horizontal pipe. Since the occurrence of high cycle thermal fatigue is prevented, the branch pipe 20 is not damaged by the high cycle thermal fatigue.
[0074]
Further, as shown in FIG. 16, the straight pipe 2 may be configured by connecting a spiral pipe 24 whose pipe is spirally formed downward to the straight pipe 2. As shown in FIG. 17, the straight pipe 2 may be configured by connecting a straight pipe 2 to a bent pipe 25 which is formed in a crank shape with a curvature. Further, as shown in FIG. 18, the straight pipe 2 may be configured by connecting a straight pipe 2 to a chevron-shaped pipe 26 which is piped at an acute angle in a crank shape.
[0075]
In the spiral pipe 24, the bent pipe 25, and the angled pipe 26 as well, the growth of the cellular vortex and the swirling flow can be suppressed as in the straight pipe 2 described above. Can be prevented from being damaged.
[0076]
(Third embodiment)
An outline of a branch pipe 30 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIGS. 19 to 23 show cross-sectional views of the branch pipe 30 of the third embodiment in (a). 19B are cross-sectional views taken along the line BB. The same components as those of the branch pipe of the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
The branch pipe 30 of the third embodiment is mainly provided with a configuration that does not form the second cellular vortex induced by the first cellular vortex (3) described above.
[0077]
The configuration of the straight pipe portion provided with the second cellular vortex formation preventing portions 31, 32, 33, 34, and 35, which is a feature of the branch pipe 30 of the third embodiment, will be described.
[0078]
As shown in FIGS. 19 to 23, second straight vortex formation preventing portions 31, 32, 33, 34, and 35 are provided in the straight pipe 2. These second cellular vortex formation preventing portions 31, 32, 33, 34, and 35 are provided at the boundary between the first cellular vortex and the second cellular vortex formed inside the straight pipe 2, that is, at the opening. It is installed at a position about twice (2d) the inner diameter (d) of the straight pipe 2 from the part 5 toward the lower side of the straight pipe 2.
[0079]
As shown in FIG. 19, the second cellular vortex formation preventing section 31 is formed of a disk, and has a circular opening 31a at the center of the disk. The shape of the opening 31a is not limited to a circle, but may be an ellipse, a rectangle, a polygon, or the like.
[0080]
As shown in FIG. 20, the second cellular vortex formation preventing portion 32 is formed of a cylindrical body, and the internal passage has a throat portion 32a in which the inner diameter of the straight pipe is narrowed like a throat. The second cellular vortex formation preventing portion 32 may be formed integrally with the straight pipe 2.
[0081]
As shown in FIG. 21, the second cell-shaped vortex formation preventing portion 33 is formed of a disk, and has a plurality of holes 33a formed in the disk.
[0082]
As shown in FIG. 22, the second cellular vortex formation preventing portion 34 is a cylindrical body formed of a porous member.
[0083]
As shown in FIG. 23, the second cellular vortex formation preventing unit 35 is a disk formed of a mesh-like member.
[0084]
Next, the operation of the working fluid in the straight pipe 2 will be described. Here, since the basic operation of the working fluid in the straight pipe 2 having the second cell-shaped vortex formation preventing portions 31, 32, 33, 34, 35 is the same, here, the second cell-shaped vortex formation shown in FIG. The operation of the working fluid when the straight pipe 2 having the vortex formation preventing portion 31 is used will be described.
[0085]
When the high-temperature fluid 7 flowing through the mother pipe 3 passes over the opening 5, a part of the high-temperature fluid 7 on the straight pipe 2 side spreads to the straight pipe 2 side as shown in FIG. And flows into the straight pipe 2 where the low temperature fluid exists. Part of the high-temperature fluid 7 flowing into the straight pipe 2 forms a first cellular vortex 6a.
[0086]
Then, part of the first cellular vortex 6 a flows into the lower part of the straight pipe 2 from the opening 31 a of the second cellular vortex formation prevention part 31. The flow flowing into the lower part of the straight pipe 2 from the opening 31a forms a flow field different from that of the first cellular vortex 6a, and does not form a flow field that induces the second cellular vortex. This flow does not induce a second cellular vortex. Therefore, a swirling flow is not formed, and a flow field with a high velocity toward the lower part of the straight pipe 2 is not formed.
[0087]
Thus, by providing the second cell-shaped vortex formation preventing portions 31, 32, 33, 34, and 35, a temperature stratification interface is formed at a lower portion of the straight pipe 2 and at a welding line portion between the straight pipe and the elbow. Can be prevented. Particularly, in the branch pipe 30 having the straight pipe 2, an elbow (not shown) and a horizontal pipe (not shown), the height of the temperature stratification interface at the weld line between the straight pipe 2 and the elbow or the elbow and the horizontal pipe. Since the occurrence of cycle thermal fatigue is prevented, the branch pipe 30 is not damaged by high cycle thermal fatigue.
[0088]
Here, the second cellular vortex formation preventing portions 31, 32, 33, 34, 35 provided in the branch pipe 30 of the third embodiment are located below the connecting portion between the straight pipe 2 and the mother pipe 3. Is formed at a position of about twice (2d) the inner diameter (d) of the straight pipe 2 toward the side, but is not limited to this. For example, it may be provided at a position of about 4d downward from the connection between the straight pipe 2 and the mother pipe 3. In this case, it is possible to prevent the second cellular vortex from transitioning to a swirling flow.
[0089]
In addition, the second cellular vortex formation preventing portions 31, 32, 33, 34, and 35 can be installed from the opening 5 toward the straight pipe 2. Thereby, formation of the first cellular vortex can be suppressed.
[0090]
(Fourth embodiment)
An outline of a branch pipe 40 according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 24A to 31A are cross-sectional views of the branch pipe 40 according to the fourth embodiment, and FIG. Note that the same components as those of the branch pipe of the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
The branch pipe 40 of the fourth embodiment is mainly provided with a configuration for suppressing the growth of the above-mentioned item (4) even if the cellular vortex is formed.
[0091]
The configuration of the straight pipe portion provided with the cellular vortex suppressing portions 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, and 48, which is a feature of the branch pipe 40 of the fourth embodiment, will be described.
[0092]
(Cellular vortex suppressors 41, 42, 43, 44)
Inside the straight pipe 2, as shown in FIGS. 24 to 27, cellular vortex suppressors 41, 42, 43, 44 are provided. These cellular vortex suppressing portions 41, 42, 43, 44 are connected to the boundary between the first cellular vortex and the second cellular vortex formed inside the straight pipe 2, that is, from the opening 5 to the straight pipe. 2 is installed from a position about twice (2d) the inner diameter (d) of the straight pipe 2 downward. The length in the longitudinal direction of the straight pipe 2 of the cellular vortex suppressors 41, 42, 43, 44 is preferably approximately 2d, but may be longer or shorter.
[0093]
As shown in FIG. 24, the cellular vortex suppressing section 41 is composed of a plurality of hemispherical members, and the hemispherical cross sections of the plurality of hemispherical members are connected to the inner wall of the straight pipe 2 at predetermined intervals. Have been. In addition, the cellular vortex suppressor 41 can be formed integrally with the straight pipe 2 by, for example, forming a plurality of protrusions on the side wall of the straight pipe 2 toward the center of the straight pipe 2.
[0094]
As shown in FIG. 25, the cell-shaped vortex suppressing portion 42 is formed of a ring-shaped member having a projection with a curved inner peripheral wall, and a plurality of ring-shaped members are disposed at predetermined intervals in the axial direction of the straight pipe 2. Is connected to the inner wall of the straight pipe 2. Further, the cellular vortex suppressing portion 42 may be formed, for example, by projecting the side wall of the straight tube 2 toward the center of the straight tube 2 on a predetermined circumference of the side wall of the straight tube 2. Further, the shape of the protrusion formed on the inner peripheral wall may be rectangular as in the case of the cellular vortex suppressor 43 shown in FIG.
[0095]
As shown in FIG. 27, the cell-shaped vortex suppressing section 44 is formed of a ring-shaped member having a projection on the inner peripheral wall side, and a plurality of ring-shaped members are arranged at predetermined intervals in the axial direction of the straight pipe 2. It is connected to the inner wall of the tube 2. In addition, the cellular vortex suppressor 43 is configured to be inclined at a predetermined angle with respect to the central axis of the straight pipe 2 and connected to the inner wall of the straight pipe 2. In addition, for example, the cellular vortex suppressing portion 44 is configured to move the side wall of the straight pipe 2 toward the center of the It can also be formed by projecting toward. Further, the shape of the protrusion formed on the inner peripheral wall may be rectangular.
[0096]
Next, the operation of the working fluid in the straight pipe 2 will be described. Here, since the basic operation of the working fluid in the straight pipe 2 having the cellular vortex suppressing portions 41, 42, 43, and 44 is the same, here, the linear fluid having the cellular vortex suppressing portion 41 shown in FIG. The operation of the working fluid when the pipe 2 is used will be described.
[0097]
When the high-temperature fluid 7 flowing through the mother pipe 3 passes over the opening 5, a part of the high-temperature fluid 7 on the straight pipe 2 side spreads to the straight pipe 2 side as shown in FIG. And flows into the straight pipe 2 where the low temperature fluid exists. Part of the high-temperature fluid 7 flowing into the straight pipe 2 forms a first cellular vortex 6a. Then, the second cellular vortex 6b, which is induced by the flow of the first cellular vortex 6a and forms a flow field opposite to the flow direction of the first cellular vortex 6a, is formed.
[0098]
The second cellular vortex 6b formed by being induced by the first cellular vortex 6a collides with the cellular vortex suppressing part 41, whereby the second cellular vortex 6b gradually becomes smaller in scale. Collapses. Since the flow field of the second cellular vortex 6b is attenuated by the collapse of the second cellular vortex 6b into a small-scale vortex, there is almost no transition to a swirling flow thereafter. Further, even if a part of the second cellular vortex 6 b transitions to a swirling flow, the swirling speed is low and a flow field having a high speed toward the lower part of the straight pipe 2 is not formed.
[0099]
In the straight pipe 2 having the cellular vortex suppressing portions 41, 42, 43, and 44, a flow field having a high velocity toward the lower part of the straight pipe 2 due to the swirling flow is not formed, and thus the lower part of the straight pipe 2 and the straight pipe 2 A temperature stratified interface can be prevented from being formed at the weld line between the steel and the elbow. Thereby, in particular, in the branch pipe 40 having the straight pipe 2, the elbow (not shown), and the horizontal pipe (not shown), the temperature stratification interface at the weld line between the straight pipe 2 and the elbow or the elbow and the horizontal pipe is obtained. Since the occurrence of high cycle thermal fatigue is prevented, the branch pipe 40 is not damaged by the high cycle thermal fatigue.
[0100]
Here, the cellular vortex suppressing portions 41, 42, 43, 44 provided in the branch pipe 40 of the fourth embodiment have an inner diameter (d) of the straight pipe 2 from the opening 5 toward the lower side of the straight pipe 2. ) Is installed from a position about twice (2d), but is not limited to this. For example, it can be installed from the opening 5 toward the straight pipe 2. Thereby, formation of the first cellular vortex can be suppressed.
[0101]
(Cell-like vortex suppression parts 45 and 46)
As shown in FIGS. 28 and 29, cellular vortex suppressing portions 45 and 46 are provided in the straight pipe 2. The length in the longitudinal direction of the straight pipe 2 of the cellular vortex suppressing portions 45 and 46 is preferably approximately 2d, but may be longer or shorter.
[0102]
The cellular vortex suppressing section 45 is formed from the boundary between the first cellular vortex 6 a and the second cellular vortex 6 b formed inside the straight pipe 2, that is, from the opening 5 toward the lower part of the straight pipe 2. It is installed from a position about twice (2d) the inner diameter (d) of the straight pipe 2. Further, as shown in FIG. 28, the cellular vortex suppressing section 45 is formed of a buffer section having a diameter larger than the diameter of the straight pipe 2, and the cellular vortex suppressing section 45 has a predetermined diameter in the axial direction of the straight pipe 2. A plurality is provided at intervals. In addition, the cellular vortex suppressor 45 may be formed by, for example, projecting the side wall of the straight tube 2 toward the outer wall side of the straight tube 2 on a predetermined circumference of the side wall of the straight tube 2.
[0103]
As shown in FIG. 29, the cellular vortex suppressing section 46 is configured by a buffer section formed of a cylindrical body having a diameter larger than the diameter of the straight pipe 2. Further, a swirling flow suppressing portion 46a is provided downstream of the cellular vortex suppressing portion 46. The cellular vortex suppressor 46 is coaxially connected to the mother pipe 3 via the straight pipe 2, and the swirling flow suppressor 46 a is coaxially connected to the cellular vortex suppressor 46 via the straight pipe 2. I have. The cellular vortex suppressing portion 46 extends from the boundary between the first cellular vortex 6 a and the second cellular vortex 6 b formed inside the straight pipe 2, that is, from the opening 5 to below the straight pipe 2. It is installed from a position about twice (2d) the inner diameter (d) of the straight pipe 2.
[0104]
Next, the operation of the working fluid in the straight pipe 2 will be described. Here, since the basic operation of the working fluid in the straight pipe 2 having the cellular vortex suppressors 45 and 46 is the same, the straight pipe 2 having the cellular vortex suppressor 45 shown in FIG. The operation of the working fluid in the case where it is performed will be described.
[0105]
When the high-temperature fluid 7 flowing through the mother pipe 3 passes over the opening 5, a part of the high-temperature fluid 7 on the straight pipe 2 side spreads to the straight pipe 2 side as shown in FIG. And flows into the straight pipe 2 where the low temperature fluid exists. Part of the high-temperature fluid 7 flowing into the straight pipe 2 forms a first cellular vortex 6a. Then, the second cellular vortex 6b, which is induced by the flow of the first cellular vortex 6a and forms a flow field opposite to the flow direction of the first cellular vortex 6a, is formed.
[0106]
The second cellular vortex 6b formed by being induced by the flow of the first cellular vortex 6a flows into the cellular vortex suppressor 45, and the region where the second cellular vortex 6b is formed is formed. It expands in the radial direction of the straight pipe 2. Since the formation area of the second cellular vortex 6b expands in the radial direction of the straight pipe 2, the velocity of the second cellular vortex 6b is attenuated. Can be.
[0107]
In the straight pipe 2 having the cellular vortex suppressing portion 46, even when the second cellular vortex 6b transitions to the swirling flow, the swirling flow suppressing portion 46a can attenuate the swirling speed of the swirling flow. However, a flow field with a high velocity toward the lower part of the straight pipe 2 is not formed.
[0108]
In the straight pipe 2 having the cellular vortex suppressing portions 45 and 46, since the velocity of the second cellular vortex 6b is attenuated, a flow field with a high velocity toward the lower part of the straight pipe 2 is not formed, so that the straight pipe 2 The formation of a temperature stratified interface at the lower part of 2 and at the weld line between the straight pipe and the elbow can be prevented. Thereby, in particular, in the branch pipe 40 having the straight pipe 2, the elbow (not shown), and the horizontal pipe (not shown), the temperature stratification interface at the weld line between the straight pipe 2 and the elbow or the elbow and the horizontal pipe is obtained. Since the occurrence of high cycle thermal fatigue is prevented, the branch pipe 40 is not damaged by the high cycle thermal fatigue.
[0109]
(Cellular vortex suppressing parts 47, 48)
As shown in FIGS. 30 and 31, cellular vortex suppressors 47 and 48 are provided in the straight pipe 2. The longitudinal length of the straight pipe 2 of the cellular vortex suppressing portions 47, 48 is preferably approximately 2d, but may be longer or shorter.
[0110]
As shown in FIG. 30, the cellular vortex suppressing section 47 includes a buffer section formed of a cylindrical body having a diameter larger than the diameter of the straight pipe 2, and is connected to the mother pipe 3. The straight pipe 2 is connected coaxially with the cellular vortex suppressing section 47 downward on the side opposite to the side of the cellular vortex suppressing section 47 connected to the straight pipe 2. In the mother pipe 3, the cellular vortex suppression is provided downstream of the central axis of the cellular vortex suppression unit 47 in the flow direction of the high-temperature fluid 7 (right side of the central axis of the cellular vortex suppression unit 47 in FIG. 30). An opening 47a communicating with the portion 47 is formed.
[0111]
As shown in FIG. 31, the cellular vortex suppressing section 48 includes a buffer section formed of a cylindrical body having a diameter larger than the diameter of the straight pipe 2, and is connected to the mother pipe 3. The straight pipe 2 is connected to the cellular vortex suppressor 48 downward on the side opposite to the side of the cellular vortex suppressor 48 connected to the straight pipe 2. In the mother pipe 3 facing the cellular vortex suppressing section 48, the downstream side of the central axis of the cellular vortex suppressing section 48 in the flow direction of the high-temperature fluid 7 (in FIG. 31, the central axis of the cellular vortex suppressing section 48 is smaller than the central axis of the cellular vortex suppressing section 48). An opening 48a communicating with the cellular vortex suppressing portion 48 is formed on the right side), and a plurality of holes 48b are formed in other portions.
[0112]
Next, the operation of the working fluid in the straight pipe 2 will be described. Here, since the basic operation of the working fluid in the straight pipe 2 having the cellular vortex suppressing portions 47 and 48 is the same, the straight pipe 2 having the cellular vortex suppressing portion 47 shown in FIG. The operation of the working fluid in the case where it is performed will be described.
[0113]
When the high-temperature fluid 7 flowing through the mother pipe 3 passes over the opening 47a, as shown in FIG. 30, a part of the high-temperature fluid 7 on the opening 47a side spreads to the opening 47a side, and the cellular vortex suppressing section is formed. It collides with the inner wall of 47 and flows into the cellular vortex suppressor 47 where the low-temperature fluid exists. Here, in the cellular vortex suppressing section 47, the area of the opening 47a is smaller than, for example, the area of the opening when the cellular vortex suppressing section 45 shown in FIG. 28 is provided. Thus, the flow rate of the high-temperature fluid 7 flowing into the cellular vortex suppressing section 47 is reduced as compared with the case where the cellular vortex suppressing section 45 shown in FIG. 28 is provided.
[0114]
A part of the high-temperature fluid 7 that has flowed into the cellular vortex suppressing section 47 from the opening 47a forms a first cellular vortex 6a in the cellular vortex suppressing section 47 while spreading in the radial direction of the straight pipe 2. Since the velocity of the first cellular vortex 6a formed in the cellular vortex suppressor 47 is attenuated, the first cellular vortex 6a cannot be induced by the second cellular vortex.
[0115]
In the straight pipe 2 having the cellular vortex suppressing portions 47 and 48, since the velocity of the first cellular vortex 6a is attenuated, a flow field having a high velocity toward the lower part of the straight pipe 2 is not formed, and thus the straight pipe 2 The formation of a temperature stratified interface at the lower part of the pipe 2 and at the weld line between the straight pipe 2 and the elbow can be prevented. Thereby, in particular, in the branch pipe 40 having the straight pipe 2, the elbow (not shown), and the horizontal pipe (not shown), the temperature stratification interface at the weld line between the straight pipe 2 and the elbow or the elbow and the horizontal pipe is obtained. Since the occurrence of high cycle thermal fatigue is prevented, the branch pipe 40 is not damaged by the high cycle thermal fatigue.
[0116]
(Fifth embodiment)
An outline of a branch pipe 50 according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 32 to 35 show (a) a cross-sectional view of the branch pipe 50 of the fifth embodiment, and (b) a BB cross-sectional view. The same components as those of the branch pipe of the first to fourth embodiments are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
The branch pipe 50 according to the fifth embodiment is mainly provided with a configuration that does not form the above-mentioned item (5) cellular vortex.
[0117]
The configuration of the straight pipe portion provided with the cellular vortex preventing portions 51 and 52, which is a feature of the branch pipe 50 of the fifth embodiment, will be described.
[0118]
The longitudinal length of the straight tube 2 of the cellular vortex preventing portions 51, 52 is preferably approximately 2d (d is the inner diameter of the straight tube 2), but may be longer or shorter. One ends of the cellular vortex preventing portions 51 and 52 are installed so as to be located near the opening 5 of the mother pipe 3.
[0119]
As shown in FIG. 32, the cell-shaped vortex prevention section 51 is composed of a cylindrical body 51a and a disk 51b. In the center of the disk 51b, a passage hole 51c having a diameter smaller than the inner diameter of the cylindrical body 51a is opened. The end of the cylinder 51a and the disk 51b are coaxially connected. Further, the disk 51 b is connected to the inner wall of the straight pipe 2. Note that, as shown in FIG. 33, the cell-shaped vortex prevention section 51 may be provided with a plurality of passage holes 52 in a disk 52 b between the inner wall of the straight pipe 2 and the cylindrical body 52 a.
[0120]
As shown in FIG. 34, the cell-shaped vortex prevention section 52 includes a cylindrical body 52a, a cylindrical body 52b, and a disk 52c. The ends of the tubular bodies 52a and 52b and the disc 52c are coaxially connected, and the disc 52c is connected to the inner wall of the straight pipe 2. At the center of the disk 52c, a through hole 52d having a diameter smaller than the inner diameter of the cylindrical body 52b is opened. A plurality of passage holes 52e are opened in the disk 52c between the cylinder 52a and the cylinder 52b. Further, a plurality of passage holes 52f are opened in the disk 52c between the inner wall of the straight pipe 2 and the cylindrical body 52a.
[0121]
Next, the operation of the working fluid in the straight pipe 2 will be described. Here, since the basic operation of the working fluid in the straight pipe 2 having the cellular vortex preventing portions 51 and 52 is the same, the straight pipe 2 having the cellular vortex preventing portion 51 shown in FIG. The operation of the working fluid in the case where it is performed is described.
[0122]
Part of the high-temperature fluid 7 flowing through the mother pipe 3 flows into the cylindrical body 51a, and passes downward from the passage 51c of the disc 51b toward the straight pipe 2. The flow rate of the high-temperature fluid 7 flowing downward from the straight pipe 2 is suppressed by the passage hole 51c. In addition, the high-temperature fluid 7 that has flowed into the cylindrical body 51a flows out of the passage hole 51c along the central axis of the straight pipe 2 toward the lower side of the straight pipe 2, and thus does not form a cellular vortex. Further, since the inner diameter of the cylinder 51a is smaller than the inner diameter of the straight pipe 2 and the pressure loss of the high-temperature fluid 7 in the cylinder 51a is large, no cellular vortex is formed in the cylinder 51a. As described above, since no cellular vortex is formed in the straight pipe 2, a swirling flow formed by transition of the cellular vortex is not formed.
[0123]
In the straight pipe 2 having the cellular vortex preventing portions 51 and 52, since a cellular vortex is not formed, a flow field with a high velocity toward the lower part of the straight pipe 2 is not formed. The formation of a temperature stratified interface at the weld line between the pipe 2 and the elbow can be prevented. Thereby, in particular, in the branch pipe 50 having the straight pipe 2, the elbow (not shown), and the horizontal pipe (not shown), the temperature stratification interface at the weld line between the straight pipe 2 and the elbow or the elbow and the horizontal pipe is obtained. Since the occurrence of high cycle thermal fatigue is prevented, the branch pipe 50 is not damaged by the high cycle thermal fatigue.
[0124]
Here, for example, as shown in FIG. 35, the cellular vortex preventing portion 51 may be provided at a position of about 4d (d is the inner diameter of the straight pipe) from the opening 5 to the lower side of the straight pipe 2. In this case, it is possible to prevent the second cellular vortex from transitioning to a swirling flow.
[0125]
(Sixth embodiment)
An outline of a branch pipe 60 according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIGS. 36 to 44 show (a) a cross-sectional view of the branch pipe 60 of the sixth embodiment, and (b) a BB cross-sectional view. The same components as those of the branch pipe of the first to fifth embodiments are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
The branch pipe 60 according to the sixth embodiment is mainly provided with the above-mentioned item (6), a configuration for suppressing the flow rate of the high-temperature fluid flowing into the straight pipe.
[0126]
A description will be given of a configuration of a straight pipe portion provided with inflow flow rate suppressing portions 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, and 69, which is a feature of the branch pipe 60 according to the sixth embodiment.
[0127]
As shown in FIG. 36, the inflow flow rate suppressing portion 61 is formed of a semicircular plate member, and is provided at the opening 5 of the main pipe 3 so as to close about 50 to 60% of the internal cross section of the straight pipe 2. Is provided. In addition, the inflow flow rate suppressing part 61 flows the high-temperature fluid 7 into the straight pipe 2 from the upstream side in the flow direction of the high-temperature fluid 7 in the straight pipe 2 (in FIG. 36, the left semicircle side of the internal cross section of the straight pipe 2). Is provided in the opening of the mother pipe 3 so as to suppress the Further, the inflow rate suppressing portion 61 can be installed in a range of an angle θ ° (0 ≦ θ ≦ 15) with respect to the installation direction (for example, the horizontal direction) of the mother pipe.
[0128]
As shown in FIG. 37, the inflow flow suppression unit 62 includes a plate member provided with the inflow flow suppression unit 61 shown in FIG. 36 (where θ is 0 °) perpendicular to the flow of the high-temperature fluid 7. Through the flow path of the high-temperature fluid 7 in the mother pipe 3.
[0129]
As shown in FIG. 38, the inflow-flow suppressing portion 63 has a curvature at the projecting portion of the inflow-flow suppressing portion 62 that projects perpendicularly to the flow of the high-temperature fluid 7 so that the high-temperature fluid 7 flows smoothly. It is composed.
[0130]
As shown in FIG. 39, the inflow rate suppressing portion 64 is an opening provided in the mother pipe 3, and the opening area thereof is about 40 to 50% of the internal sectional area of the straight pipe 2. The straight pipe 2 is connected to the mother pipe 3 coaxially with the central axis of the opening.
[0131]
As shown in FIG. 40, the inflow-flow suppressing portion 65 is a disk member having a plurality of passage holes 65 a, and is installed in the opening 5 provided in the mother pipe 3.
[0132]
As shown in FIG. 41, the inflow rate suppressing section 66 is obtained by further providing a semicircular plate member 66 a to the inflow rate suppressing section 65. In addition, the semicircular plate member 66a flows into the straight pipe 2 from the upstream side in the flow direction of the high temperature fluid 7 in the straight pipe 2 (in FIG. 41, the left semicircle side of the internal cross section of the straight pipe 2). Is provided at the opening of the mother pipe 3 so as to suppress the inflow.
[0133]
As shown in FIG. 42, the inflow rate suppressing portion 67 is formed of a semicircular plate member, and is provided at the opening of the mother pipe 3 so as to close about 50 to 60% of the internal cross section of the straight pipe 2. Have been. In addition, the inflow flow rate suppressing portion 67 flows the high-temperature fluid 7 into the straight pipe 2 from the downstream side in the flow direction of the high-temperature fluid 7 in the straight pipe 2 (in FIG. 42, the right semicircle side of the internal cross section of the straight pipe 2). This is provided in the opening 5 of the mother pipe 3 so as to suppress the above. Further, the inflow flow rate suppressing portion 61 is installed at the opening 5 of the mother pipe 3 while being inclined to the straight pipe 2 side, and has an angle θ ° (0 ≦ θ ≦) with respect to the installation direction (for example, horizontal direction) of the mother pipe 3. It can be installed in the range of 15).
[0134]
As shown in FIG. 43, the inflow flow rate suppression unit 68 is configured by combining an inflow flow rate suppression unit 61 and an inflow flow rate suppression unit 67.
[0135]
As shown in FIG. 44, the inflow rate suppressing portion 69 is constituted by a semicircular plate member 69a and a buffer portion 69b formed of a cylindrical body having a diameter larger than the diameter of the straight pipe 2. The opening 5 of the mother pipe 3 is opened corresponding to the internal cross section of the buffer 69 b, and one end of the buffer 69 b is connected so as to cover the opening 5. The straight pipe 2 is connected to the other end of the buffer section 69b.
[0136]
The semicircular plate member 69a is provided in the opening 5 of the mother pipe 3 so as to close about 50 to 60% of the internal cross section of the buffer section 69b. In addition, the semicircular plate member 69a allows the high-temperature fluid 7 to flow into the straight pipe 2 from the downstream side in the flow direction of the high-temperature fluid 7 in the buffer section 69b (in FIG. It is provided in the opening 5 of the mother pipe 3 so as to suppress the inflow. Further, the semicircular plate member 69a is installed in the opening 5 of the mother pipe 3 at an angle to the buffer section 69b side, and has an angle θ ° (0 ≦ θ) with respect to the installation direction (for example, horizontal direction) of the mother pipe. ≦ 15).
[0137]
Next, the operation of the working fluid in the straight pipe 2 will be described. Here, since the basic operation of the working fluid in the straight pipe 2 having the inflow flow rate suppressing parts 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69 is the same, it is shown in FIG. The operation of the working fluid when the straight pipe 2 having the inflow rate suppressing portion 61 is used will be described.
[0138]
When the high-temperature fluid 7 flowing through the mother pipe 3 passes over the opening 61a, as shown in FIG. 36, the high-temperature fluid 7 on the opening 61a side flows along the inflow-rate suppressing portion 61, and moves toward the opening 61a. Spreading flow is suppressed. In addition, since the area of the opening 61a is about 40 to 50% of the internal sectional area of the straight pipe 2, the flow rate of the high-temperature fluid 7 flowing into the straight pipe 2 decreases. Here, even if the set angle θ of the inflow flow suppression unit 61 is 0 °, that is, if the inflow flow suppression unit 61 is installed parallel to the mother pipe 3, the area of the opening 61 a is equal to that of the straight pipe 2. Since it is about 40 to 50% of the internal cross-sectional area, the flow rate of the high-temperature fluid 7 flowing into the straight pipe 2 decreases.
The high-temperature fluid 7 flowing into the straight pipe 2 has a small flow rate, that is, a small flow velocity, and therefore cannot form the first cellular vortex.
[0139]
42 and 44, the flow rate of the high-temperature fluid 7 flowing into the straight pipe 2 is reduced, and the high temperature of the straight pipe 2 forming the first cellular vortex is reduced. Since the inflow of the high-temperature fluid 7 into the straight pipe 2 from the downstream side in the flow direction of the fluid 7 (in FIG. 42, the right semicircle side of the internal cross section of the straight pipe 2) is prevented, the first cellular vortex is formed. It cannot be formed.
[0140]
As described above, in the straight pipe 2 having the inflow flow rate suppressing portions 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, the first cellular vortex is not formed, and thus the straight pipe 2 is directed to the lower part of the straight pipe 2. Since a high-velocity flow field is not formed, it is possible to prevent a temperature stratified interface from being formed at a lower portion of the straight pipe 2 or at a weld line between the straight pipe 2 and the elbow. Thereby, in particular, in the branch pipe 60 having the straight pipe 2, the elbow (not shown) and the horizontal pipe (not shown), the temperature stratification interface at the welding line portion between the straight pipe 2 and the elbow or the elbow and the horizontal pipe is obtained. Since the occurrence of high cycle thermal fatigue is prevented, the branch pipe 60 is not damaged by the high cycle thermal fatigue.
[0141]
(Seventh embodiment)
An outline of a branch pipe 70 according to a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 45 to 56 show (a) a sectional view of the branch pipe 70 of the seventh embodiment, and (b) a BB sectional view. The same components as those of the branch pipe of the first to sixth embodiments are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
The branch pipe 70 of the seventh embodiment suppresses the flow rate of the high-temperature fluid flowing into the straight pipe (7) described above, and further reduces the flow component of the high-temperature fluid to form the first cellular vortex. This is mainly provided with a configuration for suppressing.
[0142]
The configuration of the straight pipe section provided with the flow path deflecting sections 71, 72, 73, 74, 75, 76, and 77, which is a feature of the branch pipe 70 of the seventh embodiment, will be described.
[0143]
(Flow path deflection parts 71, 72, 73, 74, 75)
As shown in FIGS. 45 to 53, flow path deflectors 71, 72, 73, 74, 75 are provided in the opening of the mother pipe 3.
[0144]
As shown in FIG. 45, the flow path deflecting section 71 is formed of a rectangular plate member having one side cut out in a semicircular shape. The flow channel deflecting portion 71 is connected to the opening 5 of the mother pipe 3 along the mother pipe 3 at an angle θ ° (0 ≦ θ ≦ 15) with respect to the mother pipe 3. The portion 5 is connected to a semicircular portion on the downstream side in the flow direction of the high-temperature fluid 7.
[0145]
As shown in FIG. 46, the flow path deflecting portion 72 has a substantially half-surface area on the downstream side in the flow direction of the high-temperature fluid 7 of the flow path cross section from the mother pipe 3 to the straight pipe 2 continuously extending toward the straight pipe 2. It is configured to have a tapered portion that reduces in size.
[0146]
As shown in FIG. 47, the flow path deflecting portion 73 is a cylindrical body that forms an R portion at a connection portion between the mother pipe 3 and the straight pipe 2. In this case, the flow path deflecting portion 73 can be formed by utilizing the thickness of the mother pipe 3 of the opening 5. In addition, as shown in FIG. 48, when the opening 5 of the mother pipe 3 is larger than the inner diameter of the straight pipe 2, the flow path deflector 73 can be formed by an R part having a large curvature. Further, as shown in FIG. 49, the flow path deflecting part 73 is connected between the mother pipe 3 and the straight pipe 2 so as to face the flow of the high temperature fluid 7 so that the curvature part thereof faces an elbow. Of the cylindrical body 74.
[0147]
As shown in FIG. 50, the flow path deflecting portion 75 is a cylindrical body that forms a tapered portion at a connecting portion between the mother pipe 3 and the straight pipe 2. In this case, the flow path deflecting portion 75 can be formed by utilizing the thickness of the mother tube 3 of the opening 5. As shown in FIG. 51, when the opening 5 of the mother pipe 3 is larger than the inner diameter of the straight pipe 2, the flow path deflecting section 75 becomes longer in the longitudinal direction of the straight pipe 2. In addition, it is preferable that the angle θ ° formed between the straight pipe 2 and the tapered portion is 45 ° or more.
[0148]
Further, as shown in FIG. 52, the flow path deflecting section 75 connects the oblique pipe 75a to the opening 5 of the mother pipe 3 by being inclined to the upstream side (the left side in FIG. 52) in the flow direction of the high-temperature fluid. It may be configured. The oblique tube 75a shown in FIG. 52 can also be formed vertically downward from the middle using the straight tube 2 as shown in FIG. It is preferable that the angle θ ° between the direction perpendicular to the mother pipe 3 and the straight pipe 2 inclined and connected to the mother pipe 3 is 45 ° or more.
[0149]
Next, the operation of the working fluid in the straight pipe 2 will be described. Here, since the basic operation of the working fluid in the straight pipe 2 when the flow path deflecting sections 71, 72, 73, 74, and 75 are used is the same, the flow path deflecting section 72 shown in FIG. The operation of the working fluid in the case of using is described.
[0150]
When the high-temperature fluid 7 flowing through the mother pipe 3 passes over the opening 5, as shown in FIG. 46, a part of the high-temperature fluid 7 on the straight pipe 2 side spreads to the flow path deflecting section 72 side, and It collides with the inner wall of the part 72. The high-temperature fluid 7 colliding with the inner wall of the flow path deflecting section 72 is divided into a flow returning to the flow path of the high-temperature fluid 7 in the mother pipe 3 and a flow flowing into the straight pipe 2 as shown in FIG.
[0151]
Part of the high-temperature fluid 7 flowing into the straight pipe 2 forms a first cellular vortex 6a. However, since the flow rate of the high temperature fluid 7 flowing into the straight pipe 2 is small, the first cellular vortex 6a formed in the straight pipe 2 is formed by a flow field having a small flow velocity. Then, the second cellular vortex 6b which is induced by the flow of the first cellular vortex 6a and forms a flow field opposite to the flow direction of the first cellular vortex 6a is formed, but is stable. No flow field capable of forming vortices is formed. Further, depending on the state of the first cellular vortex 6a, the second cellular vortex 6b may not be formed.
Even if the second cellular vortex 6b is formed, the second cellular vortex 6b is not formed by a strong swirling flow since it is formed by a flow field having a small flow velocity.
[0152]
When the flow path deflecting units 71, 72, 73, 74, and 75 are used, the velocity of the first cellular vortex 6a is attenuated, and the second cellular vortex 6b is induced by the first cellular vortex 6a. Even if it is performed, since it is a flow field with a small flow velocity, a flow field with a high velocity toward the lower part of the straight pipe 2 is not formed. Therefore, it is possible to prevent a temperature stratification interface from being formed at a lower portion of the straight pipe 2 or at a weld line between the straight pipe and the elbow. Thereby, particularly, in the branch pipe 70 having the straight pipe 2, the elbow (not shown) and the horizontal pipe (not shown), the temperature stratification interface at the welding line between the straight pipe 2 and the elbow or the elbow and the horizontal pipe is obtained. Since the occurrence of high cycle thermal fatigue is prevented, the branch pipe 70 is not damaged by the high cycle thermal fatigue.
[0153]
(Flow path deflectors 76 and 77)
As shown in FIGS. 54 to 56, flow path deflectors 76 and 77 are provided in the opening 5 of the mother pipe 3.
[0154]
As shown in FIG. 54, the flow path deflecting section 76 is configured by the straight pipe 2 having one end obliquely cut, and the end of the flow pipe deflecting section 76 protrudes upstream of the opening 5 in the flow direction of the high-temperature fluid 7. , Is connected to the opening 5 of the mother pipe 3.
[0155]
As shown in FIG. 55, the flow path deflecting unit 77 is configured by connecting the straight pipe 2 to the opening 5 of the mother pipe 3 so as to protrude into the flow path of the high-temperature fluid 7 in the mother pipe 3. As shown in FIG. 56, a passage hole 77a is provided on the downstream side of the straight pipe 2 projecting into the mother pipe 3 in the flow direction of the high-temperature fluid 7 (in FIG. 56, on the right semicircle side of the straight pipe 2). Alternatively, the high temperature fluid 7 flowing into the straight pipe 2 may be returned to the inside of the mother pipe 3 again.
[0156]
Next, the operation of the working fluid in the straight pipe 2 will be described. Here, since the basic operation of the working fluid in the straight pipe 2 when the flow path deflecting sections 76 and 77 are used is the same, the operation when the flow path deflecting section 76 shown in FIG. The operation of the fluid will be described.
[0157]
Part of the high-temperature fluid 7 flowing through the mother pipe 3 collides with the flow path deflecting portion 76 protruding into the mother pipe 3. By colliding with the protruding flow channel deflecting portion 76, as shown in FIG. 54, the high temperature fluid 7 forms a vortex in the wake of the protruding flow channel deflector 76. The formed vortex flows downstream while rotating while maintaining the balance of force in the vertical direction. In this way, the vortex formed behind the protruding flow path deflecting portion 76 flows downstream while maintaining the balance of the vertical force, and thus suppresses the high-temperature fluid 7 flowing into the straight pipe 2. be able to.
[0158]
Since a part of the high temperature fluid 7 flowing into the straight pipe 2 has a small flow rate, the first cellular vortex 6a is hardly formed in the straight pipe 2. Further, even if the first cellular vortex 6a is formed in the straight pipe 2, the first cellular vortex 6a is formed by a flow field having a small flow velocity, so that the flow of the first cellular vortex 6a And the second cellular vortex 6b is not formed.
[0159]
When the flow path deflecting portions 76 and 77 are used, a cell-shaped vortex cannot be formed stably, so that a flow field with a high velocity toward the lower portion of the straight pipe 2 is not formed. Therefore, it is possible to prevent a temperature stratification interface from being formed at a lower portion of the straight pipe 2 or at a weld line between the straight pipe and the elbow. Thereby, particularly, in the branch pipe 70 having the straight pipe 2, the elbow (not shown) and the horizontal pipe (not shown), the temperature stratification interface at the welding line between the straight pipe 2 and the elbow or the elbow and the horizontal pipe is obtained. Since the occurrence of high cycle thermal fatigue is prevented, the branch pipe 70 is not damaged by the high cycle thermal fatigue.
[0160]
(Eighth embodiment)
An outline of a branch pipe 80 according to an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 57 to 60, (a) is a cross-sectional view of the branch pipe 80 of the eighth embodiment, and (b) is a BB cross-sectional view. The same components as those of the branch piping of the first to seventh embodiments are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
The branch pipe 80 according to the eighth embodiment is configured such that the high temperature fluid (8) described above is forcibly flowed into the straight pipe, and the formation position of the temperature stratification interface is formed closer to the partition valve than the welding line portion. Is mainly provided.
[0161]
The configuration of the straight pipe section provided with the flow path deflecting sections 81, 82, 83, and 84, which is a feature of the branch pipe 80 of the eighth embodiment, will be described.
[0162]
(Flow path deflectors 81 and 82)
As shown in FIGS. 57 and 58, the opening 5 of the mother pipe 3 is provided with flow path deflecting parts 81 and 82.
[0163]
As shown in FIG. 57, the flow path deflecting unit 81 includes a disk member 81a having a plurality of passage holes 81b and a semicircular plate member 81c. The disk member 81a having the plurality of passage holes 81b is connected to the opening 5 of the mother pipe 3, and the semicircular plate member 81c is located on the upstream side in the flow direction of the high temperature fluid 7 in the straight pipe 2 (in FIG. , Is provided in the opening 5 of the mother pipe 3 so as to forcibly guide the high-temperature fluid 7 from the internal cross section of the straight pipe 2 to the left semicircle side). The opening of the mother pipe 3 is closed by about 50% to 60% of the opening area thereof by a disk member 81a having a plurality of passage holes 81b.
[0164]
As shown in FIG. 58, the flow path deflecting section 82 is provided with a semicircular flow path opening adjusting plate member 82a instead of the disk member 81a having a plurality of passage holes 81b of the flow path deflecting section 81. It is. The semicircular flow path opening adjusting plate member 82 a is provided in the opening 5 of the mother pipe 3 so as to close about 50 to 60% of the opening 5 of the mother pipe 3. The semicircular flow path opening adjusting plate member 82a is connected to the straight pipe 2 from the upstream side in the flow direction of the high temperature fluid 7 of the straight pipe 2 (in FIG. 58, the left semicircle side of the opening 5 of the mother pipe 3). The high temperature fluid 7 is provided in the opening 5 of the mother pipe 3 so as to flow into the inside.
[0165]
Next, the operation of the working fluid in the straight pipe 2 will be described. Here, since the basic operation of the working fluid in the straight pipe 2 when the flow path deflecting sections 81 and 82 are used is the same, here, the operation when the flow path deflecting section 81 shown in FIG. The operation of the fluid will be described.
[0166]
A part of the high-temperature fluid 7 flowing through the mother pipe 3 is forcibly guided to the opening 5 of the mother pipe 3 by a semicircular plate member 81c opened for the flow of the high-temperature fluid 7. The high temperature fluid 7 guided to the opening 5 of the mother pipe 3 flows into the straight pipe 2 from a plurality of passage holes 81b provided in the disk member 81a connected to the opening 5.
[0167]
The high-temperature fluid 7 forcibly guided into the straight pipe 2 has a large flow velocity, and thus enters the vicinity of a partition valve (not shown) in the straight pipe 2. The temperature stratification interface is formed near a partition valve (not shown) into which the high-temperature fluid 7 enters.
[0168]
Thereby, in particular, in the branch pipe 80 having the straight pipe 2, the elbow (not shown), and the horizontal pipe (not shown), the temperature stratification interface is formed at the welding line between the straight pipe 2 and the elbow or the elbow and the horizontal pipe. Since it is not formed, it is possible to prevent the branch pipe 80 from being damaged by high cycle thermal fatigue.
[0169]
(Flow path deflectors 83 and 84)
As shown in FIGS. 59 and 60, the opening 5 of the mother pipe 3 is provided with flow path deflecting parts 83 and 84.
[0170]
As shown in FIG. 59, the flow path deflecting unit 83 includes, as shown in FIG. 59, an oblique pipe 83 a that is connected to the opening 5 of the mother pipe 3 by being tilted downstream (to the right in FIG. 59) in the flow direction of the high-temperature fluid 7. And the straight pipe 2 connected to the oblique pipe 83a. It is preferable that the angle θ ° between the direction perpendicular to the mother pipe 3 and the oblique pipe 83a connected to the mother pipe 3 at an angle is 45 ° or more.
[0171]
Further, as shown in FIG. 60, the flow path deflecting section 83 is connected between the mother pipe 3 and the straight pipe 2 so that the inner surface of the curvature section faces the flow of the high-temperature fluid 7. An elbow-shaped cylinder 84 may be used.
[0172]
Next, the operation of the working fluid in the straight pipe 2 will be described. Here, since the basic operation of the working fluid in the straight pipe 2 when the flow path deflecting parts 83 and 84 are used is the same, here, the operation when the flow path deflecting part 83 shown in FIG. The operation of the fluid will be described.
[0173]
When the high-temperature fluid 7 flowing through the mother pipe 3 passes over the opening 5, as shown in FIG. 59, a part of the high-temperature fluid 7 flowing on the oblique pipe 83a side spreads to the oblique pipe 83a side and obliquely flows. It collides with the inner wall of the pipe 83a and flows into the oblique pipe 83a where the low-temperature fluid exists. Part of the high-temperature fluid 7 flowing into the oblique pipe 83a forms a first cellular vortex 6a. Then, the second cellular vortex 6b, which is induced by the flow of the first cellular vortex 6a and forms a flow field opposite to the flow direction of the first cellular vortex 6a, is formed.
[0174]
Further, on the partition valve (not shown) side of the second cellular vortex 6b, part of the second cellular vortex 6a collapses or deforms, and transitions to a swirling flow 8 along the inner wall of the straight pipe 2. The swirling flow 8 formed in the straight pipe 2 has a large flow rate of the high-temperature fluid 7 flowing into the oblique pipe 83a, and thus forms a flow field with a large swirling force, and a partition valve (not shown) in the straight pipe 2 ). The temperature stratification interface is formed near a partition valve (not shown) into which the high-temperature fluid 7 enters.
[0175]
Thereby, in particular, in the branch pipe 80 having the straight pipe 2, the elbow (not shown), and the horizontal pipe (not shown), the temperature stratification interface is formed at the welding line between the straight pipe 2 and the elbow or the elbow and the horizontal pipe. Since it is not formed, it is possible to prevent the branch pipe 80 from being damaged by high cycle thermal fatigue.
[0176]
(Ninth embodiment)
An outline of a branch pipe 90 according to a ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 61 to 65 show sectional views of the branch pipe 90 of the ninth embodiment. The same components as those of the branch pipe of the first to eighth embodiments are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
The branch pipe 90 according to the ninth embodiment is mainly provided with the above-mentioned item (9), in which the temperature stratification interface is not formed.
[0177]
The configuration of the straight pipe section provided with the heating section 91 and the cooling section 94, which is a feature of the branch pipe 90 of the ninth embodiment, will be described.
[0178]
(Heating section 91)
As shown in FIGS. 61 and 62, the branch pipe 90 is provided with a heating unit 91 on the side of the mother pipe 3 near a partition valve 92 provided in the branch pipe 90. Here, in the branch pipe 90 shown in FIG. 62, the heating unit 91 is installed on the lower side wall of the horizontal pipe 90a. The heating unit 91 is configured by, for example, an electric heater or a heater heated by a high-temperature fluid, and the heating surface of the heating unit 91 is connected to the outer wall of the branch pipe 90.
[0179]
Next, the operation of the working fluid in the branch pipe 90 will be described. Since the basic operation of the working fluid in the branch pipe 90 shown in FIGS. 61 and 62 is the same, the operation of the working fluid in the branch pipe 90 shown in FIG. 61 will be described here.
[0180]
The first cellular vortex 6a and the second cellular vortex 6b are formed by the high temperature fluid 7 flowing into the branch pipe 90. When a part of the second cellular vortex 6a collapses or deforms, a part of the second cellular vortex 6a transitions to the swirling flow 8 along the inner wall of the branch pipe 90. The swirling flow 8 is a circulating flow formed by a flow entering the partition valve 92 along the inner wall of the branch pipe 90 and a flow flowing toward the mother pipe 3 formed at the center.
[0181]
Further, a low-temperature fluid 93 exists on the side of the partition valve 92 from a region where the swirling flow 8 is formed. The branch pipe 90 is heated by the heating unit 91 provided on the outer wall of the branch pipe 90 in the portion where the low-temperature fluid 93 exists. Then, the low-temperature fluid 93 is heated by the heat transfer from the heated inner wall of the branch pipe 90. The heated low-temperature fluid 93 rises in the branch pipe 90 to generate convection in the branch pipe 90. Due to this convection, a flow field including the high-temperature fluid 7 flowing into the branch pipe 90 from the mother pipe 3 is formed in the branch pipe 90. As a result, a temperature stratification interface usually formed at the boundary between the region where the swirling flow 8 is formed and the region where the low-temperature fluid 93 exists is not formed, and a large temperature distribution exists in the branch pipe 90. Disappears.
[0182]
Thus, by providing the heating section 91 in the branch pipe 90, the formation of a temperature stratification interface can be prevented, and the branch pipe 90 can be prevented from being damaged by high cycle thermal fatigue.
[0183]
(Cooling unit 94)
As shown in FIGS. 63 and 64, the branch pipe 90 is provided with a cooling unit 94 on the outer wall of the branch pipe 90 near where the swirling flow 8 is formed. Here, in the branch pipe 90 shown in FIG. 64, the cooling unit 94 is installed on the upper side wall of the horizontal pipe 90a. The cooling unit 94 is composed of, for example, a cooler using a refrigerant or a cooler that performs electrical cooling. The cooling surface of the cooling unit 94 is connected to the outer wall of the branch pipe 90.
[0184]
Next, the operation of the working fluid in the branch pipe 90 will be described. Since the basic operation of the working fluid in the branch pipe 90 shown in FIGS. 63 and 64 is the same, the operation of the working fluid in the branch pipe 90 shown in FIG. 63 will be described here.
[0185]
The first cellular vortex 6a and the second cellular vortex 6b are formed by the high temperature fluid 7 flowing into the branch pipe 90. When a part of the second cellular vortex 6a collapses or deforms, a part of the second cellular vortex 6a transitions to the swirling flow 8 along the inner wall of the branch pipe 90.
[0186]
The cooling unit 94 provided on the outer wall of the branch pipe 90 in a region where a part of the second cellular vortex 6a transitions to the swirl flow 8 causes the heat of the swirl flow 8 to be cooled through the wall of the branch pipe 90. Moving to 94, the swirling flow 8 is cooled. Then, the cooled swirling flow 8 enters the partition valve 92 along the inner wall of the branch pipe 90.
[0187]
The temperature of the cooled swirling flow 8 does not greatly differ from the temperature of the low-temperature fluid 93 existing on the gate valve 92 side, and the large temperature gradient in the region where the swirling flow 8 is formed and the region where the low-temperature fluid 93 exists is eliminated. Further, a part of the swirling flow 8 cooled to a temperature lower than the low-temperature fluid 93 flows into the low-temperature fluid 93 and generates convection. As a result, a temperature stratification interface formed at the boundary between the region where the swirling flow 8 is formed and the region where the low-temperature fluid 93 exists is not normally formed, and a large temperature distribution exists in the branch pipe 90. Disappears.
[0188]
As described above, by providing the cooling section 94 in the branch pipe 90, formation of a temperature stratification interface can be prevented, and damage to the branch pipe 90 due to high cycle thermal fatigue can be prevented.
[0189]
Here, as shown in FIG. 65, both the heating unit 91 and the cooling unit 94 can be provided. As a result, the effect obtained when the above-described heating unit 91 is provided and the effect obtained when the cooling unit 94 is provided can be obtained at the same time, the formation of a temperature stratification interface can be more reliably prevented, and branching due to high cycle thermal fatigue is achieved. The pipe 90 can be prevented from being damaged.
[0190]
(Tenth embodiment)
In the high-temperature fluid supply system according to the tenth embodiment of the present invention, a system is provided in which the flow rate of the high-temperature fluid 7 is varied under predetermined conditions and supplied to the mother pipe 3.
The high-temperature fluid supply system according to the tenth embodiment is mainly provided with the above-mentioned item (10), in which a stable temperature stratification interface is not formed.
[0191]
This high-temperature fluid supply system can be achieved, for example, by providing a flow control valve in a pipe for supplying the high-temperature fluid 7 to the mother pipe 3, and automatically changing the opening of the flow control valve under predetermined conditions. it can.
[0192]
66 and 67 show the relationship between the flow rate flowing through the mother pipe 3 and time as an example of the predetermined condition.
[0193]
In FIG. 66, the flow rate flowing through the mother pipe 3 changes in a trigonometric function with respect to time. On the other hand, in FIG. 67, the flow rate flowing through the mother pipe 3 changes linearly with time. Here, the relationship between the flow rate flowing through the mother pipe 3 and the time is not limited to these, and it is sufficient that the flow rate flowing through the mother pipe 3 is controlled to change with time. One cycle of a change in the flow rate flowing through the mother pipe 3 shown in FIGS. 66 and 67 is set to, for example, one hour.
[0194]
In this way, by changing the flow rate of the high-temperature fluid 7 with time and supplying it to the mother pipe 3, the flow rate of the high-temperature fluid 7 flowing into the branch pipe changes, and the high-temperature fluid 7 enters the branch pipe. The distance changes. As a result, a stable temperature stratification interface cannot be formed, and damage to the branch pipe due to high cycle thermal fatigue can be prevented.
[0195]
(Eleventh embodiment)
In the high-temperature fluid supply system according to the eleventh embodiment of the present invention, a system is provided in which the temperature of the high-temperature fluid 7 is varied under predetermined conditions and supplied to the mother pipe 3.
The high-temperature fluid supply system according to the eleventh embodiment is mainly provided with the above-mentioned item (10), in which a stable temperature stratification interface is not formed.
[0196]
In this high-temperature fluid supply system, for example, a cooling unit is provided in a pipe that supplies the high-temperature fluid 7 to the mother pipe 3, and the cooling unit is turned on or off to automatically change the temperature of the high-temperature fluid 7 under predetermined conditions. That can be achieved. The cooling method of the high-temperature fluid 7 is not limited to this, and the high-temperature fluid 7 can be cooled by mixing a low-temperature fluid with the high-temperature fluid 7.
[0197]
As an example of the predetermined condition, the relationship between the temperature of the high-temperature fluid 7 flowing through the mother pipe 3 and the time is shown in FIGS.
[0198]
In FIG. 68, the temperature of the high temperature fluid 7 flowing through the mother pipe 3 changes in a trigonometric function with respect to time. On the other hand, in FIG. 69, the temperature of the high-temperature fluid 7 flowing through the mother pipe 3 changes linearly with time. Here, the relationship between the temperature of the high-temperature fluid 7 flowing through the mother pipe 3 and the time is not limited to these, as long as the temperature of the high-temperature fluid 7 flowing through the mother pipe 3 is controlled so as to change over time. Good. One cycle of the temperature change of the high temperature fluid 7 flowing through the mother pipe 3 shown in FIGS. 68 and 69 is set to, for example, one hour.
[0199]
As described above, by changing the temperature of the high-temperature fluid 7 over time and supplying the same to the mother pipe 3, the temperature of the high-temperature fluid 7 flowing into the branch pipe changes, thereby forming a stable temperature stratification interface. You can't do that. This can prevent the branch pipe from being damaged by high cycle thermal fatigue.
[0200]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the branch pipe and the high-temperature fluid supply method of the present invention, it is possible to suppress the intrusion of the high-temperature fluid into the branch pipe, prevent high-cycle thermal fatigue due to the fluctuation of the temperature stratification interface, and improve the safety and sound Performance can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a branch pipe according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of a branch pipe according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view of a branch pipe according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a sectional view of a branch pipe according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a sectional view of a branch pipe according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a sectional view of a branch pipe according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a sectional view of a branch pipe according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a sectional view of a branch pipe according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a sectional view of a branch pipe according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a sectional view of a branch pipe according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a sectional view of a branch pipe according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a sectional view of a branch pipe according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a sectional view of a branch pipe according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a sectional view of a branch pipe according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a sectional view of a branch pipe according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a sectional view of a branch pipe according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a sectional view of a branch pipe according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a sectional view of a branch pipe according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a sectional view of a branch pipe according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a sectional view of a branch pipe according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a sectional view of a branch pipe according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 22 is a sectional view of a branch pipe according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 23 is a sectional view of a branch pipe according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 24 is a sectional view of a branch pipe according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 25 is a sectional view of a branch pipe according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 26 is a sectional view of a branch pipe according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 27 is a sectional view of a branch pipe according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 28 is a sectional view of a branch pipe according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 29 is a sectional view of a branch pipe according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 30 is a sectional view of a branch pipe according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 31 is a sectional view of a branch pipe according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 32 is a sectional view of a branch pipe according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 33 is a sectional view of a branch pipe according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 34 is a sectional view of a branch pipe according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 35 is a sectional view of a branch pipe according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 36 is a sectional view of a branch pipe according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 37 is a sectional view of a branch pipe according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 38 is a sectional view of a branch pipe according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 39 is a sectional view of a branch pipe according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 40 is a sectional view of a branch pipe according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 41 is a sectional view of a branch pipe according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 42 is a sectional view of a branch pipe according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 43 is a sectional view of a branch pipe according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 44 is a sectional view of a branch pipe according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 45 is a sectional view of a branch pipe according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 46 is a sectional view of a branch pipe according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 47 is a sectional view of a branch pipe according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 48 is a sectional view of a branch pipe according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 49 is a sectional view of a branch pipe according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 50 is a sectional view of a branch pipe according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 51 is a sectional view of a branch pipe according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 52 is a sectional view of a branch pipe according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 53 is a sectional view of a branch pipe according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 54 is a sectional view of a branch pipe according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 55 is a sectional view of a branch pipe according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 56 is a sectional view of a branch pipe according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 57 is a sectional view of a branch pipe according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 58 is a sectional view of a branch pipe according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 59 is a sectional view of a branch pipe according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 60 is a sectional view of a branch pipe according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 61 is a sectional view of a branch pipe according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 62 is a sectional view of a branch pipe according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 63 is a sectional view of a branch pipe according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 64 is a sectional view of a branch pipe according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 65 is a sectional view of a branch pipe according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 66 is a view showing a relationship between a flow rate flowing through a mother pipe and time.
FIG. 67 is a view showing a relationship between a flow rate flowing through a mother pipe and time.
FIG. 68 is a view showing the relationship between the temperature of a high-temperature fluid flowing through a mother pipe and time.
FIG. 69 is a view showing the relationship between the temperature of a high-temperature fluid flowing through a mother pipe and time.
FIG. 70 is a cross-sectional view of a conventional straight pipe branch pipe.
FIG. 71 is a cross-sectional view of a conventional branch pipe having a straight pipe, an elbow, and a horizontal pipe.
[Explanation of symbols]
1: Branch piping
2. Straight pipe
3 ... mother tube
4: Insulation material
5 ... Connection
6 ... Cellular vortex
6a: First cellular vortex
6b: second cellular vortex
7 ... High temperature fluid
10. Swirl flow prevention unit
10a: plate-like member

Claims (15)

水平配置された高温流体が流れる母管と、
一端を前記母管に連通させて鉛直下方に垂設された枝管と、
前記枝管内の所定の位置に設けられ、前記母管から流入する前記高温流体による旋回流の形成を防止する旋回流防止部材と
を具備することを特徴とする分岐配管。A main pipe through which a high-temperature fluid flows horizontally,
A branch pipe having one end communicating with the mother pipe and vertically extending downward;
A branch pipe provided at a predetermined position in the branch pipe and configured to prevent a swirl flow from being formed by the high-temperature fluid flowing from the mother pipe; 前記旋回流防止部材が、前記枝管の軸に沿って設置された少なくとも１つの板状部材により構成されることを特徴とする請求項１記載の分岐配管。2. The branch pipe according to claim 1, wherein the swirl flow prevention member is configured by at least one plate-like member installed along an axis of the branch pipe. 3. 水平配置された高温流体が流れる母管と、
一端を前記母管に連通させて鉛直下方に垂設された枝管と、
前記枝管内の所定の位置に設けられ、前記母管から流入する前記高温流体による旋回流の成長を抑制する旋回流抑制部材と
を具備することを特徴とする分岐配管。A main pipe through which a high-temperature fluid flows horizontally,
A branch pipe having one end communicating with the mother pipe and vertically extending downward;
A branch pipe provided at a predetermined position in the branch pipe and configured to suppress a growth of a swirl flow by the high-temperature fluid flowing from the mother pipe; 前記旋回流抑制部材が、前記枝管の内壁の周方向に設置された少なくとも１つの突起部材により構成されることを特徴とする請求項３記載の分岐配管。The branch pipe according to claim 3, wherein the swirl flow suppressing member is configured by at least one protrusion member provided in a circumferential direction of an inner wall of the branch pipe. 前記旋回流抑制部材が、楕円形、矩形、十字形および半円形の断面形状を有する直管のいずれか１つにより構成され、前記枝管に替えて設置されることを特徴とする請求項３記載の分岐配管。The swirl flow suppressing member is formed of any one of a straight pipe having an elliptical, rectangular, cross, and semicircular cross-sectional shape, and is installed in place of the branch pipe. The described branch piping. 前記旋回流抑制部材が、螺旋状に配管された螺旋状配管、曲率を有して折り曲げて配管された曲り配管および鋭角に折り曲げて配管された山形配管のいずれか１つにより構成されることを特徴とする請求項３記載の分岐配管。The swirling flow suppressing member is constituted by one of a spiral pipe that is spirally piped, a bent pipe that is bent and piped with a curvature, and an angled pipe that is bent and piped at an acute angle. The branch pipe according to claim 3, characterized in that: 水平配置された高温流体が流れる母管と、
一端を前記母管に連通させて鉛直下方に垂設された枝管と、
前記枝管内の所定の位置に設けられ、前記母管から流入する前記高温流体による第１のセル状渦が、第２のセル状渦を誘起するのを防止する第２のセル状渦形成防止部材と
を具備することを特徴とする分岐配管。A main pipe through which a high-temperature fluid flows horizontally,
A branch pipe having one end communicating with the mother pipe and vertically extending downward;
A second cellular vortex formation prevention, which is provided at a predetermined position in the branch pipe and prevents a first cellular vortex caused by the high-temperature fluid flowing from the mother pipe from inducing a second cellular vortex. A branch pipe comprising a member. 前記第２のセル状渦形成防止部材が、前記枝管内に設置された少なくとも１つの連通孔を有する板状部材により構成されることを特徴とする請求項７記載の分岐配管。The branch pipe according to claim 7, wherein the second cellular vortex formation preventing member is formed of a plate-like member having at least one communication hole installed in the branch pipe. 水平配置された高温流体が流れる母管と、
一端を前記母管に連通させて鉛直下方に垂設された枝管と、
前記枝管内の所定の位置に設けられ、前記母管から流入する前記高温流体によるセル状渦の成長を抑制するセル状渦抑制部材と
を具備することを特徴とする分岐配管。A main pipe through which a high-temperature fluid flows horizontally,
A branch pipe having one end communicating with the mother pipe and vertically extending downward;
A branch pipe provided at a predetermined position in the branch pipe and configured to suppress the growth of a cellular vortex caused by the high-temperature fluid flowing from the mother pipe; 前記セル状渦抑制部材が、前記枝管の内壁の周方向に設置された少なくとも１つの突起部材により構成されることを特徴とする請求項９記載の分岐配管。The branch pipe according to claim 9, wherein the cellular vortex suppressing member is constituted by at least one protrusion member provided in a circumferential direction of an inner wall of the branch pipe. 前記セル状渦抑制部材が、前記枝管の内径よりも大きな内径を有する少なくとも１つのバッファ部材により構成されることを特徴とする請求項９記載の分岐配管。The branch pipe according to claim 9, wherein the cellular vortex suppressing member is constituted by at least one buffer member having an inner diameter larger than an inner diameter of the branch pipe. 水平配置された高温流体が流れる母管と、
一端を前記母管に連通させて鉛直下方に垂設された枝管と、
前記枝管内の所定の位置に設けられ、少なくとも１つの円筒が前記枝管と同軸的に配置され、少なくとも１つの連通孔を有する板状部材が該円筒の一端と接続されて構成されるセル状渦防止部材と
を具備することを特徴とする分岐配管。A main pipe through which a high-temperature fluid flows horizontally,
A branch pipe having one end communicating with the mother pipe and vertically extending downward;
A cell-like member provided at a predetermined position in the branch pipe, having at least one cylinder disposed coaxially with the branch pipe, and having a plate-like member having at least one communication hole connected to one end of the cylinder. A branch pipe comprising a vortex preventing member. 水平配置された高温流体が流れる母管と、
一端を前記母管に連通させて鉛直下方に垂設された枝管と、
前記枝管と連通する前記母管の開口部に接続され、前記母管を流れる前記高温流体の一部の流れ方向を偏向して、前記母管から前記枝管内に流入する前記高温流体の流量を調整する流量調整部材と
を具備することを特徴とする分岐配管。A main pipe through which a high-temperature fluid flows horizontally,
A branch pipe having one end communicating with the mother pipe and vertically extending downward;
A flow rate of the high-temperature fluid that is connected to the opening of the mother pipe that communicates with the branch pipe, deflects the flow direction of a part of the high-temperature fluid that flows through the mother pipe, and flows from the mother pipe into the branch pipe. And a flow rate adjusting member for adjusting pressure. 水平配置された高温流体が流れる母管と、
一端を前記母管に連通させて鉛直下方に垂設された枝管と、
前記枝管の外壁の所定の位置に設けられ、前記枝管内に形成される急激な温度変化をもたらす２つの液層間における温度成層界面の形成を防止する加熱手段、冷却手段および加熱手段と冷却手段の双方のいずれか１つの手段と
を具備することを特徴とする分岐配管。A main pipe through which a high-temperature fluid flows horizontally,
A branch pipe having one end communicating with the mother pipe and vertically extending downward;
A heating unit, a cooling unit, and a heating unit and a cooling unit that are provided at a predetermined position on an outer wall of the branch pipe and that prevent the formation of a temperature stratified interface between two liquid layers that cause a rapid temperature change formed in the branch pipe. A branch pipe comprising: any one of the above means. 水平配置された高温流体が流れる母管と、
一端を前記母管に連通させて鉛直下方に垂設された枝管と
を具備する分岐配管における高温流体供給方法であって、
前記高温流体の流量および温度のいずれか一方を時間的に変動させて前記母管に供給することを特徴とする高温流体供給方法。A main pipe through which a high-temperature fluid flows horizontally,
A high-temperature fluid supply method in a branch pipe comprising: a branch pipe having one end communicating with the mother pipe and vertically extending downward.
A high-temperature fluid supply method, characterized in that one of a flow rate and a temperature of the high-temperature fluid is temporally fluctuated and supplied to the mother pipe.
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