气水分离器的制作方法

专利名称:气水分离器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种将气体和液体的二相流气液分离的气水分离器。
技术背景
例如，加压水型原子炉(PWR :Pressurized Water Reactor)以轻水作为原子炉冷 却材料和中性粒子减速材料使用，在炉心整体上形成不沸腾的高温高压水，将该高温高压 送给蒸气发生器而通过热交换产生蒸气，该蒸气向涡轮发电机输送而发电。并且，该加压水 型原子炉经由蒸气发生器将高温高压的一次冷却水的热量传送给二次冷却水，由二次冷却 水产生水蒸气。该蒸气发生器在大量的细的导热管的内侧流动一次冷却，向在外侧流动的 二次冷却水输送热而生成水蒸气，通过该水蒸气而使涡轮机旋转而发电。
该蒸气发生器在构成真空密闭性状的胴部内与其内壁面隔着规定间隔而配置管 组外筒，并且在该管组外筒内配置构成倒U字形状的多个导热管，将各导热管的端部支承 在管板上，并且中间部由通过从管板延伸的支柱杆(卞r-n y Y)支承的多个管支承板 支承而构成，在上部配置气水分离器和湿成分分离器。
因此，通过在胴部的下部形成的水室而向多个导热管供给一次冷却水，另一方面， 从形成在胴部的上部的供水管向该胴部内供给二次冷却水，则在多个导热管内流动的一次 冷却水(热水)和在胴部内循环的二次冷却水(冷水)之间进行热交换，从而二次冷却水 吸收热，生成水蒸气，该水蒸气上升时，通过气水分离器和湿成分分离器分离水和蒸气，蒸 气从胴部的上端部排出，而水向下方降落。
以往的气水分离器由水蒸气上升的多个升降器、设于该升降器的内部的涡流叶 片、位于升降器的外侧而划分出下降空间的降水筒、与升降器及降水筒的上端隔开规定空 间而相对配置并具有孔部和出口的盖板构成。
因此，由蒸气发生器产生的蒸气和水的二相流从各升降器的下端部导入而向上方 移动，通过涡流叶片而旋转上升，水附着在升降器的内壁面，一边形成液膜流一边上升，蒸 气在升降器的上方一边旋转一边上升。并且，该蒸气主要通过孔部和出口而向盖板的上方 移送，另一方面，水从升降器的上端部和盖板的间隙而向该升降器的外方流动，流入降水筒 而流下，仅蒸气向盖板的上方流出。
还有，作为这样的气水分离器，记载于下述专利文献1、2中。
另外，在这样的以往的气水分离器中，从升降器的上端部向降水筒流出的水的大 部分在该降水筒内下降，但是一部分的水从降水筒的上部向其外侧流出，伴随在降水筒的 外侧上升的蒸气，从出口向盖板之上流出，从而存在气水分离性能降低的问题。
因此，下述专利文献3所记载的气水分离器中，在升降器的内部设置使水和蒸气 的混合体旋转上升的旋转叶片，并且在升降器的上部开口部的下侧且在旋转叶片的上侧设 置缝隙，从而通过旋转叶片一边使混合体在升降器的内部旋转上升，一边分离成以水为主 成分的第二混合体和以蒸气为主成分的第三混合体，使第二混合体旋转上升而到达缝隙高 度的情况下，经由该缝隙向降水筒排出。[0010]专利文献1 特开昭49一064972号公报
专利文献2 特开平05— ；346483号公报
专利文献3 特开2001—079323号公报
但是，上述的专利文献3中记载的气水分离器中，在升降器的上端部设置缝隙，以 水为主成分的第二混合体通过缝隙向降水筒排出，从而水从降水筒的上部向其外侧流出的 载送不足(* Y U —7 >夕'_)现象能够在某种程度上得以抑制，但难以可靠地被防止。

发明内容
本发明是鉴于上述问题而研发的，其目的在于提供一种气水分离器，其能够合适 地分离蒸气和水，将该分离的蒸气可靠地从孔部向上方排出，另一方面，使分离的水通过下 降空间而可靠地下降，从而实现气水分离性能的提高。
为了实现上述目的，本发明第一方面的气水分离器具有气水上升管，其在上端壁 面部具有多个开口部，使水和蒸气的二相流上升；旋转叶片，其设于该气水上升管的内部； 降水筒，其包围所述气水上升管而设置，从而划分出环状的下降空间；盖板，其与所述气水 上升管和所述降水筒的上端隔开规定空间而相对配置，并且在所述气水上升管的上方具有 孔部，所述气水分离器的特征在于，设于所述气水上升管上的所述多个开口部的开口率设 定为30 70%。
在本发明第二方面的气水分离器中，其特征在于，设于所述气水上升管上的开口 部是沿上下方向并列设置的多个水平缝隙，该缝隙的高度设定为所述气水上升管的厚度的 0. 5 2倍。
在本发明第三方面的气水分离器中，其特征在于，设于所述气水上升管上的所述 开口部和所述旋转叶片的距离设定为该气水上升管的内径的1 2. 5倍。
在本发明第四方面的气水分离器中，其特征在于，在所述下降筒的上端壁面部上 沿周向等间隔设置有两个排出蒸气的旋转流的引导部，所述开口部在所述气水上升管的周 向等间隔设置有四个，该四个开口部中的两个开口部与所述引导部相对设置。
在本发明第五方面的气水分离器中，其特征在于，在所述盖板上位于从所述引导 部排出的蒸气的旋转流的下游侧而设置有出口。
在本发明第六方面的气水分离器中，其特征在于，所述旋转叶片的扭转角度设定 为15 30度。
在本发明第七方面的气水分离器中，其特征在于，所述孔部的内径相对于所述气 水上升管的内径的比率设定为0. 7 0. 9。
在本发明第八方面的气水分离器中，其特征在于，所述气水上升管和所述盖板的 空间高度相对于所述气水上升管的内径的比率设定为0. 05 0. 3。
在本发明第九方面的气水分离器中，其特征在于，所述孔部从所述盖板的上突出 高度和下突出高度的比率设定为2 :1 4 :1，并且所述上突出高度和所述孔部的内径的比 率设定为1 :2 1 :3。
根据本发明第一方面的气水分离器，由于设置有气水上升管，其在上端壁面部具 有多个开口部，使水和蒸气的二相流上升；设置有旋转叶片，其设于该气水上升管的内部； 设置有降水筒，其包围气水上升管而设置，从而划分出环状的下降空间；并且设置有盖板，
4其与气水上升管和降水筒的上端隔开规定空间而相对配置，并且在气水上升管的上方具有 孔部，设于气水上升管上的多个开口部的开口率设定为30 70%，因此，水和蒸气的二相 流从气水上升管的下端部导入而向上方移动，在旋转叶片的作用下旋转上升，水附着在气 水上升管的内面上而成为液膜流并同时上升，不过设置在气水上升管的上端壁面部的多个 开口部的开口率设定为30 70%，因此，水不会从孔部载送过度(与^ U—才一K一)， 另外，也不会向降水筒的外侧载送不足，而是合适地流入降水筒的下降空间而流下，另一方 面，蒸气在气水上升管的上方一边旋转一边上升，不过在不会卷入水分的情况下通过孔部 向盖板的上方适当流出，其结果是，能够提高气水分离性能。
根据本发明第二方面的气水分离器，设于所述气水上升管上的开口部是沿上下方 向并列设置的多个水平缝隙，该缝隙的高度设定为气水上升管的厚度的0. 5 2倍，所以能 够防止蒸气向缝隙流入，并且能够仅使水从该缝隙适当地流入下降空间。
根据本发明第三方面的气水分离器，设于气水上升管上的开口部和旋转叶片的距 离设定为气水上升管的内径的1 2. 5倍，所以水和蒸气的二相流在旋转叶片的作用下旋 转上升，从而适当地分离为水和蒸气，然后水适当地流入降水筒，蒸气通过孔部而适当地排 出，能够提高气水分离性能。
根据本发明第四方面的气水分离器，在降水筒的上端壁面部上沿周向等间隔设置 两个排出蒸气的旋转流的引导部，开口部在气水上升管的周向等间隔设置四个，该四个开 口部中的两个开口部与引导部相对设置，所以通过旋转叶片而旋转上升从而使分离的水通 过缝隙，与蒸气一起在引导部的作用下向降水筒的外侧流动，水和蒸气能够在适当地分离 的情况下处理。
根据本发明第五方面的气水分离器，在盖板上位于从引导部排出的蒸气的旋转流 的下游侧而设置有出口，所以通过引导部向降水筒的外侧排出的蒸气能够从出口适当地向 盖板的上方排出。
根据本发明第六方面的气水分离器，旋转叶片的扭转角度设定为15 30度，所以 通过旋转叶片对二相流给予适当的旋转力，从而能够可靠地分离为水和蒸气。
根据本发明第七方面的气水分离器，孔部的内径相对于气水上升管的内径的比率 设定为0. 7 0. 9，所以分离的水不从孔部载送过度，仅蒸气适当地通过孔部而向盖板的上 方排出。
根据本发明第八方面的气水分离器，气水上升管和盖板的空间高度相对于气水上 升管的内径的比率设定为0. 05 0. 3，所以分离的水不会从孔部载送过度，另外能够抑制 蒸气从空间排出，使水适当地流入下降空间。
根据本发明第九方面的气水分离器，孔部从盖板的上突出高度和下突出高度的比 率设定为2 :1 4 :1，并且上突出高度和孔部的内径的比率设定为1 :2 1 :3，所以能够防 止分离的水从孔部载送过度，并且能够防止向降水筒的外侧载送不足。


图1是表示本发明的一实施例的气水分离器的要部概略图。
图2是表示本实施例的气水分离器的局部切开立体图。
图3是本实施例的气水分离器的俯视图。
5[0036]图4是设于升降器上的缝隙的概略图。
图5是升降器的设置引导部的概略图。
图6是引导部的俯视图。
图7是本实施例的气水分离器的上部剖面图。
图8— 1是涡流叶片的概略图。
图8— 2是涡流叶片的概略图。
图9是表示相对于缝隙开口率的载送不足流量的曲线图。
图10是表示相对于缝隙高度和厚度的比率的湿度及载送不足流量的曲线图。
图11是表示相对于缝隙和涡流叶片的距离的湿度的曲线图。
图12是表示相对于涡流叶片角度的湿度和阻力的曲线图。
图13是具有适用了具有本实施例的气水分离器的蒸气发生器的加压水型原子 炉的发电设备的概略结构图。
图14是表示具有本实施例的气水分离器的蒸气发生器的概略结构图。
符号说明
13蒸气发生器
31 胴部
32管组外筒
37导热管
38导热管组
45气水分离器
46湿成分分离器
47供水管
51升降器(气水上升管)
52,60涡流叶片(旋转叶片)
53降水筒(下降筒)
54下降空间
55 盖板
56 孔部
57 出口
58a,58b,58c,58d 缝隙(开口部)
59引导部
61抑制板
具体实施方式
以下参照附图详细说明本发明的气水分离器的优选实施例。另外，本发明不限定 于该实施例，图1是表示本发明的一实施例的气水分离器的要部概略图，图2是表示本实施 例的气水分离器的局部切开立体图，图3是本实施例的气水分离器的俯视图，图4是设于升 降器上的缝隙的概略图，图5是升降器的设置引导部的概略图，图6是引导部的俯视图，图 7是本实施例的气水分离器的上部剖面图，图8—1是涡流叶片的概略图，图8—2是涡流叶片的概略图，图9是表示相对于缝隙开口率的载送不足流量的曲线图，图10是表示相对于 缝隙高度和厚度的比率的湿度及载送不足流量的曲线图，图11是表示相对于缝隙和涡流 叶片的距离的湿度的曲线图，图12是表示相对于涡流叶片角度的湿度和阻力的曲线图，图 13是具有适用了具有本实施例的气水分离器的蒸气发生器的加压水型原子炉的发电设备 的概略结构图，图14是表示具有本实施例的气水分离器的蒸气发生器的概略结构图。
本实施例的原子炉为，以轻水作为原子炉冷却材料和中性子减速材料使用，在炉 心整体形成不沸腾的高温高压水，该高温高压水输送给蒸气发生器，通过热交换而产生蒸 气，该蒸气送给涡轮发电机而发电的加压水型原子炉(PWRfressurized Water Iteactor)。
即，在具有该加压水型原子炉的发电设备中，如图9所示，在原子炉收纳容器11内 收纳加压水型原子炉12及蒸气发生器13，该加压水型原子炉12和蒸气发生器13经由冷 却水配管14、15连接，在冷却水配管14上设置加压器16，在冷却水配管15上设置冷却水 泵17。这种情况下，作为减速材料和一次冷却水使用轻水，为了抑制炉心部的一次冷却水的 沸腾，一次冷却系统在加压器16的作用下施加150 160气压程度的高压力。因此，在加 压水型原子炉12中，通过作为燃料的低浓缩铀(々，> )或MOX加热作为一次冷却水的轻 水，高温的轻水在通过加压器16维持在规定的高压的状态下通过冷却水配管14送给蒸气 发生器13。该蒸气发生器13中，高压高温的轻水和作为二次冷却水的水之间进行热交换， 被冷却的轻水通过冷却水配管15而返回加压水型原子炉12。
蒸气发生器13经由设于原子炉收纳容器11的外部的涡轮机18及凝汽器19和冷 却水配管20、21而连接，在冷却水配管21上设置供水泵22。另外，在涡轮机18上连接发电 机23，在凝汽器19上连接供给排出冷却水(例如海水)的供给管M和配水管25。因此， 在蒸气发生器13中，与高压高温的轻水进行热交换而产生的蒸气通过冷却水配管20而送 给涡轮机18，通过该蒸气驱动涡轮机18而通过发电机23进行发电。驱动涡轮机18的蒸气 被凝汽器19冷却后，通过冷却水配管21而返回蒸气发生器13。
在具有加压水型原子炉的发电设备的蒸气发生器13中，如图10所示，胴部31构 成密闭的中空圆筒形状，下部相对于上部些许形成小径。在该胴部31内与该胴部31的内 壁面隔开规定间隔而配置构成圆筒形的管组外筒32，下端部延伸设置到管板33的附近。并 且，该管组外筒32在长度方向的离开规定间隔的位置上并且在周向的离开规定间隔的位 置上通过多个支承部件34定位支承在胴部31上。
另外，在管组外筒32内与支承部件34对应的高度位置上配置多个管支承板35， 被从管板33向上方延伸设置的多个支柱杆(卞r-n y γ )36支承。并且，在该管组外筒 32内配置由构成倒U字形状的多个导热管37构成的导热管组38，各导热管37的端部扩管 支承在管板33上，并且中间部通过多个管支承板35支承。这种情况下，在管支承板35上 形成多个贯通孔(图示省略)，各导热管37以非接触状态贯通该贯通孔内。
在胴部31的下端部上固定水室39，内部被隔壁40划分为入室41和出室42，并且 形成入口喷嘴43和出口喷嘴44，各导热管37的一端部与入室41连通，另一端部与出室42 连通。另外，在入口喷嘴43上连接上述的冷却水配管14，另一方面，出口喷嘴44上连接冷 却水配管15。
在胴部31的上部设有将供给水分离为蒸气和热水的气水分离器45、除去该分离 的蒸气的湿成分而形成近于干燥蒸气的状态的湿成分分离器46。另外，胴部31中，在导热管组38和气水分离器45之间插入对胴部31内进行二次冷却水的供水的供水管47，另一 方面在顶板部形成蒸气排出口 48。并且，胴部31内设置供水路49，该供水路49的作用是， 使从供水管47向该胴部31内供水的二次冷却水在胴部31和管组外筒32之间流下而在管 板33向上方循环，在导热管组38内上升时与在各导热管37内流动的热水(一次冷却水) 之间进行热交换。另外，在供水管47上连接上述冷却水配管21，另一方面在蒸气排出口 48 上连接冷却水配管20。
因此，被加压水型原子炉12加热的一次冷却水通过冷却水配管14而送给蒸气发 生器13的入室41，通过多个导热管47内循环至出室42。另一方面，被凝汽器凝汽器19冷 却的二次冷却水通过冷却水配管21而送给蒸气发生器13的供水管47，通过胴部31内的供 水路49而与导热管47内流动的热水(一次冷却水)进行热交换。即，胴部31内在高压高 温的一次冷却水和二次冷却水之间进行热交换，被冷却的一次冷却水从出室42通过冷却 水配管15而返回加压水型原子炉12。另一方面，与高压高温的一次冷却水进行热交换的 二次冷却水在胴部31内上升，被气水分离器45分离成蒸气和热水，被湿成分分离器46除 去该蒸气的湿成分，然后通过冷却水配管20而送给涡轮机18。
这样构成的蒸气发生器13的气水分离器45中，如图1 3所示，作为气水上升管 的升降器51构成圆筒形状，能够从下方导入蒸气和热水的二相流。该升降器51内设有作 为旋转叶片的涡流叶片52，能够对二相流给予旋转力。并且，在升降器51的外侧包围该升 降器51设有作为下降筒的降水筒53，从而在升降器51和降水筒53之间划分出环状的下降 空间54。
另外，升降器51及降水筒53的上方隔开规定空间配置盖板55，该盖板55上与升 降器51的上方相对形成孔部56，并且在该孔部56上与外周侧邻接形成两个出口 57。
并且，如图1 4所示，在升降器51的上端壁面部位于涡流叶片52的上方而设有 作为多个开口部的多个缝隙58a、58b、58c、58d。该各缝隙58a、58b、58c、58d在周向以等间 隔形成在规定角度α的范围，分别沿升降器51的上下方向并列设置多个。因此，从二相流 分离的水的液膜上升到升降器51的上端部时，水通过该缝隙58a、58b、58c、58d而流入通过 升降器51和降水筒53划分出的下降空间M内。
另外，降水筒53的上端壁面部上在周向以等间隔设置两个排出蒸气的旋转流的 引导部59。该引导部59如图3、5和7所示，在降水筒53的上端壁面部的一部分上形成切 口部59a，并在该切口部59a上固定沿着降水筒53的切线方向的壁面部59b及底面部59c。 并且，与四处缝隙58a、58b、58c、58d中的两处缝隙58a、58c相对而设置引导部59。另外，位 于从两个引导部59排出的蒸气的旋转流的下游侧而设置上述的出口 57的导入部57a。
因此，从二相流分离的蒸气的一部分通过升降器51的上端和盖板55的空间，一边 被两个引导部59引导一边向降水筒53的外侧移动，通过各出口 57而向盖板55的上方排 出，防止该蒸气导致水被卷起。另外，从二相流分离的水的一部分一边被该引导部59引导， 一边向降水筒53的外侧移动而下降，促进与蒸气的分离。
另外，涡流叶片52，如图8— 1所示，多张(本实施例中为8张)叶片5 配置构 成环状，各叶片5 的外周部固定在升降器51的内周面，形成省略了衬套(〃 )的结构。 因此，能够对在升降器51内从下方上升的二相流给予旋转力。另外，也可以如图8—2所 示，在衬套60a的周围以环状配置多张叶片60b而构成涡流叶片60。[0082]另外，如图1所示，在升降器51的下部固定向降水筒53侧水平突出而构成抑制载 送不足的环形室(卜‘一t 〃、y )形状的抑制板61。因此，从二相流分离的水上升到升降器 51的上端部时，该水从升降器51流入下降空间54，这时，通过抑制板61抑制向降水筒53 的外侧载送不足。
并且，在本实施例的气水分离器中，能够适当地将二相流适当地分离为水和蒸气， 而实现形状的最优化。
首先，如图1所示，设于升降器51上的缝隙58a、58b、58c、58d的开口率设定为 30 70%，优选设定为50%。即，缝隙58a、58b、58c、58d相对于升降器51中形成缝隙58a、 58b、58c、58d的区域Ii1的面积的开口率为30 70%。这种情况下，缝隙58a、58b、58c、58d 的开口率若比30%低，则沿升降器51的内周面上升的液膜不能通过缝隙58a、58b、58c、58d 而适当地流入下降空间54，若缝隙58a、58b、58c、58d的开口率超过70 %，则分离的蒸气从 缝隙58a、58b、58c、58d排出到下降空间M。即，如图9所示，缝隙58a、58b、58c、58d的开口 率设定为30 70%，由此载送不足流量(在此，向下降空间M的下降流量)能维持在适当 量A ％，能够抑制向孔部56的上方的载送过度和向降水筒53的外侧的载送不足。
接着，在设于升降器51上的缝隙58a、58b、58c、58d中，其高度hg设定为升降器 51的板厚δ的0. 5 2倍，优选设定为约1倍。这种情况下，缝隙58a、58b、58c、58d的高 度hg若比升降器51的板厚δ的0.5倍低，则沿升降器51的内周面上升的液膜难以从缝 隙58a、58b、58c、58d排出，若缝隙58a、58b、58c、58d的高度hg比升降器51的板厚δ的2 倍高，则分离的蒸气从缝隙58a、58b、58c、58d排出到下降空间54。即，如图10所示，缝隙 58a、58b、58c、58d的高度hg设定为升降器51的板厚δ的0. 5 2倍，从而能够将从孔部 56排出的蒸气的湿度维持在适当值Cl1 d2，并且能够将载送不足流量维持在％ ％。
另外，设于升降器51上的缝隙58a、58b、58c、58d和涡流叶片52的距离Ii2设定为 升降器51的内径Dri的1 2. 5倍，优选设定为约1. 6倍。这种情况下缝隙58a、58b、58c、 58d和涡流叶片52的距离Ii2若比升降器51的内径Dri的1倍，则在缝隙58a、58b、58c、58d 的位置上蒸气不能够从二相流充分分离，若缝隙58a、58b、58c、58d和涡流叶片52的距离Ii2 比升降器51的内径Dri的2.5倍长，则分离的蒸气从缝隙583、5813、58(3、58(1排出到下降空 间54。即，如图11所示，缝隙58a、58b、58c、58d和涡流叶片52的距离Ii2设定为升降器51 的内径Dri的1 2. 5倍，从而从孔部56排出的蒸气的湿度能够维持在适当值d以下。
另外，涡流叶片52的扭转角度设定为15 30°，优选设定为约20°。这种情况 下，若涡流叶片52的扭转角度θ比15度低，则不产生涡流，不能够将二相流可靠地分离成 蒸气和水，若涡流叶片52的扭转角度θ超过30度，则该涡流叶片52成为二相流的阻力而 产生压力损失。另外，具有衬套的涡流叶片60的情况下，扭转角度θ设定为20 30度， 优选设定为约25度。即，如图12所示，将涡流叶片52的扭转角度θ设定为15 30度， 从而能够将从孔部56排出的蒸气的湿度维持在适当值Cl1 d2，并且在升降器51内上升的 二相流的阻力能够维持在适当值R1 &。
另外，孔部56的内径Doi相对于升降器51的内径Dri的比率设定为0. 7 0. 9。 这种情况下，孔部56的内径Doi相对于升降器51的内径Dri的比率若比0. 7小，则孔部56 的阻力变大，蒸气不能从孔部56适当地排出，分离性能降低，若孔部56的内径Doi相对于 升降器51的内径Dri的比率比0. 9大，则孔部56的阻力消失，液膜从孔部56排出，产生所谓的载送不足现象。
另外，该升降器51和盖板55的空间高度hrg相对于升降器51的内径Dri的比率 设定为0. 05 0. 3。这种情况下，该升降器51和盖板55的空间高度hrg相对于升降器51 的内径Dri的比率若比0. 05小，则升降器51和盖板55之间的空间的阻力变大，不能将水 适当地排出到下降空间54，而是向降水筒53的外侧流出，产生所谓的载送不足现象，若该 升降器51和盖板55的空间高度hrg相对于升降器51的内径Dri的比率比0. 3大，则从该 升降器51和盖板55的空间排出大量的蒸气，分离性能降低。
另外，孔部56中从盖板55的上突出高度Hor1和下突出高度Hor2的比率设定为 2 1 4 1，并且上突出高度Hor1和孔部56的内径Doi的比率设定为1 2 1 3。 这种情况下，孔部56的上突出高度Hor1低，或者孔部56的内径Doi小，则容易出现载送过 度现象。
在此，说明如上述那样构成的本实施例的气水分离器45的作用。
蒸气和热水的二相流从升降器51的下部导入而上升，通过涡流叶片52接受旋转 力而上升，通过与质量差对应的旋转半径的差别而分离成以热水为主成分的流体和以蒸气 为主成分的流体。并且，以质量轻的蒸气为主成分的流体以将升降器51的中心轴附近作为 中心的小的旋转半径在升降器51内旋转上升，通过孔部56和出口 57而向盖板55的上方 排出。另一方面，以质量重的热水为主成分的流体以比以蒸气为主成分的流体大的旋转半 径在升降器51内一边旋转一边上升，从升降器51和盖板60之间的空间向降水筒53的下 降空间M导入，在该下降空间M中下降。
这时，蒸气和热水的二相流通过涡流叶片52而接受旋转力从而使蒸气和水分离， 水作为液膜沿升降器51的内面上升，但是升降器51的上端部形成缝隙58a、58b、58c、58d， 所以一部分的液膜流从该缝隙58a、58b、58c、58d向外部排出，热水不会从孔部56载送过 度，能够适当地向降水筒53的下降空间M流入而流下，另一方面，蒸气在升降器51的上方 一边旋转一边上升，由于没有热水的载送过度，所以不会卷入水分，能够通过孔部56而适 当地向盖板55的上方排出。
另外，在升降器51的上方，从二相流分离的蒸气的一部分通过该升降器51的上端 和盖板55的空间，一边被引导部59引导，一边向降水筒53的外侧移动，通过出口 57而向 盖板阳的上方排出。因此，蒸气效率良好地向出口 57引导，另外，由于通过引导部59而与 水面隔离，所以防止蒸气带来的水的卷起，促进气水分离性能。另外，从二相流分离的水的 一部分一边被引导部59引导一边向降水筒53的外侧移动而下降，促进与蒸气的分离。
这样在本实施例的气水分离器中，在升降器51的内部配置涡流叶片52，在该升降 器51的外侧设置降水筒53，从而划分出环状的下降空间M，，在升降器51和降水筒53的 上方隔开规定空间配置盖板55，形成孔部56和出口 57，设于升降器51上的多个缝隙58a、 58b、58c、58d的开口率设定为30 70%。
因此，水和蒸气的二相流从升降器51的下端部导入而向上方移动，通过涡流叶片 52旋转上升，水附着在升降器51的内面而一边形成液膜流一边上升，不过由于缝隙58a、 58b、58c、58d的开口率设定为30 70%，所以水不会从孔部56载送过度，另外，不会向降 水筒53的外侧载送不足，而是适当地流入下降空间M而流下，另一方面，蒸气在升降器51 的上方一边旋转一边上升，但在不会卷入水分的情况下通过孔部56而适当地向盖板55的
10上方排出，其结果是，能够提高气水分离性能。
另外，本实施例中，设于升降器51上的多个缝隙58a、58b、58c、58d作为沿上下方 向并列设置的多个水平缝隙，该缝隙高度设定为升降器51的厚度δ的0.5 2倍，能够防 止蒸气向缝隙58a、58b、58c、58d流入，并且能够仅使水从该缝隙58a、58b、58c、58d适当地 流入下降空间M。
另外，设于升降器51的多个缝隙58a、5mK58C、58d和涡流叶片52的距离H2设定 为升降器51的内径的1 2. 5倍，水和蒸气的二相流在涡流叶片52的作用下旋转上升， 从而适当地分离为水和蒸气，然后水适当地流入下降空间54，蒸气通过孔部56而适当地排 出，能够提高气水分离性能。
另外，在降水筒53的上端壁面部在周向以等间隔设置两处排出蒸气的旋转流的 引导部59，设于升降器51上的四处缝隙58a、58b、58c、58d中的两处缝隙58a、58c与引导部 59相对设置，并且位于从该引导部59排出的蒸气的旋转流的下游侧而设置出口 57。
因此，通过在涡流叶片52的作用下旋转上升而分离的水通过缝隙58a、58b、58c、 58d，与蒸气一起在引导部59的作用下向降水筒53的外侧流动，通过引导部59而向降水筒 53的外侧排出的蒸气从出口 59适当地向盖板55的上方排出，在适当地分离水和蒸气的状 态下进行排出处理。
另外，将涡流叶片52的扭转角度θ设定为15 30度，通过涡流叶片52而对二 相流施加适当的旋转力，从而能够可靠地分离成水和蒸气。
并且，孔部56的内径Doi相对于升降器51的内径Dri的比率设定为0. 7 0. 9， 分离的水不会从孔部56载送过度，能够仅使蒸气适当地通过孔部56而向盖板55的上方排
出ο
另外，该升降器51和盖板55的空间高度hrg相对于升降器51的内径Dri的比率 设定为0. 05 0. 3，分离的水不会从孔部56载送过度，另外能够抑制蒸气从空间排出，使水 适当地流入下降空间M。
工业上的可利用性
本发明的气水分离器能够适当地分离蒸气和水，使该分离的蒸气可靠地从孔部向 上方排出，另一方面，使分离的水从下降空间可靠地下降，从而实现气水分离性能的提高， 也能够适用于任一种气水分离器。
权利要求
1.一种气水分离器，具有气水上升管，其在上端壁面部具有多个开口部，使水和蒸气 的二相流上升；旋转叶片，其设于该气水上升管的内部；降水筒，其包围所述气水上升管而 设置，从而划分出环状的下降空间；盖板，其与所述气水上升管和所述降水筒的上端隔开规 定空间而相对配置，并且在所述气水上升管的上方具有孔部，所述气水分离器的特征在于，设于所述气水上升管上的所述多个开口部的开口率设定为30 70%，设于所述气水上升管上的开口部是沿上下方向并列设置的多个水平缝隙，该缝隙的高 度设定为所述气水上升管的厚度的0. 5 2倍，设于所述气水上升管上的所述开口部和所述旋转叶片的距离设定为该气水上升管的 内径的1 2. 5倍，在所述降水筒的上端壁面部上沿周向等间隔设置有两个排出蒸气的旋转流的引导部， 所述开口部在所述气水上升管的周向等间隔设置有四个，该四个开口部中的两个开口部与 所述引导部相对设置，在所述盖板上位于从所述引导部排出的蒸气的旋转流的下游侧而设置有出口，所述旋转叶片的扭转角度设定为15 30度，所述孔部的内径相对于所述气水上升管的内径的比率设定为0. 7 0. 9。
2.如权利要求
1所述的气水分离器，其特征在于，所述气水上升管和所述盖板的空间高度相对于所述气水上升管的内径的比率设定为 0. 05 0. 3。
3.如权利要求
1所述的气水分离器，其特征在于，在所述孔部中，所述盖板的上突出高度和下突出高度的比率设定为2 1 4 1，并 且所述上突出高度和所述孔部的内径的比率设定为1 2 1 3。
专利摘要
本发明涉及一种气水分离器，在升降器(51)的内部配置涡流叶片(52)，在该升降器(51)的外侧设置降水筒(53)，从而划分出环状的下降空间(54)，在升降器(51)和降水筒(53)的上方隔开规定空间而配置盖板(55)，形成孔部(56)和出口(57)，将设于升降器(51)上的多个缝隙(58a、58b、58c、58d)的开口率设定为30～70％，从而能够将蒸气和水适当分离，将该分离的蒸气可靠地从孔部向上方排出，并且将分离的水通过下降空间可靠地下降，实现气水分离性能的提高。
文档编号B01D45/12GKCN101394911 B发布类型授权 专利申请号CN 200780007348
公开日2011年7月27日 申请日期2007年3月1日
发明者平尾康彦, 水谷敏行, 近藤喜之, 铃田忠彦 申请人:三菱重工业株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan专利引用 (2), 非专利引用 (2),