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 жесткая зависимость расходов рабочих сред от конструктивных особенностей аппарата, в результате чего отклонение расходов от номинального значения приводит к нарушению работы аппарата и даже к ее срыву.

Ближайшим техническим решением является тепломассообменный аппарат, содержащий корпус с патрубками подвода воды и пара, размещенные в корпусе камеру смешения, осевой паровой и кольцевой жидкостной тракты, подключенные к соответствующим трактам жидкостное и паровое сопла, последнее из которых снабжено конфузором и вытеснителем в виде тела вращения с конусной боковой поверхностью и осевым регулирующим штоком [2].

При подаче рабочих сред с номинальным расходом аппарат работает в заданном оптимальном режиме. В случае отклонения расхода какой-либо из сред от оптимального значения вытеснитель перемещается с помощью регулирующего штока в новое положение, проходное сечение парового сопла изменяется и, таким образом, обеспечивается новое оптимальное соотношение расходов.

Расходы воды и пара в общем случае определяются их исходными параметрами перед входом в патрубки подвода рабочих сред, теплогидравлическими характеристиками и конструктивными особенностями самого аппарата.

В результате, каждая совокупность входных рабочих параметров рабочих сред требует конкретного конструктивного исполнения тепломассообменного аппарата. Более того, изменения входных параметров рабочих сред или же их случайные возмущения приводят к отклонению работы аппарата от штатного режима и даже к его срыву.

Регулированием расхода пара в известном техническом решении обеспечивается новое оптимальное соотношение расходов рабочих сред, однако требуемой скорости реакции на возникающие возмущения параметров рабочих сред не достигается. Кроме того, даже при достижении нового оптимального соотношения расходов существующая неизменной геометрия камеры смешения заведомо не обеспечивает достижения заданных выходных параметров образующейся смеси.

Недостатком указанного технического решения является отсутствие возможности активного воздействия на выходные параметры образующейся смеси и низкая точность регулирования самих расходов, что снижает эффективность работы аппарата и сужает его рабочий диапазон.

Предлагаемое изобретение направлено на повышение эффективности работы аппарата и на расширение его рабочего диапазона в целом.

Указанная цель достигается тем, что в известном тепломассообменном аппарате, содержащем корпус с патрубками подвода воды и пара, размещенные в корпусе камеру смешения, осевой паровой и кольцевой жидкостной тракты, подключенные к соответствующим трактам жидкостное и паровое сопла, последнее из которых снабжено конфузором и вытеснителем в виде тела вращения с конусной боковой поверхностью и осевым регулирующим штоком, вытеснитель ориентирован большим основанием встречно потоку пара и введен указанным основанием в паровой тракт, а его боковая поверхность располагается в зоне конфузора парового сопла. Кроме того, вытеснитель со стороны меньшего основания может быть снабжен цилиндром и конфузором, последовательно размещенными по ходу движения пара и выведенными за пределы парового сопла в камеру смешения, а боковая поверхность упомянутого вытеснителя может быть эквидистантна поверхности конфузора парового сопла.

На фиг. 1 схематично изображен описываемый тепломассообменный аппарат с рабочим расположением вытеснителя.

На фиг.2 - с расположением вытеснителя в крайнем положении, перекрывающем проход пара в камеру смешения.

Тепломассообменный аппарат содержит корпус 1 с патрубками 2 и 3 подвода воды и пара соответственно, размещенные в корпусе 1 камеру смешения 4, осевой паровой 5 и кольцевой жидкостной 6 тракты, подключенные к соответствующим трактам 6 и 5 жидкостное 7 и паровое 8 сопла, последнее из которых снабжено конфузором 9 и вытеснителем 10 в виде тела вращения с конусной боковой поверхностью 11 и осевым регулирующим штоком 12. Вытеснитель 10 ориентирован большим основанием 13 встречно потоку пара и введен указанным основанием в паровой тракт 5, а его боковая поверхность 11 расположена в зоне конфузора 9 парового сопла 8. Со стороны меньшего основания 14 вытеснитель 10 снабжен цилиндром 15 и конфузором 16, последовательно размещенными по ходу движения пара и выведенными за пределы парового сопла 8 в камеру смешения 4. Боковая поверхность 11 упомянутого вытеснителя 10 может быть эквидистантна поверхности конфузора 9 парового сопла 8.

Размещение вытеснителя 10 его боковой поверхностью 11 в зоне конфузора 9 приводит к тому, что паровым соплом 8 является, по существу, кольцевой зазор между упомянутой поверхностью 11 и конфузором 9.

Установка вытеснителя 10 с возможностью его осевого перемещения позволяет изменять проходное сечение парового сопла 8 и, таким образом, оптимизирует расходы поступающих сред и работу аппарата в целом.

При включении аппарата в работу рабочая жидкость по патрубку 2 поступает в кольцевой жидкостной тракт 6, проходит жидкостное сопло 7, подается в камеру смешения 4, где взаимодействует с паром, нагревается и выводится по технологическому назначению. Пар через патрубок подвода 3 поступает в паровой тракт, проходит паровое сопло 8 и подается в камеру смешения 4, где взаимодействует с водой и конденсируется. В случае каких-либо отклонениях в параметрах воды или пара для сохранения оптимального режима работы аппарата с помощью регулирующего штока 12 принудительно перемещается вытеснитель 10, изменяя тем самым кольцевой зазор между вытеснителем 10 и конфузором 9, т.е. изменяя проходное сечение парового сопла 8. В результате расходы пара и воды приводятся в соответствие друг к другу. Расположение вытеснителя 10 большим основанием 13 встречно потоку пара в паровом тракте 5 с установкой боковой поверхности 11 в зоне конфузора 9 повышает точность регулирования проходных сечений, сохраняя в процессе регулирования истечение пара из сопла с высокой скоростью (звуковой или сверхзвуковой).

Скорость истекающего пара является определяющей для дробления жидкости, в результате чего дисперсность образующейся при этом среды обеспечивает высокий коэффициент массобмена за счет развитой поверхности контакта пара с жидкостью. Эквидистантность поверхностей 11 и конфузора 9 также способствует повышению точности регулирования и сокращает время установки вытеснителя в требуемом положении, т.к. требуемое положение достигается малым перемещением штока. Наличие цилиндра 15 и конфузора 16 со стороны меньшего основания 14 обеспечивает также и регулирование проходных сечений и даже самой геометрии камеры смешения 4.

Т. е. в процессе регулирования проходного сечения сопла 8 видоизменяется также и сама камера смешения 4 с изменением не только ее поперечных сечений, но и со смещением по длине ее геометрических характеристик.

В результате, каждой образуемой оптимальной совокупности расходов рабочих сред приводится в соответствие и оптимальная геометрия камеры смешения, что обеспечивает заданные давление и температуру воды на выходе из аппарата.

Таким образом, описанное изобретение повышает точность регулирования расхода пара, повышает эффективность работы аппарата и расширяет его рабочий диапазон.

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

2. Авторское свидетельство СССР 1487963, МПК B 01 F 5/04, 1987 г.

Изобретение относится к контактным теплообменным аппаратам и может быть использовано в теплоэнергетической промышленности. В тепломассообменном аппарате, содержащем жидкостное и паровое сопла, последнее из которых снабжено конфузором и вытеснителем в виде тела вращения с конусной боковой поверхностью и осевым регулирующим штоком, вытеснитель ориентирован большим основанием встречно потоку пара и введен указанным основанием в паровой тракт, а его боковая поверхность расположена в зоне конфузора парового сопла. Со стороны меньшего основания вытеснитель снабжен цилиндром и конфузором, последовательно размещенными по ходу движения пара и выведенными за пределы парового сопла в камеру смешения. Боковая поверхность упомянутого вытеснителя может быть эквидистантна поверхности конфузора парового сопла. Изобретение повышает точность регулирования расхода пара, повышает эффективность работы аппарата и расширяет его рабочий диапазон. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Тепломассообменный аппарат, содержащий корпус с патрубками подвода воды и пара, размещенные в корпусе камеру смешения, осевой паровой и кольцевой жидкостной тракты, подключенные к соответствующим трактам жидкостное и паровое сопла, последнее из которых снабжено конфузором и вытеснителем в виде тела вращения с конусной боковой поверхностью и осевым регулирующим штоком, отличающийся тем, что вытеснитель ориентирован большим основанием встречно потоку пара и введен указанным основанием в паровой тракт, а его боковая поверхность располагается в зоне конфузора парового сопла. 2. Тепломассообменный аппарат по п.1, отличающийся тем, что вытеснитель со стороны меньшего основания снабжен цилиндром и конфузором, последовательно размещенными по ходу движения пара и выведенными за пределы парового сопла в камеру смешения. 3. Тепломассообменный аппарат по п.1, отличающийся тем, что боковая поверхность упомянутого вытеснителя эквидистантна поверхности конфузора парового сопла.