JPS63225029A - 気液二相流用管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、内部の流動状態が気液二相流となる気液二
相流用管に関する。

（従来の技術） 一般に気液二相流は原子炉冷部系、ボイラー蒸発管、お
よび化学工業装置等にみられるものであって、その特性
は、これら装置の計画、設計を行う上で十分に考慮しな
ければならない重要な事項である。

ところで、水平に配置した蒸発管の気液二相流の流れの
流動様式は流れに沿って層状流→波状流→スラグ流→環
状流と変化するが、流れにスラグ流が存在するのでその
領域で大きな脈動が生じ、流れが不安定になり易かった
。このため、蒸発管の入口単相流部分に絞りを設けて蒸
発管内の気液二相流の不安定流動を防止するが、絞りの
内径が小さいため、異物の詰りを招くおそれがある。こ
のため、保守点検を定期的に行う必要があり、その費用
がかかるという問題があった。

また、複数本の配管または、伝熱管が接合されたマニホ
ールド管内の流れは、下流に行くに従い流量が増加する
ので、気液二相流の流動様式は上記蒸発管の場合とほぼ
同様となる。従って、このマニホールド管でもスラグ流
の存在によって大きな脈動が生じ、マニホールド管に接
合している配管または伝熱管の流れが不安定になる。こ
のため流量が増加するマニホールド管の出口側でも流れ
がスラグ流にならないように管径を太くし、マニホール
ド管内部の不安定な流れを防止しなければならなかった
。そしてこのマニホールド管では接合する配管または伝
熱管の本数が多くなるとそれに応じて流量が増加するた
め、さらに管径を太くする必要があった。

（発明が解決しようとする問題点） このように流れを不安定にするスラグ流を防止するため
に、蒸発管においては絞りを設けていたが異物、が詰り
易く保守点検に費用がかかるという問題があった。また
マニホールド管ではスラグ流を防止するために管径を太
くしなければならず、装置が大型化するという問題があ
った。

そこでこの発明は、定期的な保守点検を不要とし、また
装置を小型化することができる気液二相流用管の提供を
目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 上気問題点を解決するためにこの発明は、内部の流動状
態が気液二相流となる気液二相流用管において、内部に
ディフューザを設番プる構成とした。

（作用） ディフューザの作用によって、気液二相流用管内の流れ
が層状流や波状流からスラグ流ではなく、環状流にする
ことができる。

（実施例） 以下、この発明の詳細な説明する。

第１図は、この発明の第１実施例に係る気液二相流用管
の一例として蒸発管１を示すものである。

この蒸発管１は水平に配置されており、内部に複数のデ
ィフューザ３．５が設けられている。ディフューザ３．
５のうち気液二相流の−り流側のディフューザ３は気液
二相流の層状流の上流側に設けられている。ディフュー
ザ３．５の入口３ａ。

５ａはごみ等の異物が詰らない程度の大きさにしである
。

次に作用を説明する。

蒸発管１の入口側において、蒸発管１が水平であるため
気液が上下二相に分離した層状流となり、ディフューザ
３を通過して直ちに環状流となる。

さらに、下流側のディフューザ５によっても、環状流が
維持される。従ってスラグ流がなくなり、蒸発管１内の
流れを安定化させることができる。

また、ディフューザ３．５の入口３ａ、５ａはごみ等の
異物が詰らない程度の大きさにしであるため、その保守
点検が必要なく、その費用を削減することができる。

さらに、蒸発管１を水平に配置すると、蒸発管１内の流
動様式は、まず、層状流になって気液が上下二相に分離
し、蒸発管１の下方側にしか液体が存在せず、熱伝達率
が低下するものとなるが、蒸発管１内を流れる媒体の質
量流速が小さくても上記のようにディフューザ３．５に
よって環状流を形成するため管内壁略全体に液膜が形成
され、熱伝達率を高めることができる。

なお、ディフューザ３は層状流と波状流との間、あるい
は波状流中に設けることもでき、この場合でも波状流の
全体あるいはその一部を直ちに環状流にすることができ
、スラグ流をなくしながら、熱伝達率を高めることがで
きる。またディフューザ３，５は同じ形状のものに限ら
ず、異った形状のものを用いてもよく、また、ディフュ
ーザを層状流の上流側等に一個のみ設けるものでもよい
。

第２図は、この発明の第２実施例に係り、マニホールド
管１１として示したものである。このマニホールド管１
１には、複数の配管１３が接合されており、内部には上
記同様にディフューザ１５゜１７が取付けられている。

そして上流側のディフューザ１５は、内部を流れる気液
二相流の波状流の直後に設けられ、波状流が環状流とな
るようになっている。マニホールド管１１を流れる流体
は各々配管１３からマニホールド管１１内で合流したも
ので、マニホールド管１１の下流に流れる。

マニホールド管１１内の流計が下流側において増加して
も、ディフューザ１５．１７によって環状流に変えられ
るため、スラグ流の発生を防止し、マニホールド管１１
に接合している配管１３等の流れを安定化させることが
できる。したがって、マニホールド管１１の管径を太く
することもなく、装置を小型化することができる。なお
、ディフューザ１５は気液二相流の層状流の上流側に配
置することもできる。この場合は層状流から直ちに環状
流になり波状流の発生を防止することができる。

第３図はこの発明の第３実施例に係り、第２実施例と同
一構成部分には同符号を付して説明する。

この実施例では、ディフューザ１９の入口１９ａが下方
へ偏心しており、ディフユーザ１９０入口１９ａの液厚
さが薄くなり、偏心したディフューザ１９の上流側の流
動様式が波状流゛より層状流になり易いので圧力損失が
小さくなる効果を有する。

この実施例では、同一断面積のマニホールド管について
述べたが断面積の途中から変化しているマニホールド管
にディフューザを設けるものでもよい。

なお気液二相流用管としは、垂直に配置されたものでも
、スラグ流が生じるため、これを防止するためにこの発
明を適用することができる。

［発明の効果］ 以上より明らかなようにこの発明の構成によれば、気液
二相流用管の内部に設けたディフューザによって異物等
の詰り込みを起こすことなくスラグ流の発生を防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例に係る蒸発管の要部断面
図、第２図は第２実施例に係るマニホールド管の要部断
面図、第３図は第３実施例に係るマニホールド管の断面
図を示すものである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）内部の流動状態が気液二相流となる気液二相流用
   管において、内部にディフューザを設けたことを特徴と
   する気液二相流用管。
2. （２）前記気液二相流用管は、水平に配置された蒸発管
   であり、前記ディフューザが気液二相流の層状流の上流
   側に設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の気液二相流用管。
3. （３）前記気液二相流用管は、水平に配置されたマニホ
   ールド管であり、前記ディフューザが気液二相流のスラ
   グ流の上流に設けられていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の気液二相流用管。