JPH08114698A - ガス体連行管 - Google Patents

ガス体連行管

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JPH08114698A
JPH08114698A JP6252583A JP25258394A JPH08114698A JP H08114698 A JPH08114698 A JP H08114698A JP 6252583 A JP6252583 A JP 6252583A JP 25258394 A JP25258394 A JP 25258394A JP H08114698 A JPH08114698 A JP H08114698A
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gas body
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cooling water
water chamber
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Takeshi Nakase
毅 中瀬
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 液体の流路中に配設した密閉構造の容器及び
配管内に滞留するガスを連続的に排出させることによ
り、伝熱管内の不安定流動や配管系に生ずるハンマリン
グ等を防止し、液体の流れを円滑に行わせる装置を提供
する。 【構成】 一端はガス体滞留部の上端部付近に開口
し、他端はガス体滞留部下部の液体流出管内に開口する
管を挿設する。 上記挿設する管の、ガス体滞留部下部の液体の予想レ
ベルに近い液体内の位置の側面に液体流通用の穴を形成
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液体の流路中に配設し
た密閉構造の容器及び配管内に滞留するガスを連続的に
排出させることにより、伝熱管内の不安定流動や配管系
内に生ずるハンマリング等を防止し、液体の流れを円滑
に行わせる装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は従来の技術の一例を示す図で、実
開昭60−152875号公報に記載された自動空気抜
き装置の全体構成図である。図5において、101は空
気抜きを行う対象配管、105は空気抜き管、106は
空気抜き弁、107は排水受、110は分岐管、112
は液体センサ、116は信号ケーブル、117は三方電
磁弁、117Sは電磁コイル、120は弁制御回路であ
る。
【0003】該従来の技術によれば空気抜き管105
の、空気抜き弁106よりも系統機器側に取り付けた液
体センサ112の導通出力によって空気弁106を閉
じ、非導通出力によって空気弁106を開く弁制御回路
を設けることにより、定期的に行われる運転員の検査に
頼ることなく、確実に装置の運転中も空気抜きを行わ
せ、ウオーターハンマー等の発生を防止させ得るとする
ものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように上記従来の
技術においても、機器或いは配管内に滞留する空気等の
ガス体を連続的に排出させることが可能であった。しか
しながら対象機器が高温、高圧容器である場合、或いは
原子炉周辺機器である場合には、空気等のガス抜き配管
を設けることは機器の安全上或いは耐久性の上から好ま
しくないものである。
【0005】本願発明はこのような現状に鑑みてなされ
たもので、極めて簡潔な構成からなり、稼動のための動
力を必要とすることなく、的確な動作と高い信頼性を有
して、容器及び配管中に滞留する空気等のガス体を容器
及び配管からから排出させる装置を提供することを目的
としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、前記特許
請求の範囲に記載されたガス体連行管によって達成され
る。すなわち、 (1) 内部に液体を流通させる逆U字形管等下向流を有す
る熱交換器下部の水室、配管システム等、ガス体滞留部
が形成される可能性を有する液体流通系統において、一
端はガス体滞留部の上端部付近に開口し、他端はガス体
滞留部下部の液体流出管内に開口する管を挿設したもの
であるガス体連行管。
【0007】(2) 内部に液体を流通させる逆U字形管等
下向流を有する熱交換器下部の水室、配管システム等、
ガス体滞留部が形成される可能性を有する液体流通系統
において、一端はガス体滞留部の上端部付近に開口し、
他端はガス体滞留部下部の液体流出管内に開口する管を
挿設し、上記管のガス体滞留部下部の液体の予想レベル
に近い液体内の位置の側面に液体流通用の穴を1個以上
形成させたものであるガス体連行管。
【0008】(3) ガス体連行管の側面に形成する穴の面
積の合計がガス体連行管の軸と垂直方向断面の空間部面
積の約1/2である(2) 記載のガス体連行管。 (4) ガス体連行管の外径が、ガス滞留部下部の液体流出
管の内径の約1/4よりも大きいものである(1) または
(2) または(3) 記載のガス体連行管。 (5) ガス体連行管が複数の管からなる(1) または(2) ま
たは(3) または(4) 記載のガス体連行管。である。
【0009】
【作用】図3および図4は本願発明に基づくガス体連行
管の作用を説明する図である。図3〜4において、vは
流速、pは圧力、zは位置、Δhは各部流線における圧
力損失で、添字“1 ”は水室内水面、添字“2 ”はガス
体連行管(以下、ベント管ということもある。)出口と
同一レベルの液体流出管内、添字“x ”はベント管内水
面、添字“x2”はベント管出口、γは液体の単位体積の
重さ、gは重力の加速度である。
【0010】ベルヌーイの定理より水室内においては
“数式1”、ベント管内においては“数式2”が成立
し、“数式1”から“数式3が得られる。
【0011】
【数1】
【0012】
【数2】
【0013】
【数3】
【0014】また、ベント管出口部においてPx2とP2
とが等しくないと想定して、Px2 =P2 −ΔPjet
すれば、ベント管内に流体が流れていない場合、Vx
x2=0、Px =P1 、Zx2=Z2 ,Δhx =0より、
“数2”は、
【0015】
【数4】
【0016】となり、“数3”および“数4”から
【0017】
【数5】
【0018】となる。ここでΔPjet はベント管出口部
近傍のベント管外部流体による負側に作用する圧力であ
る。ZX −Z2 <0の時ガス抜きが起きるから、エア抜
き発生の条件は“数6”となる。
【0019】
【数6】
【0020】“数3”および“数5”から
【0021】
【数7】
【0022】となる。従って実機におけるΔMを算出
し、テスト結果からその時のΔPjet /γを求めてΔM
に加算し、得られたΔHを評価することによってガス抜
きが行われるか否かが判断され、それに基づいて的確な
ガス体連行管の設計を行ない得る。
【0023】
【実施例】図1〜2は本願発明の実施例を示し、高温の
熱媒体冷却用の水を流通させる逆U字形管を有する熱交
換器の出口側水室にガス体連行管を設けた例で、図1は
ガス体連行管取り付け部付近の部分拡大断面図、図2は
熱交換器全体の断面図である。
【0024】図1〜2において、1はベント管(ガス体
連行管)、2は出口側水室、3は流出管、4は穴、5は
予想水位、6はベント管取付金具、7は胴、8は逆U字
形管、9は隔壁、10は流入管、12は熱媒体入口、1
3は熱媒体出口、14は入口側水室である。
【0025】冷却水系統起動時に図1〜2に示すような
熱交換器に冷却水を流通させた場合、流入管10から流
入した冷却水は入口側水室14内に流入し、該入口側水
室14内を充満させたのち逆U字形管8内を上昇し、上
部でUターンして下方に流下し、出口側水室2内に流入
したのち流出管3から外部に流出する。
【0026】その際、入口側水室14内に流入した配管
および各機器内の空気は冷却水に押し上げられて逆U字
形管8内に入る。逆U字形管8内における冷却水は通常
数m/sの速度で流れるように設計されているから、押
し上げられた空気は冷却水と一緒に移動し、逆U字形管
8の上端部で滞留することなくUターンして逆U字形管
8内を流下し出口側水室2内に流入する。
【0027】出口側水室2内の冷却水の流下速度は、一
般に数10mm/s程度であるから、流入した空気の一
部は冷却水と一緒に流出管3を通じて流出するものの、
残りの大部分の空気は冷却水と分離して出口側水室2の
上部に滞留し、冷却水のみが流出管3から流出すること
が予想される。
【0028】そこで図1〜2に示すように、出口側水室
2内にベント管1をベント管取付金具6によって固設す
る。その際、ベント管1の径は流出管3の内径等を基に
して理論的に計算した上、更に実験的に確認したデータ
に基づいて決定する。
【0029】この状態で冷却水を熱交換器内に連続的に
供給することにより、出口側水室2内を流下する冷却水
の速度よりも流出管3内を流れる冷却水の速度の方が圧
倒的に大きいとから、その下端部を流出管3内に挿入し
ているベント管1内の冷却水は流出管3内の流速にほぼ
近い値で流下して流出管3内に流入し、それに伴って出
口側水室2の上部に滞留している空気がベント管1内を
通じて流出管3内に吸引され、流出管3内を大きい速度
で流れる冷却水によって外部に排出される。
【0030】この状況を継続することにより、出口側水
室2内の滞留空気は次第に減少し、それに伴って出口側
水室2内の水位が上昇して、遂にはベント管1の上端部
に達し、冷却水が残りの空気と一緒にベント管1内に流
入し、出口側水室2内は冷却水で充満される。
【0031】出口側水室2内に冷却水が充満されたあと
は、ベント管1内を流れる冷却水とその外部を流れる冷
却水との間に差がなくなり、ベント管1が冷却水の流動
上障害となることはない。
【0032】次にベント管1に図1に示すような穴を形
成した場合について説明する。穴4は本願発明者等が理
論的に計算し、実験的に確認した結果に基づいて、穴の
面積の合計がベント管1の内部断面積の約1/2になる
ような穴を1個以上、好ましくは2個以上になるように
大きさを定め、その穴を水張り時に出口側水室2内に形
成される予想水面レベルよりも少し下方の位置、例えば
20mm程度低い位置に穿設する。
【0033】このようにして冷却水系の運転を開始した
場合、先に説明した原理によってベント管1内の水位は
急激に低下するから、穴の周囲の冷却水は激しい勢いで
ベント管1内に流入し、流下する。その際、周囲の滞留
空気を一緒に巻き込んでベント管1内に流入させ、下方
の流出管3内から外部に排出させる。
【0034】本願発明者等が行った実験の結果、ベント
管1に穴を設けた場合には、設けない場合に比して約1
/2の流速で滞留空気が抜け始め、約2/3の流速で滞
留空気は完全に抜きだし得ることを確認している。この
理由として、穴を設けない場合には流出管3側に冷却水
が流れると、その流量に応じてベント管1内にΔHが発
生するが、穴を設けることにより穴を通じてベント管1
内に流入した冷却水は、上記ΔHに相当する水面まで降
下しようとし、その際に滞留空気を巻き込めばスラグ流
となり、巻き込んだ空気を押し流しながらベント管1内
水頭の合計がΔHに相当する水位まで下降するためであ
る。
【0035】
【発明の効果】本願発明によれば上記実施例において説
明したように、下記に示す効果を奏する。 初期の水張り時から運転終了まで、確実にかつ連続的
に系統内のガス体を除去して、ガス体が滞留することに
よる不安定流動等の不具合が発生するのを防止し得る。
【0036】構造が極めて簡潔であり、設備費が低廉
である。 駆動部を有せず、また制御装置等が一切不要であるた
め、費用が低廉である上、故障の発生する虞れが皆無に
等しい。
【0037】ガス体除去後は、液体の流動に全く影響
を及ぼさないことから、動力の増加等の不都合を生ずる
ことがない。 メンテナンスの必要がないことから、原子炉周辺機器
等、人が容易に近付き得ない箇所に装備するのに適して
いる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明に基づく実施例を示す、熱交換器のガ
ス体連行管取り付け部付近の部分拡大断面図である。
【図2】本願発明に基づく実施例を示す、熱交換器全体
の断面図である。
【図3】本願発明に基づくガス体連行管の作用を説明す
る図である。
【図4】本願発明に基づくガス体連行管の作用を説明す
る図である。
【図5】従来の技術の例を示す図である。
【符号の説明】
1 ベント管(ガス体連行管) 2 出口側水室 3 流出管 4 穴 5 予想水位 6 ベント管取付金具 7 胴 8 逆U字形管 9 隔壁 10 流入管 12 熱媒体入口 13 熱媒体出口 14 入口側水室 101 空気抜きを行う対象配管 105 空気抜き管 106 空気抜き弁 107 排水受 110 分岐管 112 液体センサ 116 信号ケーブル 117 三方電磁弁 117S 電磁コイル 120 弁制御回路

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部に液体を流通させる逆U字形管等下
    向流を有する熱交換器下部の水室、配管システム等、ガ
    ス体滞留部が形成される可能性を有する液体流通系統に
    おいて、 一端はガス体滞留部の上端部付近に開口し、他端はガス
    体滞留部下部の液体流出管内に開口する管を挿設したも
    のであることを特徴とするガス体連行管。
  2. 【請求項2】 内部に液体を流通させる逆U字形管等下
    向流を有する熱交換器下部の水室、配管システム等、ガ
    ス体滞留部が形成される可能性を有する液体流通系統に
    おいて、 一端はガス体滞留部の上端部付近に開口し、他端はガス
    体滞留部下部の液体流出管内に開口する管を挿設し、 上記管のガス体滞留部下部の液体の予想レベルに近い液
    体内の位置の側面に液体流通用の穴を1個以上形成させ
    たものであることを特徴とするガス体連行管。
  3. 【請求項3】 ガス体連行管の側面に形成する穴の面積
    の合計がガス体連行管の軸と垂直方向断面の空間部面積
    の約1/2であることを特徴とする請求項2記載のガス
    体連行管。
  4. 【請求項4】 ガス体連行管の外径が、ガス滞留部下部
    の液体流出管の内径の約1/4よりも大きいことを特徴
    とする請求項1または請求項2または請求項3記載のガ
    ス体連行管。
  5. 【請求項5】 ガス体連行管が複数の管からなることを
    特徴とする請求項1または請求項2または請求項3また
    は請求項4記載のガス体連行管。
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