УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕГАЗАЦИИ ВОДЫ Российский патент 2001 года по МПК C02F1/20 C02F103/02 

Изобретение относится к технике очистки воды, технологических жидкостей и производственных сточных вод от растворенных газов. Может быть использовано в промышленных и коммунальных отопительных системах, в системах подачи горячей воды для удаления растворенных газов.

Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является устройство для дегазации жидкости, включающее вертикальную дегазационную колонну, закрытую с обоих концов и снабженную вентиляционной трубой и патрубком подачи воды, емкость для накопления дегазированной воды с патрубком отвода воды потребителю, форсуночную головку (1).

Задача изобретения - повышение эффективности дегазации, надежности функционирования дегазатора и повышение его экономичности
Поставленная задача достигается тем, что в изобретении реализуются дополнительные механизмы воздействия на дегазируемую жидкость до ее подачи в дегазатор, а также тем, что увеличивается время пребывания дегазируемой жидкости в зоне дегазации. Это обусловлено следующими соображениями:
1. Известно, что кислотность воды влияет на ее дегазационные свойства (2). В частности, уменьшение параметра pH позволяет повысить эффективность дегазации. Изменение параметра кислотности воды можно обеспечить путем электрического воздействия на воду, пропуская ее между двумя электродами. На выходе из электролизной установки вода, отбираемая от одного из электродов, имеет повышенное значение pH по сравнению с pH воды, подаваемой на электролиз. У другого же электрода вода будет иметь пониженное значение pH. При определенных значениях рабочих режимов электролиза, как показали эксперименты, удается после слияния этих потоков вновь добиться на короткое время (10-15 минут) значительного изменения показателя pH воды по сравнению с показателем pH воды, подаваемой на электролиз, причем как в одну, так и в другую сторону. Время поддержания измененного значения показателя pH (его повышенное значение, например) вполне достаточно для протекания процесса дегазации в дегазаторе.

2. В прототипе к предлагаемому изобретению предлагалось подавать жидкость в объем дегазатора через форсуночную головку, например, от утилизируемых ракетных двигателей. Однако известно, что на процесс каплеообразования форсуночными головками ЖРД (жидкостных ракетных двигателей) существенно влияют механические вибрации самой головки (3). Поэтому целесообразным является использование этого механизма для интенсификации процесса каплеобразования в вакуумном дегазаторе. Для этого форсуночная головка подачи дегазируемой жидкости должна быть оснащена вибратором, воздействующим на головку. Сама форсуночная головка должна быть размещена в дегазаторе с возможностью малых продольных колебаний без нарушения герметичности дегазационной полости.

3. Известно, что насадки, например, в виде колец Рашига позволяют увеличивать время пребывания жидкости в зоне дегазации (2). В прототипе (1) время пребывания жидкости в зоне дегазации увеличивалось за счет использования в коллекторе 6 винтовой плоскости 7. Но полость самого коллектора можно заполнить теми же кольцами Рашига и это существенно увеличит время пребывания жидкости в зоне дегазации, улучшит эффективность дегазации. Более того, при струйной подаче воды в зону дегазации на кольца Рашига обычно происходит интенсивное перемещение колец под действием динамического напора струй, истирание колец, крошки которых, попадая в насосы, выводят их из строя. При механических перемещениях кольца Рашига истирают стенки дегазационных колонн, по этой причине наблюдались аварии термовакуумных дегазаторов. Подача воды на дегазацию через форсуночные головки эти недостатки устраняет полностью - кольца Рашига остаются абсолютно неподвижными.

Таким образом, сказанное позволяет улучшить степень дегазации жидкости, не изменяя размеров дегазационной колонны, повысить надежность функционирования и экономичность дегазатора.

На чертеже представлена схема устройства для дегазации жидкости (общий вид в разрезе).

Устройство состоит из цилиндрического корпуса 1 с патрубком подачи воды 2, из патрубков 3,4,5 отвода парогаза, коллектора 6 отвода распыленной воды с перфорированной винтовой плоскостью 7, емкости 8 для накопления дегазируемой воды с патрубком 9 отвода воды потребителю. На патрубке подвода воды 2 установлена форсуночная головка 10. В верхней части дегазатора размещен завихритель распыленной воды, состоящий из отражателя 11 и системы пластинчатых направляющих 12, выполненных по винтовой линии на внутренней поверхности корпуса.

Подача воды в форсуночную головку 10 осуществляется через коллектор 14, установленный герметично, но с возможностью продольного перемещения в плоскости корпуса 1, другой конец которого выполнен в виде пятки 15, размещенной в жидкостной ванне 17 источника ультразвуковых колебаний 16. Подача воды в коллектор 14 осуществляется через патрубок 2, в который она поступает из электролизера 13. Для механической развязки коллектора 14 и электролизера 13 в патрубок 2 встроен компенсатор 19, выполненный в виде сильфона с малой жесткостью на изгиб. Полость коллектора 6 содержит кольца Рашига 18, размещенные на винтовой плоскости 7.

Устройство работает следующим образом.

После запуска вакуумного насоса, не показанного на чертеже, и понижения давления в дегазаторе до величины, соответствующей условию закипания воды, производится подача дегазируемой воды под давлением 0,1-0,6 МПа через электролизер 13, компенсатор 19, патрубок и коллектор 14 в форсуночную головку 10. Форсуночная головка 10 создает каскад "кинжальных" струй, которые соударяются с отражателем 11, раскручивая его. Отразившись от элементов крыльчатки, основная масса воды за счет специально спрофилированной части лопаток крыльчатки распыляется и направляется через приемную щель в коллектор 6, где по поверхности колец Рашига 18, размещенных на винтовой перфорированной пластине 7, вода стекает в емкость 8. Вода, не попавшая в коллектор 6, стекает по цилиндрической поверхности корпуса. При этом с целью увеличения времени пребывания жидкости в условиях вакуума пластинчатыми направляющими 12 производится закрутка потока жидкости как на внутренней поверхности корпуса 1, так и внутри коллектора 6. Поскольку течение жидкости как в корпусе 1 дегазатора, так и в коллекторе 6, протекает с интенсивным газовыделением, выделившийся газ отводится через патрубки 3, 4, 5, причем для газодинамической связи различных зон коллектора 6 в винтовой плоскости 7 выполнена перфорация. Отвод деаэрированной воды из емкости 8 производится через патрубок 9. Более того, ввиду эжектирующих свойств струй жидкости в так называемой донной области возникает область пониженного давления, в которой наиболее интенсивно происходят процессы газовыделения, для отвода которых используется патрубок 4, при этом донная область ограничена обечайкой, не обозначенной позицией на чертеже.

Исходя из физико-химических свойств воды, подаваемой на дегазацию, она может перед дегазацией подвергаться электромагнитной обработке в электролизере 13, а на саму форсуночную головку оказываться ультразвуковое акустическое воздействие с помощью источника ультразвуковых колебаний 16. Параметры как одного, так и другого воздействия, определяются опытным путем для каждого конкретного случая.

Более того, использование форсуночных головок со шнековыми центробежными форсунками позволяет отказаться в конструкции дегазатора от разбрызгивателя 11, поскольку сами форсунки позволяют обеспечить качественное распыление жидкости. Но в этом случае целесообразно форсуночную головку разместить вверху дегазационной колонны, причем корпус 1 дегазатора необходимо закрыть сверху отражателем, например, в виде конуса, вершина которого расположена на расстоянии 1,5-2 диаметра форсуночной головки от плоскости распыла. Отражательный конус пунктирно показан на чертеже. В этом случае вода, распыленная форсуночной головкой либо за счет собственного движения, либо скатываясь по поверхности конуса, окажется в полости коллектора 6.

Таким образом, предлагаемые мероприятия позволяют повысить эффективность дегазации жидкости, повысить надежность эксплуатации дегазатора и его экономичность. Реализация этих предложений только в виде использования форсуночной головки с центробежными шнековыми форсунками позволила снизить содержание остаточного кислорода в 1,5 раза по сравнению с обычным вариантом работы термовакуумного дегазатора.

Источники информации
1. SU, авторское свидетельство, 1414410, кл. B 01 D 19/00, 1988 (прототип).

2. Лапотышкина Н.П., Сазонов Р.П. Водоподготовка и водно-химический режим тепловых сетей - М, Энергоиздат, 1982, с. 200.

3. Волков Е.В., Головков Л.Г., Сырицин Т.А. Жидкостные ракетные двигатели - М. Воениздат, 1970, с. 590.

Изобретение относится к технике очистки воды, технологических жидкостей и сточных вод от растворенных газов и может использоваться в промышленных и коммунальных отопительных системах, в системах подачи горячей воды. Устройство состоит из корпуса дегазатора с форсуночной головкой для подачи воды. Отразившись от отражателя, вода попадает в коллектор и по кольцам Рашига стекает в накопитель. Перед дегазатором установлен электролизер для изменения кислотности воды. Форсуночная головка снабжена коллектором, имеющим пяту, размещенную в ванне ультразвуковой установки. Технический результат состоит в повышении эффективности дегазации, повышении надежности дегазатора и экономичности. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для дегазации воды, содержащее цилиндрический корпус с патрубками подачи воды и отвода парогаза, емкость для накопления дегазированной воды с патрубками отвода воды потребителю, форсуночную головку, отличающееся тем, что оно снабжено отражателем, расположенным коаксиально корпусу коллектором с перфорированной винтовой плоскостью и размещенными на ней кольцами Рашига, ультразвуковой ванной, установленным на патрубке подачи воды электролизером, позволяющим изменять кислотность дегазируемой воды, гидравлически соединенным с патрубком подачи воды коллектором, на одном конце которого размещена форсуночная головка, а другой выполнен в виде пятки, расположенной в ультразвуковой ванне, демпфером колебаний в виде сильфонов, установленным между коллектором и электролизером. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что форсуночная головка размещена в верхней части корпуса и в ней используют шнековые центробежные форсунки, причем отражатель выполнен в виде конуса и установлен в верхней части корпуса на расстоянии 1,5-2 диаметра форсуночной головки от плоскости распыла.