УСТАНОВКА ДЛЯ КОНДЕНСАЦИИ ПАРА Российский патент 1997 года по МПК F28B7/00 

Изобретение относится к теплообменному оборудованию и в частности, к установкам для конденсации пара.

Известны установки для конденсации пара, содержащие охлаждаемый жидкостью конденсатор, включающий в себя цилиндрический корпус и расположенный в корпусе змеевик, патрубок для подачи пара в конденсатор, включенный последовательно конденсатору и теплообменник-охладитель конденсата, сливаемого в емкость /см. например, а.с. СССР N 646177, кл. F 28 B 7/00 от 1976/. Установка по этому а.с. является наиболее к заявляемой по технической сущности и достигаемому техническому результату.

Однако известная установка благодаря использованию неподвижной охлаждающей жидкости и низкой турбулизации пара в конденсаторе обладает значительными габаритами. Кроме того, при ее использовании происходит повышенные потери паров конденсата благодаря тому, что неконденсирующиеся газы охлаждаются самим конденсатом в контактном теплообменнике, наличие которого значительно усложняет конструкцию установки.

Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая установка, является снижение ее габаритов благодаря использованию противоточной схемы конденсатора. Кроме того, неконденсирующиеся газы охлаждаются жидкостью в верхней части змеевика, что дополнительно повышает выход конденсата и одновременно упрощает конструкцию установки, т.к. не требует отдельного устройства для их охлаждения.

Для достижение указанного технического результата в известной установке для конденсации пара, содержащей охлаждаемый жидкостью конденсатор, включающий в себя цилиндрический корпус и расположенный в корпусе спиральный змеевик, патрубок для подачи пара в конденсатор, включенный последовательно конденсатору и теплообменник-охладитель конденсата, сливаемого в емкость, корпус образован концентричными наружной и внутренней стенками, ограничивающими разделенную концентричной стенкам перегородкой, камеру, в которой размещен указанный змеевик, образованный связанными между собой и размещенными с соответствующих сторон перегородки и наружной стенки связаны между собой кольцевой заглушкой, в которой закреплен патрубок, сообщающий полость между перегородкой и наружной стенкой с атмосферой, а в верхней части наружной стенки расположен связанный с наружной секцией змеевика патрубок для подвода в него охлажденной жидкости, причем нижние концы наружной и внутренней стенок жестко закреплены в днище корпуса, расположенном с вертикальным зазором относительно нижнего торца перегородки, а в днище закреплена первая вертикальная трубчатая капельница, нижний срезанный наклонно конец которой выведен в полость, ограниченную расположенной под днищем вертикальной прозрачной гильзой, связанной с патрубком для подачи пара, а верхний конец с горизонтальным торцом выведен в чашеобразный сборник конденсата, выполненный в днище, в котором закреплен корпус регулятора отбора конденсата, сообщенный с указанным сборником посредством полого хвостовика, расположенного ниже верхнего торца капельницы, причем в нижней части корпуса регулятора закреплена вторая вертикальная трубчатая капельница, выведенная в смотровую камеру, сообщенную с теплообменником-охладителем, в корпусе которого расположена центральная трубка для прохода конденсата, а сам корпус теплообменника-охладителя имеет снизу патрубок для подвода охлаждающей жидкости и сверху патрубок для отвода охлаждающей жидкости, который связан с указанным патрубком для подвода охлаждающей жидкости к наружной секции змеевика, при этом центральная трубка теплообменника-охладителя сообщена с емкостью для сбора охлажденного конденсата посредством одной трубки, пропущенной через крышку этой емкости и посредством другой трубки, пропущенной через эту крышку, полость емкости сообщена с трубопроводом, для подачи воздуха в полость корпуса конденсатора, в которой размещена наружная секция змеевика, и в верхнюю часть корпуса регулятора отбора конденсата.

При этом центральная трубка теплообменника-охладителя выполнена с поперечными последовательно расположенными пережатиями, развернутыми относительно друг друга на 90^oC, в полости первой вертикальной трубчатой капельницы размещена вставка из материала, не проницаемого для пара, но проницаемого для жидкости /конденсата/.

На фиг. 1 изображен общий вид установки для конденсации пара; на фиг. 2
в увеличенном масштабе фрагмент 1 на фиг. 1.

Установка для конденсации пара содержит охлаждаемый жидкостью конденсатор, имеющий цилиндрический корпус, образованный концентричными друг другу наружной стенкой 1 и внутренней стенкой 2, ограничивающими камеру. Камера разделена перегородкой 3 на внешнюю полость А и внутреннюю полость Б. В полости А размещена наружная секция 4 змеевика, а в полости Б внутренняя секция 5 змеевика, связанная с наружной секцией. Высота секции 4 превышает высоту секции 5. Шаг витков секций 4 и 5 может быть переменным, а у наружной секции 4 может уменьшаться снизу вверх. Шаг витков обеих секций выбирают в зависимости от выбранного диаметра витка и требуемой скорости пара в конденсаторе. Секции 4 и 5 установлены в полостях А и Б с минимальным зазором относительно стенок и перегородки корпуса. Перегородка 3 жестко связана с верхней торцевой стенкой 6, расположенной с вертикальным зазором "а" относительно верхнего конца внутренней стенки. В стенке 6 расположена опора 7 для термометра 8, измеряющего температуру конденсируемого пара в полости В. Верхние концы перегородки 3 и наружной стенки 1 связаны между собой кольцевой заглушкой 9, в которой закреплен патрубок 10, сообщающий полость А с атмосферой. В верхней части наружной стенки расположен патрубок 11, связанный с секцией 4 и служащий для подвода в нее охлаждающей жидкости. Нижние концы стенок 1 и 2 жестко закреплены в днище 12 корпуса, расположением с вертикальным зазором "б" относительно нижнего конца перегородки 3. Под днищем закреплена вертикальная прозрачная гильза 13, нижняя часть которой связана с патрубком 14 для подачи пара в конденсатор. В днище закреплена первая вертикальная трубчатая капельница 15, имеющая срезанный наклонно нижний конец 16 и верхний конец с горизонтальным торцом 17. Нижний конец 16 введен в полость гильзы 13, а верхний конец в чашеобразный сборник 18 конденсата, выполненный в днище, капельница 15 размещена вставки /не показана/, из материала, непроницаемого для пара, но проницаемого для жидкости /конденсата/, как например, из свернутой в рулон полосы из мелкоячеистой сетки или спрессованной в цилиндр спирали из тонкой проволоки. К днищу посредством патрубка 19 закреплен корпус 20 регулятора отбора конденсата. При помощи патрубка 19 корпус 20 сообщен со сборником 18 конденсата так, что верхняя точка 21 отверстия патрубка расположена ниже верхнего торца 17 капельницы 15 на величину "в". В корпусе 20 регулятора с возможностью продольного перемещения регулировочная игла, состоящая из конического участка 22, цилиндрического резьбового участка 23 и промежуточного участка 24. С участком 23 связан стержень 25, пропущенный через уплотнительную прокладку 26 и имеющий на наружном конце маховичок управления 27. Участок 23 завернут в резьбу корпуса 20 для возможности продольного перемещения иглы в корпусе. В нижней части корпуса 20 расположена вторая вертикальная трубчатая капельница 28, выведенная в смотровую камеру 29 с прозрачными стенками. Полость камеры 29 сообщена с центральной трубкой 30 теплообменника-охладителя, а сама трубка 30 закреплена на камере с помощью опоры 31 и выполнена с поперечными последовательно расположенными пережатиями, развернутыми относительно друг друга на 90^oC. Трубка 30 установлена в корпусе 32 и герметично связана с ним образованием полости 33 для охлаждающей жидкости, которая подается по расположенному снизу патрубку 34 и отводится по расположенному сверху патрубку 35, связанному с патрубком 11 змеевика. Нижний конец трубки 30 сообщен с емкостью 36 для сбора охлажденного конденсата посредством одной трубки 38, пропущенной через катушку 39 этой емкости, а посредством другой трубки 40 полость емкости 36 сообщена через штуцер 41 с воздуховодом 42. Одна ветвь воздухопровода сообщена с полостью А корпуса конденсатора, а другая ветвь с корпусом 20 регулятора отбора конденсатора. Охлаждающая жидкость выходит из змеевика через выпускной патрубок 43.

Установка работает следующим образом.

Для осуществления конденсации пара вначале организуют в установке движение охлаждающей жидкости. Для этого от источника давления жидкости /не показан/ подают жидкость в патрубок 34 корпуса теплообменника-охладителя, из которого она выходит по патрубку 35 и поступает по патрубку 11 в наружную секцию змеевика. Затем жидкость проходит по секции 4 змеевика и поступает в его секцию 5, из которой выходит через патрубок 43 в резервуар /не показан/. После этого по патрубку 14 подают пар, поступающий в полость. В ограниченную внутренней стенкой 2. Дойдя до стенки 6, пар разворачивается, и проходя через зазор "а", движется по полости, ограниченной внутренней поверхностью перегородки 3 и наружной поверхностью внутренней стенки 2, проходя между витками внутренней секции 5 змеевика. Далее пар проходит через зазор "б" и движется по полости А, ограниченной наружной поверхностью перегородки 3 и внутренней поверхностью наружной стенки 1, проходя между витками наружной секции 4 змеевика. При своем движении и конденсировании с секциями змеевика пар конденсируется, а полученный конденсат стекает вниз на днище 12 и заполняет его чашеобразный сборник 18. При завернутой игле регулятора ее конический участок 22 перекрывает патрубок 19 и конденсат накапливается в сборнике 18, а его излишки стекают через верхний конец капельницы 15 и поступают в полость гильзы 13, из которой могут быть направлены в любой необходимый резервуар. При отвертывании иглы регулятора ее конический участок обеспечивает проход конденсата в корпус 20 регулятора, из которого через капельницу 28 и смотровую камеру 29 конденсат поступает в трубку 30 теплообменника-охладителя. Проходя через пережатия трубки 30, конденсат засасывает воздух из воздухопровода 42, перемешивается с ним и движется сильно турбуоизиронным пленочным потоком, что способствует его эффективному охлаждению. Из патрубка 30 конденсат сливается по трубке 38 в емкость 36, в которой конденсат 37 накапливается. При повышении уровня конденсата в емкости 36 воздух, находящийся в ней над уровнем конденсата, вытесняется им через трубку 40 и через штуцер 41 вместе с циркулирующим через теплообменник-охладитель воздухом поступает в воздухопровод 42. На выходе из штуцера 41 поток воздуха разветвляется и одна часть его поступает в корпус 20 регулятора и вместе с конденсатом направляется обратно в емкость 36. Другая часть потока поступает в полость А корпуса конденсатора для дополнительного переохлаждения на змеевике, после чего выходит в атмосферу через патрубок 10. При полном заполнении емкости 36 конденсатом, последний будет одновременно заполнять трубку 40, а через трубку 38, трубку 30, камеру 29 и патрубок 19 - сборник 18. После этого, как уровень конденсата в сборнике 18 и трубке 40 превысит уровень торца 17 капельницы 15, отбор конденсата прекращается и он будет сливаться только через капельницу /фиг. 2/.

Использование: в энергетике и относится к системам конденсации пара. Сущность: установка для конденсации пара содержит конденсатор, корпус которого имеет наружную стенку 1 и внутреннюю стенку 2. Камера, ограниченная стенками, разделена перегородкой 3 на полости А и Б, в первой из которых размещена наружная секция 4, а во второй внутренняя секция 5 змеевика. Перегородка 3 связана с торцевой стенкой 6, в которой расположена опора 7 для термометра 8 и в кольцевой заглушке 9 закреплен патрубок 10, а в стенке 1 - патрубок 11. Нижние концы стенок 1, 2 закреплены в днище 12, под которым расположена гильза 13, связанная с патрубком 14. В днище закреплена капельница 15, имеющая наклонный нижний конец 16 и верхний конец с горизонтальным торцем 17. Конец 16 выведен в полость гильзы 13, а верхний конец - в чашеобразный сборник 18 конденсата. Патрубок 19 корпус 20 сообщен со сборником 16, так что верхняя точка 21 патрубка расположена ниже торца 17. В корпусе 20 установлена регулировочная игла, состоящая из участков 22:23:24. С участком 23 связан стержень 25, пропущенный через уплотнительную прокладку 26 и имеющий маховичок управления 27. В нижней части корпуса 20 расположена капельница 28, выведенная в смотровую камеру 29, полость которой сообщена с трубкой 30 теплообменника-охладителя. Труба 30 закреплена на камере с помощью опоры 31 и установлена в корпусе 3 с образованием совместно с ним полостей 33 для охлаждающей жидкости, которая подается по патрубку 34 и отводится по патрубку 35. Нижний конец трубки 30 сообщен с емкостью 36 для сбора конденсата посредством трубки 38, пропущенной через крышку 39. Посредством трубки 40 полость емкости 36 сообщена через штуцер 41 с воздухопроводом 42. Охлаждающая жидкость выходит из змеевика через патрубок 43. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Установка для конденсации пара, содержащая охлаждаемый жидкостью конденсатор, включающий в себя цилиндрический корпус и расположенный в корпусе спиральный змеевик, патрубок для подачи пара в конденсатор, включенный последовательно конденсатору, и теплообменник-охладитель конденсата, сливаемого в емкость, отличающаяся тем, что корпус образован концентричными наружной и внутренней стенками, ограничивающими разделенную концентричной стенкам перегородкой, камеру, в которой размещен указанный змеевик, образованный связанными между собой и размещенными с соответствующих сторон перегородки наружной и внутренней секциями, высота первой из которых превышает высоту второй, причем указанный патрубок сообщен с полостью, ограниченной внутренней стенкой, а перегородка жестко связана с верхней торцевой стенкой, расположенной с вертикальным зазором относительно верхнего конца внутренней стенки, а верхние концы перегородки и наружной стенки связаны между собой кольцевой заглушкой, в которой закреплен патрубок, сообщающий полость между перегородкой и наружной стенкой с атмосферой, а в верхней части наружной стенки расположен связанный с наружной секцией змеевика патрубок для подвода в него охлаждающей жидкости, причем нижние концы наружной и внутренней стенок жестко закреплены в днище корпуса, расположенном с вертикальным зазором относительно нижнего конца перегородки, а в днище закреплена первая вертикальная трубчатая капельница, нижний срезанный наклонно конец которой выведен в полость, ограниченную расположенной под днищем вертикальной прозрачной гильзой, связанной с патрубком для подачи пара, а верхний конец с горизонтальным торцом выведен в чашеобразный сборник конденсата, выполненный в днище, к которому закреплен корпус регулятора отбора конденсата, сообщенный с указанным сборником посредством полого хвостовика, расположенного ниже верхнего торца капельницы, причем в нижней части корпуса регулятора закреплена вторая вертикальная трубчатая капельница, выведенная в смотровую камеру, сообщенную с теплообменником-охладителем, в корпусе которого расположена центральная трубка для прохода конденсата, а сам корпус теплообменника-охладителя имеет снизу патрубок для подвода охлаждающей жидкости и сверху патрубок для отвода охлаждающей жидкости, который связан с указанным патрубком для подвода охлаждающей жидкости к наружной секции змеевика, при этом центральная трубка теплообменника-охладителя сообщена с емкостью для сбора охлажденного конденсата посредством одной трубки, пропущенной через крышку этой емкости и посредством другой трубки, пропущенной через эту крышку, полость емкости сообщена с трубопроводом для подачи воздуха в полость корпуса конденсатора, в которой размещена наружная секция змеевика и в верхнюю часть корпуса регулятора отбора конденсата. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что указанная центральная трубка теплообменника-охладителя выполнена с поперечными последовательно расположенными пережатиями, развернутыми относительно друг друга на 90^o. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в полости первой указанной вертикальной трубчатой капельницы размещена вставка из материала, не проницаемого для пара, но проницаемого для жидкости (конденсата).