JP6615985B2 - 高温配管の冷却装置 - Google Patents
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Description
図3は、高温配管を表す断面図、図4は、断熱材を一部除去した配管の断面図である。
以上の結果、金属配管100周囲の気温が変化しても、配管100の溶接部101を、要求される寿命を満足するメタル温度に制御できる。
各冷却媒体供給ヘッダ31は、同様の中空の箱型形状をなし、断熱材112の外周面に撤去部113の両側で、周方向に沿ったリング形状をなして配置される。
これに対し、板材34にスリット35を設けることで、スリット35が、冷却媒体供給ヘッダ31の配管110側の先端で生じる熱変形代として機能するため、先端の熱変形を抑制し、この結果、冷却媒体の流出速度の不均一化を抑制し、プラントの信頼性を向上できる。なお、スリット35は、所定間隔を空けて、複数本設けられる。
この結果、被冷却面114に沿って冷却媒体の流れを形成し、溶接部111を効果的に冷却することができる。
このとき、冷却媒体供給ヘッダ11,31が被冷却面104,114からの放射による放熱を遮蔽しないように配置されるため、被冷却面104,114の外側が周囲に対して開放空間を持つ。そのように放射による放熱量を最大化するので冷却媒体量を抑制し、配管100,110を効果的に冷却して冷却性能を向上できる。
上記第1実施形態及び第1変形例において、冷却媒体流出ノズル13,33の先端部は、配管100,110の外周面である被冷却面104,114に沿って屈曲している。そのため、図9に示すように、先端部から流出される冷却媒体の速度分布及び温度分布は、放物線状であり、被冷却面104,114近傍のせん断力が比較的小さく、配管100,110の表面と冷却媒体との間の熱伝達率が低い。
図14では、冷却媒体流出ノズル13,33のガイド長が約25mm〜75mmの範囲である場合の熱伝達率と、ガイドのない流出部14が設けられる場合の熱伝達率とを比較している。図14に示すように、ガイドが形成された冷却媒体流出ノズル13,33では、ガイドのない流出部14に比べて、熱伝達率が70%程度まで低下し、ガイドのない流出部14のほうが、熱伝達率が向上することが分かる。
予め想定される最大径の配管110に応じて、ヘッダユニット47と蛇腹ダクト48の個数を予め用意しておくとよい。
図20は、第2実施形態の高温配管の冷却装置を表す概略図、図21は、第2実施形態の高温配管の冷却装置の第1変形例を表す概略図である。なお、上述した第1実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
11 :冷却媒体供給ヘッダ
12 :冷却媒体供給装置
13 :冷却媒体流出ノズル
14 :流出部
14a :側端面
21 :取込配管
22 :供給配管
23 :第1温度センサ
24 :第2温度センサ
25 :制御装置
30 :冷却装置
31 :冷却媒体供給ヘッダ
31A :分割部材
31B :分割部材
31C :分割部材
31a :フランジ部
32 :冷却媒体供給装置
33 :冷却媒体流出ノズル
34 :板材
34A :端部
34a :分割部材
34b :分割部材
34b1:外周側端部
35 :スリット
36 :金属箔
37 :サポート材
37a :第1部材
37b :第2部材
37c :ワイヤ材
38 :曲面部
39 :ボルト
40 :ナット
41 :取込配管
42 :供給配管
43 :スペーサ
44 :開口部
45 :ボルト孔
46 :スペーサ
47 :ヘッダユニット
48 :蛇腹ダクト
49 :ヘッダ部
50 :冷却装置
51 :冷却媒体供給ヘッダ
52 :冷却媒体供給装置
53 :冷却媒体流出ノズル
61 :取込配管
62 :供給配管
70 :冷却装置
71 :冷却媒体供給ヘッダ
72 :冷却媒体供給装置
73 :冷却媒体流出ノズル
81 :取込配管
82 :供給配管
100 :配管
101 :溶接部
102 :断熱材
103 :撤去部
104 :被冷却面
110 :配管
111 :溶接部
112 :断熱材
113 :撤去部
114 :被冷却面
200 :フード
H :流出口の高さ
L :冷却長さ
W :溶接部分
Claims (14)
- 高温配管における被冷却面の周囲に設置される高温配管の冷却装置において、
前記被冷却面から周囲への放射による放熱を遮蔽しない位置であり、前記被冷却面の周辺部に配置されて冷却媒体を前記被冷却面に向けて流出する冷却媒体供給ヘッダと、
前記冷却媒体供給ヘッダに冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置と、
を備えることを特徴とする高温配管の冷却装置。 - 前記被冷却面は、前記高温配管を被覆する断熱材の撤去部から露出した前記高温配管の露出表面であり、前記冷却媒体供給ヘッダは、前記被冷却面の外側に配置されることを特徴とする請求項1に記載の高温配管の冷却装置。
- 前記冷却媒体供給ヘッダは、前記断熱材の外面に支持されることを特徴とする請求項2に記載の高温配管の冷却装置。
- 前記冷却媒体供給ヘッダは、サポート部材によって、前記高温配管及び前記断熱材の外面に支持されることを特徴とする請求項2に記載の高温配管の冷却装置。
- 前記冷却媒体供給ヘッダの冷却媒体を前記被冷却面に向けて流出する冷却媒体流出ノズルが設けられることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の高温配管の冷却装置。
- 前記冷却媒体流出ノズルは、冷却媒体を前記被冷却面に沿って流出することを特徴とする請求項5に記載の高温配管の冷却装置。
- 前記被冷却面は、溶接部を含み、前記冷却媒体流出ノズルは、冷却媒体を前記溶接部に向けて流出することを特徴とする請求項5に記載の高温配管の冷却装置。
- 前記冷却媒体供給ヘッダは、
前記冷却媒体供給ヘッダの冷却媒体を前記被冷却面に向けて流出する冷却媒体流出口が設けられ、
前記高温配管を被覆する断熱材の撤去部に沿って設けられた板材を有し、
前記板材の前記高温配管側の端部と前記高温配管の表面によって前記冷却媒体流出口が形成されることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の高温配管の冷却装置。 - 前記冷却媒体供給ヘッダは、前記高温配管を被覆する断熱材の撤去部に沿って設けられた板材を有し、
前記板材は、前記高温配管側から外側へ向けてスリットが形成されていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の高温配管の冷却装置。 - 前記冷却媒体供給ヘッダは、前記高温配管を被覆する断熱材の撤去部に沿って設けられた板材を有し、
前記板材は、前記高温配管の周方向に沿って複数に分割された分割部材を組み合わせて構成されることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の高温配管の冷却装置。 - 前記冷却媒体供給ヘッダは、前記高温配管を被覆する断熱材の撤去部に沿って設けられた板材を有し、
前記板材は、前記高温配管に沿って複数に分割された分割部材を組み合わせて構成され、前記板材における前記高温配管側の端部の位置が調整可能であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の高温配管の冷却装置。 - 前記冷却媒体供給ヘッダは、
前記冷却媒体が流通しつつ、前記冷却媒体を前記被冷却面に向けて流出する複数のヘッ
ダユニットと、
二つの前記ヘッダユニット間に設けられる伸縮部と、
を有し、
前記ヘッダユニットと前記伸縮部が交互に連結されていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の高温配管の冷却装置。 - 前記冷却媒体供給装置が前記冷却媒体供給ヘッダに供給する冷却媒体の温度を計測する温度センサと、前記温度センサが計測した冷却媒体の温度に応じて前記冷却媒体流出ノズル又は前記冷却媒体流出口が前記被冷却面に向けて流出する冷却媒体の流出量を制御する制御装置が設けられることを特徴とする請求項5又は8に記載の高温配管の冷却装置。
- 前記被冷却面の温度を計測する温度センサと、前記温度センサが計測した前記被冷却面の温度に応じて前記冷却媒体流出ノズル又は前記冷却媒体流出口が前記被冷却面に向けて流出する冷却媒体の流出量を制御する制御装置が設けられることを特徴とする請求項5又は8に記載の高温配管の冷却装置。
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