JPH08200597A - 配管系統 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】合流部下流のポンプ６の吐出後の主管１から合
流前の支管２に通じる返り管３を設け、ポンプ６の吐出
圧により返り管３内に混合流を流す。そして、支管内流
体が主管内流体と合流，混合する前に支管内流体と返り
管内流体を合流，混合させる。 【効果】高温水と低温水の配管合流部で、配管だけの単
純な形状のまま、温度差を低減し、優れた混合を行うこ
とができ、温度差の大きな二流体の熱伝達に起因する非
定常壁温変動及びそれに伴う非定常熱応力の発生を抑制
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は火力及び原子力プラント
の配管に係り、特に、高温水と低温水が接触する混合部
で、壁温変動に起因する熱応力の発生を抑制し、短い距
離での混合を可能にする高温水・低温水混合部を含んだ
配管系統に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来使われている温度差低減を考
慮した基本的な合流配管構造である。図３の構造は流れ
を分離しやすく、二流体が熱的平衡に達する混合到達距
離は長くなると考えられ、混合性能の観点も考慮にいれ
ると望ましいとはいえない。また、内部に構造物を設け
るため、厳しい条件下では、安全性をより検討する必要
があると考える。

【０００３】従来のバイパス構造を有する混合流配管を
図４及び図５に示す。図４は特開昭60−175898号公報の
配管の熱衝撃防止構造で、図５は特開平2−52298号公報
の原子炉配管装置である。図４の構造はサーマルスリー
ブを２ヵ所取付けることによって熱伝達性能を向上させ
ているが、サーマルスリーブ１２での管壁を通しての熱
伝達だけでは、両流体の温度差は十分に低減せず、流体
Ａと流体Ｄの合流部で、両流体は大きな温度差をもった
まま接触すると考えられる。また、図５の構造でも合流
部での温度差は低減するが、バイパスライン１１の流体
Ｄと流体Ｂの混合部では両流体は温度差をもったまま直
接接触すると考えられる。よって、厳しい条件下では、
ある部分で低温水と高温水が急激に接触し、配管表面で
壁温変動が生じると考えられる。その結果、材料表面で
非定常熱応力が発生し、表面き裂発生の原因となること
が考えられる。また、これらの発明のように、内部に構
造物をもっているタイプは、流動振動等の面で十分に注
意して使用する必要がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記、従来技術では、
合流部のある部分で、高温水と低温水が温度差の低減な
しで、ほぼ直接接触混合するような構造を持っており、
二流体接触部の近くでの壁温変動に伴う非定常熱応力の
発生に関する問題が考えられる。また、内部構造物を有
するため、内部構造物等の信頼性の点で十分な検討が必
要であり、安全性が最優先される製品では、取扱に十分
な検討が必要であると考える。

【０００５】本発明の目的は高温水配管と低温水配管の
混合接触部で、配管内部に構造物を有さず、低温水と高
温水とが大きな温度差のまま直接接触するのを防止する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】配管内に内部構造物を設
置しないで、上記課題を解決するために、合流部下流に
あるポンプ吐出後の主管から合流前の支管に通じる返り
管を設け、合流後の中間温度の混合流を合流前の支管に
流入させ、合流前の主管流体温度に対する支管流体温度
の温度差を低減することによって、大きな温度差で両流
体が混合することを防止し、配管熱疲労を抑制し、混合
性能を向上させる。

【０００７】

【作用】混合流配管構造に返り管を設けると、支管内流
体の低温水に返り管内の中間温度の流体が注入され、支
管内流体の温度は高くなる。その後、支管内の低温水は
合流部で主管内の高温水と混合するが、支管内の低温水
は温度が高くなっているため、両流体は大きな温度差を
もたずに混合する。このように段階的に混合する方法に
よって、大きな温度差をもたずに混合することを可能と
し、配管熱疲労を抑制し、混合性能を向上させる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１により説明す
る。

【０００９】まず、図１の合流部配管系統の構成につい
て説明する。給水配管１０内の給水をヒータ９により加
熱すると、ドレンタンク７に高温水流体Ａが凝縮して生
じ、主管１内を流れる。この高温水Ａを混合冷却するた
め、給水配管１０内の低温水Ｂが支管２を通じて主管１
の合流部５に注入される。すなわち、合流部５で高温，
低温流体混合部が生じる。合流部下流では、主管１内の
高温水流体Ａと支管２の低温水流体Ｂが合流、中間温度
流体Ｃが生じる。主管１下流部にあるポンプ６吐出後
で、支管２に通じる返り管３を設けると、中間温度流体
Ｃの一部はポンプ６吐出圧によって返り管３内を流れ
る。返り管３内の流体Ｃは合流部４で大きな温度差なく
流体Ｂと混合し、主管内流体に対する支管内流体の温度
差を低減した後、合流部５で流体Ａと混合する。この時
点で高温水Ａと低温水Ｂの大きな温度差はない。このよ
うに合流後の中間温度流体を両流体の緩衝として使用
し、両流体を段階的に混合する方法によって、大きな温
度差をもたずに混合することを可能とする。また、合流
時の温度差が低いため、混合も速く行われる。

【００１０】ただし、高温，低温流体の温度差が小さい
と壁面熱疲労は生じず、温度差が４０℃以下では問題と
なることは少ない。

【００１１】以上のような機構により、配管表面の温度
変動を抑制し、非定常壁温変動に伴う熱応力が緩和する
とともに、混合を促進し、プラント用配管の安全性，信
頼性が向上する。

【００１２】

【発明の効果】本発明により、高温水，低温水配管の合
流部で、温度差の大きな二流体の熱伝達に起因する非定
常壁温変動及びそれに伴う非定常熱応力の発生を抑制で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の混合流配管の系統図。

【図２】本発明の他の実施例の混合流配管の系統図。

【図３】従来の混合流配管部の縦断面図。

【図４】従来のバイパス構造をもった混合流配管部の縦
断面図。

【図５】従来のバイパス構造をもった混合流配管部の縦
断面図。

【符号の説明】

１…主管、２…支管、３…返り管、４，５…合流部、６
…ポンプ、７…ドレンタンク、８…流量制御弁、９…ヒ
ータ、１０…給水配管。

フロントページの続き (72)発明者 水品 靖男 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 浅田 幸宏 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】火力及び原子力プラント配管の高温水と低
   温水が合流し、その下流部にポンプを有する構造におい
   て、前記ポンプの吐出後の混合流を合流前の支管もしく
   は主管に流入させ、合流部における高温水，低温水の接
   触時の温度差を低減し、材料の熱疲労を抑え、混合性能
   を向上させることを特徴とする配管系統。