ТЕПЛОМАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ Российский патент 2003 года по МПК F28C3/06 

Изобретение относится к контактным теплообменным аппаратам и может быть использовано в теплоэнергетической промышленности.

Известен тепломассообменный аппарат, содержащий корпус с патрубками подвода воды и пара, камеру смешения, паровое и жидкостное сопла [1].

Недостатком указанного технического решения является подача жидкости в камеру смешения вдоль стенки корпуса кольцевым сплошным потоком и ее диспергирование происходит исключительно за счет энергии пара, что приводит к слоистому течению жидкости, увеличению времени ее диспергирования и уменьшению эффективности работы аппарата в целом.

Ближайшим техническим решением является тепломассообменный аппарат, содержащий корпус с патрубками подвода воды и пара, размещенные в корпусе камеру смешения, паровой и жидкостной тракты с соответствующими рабочими соплами, из которых жидкостное смещено относительно парового встречено потоку с образованием камеры диспергирования [2].

В процессе работы аппарата жидкость поступает в камеру диспергирования и за счет собственной кинетической энергии, способствующей возникновению турбулизации в жидкости на выходе из сопла, в процессе ее движения к камере смешения происходит самораспад струи. В результате в камеру смешения поступает диспергированный поток жидкости и обеспечивается более эффективное использование энергии пара.

Недостатком указанного технического решения является низкая степень диспергирования жидкости, обусловленная случайным характером соотношения параметров аппарата и струи жидкости.

Предлагаемое изобретение направлено на повышение степени диспергирования жидкости и эффективности работы аппарата в целом.

Указанная цель достигается тем, что в известном тепломассообменном аппарате, содержащем корпус с патрубками подвода воды и пара, размещенные в корпусе камеру смешения, паровой и жидкостной тракты с соответствующими рабочими соплами, из которых жидкостное смещено относительно парового сопла встречно потоку с образованием камеры диспергирования, в зоне жидкостного сопла паровой тракт снабжен дополнительным разгонным соплом, а камера диспергирования спрофилирована в виде конфузора с последующей цилиндрической частью, подключенной к камере смешения. Кроме того, паровой тракт может быть выполнен в виде введенных друг в друга с образованием кольцевого зазора между ними двух цилиндрических обечаек, причем срез наружной обечайки ориентирован в зоне жидкостного сопла с образованием разгонного сопла, а срез внутренней обечайки выведен в камеру смешения с образованием рабочего парового сопла.

На чертеже схематично изображен описываемый тепломассообменный аппарат.

Тепломассообменный аппарат содержит корпус 1 с патрубками 2 и 3 подвода соответственно воды и пара, размещенные в корпусе 1 камеру смешения 4, паровой 5 и жидкостной 6 тракты с соответствующими рабочими соплами 7 и 8, из которых жидкостное сопло 8 смещено относительно парового сопла 7 встречно потоку с образованием камеры диспергирования 9.

В зоне жидкостного сопла 8 паровой тракт 5 снабжен дополнительным разгонным соплом 10, а камера диспергирования 9 спрофилирована в виде конфузора 11 с последующей цилиндрической частью 12, подключенной к камере смешения 4.

Паровой тракт 5 может быть выполнен в виде введенных друг в друга с образованием кольцевого зазора 13 между ними двух цилиндрических обечаек 14 и 15, причем срез наружной обечайки 14 ориентирован в зоне жидкостного сопла 8 с образованием разгонного сопла 10, а срез внутренней обечайки 15 выведен в камеру смешения 4 с образованием рабочего парового сопла 7.

При включении аппарата в работу нагреваемая вода через патрубок 2 и жидкостной тракт 6 подается к жидкостному соплу 8, на выходе из которого вступает в контакт с паром, последовательно проходит камеру диспергирования 9, камеру смешения 4 и образованная смесь выводится по технологическому назначению. Паровая среда через патрубок 3 подается в паровой тракт 5. Далее пар частично поступает в разгонное сопло 10, а частично - в рабочее сопло 7. На выходе из разгонного сопла 10 пар поступает в камеру диспергирования 9, где контактирует с жидкостью, конденсируется, турбулизирует жидкостной поток и придает ему ускорение. В результате в процессе спутного движения в камере диспергирования 9 жидкости с конденсирующимся паром жидкость активно распадается на микрочастицы, поток диспергируется и на вход в камеру смешения 4 подается диспергированная парожидкостная смесь. В дальнейшем образованная смесь уже в камере смешения 4 вступает в контакт с частью парового потока, поступившего в камеру смешения 4 из рабочего парового сопла 7. В силу высокой степени диспергирования жидкости и, отсюда, значительной теплообменной поверхности поступивший из рабочего сопла 7 пар активно конденсируется и весь процесс конденсации завершается на сравнительно коротком участке. Профилирование камеры диспергирования 9 в виде конфузора 11 с последующей цилиндрической частью 12, по сути, превращает ее в первичную камеру смешения, предвключенную основной камере смешения 4. Указанное конструктивное решение обеспечивает наряду с диспергированием жидкостного потока значительную интенсификацию процесса теплообмена и увеличение эффективности срабатывания кинетической энергии пара, что приводит к увеличению выходного давления подогретой жидкости. Выполнение парового тракта 5 в виде введенных друг в друга обечаек 14 и 15 повышает технологичность изготовления и надежность работы аппарата в целом.

Таким образом, предложенное техническое решение обеспечивает контакт жидкости с паром в оптимальном соотношении на всем протяжении их спутного движения, увеличивает удельную тепловую мощность и повышает эффективность тепломассообменных процессов.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 1245847, МПК F 28 C 3/06, 1984 г.

2. Авторское свидетельство СССР 1038745, МПК F 28 C 3/08, 1981 г.

Изобретение относится к контактным теплообменным аппаратам и может быть использовано в теплоэнергетической промышленности. В тепломассообменном аппарате с рабочими соплами, из которых жидкостное сопло смещено относительно парового сопла встречно потоку с образованием камеры диспергирования, в зоне жидкостного сопла паровой тракт снабжен дополнительным разгонным соплом, а камера диспергирования спрофилирована в виде конфузора с последующей цилиндрической частью, подключенной к камере смешения. Паровой тракт может быть выполнен в виде введенных друг в друга с образованием кольцевого зазора между ними двух цилиндрических обечаек, причем срез наружной обечайки ориентирован в зоне жидкостного сопла с образованием разгонного сопла, а срез внутренней обечайки выведен в камеру смешения с образованием рабочего парового сопла. Техническое решение обеспечивает контакт жидкости с паром в оптимальном соотношении на всем протяжении их спутного движения, увеличивает удельную тепловую мощность и повышает эффективность тепломассообменных процессов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Тепломассообменный аппарат, содержащий корпус с патрубками подвода воды и пара, размещенные в корпусе камеру смешения, паровой и жидкостной тракты с соответствующими рабочими соплами, из которых жидкостное смещено относительно парового сопла встречно потоку с образованием камеры диспергирования, отличающийся тем, что в зоне жидкостного сопла паровой тракт снабжен дополнительным разгонным соплом, а камера диспергирования спрофилирована в виде конфузора с последующей цилиндрической частью, подключенной к камере смешения. 2. Тепломассообменный аппарат по п.1, отличающийся тем, что паровой тракт выполнен в виде введенных друг в друга с образованием кольцевого зазора между ними двух цилиндрических обечаек, причем срез наружной обечайки ориентирован в зоне жидкостного сопла с образованием разгонного сопла, а срез внутренней обечайки выведен в камеру смешения с образованием рабочего парового сопла.