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JP5657965B2 - Flow control body - Google Patents
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Description

本発明は、流れ制御体に関し、特に、管構造体において管壁と流体との間で効率よく熱交換を行うための流れの制御に関する。   The present invention relates to a flow control body, and more particularly to flow control for efficiently exchanging heat between a tube wall and a fluid in a tube structure.

従来、例えば、特許文献1に記載されているように、内部を流体が流通する配管において、管壁の外周にヒータが配置され、当該ヒータで加熱された管壁によって当該流体を加熱することがあった。 Conventionally, for example, as described in Patent Document 1, in a pipe through which a fluid flows, a heater is disposed on the outer periphery of a pipe wall, and the fluid is heated by the pipe wall heated by the heater. there were.

特開2007−002986号公報JP 2007-002986 A

しかしながら、従来、ヒータで加熱された管壁により流体を加熱する配管においては、当該流体を必ずしも効率よく加熱することができなかった。   However, conventionally, in a pipe that heats a fluid by a tube wall heated by a heater, the fluid cannot always be efficiently heated.

本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであって、管構造体において管壁と流体との間で効率的な熱交換を実現する流れ制御体を提供することをその目的の一つとする。   The present invention has been made in view of the above problems, and one of its objects is to provide a flow control body that realizes efficient heat exchange between a pipe wall and a fluid in a pipe structure. To do.

上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る流れ制御体は、流体が流通する管構造体の内部に配置される流れ制御体であって、前記流体の流れを径方向外側に導く無孔板と、前記無孔板の下流側に配置されて前記流体の流れを径方向に分散する多孔板と、を有することを特徴とする。本発明によれば、管構造体において管壁と流体との間で効率的な熱交換を実現する流れ制御体を提供することができる。   A flow control body according to an embodiment of the present invention for solving the above problems is a flow control body disposed inside a pipe structure through which a fluid flows, and guides the flow of the fluid radially outward. It is characterized by having a non-perforated plate and a perforated plate that is arranged on the downstream side of the non-perforated plate and disperses the flow of the fluid in the radial direction. ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the flow control body which implement | achieves efficient heat exchange between a pipe wall and a fluid in a pipe structure can be provided.

また、前記多孔板の外径は、前記無孔板の外径以上であることとしてもよい。また、前記無孔板の外径に対する前記無孔板と前記多孔板との距離の比は、0.3以下であることとしてもよい。また、前記流体の流れ方向において直列的に配置された複数の前記多孔板を有することとしてもよい。   The outer diameter of the perforated plate may be greater than or equal to the outer diameter of the non-porous plate. The ratio of the distance between the non-porous plate and the porous plate relative to the outer diameter of the non-porous plate may be 0.3 or less. Moreover, it is good also as having the said several perforated board arrange | positioned in series in the flow direction of the said fluid.

また、前記流体を加熱又は冷却するために加熱又は冷却された管壁を有する下流部と、前記下流部の上流側に設けられた上流部と、を有する前記管構造体の前記上流部に配置されることとしてもよい。この場合、前記上流部の内径に対する前記無孔板の外径の比は、0.7以上、0.95以下であることとしてもよい。また、前記上流部の内径に対する前記上流部の長さの比は、3以下であることとしてもよい。また、前記管構造体は、前記上流部の上流側に設けられ、その内径が前記上流部の内径より小さい、前記流体が流出する流入口部を有することとしてもよい。   In addition, a downstream portion having a tube wall heated or cooled to heat or cool the fluid and an upstream portion provided on the upstream side of the downstream portion are disposed in the upstream portion of the tube structure. It may be done. In this case, the ratio of the outer diameter of the non-perforated plate to the inner diameter of the upstream portion may be 0.7 or more and 0.95 or less. The ratio of the length of the upstream portion to the inner diameter of the upstream portion may be 3 or less. Moreover, the said pipe structure is good also as having an inflow port part provided in the upstream of the said upstream part, the inside diameter is smaller than the internal diameter of the said upstream part, and the said fluid flows out.

本発明によれば、管構造体において管壁と流体との間で効率的な熱交換を実現する流れ制御体を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the flow control body which implement | achieves efficient heat exchange between a pipe wall and a fluid in a pipe structure can be provided.

本発明の一実施形態に係る流れ制御体が配置された管構造体の断面の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the cross section of the pipe structure in which the flow control body which concerns on one Embodiment of this invention is arrange | positioned. 本発明の一実施形態に係る流れ制御体の一例の外観を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the external appearance of an example of the flow control body which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る流れ制御体に含まれる多孔板の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the perforated plate contained in the flow control body which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る流れ制御体の管構造体への取り付け構造の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the attachment structure to the pipe structure of the flow control body which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る流れ制御体が配置された管構造体の断面の他の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other example of the cross section of the pipe structure by which the flow control body which concerns on one Embodiment of this invention is arrange | positioned. 本発明の一実施形態に係る実施例1〜4及び比較例1において温度分布を評価した結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the result of having evaluated temperature distribution in Examples 1-4 and Comparative Example 1 which concern on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る実施例1〜4及び比較例1において各測定点での温度を評価した結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the result of having evaluated the temperature in each measurement point in Examples 1-4 and Comparative Example 1 which concern on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る実施例2,3及び比較例2,3において温度分布を評価した結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the result of having evaluated temperature distribution in Examples 2 and 3 and Comparative Examples 2 and 3 which concern on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る実施例2及び比較例2において各測定点での温度を評価した結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the result of having evaluated the temperature in each measurement point in Example 2 and Comparative Example 2 which concern on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る実施例3及び比較例3において各測定点での温度を評価した結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the result of having evaluated the temperature in each measurement point in Example 3 and Comparative Example 3 which concern on one Embodiment of this invention.

以下に、本発明の一実施形態について説明する。なお、本発明は、本実施形態に限られるものではない。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described. Note that the present invention is not limited to this embodiment.

図1は、本実施形態に係る流れ制御体1が配置された管構造体100の断面の一例を示す説明図である。図2は、流れ制御体1の一例の外観を示す説明図である。図3は、流れ制御体1に含まれる多孔板20の一例を示す説明図である。   FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of a cross section of a pipe structure 100 in which a flow control body 1 according to the present embodiment is arranged. FIG. 2 is an explanatory view showing an appearance of an example of the flow control body 1. FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of the porous plate 20 included in the flow control body 1.

図1に示すように、流れ制御体1は、流体が流通する管構造体100の内部に配置される。本実施形態において、管構造体100は、内部が中空の管状の構造体である。図1に示す例において、管構造体100の内部には、矢印Fの指す方向(流れ方向)に流体が流通する。流体は、気体や液体等、管構造体100の内部を流通することができるものであれば特に限られない。   As shown in FIG. 1, the flow control body 1 is disposed inside a pipe structure 100 through which fluid flows. In the present embodiment, the tube structure 100 is a tubular structure having a hollow inside. In the example shown in FIG. 1, fluid flows in the tube structure 100 in the direction indicated by the arrow F (flow direction). The fluid is not particularly limited as long as it can flow inside the tube structure 100 such as gas or liquid.

管構造体100は、内部に流体が流通する管状の構造体であれば特に限られない。すなわち、管構造体100は、例えば、流体を輸送するための配管構造体とすることができる。また、管構造体100は、例えば、内部を流体が流通する装置又はその一部とすることもできる。なお、本実施形態において、管構造体100の断面形状は円形であるが、これに限られず、例えば、多角形であってもよい。   The tube structure 100 is not particularly limited as long as it is a tubular structure in which a fluid flows. That is, the pipe structure 100 can be, for example, a piping structure for transporting fluid. Further, the tube structure 100 can be, for example, a device through which fluid flows or a part thereof. In addition, in this embodiment, although the cross-sectional shape of the pipe structure 100 is circular, it is not restricted to this, For example, a polygon may be sufficient.

管構造体100は、流体を加熱又は冷却するために加熱又は冷却された管壁132を有する下流部120と、当該下流部120の上流側に設けられた上流部110と、を有している。   The tube structure 100 includes a downstream portion 120 having a tube wall 132 that is heated or cooled to heat or cool a fluid, and an upstream portion 110 provided on the upstream side of the downstream portion 120. .

すなわち、管構造体100を構成する管壁130は、その長手方向(すなわち、流れ方向)における下流側の一部として、流体を加熱又は冷却するために加熱又は冷却された管壁132を有している。   That is, the tube wall 130 constituting the tube structure 100 has the tube wall 132 heated or cooled to heat or cool the fluid as a part of the downstream side in the longitudinal direction (that is, the flow direction). ing.

本実施形態において、下流部120の管壁132は、その内部を流通する流体を加熱するために加熱されている。すなわち、図1に示すように、下流部120の管壁132の外周には、当該管壁132を加熱するための加熱部140が設けられている。   In this embodiment, the tube wall 132 of the downstream part 120 is heated in order to heat the fluid which distribute | circulates the inside. That is, as shown in FIG. 1, a heating unit 140 for heating the tube wall 132 is provided on the outer periphery of the tube wall 132 of the downstream portion 120.

具体的に、図1に示す例において、加熱部140は、通電により発熱する発熱線141と、当該発熱線141を被覆する断熱材142と、を有するヒータである。本実施例において、加熱部140は、管壁132の外周方向全域を被覆するように配置されている。   Specifically, in the example illustrated in FIG. 1, the heating unit 140 is a heater having a heating wire 141 that generates heat when energized and a heat insulating material 142 that covers the heating wire 141. In the present embodiment, the heating unit 140 is disposed so as to cover the entire outer circumferential direction of the tube wall 132.

なお、内部の流体を冷却するために下流部120の管壁132が冷却される場合には、例えば、当該管壁132の外周に、内部を冷媒が流通する冷却装置等からなる冷却部が配置される。   In addition, when the tube wall 132 of the downstream part 120 is cooled in order to cool an internal fluid, the cooling part which consists of a cooling device etc. in which a refrigerant | coolant distribute | circulates an inside is arrange | positioned on the outer periphery of the said tube wall 132, for example. Is done.

下流部120には、流体が通過することのできる充填材が充填されていてもよい。充填材は、流体に含有される所定の物質の除去等、任意の目的で使用される。下流部120に充填材が充填される場合、例えば、当該下流部120の上流端(上流部110と下流部120との境界)は、当該充填材の上流端とすることができる。   The downstream portion 120 may be filled with a filler through which a fluid can pass. The filler is used for any purpose such as removal of a predetermined substance contained in the fluid. When the downstream portion 120 is filled with the filler, for example, the upstream end of the downstream portion 120 (the boundary between the upstream portion 110 and the downstream portion 120) can be the upstream end of the filler.

上流部110は、管構造体100の長手方向において、下流部120の上流側に連なって設けられている。上流部110は、管構造体100において、下流部120に流入する流体の流れを予め制御するために確保された領域である。   The upstream portion 110 is provided continuously to the upstream side of the downstream portion 120 in the longitudinal direction of the tube structure 100. The upstream part 110 is an area reserved for controlling in advance the flow of the fluid flowing into the downstream part 120 in the pipe structure 100.

図1に示す例において、上流部110の管壁131には、加熱部140は設けられていない。ただし、上流部110の管壁131は、例えば、その下流側の一部が加熱又は冷却されてもよい。すなわち、上流部110の管壁131は、例えば、その少なくとも上流側の一部が加熱又は冷却されていない、管壁130の一部とすることができる。なお、管構造体100の管壁130は、例えば、金属から構成される。   In the example shown in FIG. 1, the heating unit 140 is not provided on the tube wall 131 of the upstream portion 110. However, for example, a part of the downstream side of the tube wall 131 of the upstream portion 110 may be heated or cooled. That is, the pipe wall 131 of the upstream part 110 can be a part of the pipe wall 130 in which at least a part of the upstream side is not heated or cooled, for example. The tube wall 130 of the tube structure 100 is made of, for example, metal.

流れ制御体1は、このような管構造体100の上流部110に配置される。流れ制御体1は、図1〜図3に示すように、流体の流れを径方向外側に導く無孔板10と、当該無孔板10の下流側に配置されて当該流体の流れを径方向に分散する多孔板20と、を有している。   The flow control body 1 is disposed in the upstream portion 110 of such a pipe structure 100. As shown in FIGS. 1 to 3, the flow control body 1 is disposed on the downstream side of the non-perforated plate 10 for guiding the flow of the fluid radially outward, and the flow of the fluid is arranged in the radial direction. And a perforated plate 20 dispersed therein.

本実施形態において、多孔板20は、一方の表面から他方の表面まで貫通する多数の孔21が形成された円盤である。図3に示すように、多孔板20においては、内径D21の多数の円形の孔21が規則的に配置されている。具体的に、図3に示す例において、多数の孔21は、一定の中心間距離D22,D23で格子状に配置されている。 In the present embodiment, the porous plate 20 is a disk in which a large number of holes 21 penetrating from one surface to the other surface are formed. As shown in FIG. 3, the porous plate 20 includes a plurality of circular holes 21 of the inner diameter D 21 are regularly arranged. Specifically, in the example shown in FIG. 3, the numerous holes 21 are arranged in a lattice shape with constant center distances D 22 and D 23 .

多孔板20は、例えば、金属から構成される。具体的に、本実施形態において、多孔板20は、パンチングメタルである。なお、多孔板20は、流体が通過できる多孔構造を有するものであれば特に限られず、例えば、エキスパンドメタルや金網等のメッシュ構造体とすることもできる。また、多孔板20及び孔21の形状は、本実施形態において円形であるが、これに限られず、例えば、それぞれ独立に、円形又は多角形であってもよい。   The porous plate 20 is made of metal, for example. Specifically, in the present embodiment, the perforated plate 20 is a punching metal. The perforated plate 20 is not particularly limited as long as it has a porous structure through which fluid can pass. For example, the perforated plate 20 may be a mesh structure such as expanded metal or wire mesh. Moreover, although the shape of the perforated plate 20 and the hole 21 is circular in this embodiment, it is not restricted to this, For example, each may be circular or a polygon independently.

無孔板10は、上述の多孔板20のように流体が通過できる構造を有しない。すなわち、本実施形態において、無孔板10は、流体が通過できる構造を何ら有しない円盤である。無孔板10は、例えば、金属から構成される。なお、無孔板10の形状は、本実施形態において円形であるが、これに限られず、例えば、多角形であってもよい。   The non-perforated plate 10 does not have a structure through which fluid can pass like the above-described perforated plate 20. That is, in this embodiment, the non-perforated plate 10 is a disk that does not have any structure through which fluid can pass. The non-perforated plate 10 is made of metal, for example. In addition, although the shape of the non-perforated plate 10 is circular in this embodiment, it is not restricted to this, For example, a polygon may be sufficient.

管構造体100の上流部110において、無孔板10は上流側に配置され、多孔板20は、当該無孔板10と離隔してその下流側に配置される。すなわち、図1に示す例において、多孔板20は、無孔板10の下流側に隣接して配置されており、当該多孔板20と当該無孔板10との間に他の部材は配置されていない。   In the upstream portion 110 of the tube structure 100, the non-porous plate 10 is disposed on the upstream side, and the perforated plate 20 is spaced apart from the non-porous plate 10 and disposed on the downstream side thereof. That is, in the example shown in FIG. 1, the porous plate 20 is disposed adjacent to the downstream side of the non-porous plate 10, and other members are disposed between the porous plate 20 and the non-porous plate 10. Not.

ここで、無孔板10は、図1に示すように、上流部110の径方向(流れ方向を横切る方向)の中央部分を塞ぐように配置されている。すなわち、無孔板10は、上流部110の径方向の中央部分における流体の流れを遮るように配置されている。このため、無孔板10は、流体の流れを当該無孔板10の外周側に導くこととなる。したがって、上流部110に流入した流体は、まず無孔板10に衝突し、当該無孔板10と、上流部110の管壁131と、の間から下流側に流れる。   Here, as shown in FIG. 1, the non-perforated plate 10 is disposed so as to block the central portion of the upstream portion 110 in the radial direction (the direction crossing the flow direction). That is, the non-perforated plate 10 is disposed so as to block the flow of fluid in the central portion in the radial direction of the upstream portion 110. For this reason, the non-perforated plate 10 guides the fluid flow to the outer peripheral side of the non-perforated plate 10. Therefore, the fluid that has flowed into the upstream portion 110 first collides with the non-perforated plate 10 and flows from between the non-perforated plate 10 and the tube wall 131 of the upstream portion 110 to the downstream side.

無孔板10の外径D10は、上流部110の内径D110より小さく、流体の流れを径方向外側に偏らせることのできる範囲であれば特に限られない。すなわち、上流部110の内径D110に対する無孔板10の外径D10の比D10/D110は、例えば、0.7以上、0.95以下とすることができ、0.8以上、0.95以下とすることが好ましい。無孔板10が上述の範囲の外径D10を有することにより、流体の流れを径方向外側に効果的に導くことができる。 The outer diameter D 10 of the non-perforated plate 10 is not particularly limited as long as it is smaller than the inner diameter D 110 of the upstream portion 110 and can flow the fluid flow radially outward. That is, the ratio D 10 / D 110 of the outer diameter D 10 of the non-porous plate 10 to the inner diameter D 110 of the upstream portion 110 can be set to 0.7 or more and 0.95 or less, for example, 0.8 or more, It is preferable to set it to 0.95 or less. Since the non-perforated plate 10 has the outer diameter D 10 in the above-described range, the flow of the fluid can be effectively guided radially outward.

なお、本実施形態において、管構造体100及び流れ制御体1に関する内径及び外径は、円形については直径を意味し、他の形状については流れ方向と直交する方向における代表寸法(例えば、偶数多角形については対角線の長さ)を意味する。   In the present embodiment, the inner diameter and the outer diameter of the pipe structure 100 and the flow control body 1 mean a diameter for a circle, and representative dimensions (for example, an even number of other shapes) in a direction orthogonal to the flow direction. For a square, it means the length of the diagonal).

無孔板10の高さ(流れ方向の長さ)H10は、当該無孔板10を上流部110に配置できる範囲であれば特に限られない。すなわち、無孔板10の外径D10に対する当該無孔板10の高さH10の比H10/D10は、例えば、0.02以下とすることができ、0.0015以上、0.02以下とすることもできる。 Height (length in the flow direction) H 10 imperforate plate 10 is not particularly limited as long as it can be arranged the imperforate plate 10 in the upstream portion 110. That is, the ratio H 10 / D 10 of the height H 10 of the non-perforated plate 10 to the outer diameter D 10 of the non-perforated plate 10 can be set to 0.02 or less, for example, 0.0015 or more, 0. It can also be set to 02 or less.

多孔板20は、無孔板10と同様、上流部110の径方向の中央部分に配置されている。すなわち、上流部110の流れ方向において、多孔板20と無孔板10とは直列的に配置されている。より具体的に、図1に示す例において、多孔板20は、無孔板10と同心に配置されている。   The perforated plate 20 is disposed in the central portion of the upstream portion 110 in the radial direction, like the non-porous plate 10. That is, the perforated plate 20 and the non-porous plate 10 are arranged in series in the flow direction of the upstream portion 110. More specifically, in the example shown in FIG. 1, the perforated plate 20 is disposed concentrically with the non-porous plate 10.

多孔板20は、上述のとおり多孔構造を有しているため、流体の流れを径方向に適度に分散させることができる。したがって、無孔板10の径方向外側から流入した流体は、その一部が多孔板20と上流部110の管壁131との間を通過して下流側に流れ、他の一部は、当該多孔板20と衝突して径方向に分散され、当該多孔板20の多数の孔21を通過して下流側に流れる。   Since the porous plate 20 has a porous structure as described above, the fluid flow can be appropriately dispersed in the radial direction. Therefore, a part of the fluid flowing in from the radially outer side of the non-porous plate 10 flows between the perforated plate 20 and the tube wall 131 of the upstream portion 110 and flows to the downstream side, and the other part is It collides with the perforated plate 20 and is dispersed in the radial direction, passes through the numerous holes 21 of the perforated plate 20 and flows downstream.

多孔板20の外径D20は、流体の流れを径方向に分散することのできる範囲であれば特に限られない。すなわち、上流部110の内径D110に対する多孔板20の外径D20の比D20/D110は、例えば、0.8以上、1以下とすることができ、0.9以上、1以下とすることが好ましい。多孔板20が上述の範囲の外径D20を有することにより、流体の流れを径方向に効果的に分散することができる。 Outer diameter D 20 of the porous plate 20 is not particularly limited as long as it is capable of dispersing the flow of fluid in the radial direction. That is, the ratio D 20 / D 110 of the outer diameter D 20 of the porous plate 20 to the inner diameter D 110 of the upstream portion 110 can be, for example, 0.8 or more and 1 or less, and 0.9 or more and 1 or less. It is preferable to do. By porous plate 20 has an outer diameter D 20 of the above-described range, it is possible to effectively distribute the flow of fluid in the radial direction.

また、多孔板20の外径D20は、無孔板10の外径D10以上であることが好ましい。すなわち、無孔板10の外径D10に対する多孔板20の外径D20の比D20/D10は、特に限られないが、例えば、1以上、1.5以下とすることが好ましく、1以上、1.1以下とすることがより好ましい。また、多孔板20の外径D20は、無孔板10の外径D10より大きいこととしてもよい。この場合、無孔板10の外径D10に対する多孔板20の外径D20の比D20/D10は、例えば、1超、1.5以下とすることが好ましく、1超、1.1以下とすることがより好ましい。この比D20/D10が上述の範囲であることにより、流体を効率よく多孔板20に衝突させて、当該多孔板20による流体の径方向への分散を効果的に達成することができる。 The outer diameter D 20 of the porous plate 20 is preferably the outer diameter D 10 or more non-porous plate 10. That is, the ratio D 20 / D 10 of the outer diameter D 20 of the porous plate 20 to the outer diameter D 10 of the non-porous plate 10 is not particularly limited, but is preferably 1 or more and 1.5 or less, for example. More preferably, it is 1 or more and 1.1 or less. The outer diameter D 20 of the porous plate 20 may be larger than the outer diameter D 10 of the imperforate plate 10. In this case, the ratio D 20 / D 10 of the outer diameter D 20 of the porous plate 20 to the outer diameter D 10 of the non-porous plate 10 is preferably, for example, more than 1 and 1.5 or less. More preferably, it is 1 or less. When the ratio D 20 / D 10 is in the above range, the fluid can be efficiently collided with the perforated plate 20 and the dispersion of the fluid in the radial direction by the perforated plate 20 can be effectively achieved.

多孔板20の高さH20は、当該多孔板20を上流部110に配置できる範囲であれば特に限られない。すなわち、多孔板20の外径D20に対する当該多孔板20の高さH20の比H20/D20は、例えば、0.02以下とすることができ、0.001以上、0.02以下とすることもできる。 The height H 20 of the perforated plate 20 is not particularly limited as long as the perforated plate 20 can be disposed in the upstream portion 110. That is, the ratio H 20 / D 20 of the height H 20 of the porous plate 20 to the outer diameter D 20 of the porous plate 20 can be set to 0.02 or less, for example, 0.001 or more and 0.02 or less. It can also be.

無孔板10と多孔板20とは、図1に示すように、比較的近接して配置することができる。すなわち、例えば、無孔板10の外径D10に対する当該無孔板10と多孔板20との距離L12の比L12/D10は、0.3以下とすることができる。より具体的に、この比L12/D10は、例えば、0.06以上、0.3以下とすることができる。この比L12/D10が上述の範囲であることにより、多孔板20による流体の流れの径方向への分散を効果的に達成することができる。 As shown in FIG. 1, the non-porous plate 10 and the porous plate 20 can be arranged relatively close to each other. That is, for example, the ratio L 12 / D 10 of the distance L 12 between the non-porous plate 10 and the porous plate 20 with respect to the outer diameter D 10 of the non-porous plate 10 can be 0.3 or less. More specifically, the ratio L 12 / D 10 can be set to 0.06 or more and 0.3 or less, for example. When the ratio L 12 / D 10 is in the above range, dispersion of the fluid flow in the radial direction by the porous plate 20 can be effectively achieved.

上流部110は、比較的短い、限られた領域であってもよい。すなわち、上流部110の内径D110に対する当該上流部110の長さL110の比L110/D110は、例えば、5以下とすることができ、3以下とすることもできる。より具体的に、この比L110/D110は、例えば、0.2以上、5以下とすることができ、0.3以上、3以下とすることもできる。 The upstream portion 110 may be a relatively short limited area. That is, the ratio L 110 / D 110 of the length L 110 of the upstream portion 110 to the inner diameter D 110 of the upstream portion 110 can be, for example, 5 or less, and can also be 3 or less. More specifically, the ratio L 110 / D 110 can be, for example, not less than 0.2 and not more than 5, and can be not less than 0.3 and not more than 3.

無孔板10は、図1に示すように、上流部110の上流端に比較的近接して配置することができる。すなわち、上流部110の内径D110に対する、当該上流部110の上流端と無孔板10との距離Lの比L/D110は、例えば、0.2以下とすることができ、0.15以下とすることもできる。より具体的に、この比L/D110は、例えば、0.05以上、0.2以下とすることができ、0.07以上、0.15以下とすることもできる。 As shown in FIG. 1, the non-perforated plate 10 can be arranged relatively close to the upstream end of the upstream portion 110. That is, the ratio L 1 / D 110 of the distance L 1 between the upstream end of the upstream portion 110 and the non-perforated plate 10 with respect to the inner diameter D 110 of the upstream portion 110 can be set to 0.2 or less, for example. .15 or less. More specifically, the ratio L 1 / D 110 can be, for example, 0.05 or more and 0.2 or less, or 0.07 or more and 0.15 or less.

多孔板20は、図1に示すように、下流部120の上流端(すなわち、上流部110の下流端)に比較的近接して配置することができる。すなわち、上流部110の内径D110に対する、下流部120の上流端と多孔板20との距離Lの比L/D110は、例えば、0.05以下とすることができ、0.04以下とすることもできる。より具体的に、この比L/D110は、例えば、0.01以上、0.05以下とすることができ、0.02以上、0.04以下とすることもできる。 As shown in FIG. 1, the perforated plate 20 can be disposed relatively close to the upstream end of the downstream portion 120 (that is, the downstream end of the upstream portion 110). That is, the ratio L 2 / D 110 of the distance L 2 between the upstream end of the downstream portion 120 and the porous plate 20 with respect to the inner diameter D 110 of the upstream portion 110 can be set to 0.05 or less, for example, 0.04 It can also be as follows. More specifically, the ratio L 2 / D 110 can be, for example, 0.01 or more and 0.05 or less, and can also be 0.02 or more and 0.04 or less.

下流部120は、上流部110の下流端からさらに下流に向けて延びている。本実施形態において、下流部120の内径D120は、上流部110の内径D110と同一となっている。なお、下流部120の内径D120は、これに限られず、上流部110の内径D110に対する当該下流部120の内径D120の比D120/D110は、例えば、0.7〜1.3とすることができる。 The downstream part 120 extends further downstream from the downstream end of the upstream part 110. In the present embodiment, the inner diameter D 120 of the downstream portion 120 is the same as the inner diameter D 110 of the upstream portion 110. The inner diameter D 120 of the downstream portion 120 is not limited to this, and the ratio D 120 / D 110 of the inner diameter D 120 of the downstream portion 120 to the inner diameter D 110 of the upstream portion 110 is, for example, 0.7 to 1.3. It can be.

下流部120の長さL120は、流体の加熱に適した範囲であれば特に限られない。すなわち、下流部120は、例えば、上流部110より長い領域とすることができる。 The length L 120 of the downstream portion 120 is not limited particularly as long as it is suitable for heating the fluid. That is, the downstream part 120 can be a region longer than the upstream part 110, for example.

下流部120は、加熱された管壁132によって、上流部110から流入してきた流体を加熱する。すなわち、下流部120においては、温度Tinの流体と、当該温度Tinより高い温度Tに加熱された管壁132と、が接触することにより、当該流体の温度Tが上昇する。 The downstream portion 120 heats the fluid flowing in from the upstream portion 110 by the heated tube wall 132. That is, in the downstream portion 120 includes a fluid temperature T in, the tube wall 132 that has been heated to the temperature T in a temperature higher than T h, by the contact, the temperature T f of the fluid is increased.

なお、管壁132が、その内部を流通する流体を冷却するために冷却されている場合には、下流部120は、冷却された当該管壁132によって、上流部110から流入してきた流体を冷却する。すなわち、下流部120においては、温度Tinの流体と、当該温度Tinより低い温度Tに冷却された管壁132と、が接触することにより、当該流体の温度Tが下降する。 When the tube wall 132 is cooled in order to cool the fluid flowing through the tube wall 132, the downstream portion 120 cools the fluid flowing in from the upstream portion 110 by the cooled tube wall 132. To do. That is, in the downstream portion 120 includes a fluid temperature T in, the tube wall 132 that has been cooled to the temperature T in a temperature lower than T h, by the contact, the temperature T f of the fluid is lowered.

管壁132の温度Tと、下流部120に流入してくる流体(上流部110内を流通する流体)の温度Tinと、の差(T−Tin)は特に限られず、例えば、10℃以上とすることができ、50℃以上とすることもできる。 And the temperature T h of the wall 132, the temperature T in and, of the difference (T h -T in) of the fluid (the fluid flowing through the upstream portion 110) that comes to flow to the downstream portion 120 is not particularly limited, for example, It can be 10 degreeC or more, and can also be 50 degreeC or more.

加熱された管壁132の温度Tは、例えば、100℃以上とすることができ、500℃以上とすることもできる。 Temperature T h of the heated tube wall 132 may, for example, be a 100 ° C. or higher, can also be a 500 ° C. or higher.

このような流れ制御体1を管構造体100に配置する方法は特に限られない。図4は、流れ制御体1の管構造体100への取り付け構造の一例を示す説明図である。図4には、上流部110の上流側から見た平面視の流れ制御体1及び管構造体100を示している。   A method of arranging such a flow control body 1 in the pipe structure 100 is not particularly limited. FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a structure for attaching the flow control body 1 to the pipe structure 100. FIG. 4 shows the flow control body 1 and the pipe structure 100 in plan view as viewed from the upstream side of the upstream portion 110.

図4に示す例において、無孔板10及び多孔板20の外周から管壁130まで径方向に延びて、当該無孔板10及び多孔板20と当該管壁130とをそれぞれ連結する複数(具体的には、周方向に等間隔に設けられた3つ)の支持部材160,161により、流れ制御体1は管構造体100に固定されている。   In the example shown in FIG. 4, a plurality (specifically) extending in the radial direction from the outer periphery of the non-porous plate 10 and the porous plate 20 to the tube wall 130 and connecting the non-porous plate 10 and the porous plate 20 to the tube wall 130 respectively Specifically, the flow control body 1 is fixed to the pipe structure 100 by three support members 160 and 161 provided at equal intervals in the circumferential direction.

なお、流れ制御体1の管構造体100への取り付け構造は、この例に限られない。すなわち、例えば、上流部110の上流側にフランジが形成される場合には、一端が当該フランジに固定され、他端が無孔板10及び多孔板20にそれぞれ固定された、流れ方向に延びる棒状の支持部材を設けることにより、流れ制御体1を管構造体100に固定することができる。   In addition, the attachment structure to the pipe structure 100 of the flow control body 1 is not restricted to this example. That is, for example, when a flange is formed on the upstream side of the upstream portion 110, one end is fixed to the flange and the other end is fixed to the non-perforated plate 10 and the perforated plate 20 and extends in the flow direction. By providing this support member, the flow control body 1 can be fixed to the pipe structure 100.

図5は、流れ制御体1が配置された管構造体100の断面の他の例を示す説明図である。図5に示す例において、流れ制御体1は、流体の流れ方向において直列的に配置された複数(具体的には、3つ)の多孔板20a,20b,20cを有している。すなわち、流れ制御体1は、最も上流側に配置される最上流多孔板20a、最も下流側に配置される最下流多孔板20c、及びこれらの間に配置される中間多孔板20bを有している。   FIG. 5 is an explanatory diagram showing another example of a cross section of the pipe structure 100 in which the flow control body 1 is arranged. In the example shown in FIG. 5, the flow control body 1 has a plurality of (specifically, three) perforated plates 20a, 20b, and 20c arranged in series in the fluid flow direction. That is, the flow control body 1 includes the most upstream porous plate 20a disposed on the most upstream side, the most downstream porous plate 20c disposed on the most downstream side, and an intermediate porous plate 20b disposed therebetween. Yes.

3つの多孔板20a,20b,20cの一部又は全部は、それぞれ互いに独立に、上述した多孔板20の条件を満たすものとすることができる。すなわち、例えば、多孔板20a,20b,20cの外径D20a,D20b,D20c、高さH20a,H20b,H20c、無孔板10との距離L12a,L12b,L12cは、それぞれ互いに独立に、上述した範囲とすることができる。 Part or all of the three porous plates 20a, 20b, and 20c can satisfy the above-described conditions of the porous plate 20 independently of each other. That is, for example, the outer diameters D 20a , D 20b , D 20c , the heights H 20a , H 20b , H 20c , and the distances L 12a , L 12b , L 12c with the non-perforated plate 10 are The above-mentioned ranges can be made independent of each other.

具体的に、例えば、無孔板10の外径D10に対する当該無孔板10と最上流多孔板20aとの距離L12aの比L12a/D10が上述の範囲である場合、当該最上流多孔板20aより下流側の他の多孔板20b,20cは、それぞれ独立に、上述の範囲であり又は上述の範囲外である距離L12b,L12cをおいて当該無孔板10の下流側に配置されてもよい。 Specifically, for example, when the ratio L 12a / D 10 of the distance L 12a between the non-porous plate 10 and the most upstream porous plate 20a with respect to the outer diameter D 10 of the non-porous plate 10 is in the above range, the most upstream The other porous plates 20b and 20c on the downstream side of the porous plate 20a are independently on the downstream side of the non-porous plate 10 with distances L 12b and L 12c that are within the above-mentioned range or outside the above-mentioned range. It may be arranged.

また、例えば、無孔板10の外径D10に対する当該無孔板10と最下流多孔板20cとの距離L12cの比L12c/D10は上述の範囲である場合、当該最下流多孔板20cより上流側の他の多孔板20a,20bもまた同様に、上述の範囲の距離L12a,L12bをおいて当該無孔板10の下流側に配置されてもよい。 Further, for example, when the ratio L 12c / D 10 of the distance L 12c between the non-porous plate 10 and the most downstream porous plate 20c with respect to the outer diameter D 10 of the non-porous plate 10 is in the above range, the most downstream porous plate Similarly, the other porous plates 20a and 20b on the upstream side of 20c may be arranged on the downstream side of the non-porous plate 10 with the distances L 12a and L 12b in the above-mentioned range.

図5に示す例において、無孔板10及び3つの多孔板20a,20b,20cは、等間隔で配置されている。ただし、無孔板10と最上流多孔板20aとの距離L12a、当該最上流多孔板20aと中間多孔板20bとの距離Lab、当該中間多孔板20bと最下流多孔板20cとの距離Lbc等、複数の多孔板20間の距離はこれに限られず、それぞれ任意に設定することができる。なお、流れ制御体1が複数の多孔板20を有する場合、当該多孔板20の数は2以上であれば特に限られない。 In the example shown in FIG. 5, the non-perforated plate 10 and the three perforated plates 20a, 20b, 20c are arranged at equal intervals. However, the distance L 12a between the non-porous plate 10 and the most upstream porous plate 20a, the distance L ab between the most upstream porous plate 20a and the intermediate porous plate 20b, and the distance L between the intermediate porous plate 20b and the most downstream porous plate 20c. The distance between the plurality of perforated plates 20 such as bc is not limited to this, and can be set arbitrarily. In addition, when the flow control body 1 has a plurality of porous plates 20, the number of the porous plates 20 is not particularly limited as long as it is two or more.

また、図5に示す例において、管構造体100は、上流部110の上流側に設けられ、その内径D150が当該上流部110の内径D110より小さい、流体が流出する流入口部150を有している。すなわち、小径の流入口部150から流出した流体が、大径の上流部110に流入し、流れ制御体1に衝突する。 In the example shown in FIG. 5, the pipe structure 100 is provided on the upstream side of the upstream portion 110, and has an inlet portion 150 through which fluid flows out, whose inner diameter D 150 is smaller than the inner diameter D 110 of the upstream portion 110. Have. That is, the fluid that has flowed out of the small-diameter inlet portion 150 flows into the large-diameter upstream portion 110 and collides with the flow control body 1.

流入口部150の内径D150は、上流部110の内径D110より小さければ特に限られない。すなわち、上流部110の内径D110に対する流入口部150の内径D150の比D150/D110は、例えば、0.5以下とすることができ、0.2以下とすることもできる。より具体的に、この比D150/D110は、例えば、0.02以上、0.5以下とすることができ、0.05以上、0.2以下とすることもできる。 The inner diameter D 150 of the inlet portion 150 is not particularly limited smaller than the inner diameter D 110 of the upstream portion 110. That is, the ratio D 150 / D 110 of the inner diameter D 150 of the inlet port 150 with respect to the inner diameter D 110 of the upstream portion 110 can be, for example, 0.5 or less, and can be 0.2 or less. More specifically, the ratio D 150 / D 110 can be, for example, 0.02 or more and 0.5 or less, and can be 0.05 or more and 0.2 or less.

なお、管構造体100がこのような流入口部150を有する場合、上述した上流部110の上流端と無孔板10との距離Lは、当該流入口部150の下流端と当該無孔板10との距離Lとすることができる。また、流入口部150を有する管構造体100に配置される流れ制御体1は、複数の多孔板20を有するものに限られず、無孔板10と多孔板20とをそれぞれ少なくとも1つ有すればよい。 Incidentally, if the tube structure 100 has such a inlet portion 150, a distance L 1 between the upstream end and the non-perforated plate 10 in the upstream portion 110 described above, the downstream end and the of the inlet port 150 imperforate The distance L 1 from the plate 10 can be set. In addition, the flow control body 1 arranged in the pipe structure 100 having the inlet portion 150 is not limited to the one having the plurality of perforated plates 20, and has at least one perforated plate 10 and at least one perforated plate 20. That's fine.

上述したような流れ制御体1によれば、管壁130を介して流体を加熱又は冷却する管構造体100において当該流体の効果的な加熱又は冷却を実現することができる。すなわち、流れ制御体1によれば、限られた領域である上流部110において、まず無孔板10によって流体の流れを径方向外側に偏らせ、次いで、多孔板20によって当該流体の流れを径方向に適度に分散することにより、下流部120における管壁132と当該流体との接触による熱交換に適した流れを効果的に形成することができる。   According to the flow control body 1 as described above, effective heating or cooling of the fluid can be realized in the tube structure 100 that heats or cools the fluid via the tube wall 130. That is, according to the flow control body 1, in the upstream portion 110, which is a limited region, the fluid flow is first biased radially outward by the non-perforated plate 10, and then the fluid flow is diametrically changed by the porous plate 20. By appropriately dispersing in the direction, it is possible to effectively form a flow suitable for heat exchange by contact between the pipe wall 132 and the fluid in the downstream portion 120.

特に、図5に示すように、小径の流入口部150から、大径の下流部120に向けて流体が流出する急拡大構造においては、当該流入口部150と当該下流部120との間に設けられた上流部110の長さが短い場合、当該下流部120において管壁132と当該流体との間で効率よく熱交換を行うことは容易でない。   In particular, as shown in FIG. 5, in a rapidly expanding structure in which a fluid flows out from a small-diameter inlet portion 150 toward a large-diameter downstream portion 120, between the inlet portion 150 and the downstream portion 120. When the length of the provided upstream portion 110 is short, it is not easy to efficiently perform heat exchange between the tube wall 132 and the fluid in the downstream portion 120.

この点、流れ制御体1によれば、上流部110の長さが限られた急拡大構造においても、上述のように流体の流れを適切に制御して、下流部120における管壁132と当該流体との効率的な熱交換を実現することができる。   In this regard, according to the flow control body 1, even in the sudden expansion structure in which the length of the upstream portion 110 is limited, the flow of the fluid is appropriately controlled as described above, and the tube wall 132 in the downstream portion 120 Efficient heat exchange with the fluid can be realized.

次に、本実施形態に係る具体的な実施例について説明する。   Next, specific examples according to the present embodiment will be described.

後述する実施例1〜4及び比較例1〜3の流れ制御体による流体流れの制御効果を数値計算シミュレーションにより評価した。管構造体100は、図1に示すように、一定の内径D110,D120で直線的に延びる円筒状の金属製配管とした。すなわち、管構造体100は、内径D150(D150/D110=0.12)の流入口部150と、長さL120(L120/D120=2.6)の下流部120と、当該流入口部150と当該下流部120との間に設けられた長さ(当該流入口部150の下流端から当該下流部120の上流端までの距離)L110(L110/D110=2.82)の上流部110と、を有する円筒構造体とした。管構造体100の内部を流通する流体は、空気とした。 The fluid flow control effects of the flow control bodies of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 described later were evaluated by numerical simulation. As shown in FIG. 1, the pipe structure 100 is a cylindrical metal pipe that linearly extends with constant inner diameters D 110 and D 120 . That is, the pipe structure 100 includes an inlet portion 150 having an inner diameter D 150 (D 150 / D 110 = 0.12), a downstream portion 120 having a length L 120 (L 120 / D 120 = 2.6), Length (distance from the downstream end of the inlet portion 150 to the upstream end of the downstream portion 120) provided between the inlet portion 150 and the downstream portion 120 L 110 (L 110 / D 110 = 2) , 82) upstream portion 110. The fluid that circulates inside the tube structure 100 was air.

無孔板10は、外径D10(D10/D110=0.91)、厚さH10(H10/D10=0.00923)の金属製の円盤とした。多孔板20は、外径D20(D20/D110=0.93)、厚さH20(H20/D20=0.00909)であって、図3に示すように、内径D21(D21/D20=0.03)の複数の孔21が一定の中心間距離D22,D23(D22/D20=D23/D20=0.06)で格子状に形成された円形のパンチングメタル(PM)とした。したがって、無孔板10の外径D10に対する多孔板20の外径D20の比D20/D10は、1.02であった。 The non-perforated plate 10 was a metal disk having an outer diameter D 10 (D 10 / D 110 = 0.91) and a thickness H 10 (H 10 / D 10 = 0.00923). The porous plate 20 has an outer diameter D 20 (D 20 / D 110 = 0.93) and a thickness H 20 (H 20 / D 20 = 0.00909). As shown in FIG. 3, the inner diameter D 21 A plurality of holes 21 (D 21 / D 20 = 0.03) are formed in a lattice shape at a constant center distance D 22 , D 23 (D 22 / D 20 = D 23 / D 20 = 0.06). A round punching metal (PM) was used. Therefore, the ratio D 20 / D 10 of the outer diameter D 20 of the porous plate 20 to the outer diameter D 10 of the imperforate plate 10, was 1.02.

[実施例1:円盤×1+PM×1]
上流部110において、流入口部150から距離L(L/D110=0.067)だけ下流側に1つの無孔板10を配置した。また、無孔板10から距離L12(L12/D10=0.25)だけ下流側、且つ下流部120から距離Lだけ上流側(L/D110=0.031)に1つの多孔板20を配置した。
[Example 1: Disc x 1 + PM x 1]
In the upstream part 110, one non-perforated plate 10 is arranged on the downstream side from the inlet part 150 by a distance L 1 (L 1 / D 110 = 0.067). In addition, a distance L 12 (L 12 / D 10 = 0.25) downstream from the non-perforated plate 10 and a distance L 2 upstream from the downstream portion 120 (L 2 / D 110 = 0.031) A perforated plate 20 was disposed.

[実施例2:円盤×1+PM×2]
上述の実施例1の無孔板10と同一の位置に無孔板10を配置した。上述の実施例1の多孔板20と同一の位置に最下流の多孔板20を配置した。これら無孔板10と最下流の多孔板20との中間の位置に、さらに1つの多孔板20を配置した。
[Example 2: Disc x 1 + PM x 2]
The non-perforated plate 10 was disposed at the same position as the non-perforated plate 10 of Example 1 described above. The most downstream porous plate 20 was disposed at the same position as the porous plate 20 of Example 1 described above. One porous plate 20 was further arranged at a position intermediate between the non-porous plate 10 and the most downstream porous plate 20.

[実施例3:円盤×1+PM×3]
上述の実施例1の無孔板10と同一の位置に無孔板10を配置した。上述の実施例1の多孔板20と同一の位置に最下流の多孔板20を配置した。これら無孔板10と最下流の多孔板20との間に、等間隔で、さらに2つの多孔板20を配置した。
[Example 3: Disc x 1 + PM x 3]
The non-perforated plate 10 was disposed at the same position as the non-perforated plate 10 of Example 1 described above. The most downstream porous plate 20 was disposed at the same position as the porous plate 20 of Example 1 described above. Two more porous plates 20 were arranged at equal intervals between the non-porous plate 10 and the most downstream porous plate 20.

[実施例4:円盤×1+PM×4]
上述の実施例1の無孔板10と同一の位置に無孔板10を配置した。上述の実施例1の多孔板20と同一の位置に最下流の多孔板20を配置した。これら無孔板10と最下流の多孔板20との間に、等間隔で、さらに3つの多孔板20を配置した。
[Example 4: Disc x 1 + PM x 4]
The non-perforated plate 10 was disposed at the same position as the non-perforated plate 10 of Example 1 described above. The most downstream porous plate 20 was disposed at the same position as the porous plate 20 of Example 1 described above. Three more porous plates 20 were arranged at equal intervals between the non-porous plate 10 and the most downstream porous plate 20.

[比較例1:円盤×1]
上述の実施例1の無孔板10と同一の位置に無孔板10を配置した。
[Comparative Example 1: Disc x 1]
The non-perforated plate 10 was disposed at the same position as the non-perforated plate 10 of Example 1 described above.

[比較例2:PM×3]
上述の実施例1の無孔板10と同一の位置に最上流の多孔板20を配置した。上述の実施例1の多孔板20と同一の位置に最下流の多孔板20を配置した。これら最上流の多孔板20と最下流の多孔板20との中間の位置に、さらに1つの多孔板20を配置した。
[Comparative Example 2: PM × 3]
The most upstream perforated plate 20 was disposed at the same position as the non-porous plate 10 of Example 1 described above. The most downstream porous plate 20 was disposed at the same position as the porous plate 20 of Example 1 described above. Further, one porous plate 20 was disposed at a position intermediate between the most upstream porous plate 20 and the most downstream porous plate 20.

[比較例3:PM×4]
上述の実施例1の無孔板10と同一の位置に最上流の多孔板20を配置した。上述の実施例1の多孔板20と同一の位置に最下流の多孔板20を配置した。これら最上流の多孔板20と最下流の多孔板20との間に、等間隔で、さらに2つの多孔板20を配置した。
[Comparative Example 3: PM × 4]
The most upstream perforated plate 20 was disposed at the same position as the non-porous plate 10 of Example 1 described above. The most downstream porous plate 20 was disposed at the same position as the porous plate 20 of Example 1 described above. Two more porous plates 20 were arranged at equal intervals between the most upstream perforated plate 20 and the most downstream perforated plate 20.

[温度分布の評価]
下流部120の管壁132の温度Tを、流体を加熱するために適した所定値とした。また、この管壁132の温度Tを1とした場合における流入口部150から上流部110に流入してくる流体の温度Tinを0.27とした。そして、上述の実施例1〜4及び比較例1〜3について、共通の条件(例えば、流体、無孔板10、多孔板20等の熱伝導率(W/m・K)や、管壁の発熱量(W/m)、当該流体の流量(kg/s)等)を適用した数値計算(有限体積法)を実行し、下流部120内の当該流体の温度分布を求めた。
[Evaluation of temperature distribution]
The temperature T h of the wall 132 of the downstream portion 120, and a predetermined value suitable to heat the fluid. Further, the temperature T in the fluid coming flows into the upstream portion 110 from the inlet portion 150 in the case where the temperature T h of the tube wall 132 and 1 to 0.27. And about the above-mentioned Examples 1-4 and Comparative Examples 1-3, common conditions (For example, thermal conductivity (W / m * K), such as a fluid, the non-perforated plate 10, the perforated plate 20, etc., and a pipe wall, A numerical calculation (finite volume method) applying a calorific value (W / m 2 ), a flow rate (kg / s) of the fluid, etc.) was performed, and a temperature distribution of the fluid in the downstream portion 120 was obtained.

[評価結果]
図6A、図6B、図6C、図6D及び図6Eには、比較例1、実施例1、実施例2、実施例3及び実施例4において温度分布を評価した結果をそれぞれ示す。図7には、実施例1〜4及び比較例1において、下流部120内の13箇所の測定点(図6A〜図6Eに示す(1)〜(13))で得られた流体の温度Tを示す。図7において、横軸は測定点を示し、縦軸は、管壁132の温度Tに対する各測定点における流体の温度T(温度Tを1とした場合の温度T)である相対温度(−)を示す。図7において、黒塗りの丸印は比較例1の結果を示し、白抜きの丸印は実施例1の結果を示し、白抜きの菱形印は実施例2の結果を示し、白抜きの四角印は実施例3の結果を示し、白抜きの三角印は実施例4の結果を示す。
[Evaluation results]
6A, FIG. 6B, FIG. 6C, FIG. 6D, and FIG. 6E show the results of evaluating the temperature distribution in Comparative Example 1, Example 1, Example 2, Example 3, and Example 4, respectively. In FIG. 7, in Examples 1 to 4 and Comparative Example 1, the temperature T of the fluid obtained at 13 measurement points ((1) to (13) shown in FIGS. 6A to 6E) in the downstream portion 120. f is indicated. 7, the horizontal axis represents the measuring points, the vertical axis represents the temperature T f of the fluid at each measurement point for the temperature T h of the wall 132 (the temperature T f in a case where the temperature T h was 1) relative Indicates temperature (-). In FIG. 7, black circles indicate the results of Comparative Example 1, white circles indicate the results of Example 1, white diamonds indicate the results of Example 2, and white squares. The mark shows the result of Example 3, and the white triangle mark shows the result of Example 4.

図6A及び図7に示すように、無孔板10のみを配置して多孔板20を配置しなかった比較例1では、下流部120内における流体の温度が著しく不均一になった。すなわち、比較例1においては、下流部120の一部(特に、測定点(11)、(12)及び(13))において流体の温度が著しく低くなり、流体を効率よく加熱することができなかった。   As shown in FIGS. 6A and 7, in Comparative Example 1 in which only the non-porous plate 10 was arranged and the porous plate 20 was not arranged, the temperature of the fluid in the downstream portion 120 became extremely uneven. That is, in Comparative Example 1, the temperature of the fluid is remarkably lowered at a part of the downstream portion 120 (particularly, the measurement points (11), (12), and (13)), and the fluid cannot be heated efficiently. It was.

これに対し、図6B〜図6E及び図7に示すように、無孔板10の下流側に多孔板20を配置することにより、下流部120内における流体の温度を効果的に均一化することができた。そして、多孔板20の数を増加させることにより、下流部120内の流体の温度を、目標とする温度により近い範囲で、より効果的に均一化することができた。   On the other hand, as shown in FIGS. 6B to 6E and 7, the temperature of the fluid in the downstream portion 120 is effectively equalized by disposing the porous plate 20 on the downstream side of the non-porous plate 10. I was able to. And by increasing the number of the perforated plates 20, the temperature of the fluid in the downstream part 120 could be more effectively uniformized within a range closer to the target temperature.

図8A、図8B、図8C、及び図8Dには、比較例2、実施例2、比較例3及び実施例3において温度分布を評価した結果をそれぞれ示す。なお、図8B及び図8Dには、それぞれ上述の図6C及び図6Dと同一の結果を示す。   8A, 8B, 8C, and 8D show the results of evaluating the temperature distribution in Comparative Example 2, Example 2, Comparative Example 3, and Example 3, respectively. 8B and 8D show the same results as in FIGS. 6C and 6D, respectively.

図9Aには、実施例2及び比較例2において、下流部120内の13箇所の測定点(図8A及び図8Bに示す(1)〜(13))で得られた流体の温度Tを示す。図9Bには、実施例3及び比較例3において、下流部120内の13箇所の測定点(図8C及び図8Dに示す(1)〜(13))で得られた流体の温度Tを示す。図9A及び図9Bにおいて、横軸は測定点を示し、縦軸は、上述の図7と同様、各測定点における流体の相対温度(−)を示す。図9Aにおいて、白抜きの丸印は比較例2の結果を示し、黒塗りの丸印は実施例2の結果を示す。図9Bにおいて、白抜きの丸印は比較例3の結果を示し、黒塗りの丸印は実施例3の結果を示す。 9A shows the temperature T f of the fluid obtained at 13 measurement points ((1) to (13) shown in FIGS. 8A and 8B) in the downstream portion 120 in Example 2 and Comparative Example 2. FIG. Show. FIG. 9B shows the temperature T f of the fluid obtained at 13 measurement points ((1) to (13) shown in FIGS. 8C and 8D) in the downstream portion 120 in Example 3 and Comparative Example 3. Show. 9A and 9B, the horizontal axis indicates the measurement point, and the vertical axis indicates the relative temperature (−) of the fluid at each measurement point, as in FIG. 7 described above. In FIG. 9A, white circles indicate the results of Comparative Example 2, and black circles indicate the results of Example 2. In FIG. 9B, white circles indicate the results of Comparative Example 3, and black circles indicate the results of Example 3.

図8A及び図9Aに示すように、無孔板10を配置せず多孔板20のみを3つ配置した比較例2では、下流部120内における流体の温度が著しく不均一になった。すなわち、比較例2においては、下流部120の多くの測定点において流体の温度が著しく低くなり、流体を効率よく加熱することができなかった。   As shown in FIGS. 8A and 9A, in Comparative Example 2 in which only the perforated plate 20 was arranged without arranging the non-porous plate 10, the temperature of the fluid in the downstream portion 120 became extremely uneven. That is, in Comparative Example 2, the temperature of the fluid was remarkably lowered at many measurement points in the downstream portion 120, and the fluid could not be efficiently heated.

これに対し、図8B及び図9Aに示すように、最上流の位置に無孔板10を配置し、その下流側に2つの多孔板20を配置した実施例2においては、下流部120内における流体の温度を、目標とする温度に近い範囲で効果的に均一化することができた。   On the other hand, as shown in FIG. 8B and FIG. 9A, in Example 2 in which the non-perforated plate 10 is arranged at the most upstream position and the two porous plates 20 are arranged on the downstream side, in the downstream portion 120. The temperature of the fluid could be effectively equalized in a range close to the target temperature.

同様に、図8C及び図9Bに示すように、無孔板10を配置せず多孔板20のみを4つ配置した比較例2では、下流部120内における流体の温度が著しく不均一になった。   Similarly, as shown in FIGS. 8C and 9B, in Comparative Example 2 in which only the perforated plate 20 is arranged without arranging the non-perforated plate 10, the temperature of the fluid in the downstream portion 120 becomes extremely uneven. .

これに対し、図8D及び図9Bに示すように、最上流の位置に無孔板10を配置し、その下流側に2つの多孔板20を配置した実施例3においては、下流部120内における流体の温度を、目標とする温度に近い範囲で効果的に均一化することができた。   On the other hand, as shown in FIG. 8D and FIG. 9B, in Example 3 in which the non-perforated plate 10 is disposed at the most upstream position and the two porous plates 20 are disposed on the downstream side thereof, in the downstream portion 120. The temperature of the fluid could be effectively equalized in a range close to the target temperature.

1 流れ制御体、10 無孔板、20,20a,20b,20c 多孔板、21 孔、100 管構造体、110 上流部、120 下流部、130 管壁、131 上流部の管壁、132 下流部の管壁、140 加熱部、141 発熱線、142 断熱材、150 流入口部、160,161 支持部材。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Flow control body, 10 Non-perforated plate, 20, 20a, 20b, 20c Perforated plate, 21 holes, 100 pipe structure, 110 upstream part, 120 downstream part, 130 pipe wall, 131 upstream pipe wall, 132 downstream part Tube wall, 140 heating section, 141 heating wire, 142 heat insulating material, 150 inlet section, 160, 161 support member.

Claims (7)

流体が流通する管構造体の内部に配置される流れ制御体であって、
前記流体の流れを径方向外側に導く無孔板と、
前記無孔板の下流側に前記無孔板と離間して配置されて前記流体の流れを径方向に分散する多孔板と、
を有し、該多孔板の外径は、該無孔板の外径以上であり、
該無板と該多孔板は、該管構造体に支持部材で固定されている
ことを特徴とする流れ制御体。
A flow control body disposed inside a pipe structure through which fluid flows,
A non-perforated plate for guiding the flow of the fluid radially outward;
A perforated plate disposed downstream of the non-perforated plate and spaced apart from the non-perforated plate to disperse the fluid flow in the radial direction;
And the outer diameter of the perforated plate is equal to or greater than the outer diameter of the non-porous plate,
The non- porous plate and the perforated plate are fixed to the tube structure with a support member.
前記無孔板の外径に対する前記無孔板と前記多孔板との距離の比は、0.06以上、0.3以下である
ことを特徴とする請求項に記載された流れ制御体。
The flow control body according to claim 1 , wherein a ratio of a distance between the non-porous plate and the porous plate with respect to an outer diameter of the non-porous plate is 0.06 or more and 0.3 or less.
前記流体の流れ方向において直列的に配置された複数の前記多孔板を有する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載された流れ制御体。
By flow control body according to claim 1 or 2, wherein a plurality of the perforated plates which are arranged in series in the flow direction of the fluid.
前記流体を加熱又は冷却するために加熱又は冷却された管壁を有する下流部と、前記下
流部の上流側に設けられた上流部と、を有する前記管構造体の前記上流部に配置される
ことを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載された流れ制御体。
Arranged in the upstream portion of the tube structure having a downstream portion having a tube wall heated or cooled to heat or cool the fluid, and an upstream portion provided upstream of the downstream portion. The flow control body according to any one of claims 1 to 3 , wherein
前記上流部の内径に対する前記無孔板の外径の比は、0.7以上、0.95以下である
ことを特徴とする請求項に記載された流れ制御体。
The flow control body according to claim 4 , wherein a ratio of an outer diameter of the non-perforated plate to an inner diameter of the upstream portion is 0.7 or more and 0.95 or less.
前記上流部の内径に対する前記上流部の長さの比は、3以下である
ことを特徴とする請求項又はに記載された流れ制御体。
The flow control body according to claim 4 or 5 , wherein a ratio of a length of the upstream portion to an inner diameter of the upstream portion is 3 or less.
前記管構造体は、前記上流部の上流側に設けられ、その内径が前記上流部の内径より小
さい、前記流体が流出する流入口部を有する
ことを特徴とする請求項乃至のいずれかに記載された流れ制御体。
The tube structure is provided on the upstream side of the upstream portion, smaller than the inner diameter of an inner diameter the upstream portion, any one of claims 4 to 6, characterized in that it has an inlet portion into which the fluid flows out The flow control body described in 1.
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