КОНДЕНСАТОР Российский патент 1997 года по МПК F28B3/04 

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в качестве контактного тепломассообменного аппарата, в частности конденсатора паров из парогазовой смеси.

В частности, для обеспечения надежности работы котельных со стальными водогрейными и паровыми котлами обязательно удаление из воды растворенных в ней коррозийно-активных газов кислорода и свободной углекислоты.

В последнее время получил практическое применение способ деаэрации воды под вакуумом в котельных и на электростанциях.

В существующих контактных аппаратах применяется способ конденсации пара из отсасываемой смеси на каплях воды, образующихся при разбрызгивании потока охлаждающей жидкости на каскадных тарелках, или при распылении через форсунки.

Но эти способы имеют ряд недостатков: в первом случае поверхность конденсации незначительна, а во втором требуется создать большое давление охлаждающей жидкости перед форсунками, а это дополнительные затраты энергии.

Известен конденсатор [1] контактного типа, содержащий цилиндрический корпус, к которому по касательной присоединены патрубки подвода охлаждающей жидкости, в нижней части которого расположен патрубок отвода отработанной охлаждающей жидкости и отдельно патрубок подвода пара.

Недостатком указанной конструкции является низкая интенсивность процесса теплообмена и большие габариты, в частности высота.

Цель изобретения повышение интенсивности процесса теплообмена. Эта цель достигается тем, что создается повышенная напряженность конденсационного пространства за счет того, что процесс конденсации паров из парогазовой смеси происходит в несколько стадий: в нижней части конденсатора за счет внезапного расширения потока парогазовой смеси, в средней за счет конденсации на тонких пленках охлаждающей жидкости и каплях, а в патрубке отвода газовой фазы за счет конденсации паров на поверхности винтообразно вращающегося потока охлаждающей жидкости с самой низкой начальной ее температурой.

На фиг.1 изображен общий вид конденсатора. На фиг.2 изображен лопаточный завихритель позиция 5, вид спереди и фрагмент. На фиг.3 изображен этот же лопаточный завихритель, только в плане с фрагментом этих же двух лопаток, где уже видно, что лопатка, отогнутая наружу, захватывает поток охлаждающей жидкости.

Конденсатор содержит корпус 1, снабженный патрубком подвода газовой смеси 2, диффузором 3, с углом раскрытия больше 90 градусов, патрубком отвода газовой фазы 4, выступающим внутрь корпуса и заканчивающимся лопаточным завихрителем 5. К верхней части патрубка отвода газовой фазы присоединены по касательной трубопроводы охлаждающей жидкости 6. Внутри корпуса расположен спиральный каплеобразователь 7 с рассекателем потока парогазовой смеси 8, который служит для распределения парогазовой смеси равномерно по всему сечению конденсатора. Смежные лопатки завихрителя 5 отогнуты в чередующемся порядке к центру и периферии корпуса, причем основание лопатки, отогнутой к периферии, выполнено таким образом, что захватывает часть потока охлаждающей жидкости, винтообразно вращающейся в патрубке отвода газовой фазы 4 (на его внутренней поверхности), и выводит его к периферии корпуса. Лопатка, отогнутая к центру корпуса, распределяет часть винтообразно вращающегося потока охлаждающей жидкости уже в центральной части корпуса конденсатора. Трубопроводы подачи охлаждающей жидкости 6, присоединенные по касательной к патрубку 4, обеспечивают винтообразную траекторию охлаждающей жидкости. Спиральный каплеобразователь 7 выгнут из полосовой стали и в плане виден как спираль, причем в нижней кромке полосы каплеобразователя выполнена канавка с целью увеличения плотности каплепотока, так как в этом случае капли охлаждающей жидкости срываются более дисперсным потоком и с большей скоростью. В нижней части каплеобразователя приварен рассекатель в виде радиально расположенных ребер, причем в нижней кромке каждого ребра выполнены канавки, идентичные канавкам каплеобразователя. Диффузор 3, расположенный в нижней части корпуса, имеет угол раскрытия более 90 градусов, что обеспечивает резкое изменение давления в потоке парогазовой смеси на входе в корпус конденсатора, где начинается первая стадия конденсации паров из парогазовой смеси.

Конденсатор работает следующим образом.

Парогазовая смесь поступает из патрубка 2 в диффузор 3, где происходит резкое расширение потока и начало конденсации. Далее смесь проходит сквозь встречный плотный поток капель охлаждающей жидкости, стекающей с каплеобразователя 7 и рассекателя 8 (вторая стадия конденсации). Третья стадия конденсации происходит на тонких пленках охлаждающей жидкости с лопаточного завихрителя 5, и последняя стадия конденсации паров из парогазовой смеси происходит на поверхности винтообразно вращающегося потока охлаждающей жидкости в патрубке 4, где ее температура наиболее низкая.

Описанная конструкция конденсатора обеспечивает высокую интенсивность процесса теплообмена за счет сообщения потоку охлаждающей жидкости закрученного направления, развития эффектной пленочной фазы процесса в пространстве и на внутренней поверхности корпуса, образования плотного потока капель охлаждающей жидкости, а также за счет малого гидроаэродинамического сопротивления на входе и выходе из аппарата парогазовой смеси и охлаждающей жидкости.

Использование: в качестве контактного теплообменного аппарата, в частности - конденсатора паров из парогазовых смесей. Сущность изобретения: конденсатор содержит цилиндрический корпус, снабженный патрубком подвода парогазовой смеси, диффузором и патрубком отвода газовой фазы, выступающим внутрь корпуса, который заканчивается лопаточным завихрителем. К верхней части патрубка отвода газовой фазы подсоединены по касательной трубопроводы охлаждающей жидкости. Внутри корпуса расположен спиральный каплеобразователь с рассекателем потока парогазовой смеси. 7 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Конденсатор контактного типа, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с расположенными по его оси снизу патрубком подвода парогазовой смеси, а сверху патрубком отвода газовой фазы с присоединенными к его верхней части по касательной к стенкам трубопроводами охлаждающей жидкости, отличающийся тем, что в верхней части корпуса расположен лопаточный завихритель, в средней спиральный каплеобразователь, а в нижней диффузор с большим углом раскрытия. 2. Конденсатор по п.1, отличающийся тем, что смежные лопатки завихрителя отогнуты в чередующемся порядке к центру и периферии корпуса. 3. Конденсатор по п.1, отличающийся тем, что каплеобразователь выполнен в виде спирали из полосовой стали. 4. Конденсатор по пп.1 и 3, отличающийся тем, что по нижней кромке полосы каплеобразователя выполнена канавка. 5. Конденсатор по пп.1 и 4, отличающийся тем, что в верхней части каплеобразователя приварены крестообразно ребра жесткости. 6. Конденсатор по пп.1 и 5, отличающийся тем, что в нижней части каплеобразователя приварен рассекатель в виде радиально расположенных ребер, причем в нижней части кромки каждого ребра выполнены канавки, идентичные канавкам каплеобразователя. 7. Конденсатор по п.1, отличающийся тем, что в нижней части корпуса установлен диффузор с углом раскрытия больше 90^o. 8. Конденсатор по п. 1, отличающийся тем, что патрубок отвода газовой фазы имеет входной участок, расположенный внутри корпуса, и выходной участок, снабженный завихрителем.