ДЕАЭРАТОР ИМПУЛЬС 7 Российский патент 2008 года по МПК C02F1/20 

Изобретение относится к области термической деаэрации жидкости, преимущественно питательной воды паротурбоустановки, и может быть использовано в термических и вакуумных деаэрационных установках, а также в десорберах газообразных продуктов, растворенных в технологических жидкостях.

Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является деаэратор по авторскому свидетельству СССР №553215, кл. С02В 1/10, 1975 г., содержащий бак-аккумулятор с патрубком отсоса неконденсирующихся газов и установленную над ним колонку в виде водоструйного эжектора с водоподающим устройством, выполненным в виде равномерно размещенных по сечению колонки акустических форсунок и пароподводящим коллектором, выполненным кольцевым и соединенным с колонкой радиальными перемычками, а в баке на выходе из колонки установлен конусообразный каплеотбойник.

Недостатком известного устройства является низкое гидравлическое сопротивлением и низкое качество деаэрации, связанное с грубым распыливанием жидкости, а также низкой производительностью.

Технический результат - повышение производительности за счет тонкого распыливания жидкости.

Это достигается тем, что в деаэраторе, содержащем бак-аккумулятор с патрубком отсоса неконденсирующихся газов и установленную над ним колонку в виде водоструйного эжектора с водоподающим устройством, выполненным в виде равномерно размещенных по сечению колонки форсунок и пароподводящим коллектором, выполненным кольцевым и соединенным с колонкой радиальными перемычками, а в баке на выходе из колонки установлен конусообразный каплеотбойник, колонка разделена вертикальными перегородками на секции, последовательно соединенные между собой по парогазовому тракту через сепарационное устройство, причем колонка выполнена по крайней мере из двух блоков, включенных параллельно по пару и отводимому газу, форсунки являются акустическими и содержат корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора, и трубки для подвода распыливающего агента и жидкости, причем корпус выполнен в виде стакана с днищем, с размещенным внутри корпуса генератором акустических колебаний в виде полого стержня с клиновидной щелью и соплом, при этом жидкость поступает к кольцевому зазору, выполненному между внешней поверхностью резонатора и внутренней поверхностью сопла, причем канал для подвода жидкости расположен тангенциально к внутренней поверхности стакана и выполнен в форме прямоугольной щели, при этом воздух подается через штуцер в корпусе и отверстие резонатора, а затем поступает по крайней мере в одну клиновидную щель, расположенную под углом по отношению к оси резонатора, причем величина угла находится в оптимальном интервале величин: 30°÷60°, а в кольцевом зазоре между внутренней поверхностью стакана и внешней поверхностью резонатора размещено винтовое направляющее устройство, способствующее созданию вихревого потока жидкости, поступающей по каналу.

На фиг.1 изображен деаэратор, на фиг.2 - схема акустической форсунки.

Деаэратор содержит колонку 1, установленную над баком-аккумулятором 2, разделенную вертикальными перегородками 3 на три секции 4, 5, 6. Кольцевой пароподводящий коллектор 7 соединен с колонкой радиальными перемычками 8. В каждой секции расположены акустические форсунки 9. Секции соединены между собой через сепарационное устройство, образованное в данном случае перегородками 3. Для отвода воды из колонки 1 в бак 2 служат патрубки 10, а для отвода неконденсирующихся газов труба 11. Система подвода воды к форсункам выполнена двухкаскадной и снабжена клапанами 12, 13.

Акустическая форсунка (фиг.2) содержит корпус 25, выполненный в виде стакана с днищем 26, с размещенным внутри корпуса генератором акустических колебаний в виде резонатора 18 с клиновидной щелью 19 и соплом 14. Жидкость поступает к кольцевому зазору, выполненному между внешней поверхностью резонатора 18 и внутренней поверхностью сопла 14, а затем в кольцевой зазор 15 между внутренней поверхностью корпуса 25 и внешней поверхностью стакана 28. После чего по каналу 29, выполненному в боковой стенке стакана 28, установленного соосно корпусу 25, жидкость поступает в кольцевой зазор между внутренней поверхностью стакана 28 и внешней поверхностью резонатора 18, причем канал 29 расположен тангенциально к внутренней поверхности стакана 28 и выполнен в форме прямоугольной щели.

Воздух подается через штуцер 20, расположенный соосно корпусу 25 форсунки по трубке 16 с отверстием 21, отверстию 23, выполненному в клапане 22, соосно штуцеру 20 и отверстию 17 резонатора 18, а затем поступает по крайней мере в одну клиновидную щель 19. Клиновидная щель 19 расположена под углом по отношению к оси резонатора 18, причем величина угла находится в оптимальном интервале величин: 30°÷60°. Клапан 22 взаимодействует с седлом 24, выполненным за одно целое с резонатором 18 и опирающимся на упругую прокладку 27, расположенную между торцевыми поверхностями стакана 28 и седла 24. В кольцевом зазоре между внутренней поверхностью стакана 28 и внешней поверхностью резонатора 18 размещено винтовое направляющее устройство 30, способствующее созданию вихревого потока жидкости, поступающей по каналу 29.

Для работы форсунки в оптимальном режиме предусмотрены следующие соотношения ее параметров:

отношение расстояния h₂ от внешней поверхности днища 26 корпуса 25 до нижнего торца клапана 22 к расстоянию h от внешней поверхности днища 26 корпуса 25 до точки пересечения осей внутреннего отверстия 17 резонатора 18 с клиновидной щелью 19 лежит в оптимальном интервале величин: h₂/h=6÷10;

отношение расстояния h₂ от внешней поверхности днища 26 корпуса 25 до нижнего торца клапана 22 к расстоянию h₁ от внешней поверхности днища 26 корпуса 25 до оси канала 29 подвода жидкости лежит в оптимальном интервале величин: h₂/h₁=1,5÷3;

отношение диаметра d внутреннего отверстия 17 резонатора 18 к диаметру d₄ внутренней поверхности корпуса 25 лежит в оптимальном интервале величин: d/d₄=0,1÷0,3;

отношение диаметра d внутреннего отверстия 17 резонатора 18 к диаметру d₁ внешней поверхности резонатора 18 лежит в оптимальном интервале величин: d/d₁=0,3÷0,7;

отношение диаметра d₂ сопла 14 к диаметру d₁ внешней поверхности резонатора 18 лежит в оптимальном интервале величин: d₂/d₁=1,3÷1,7;

отношение диаметра d внутреннего отверстия 17 резонатора 18 к расстоянию h от внешней поверхности днища 26 корпуса 25 до точки пересечения осей внутреннего отверстия 17 резонатора 18 с клиновидной щелью 19 лежит в оптимальном интервале величин: d/h=0,3÷0,7.

Деаэратор работает следующим образом.

Вода подается на форсунки 9 секции, сюда же поступает греющий пар от кольцевого коллектора 7. За счет эффекта эжекции, создаваемого факелами распыленной воды, пар увлекается в полость факела и быстро нагревает воду до температуры кипения. В зоне между перегородками 3 секции 4 из двухфазного потока выпадает жидкость, которая собирается в нижней части колонки и через патрубки 10 стекает в бак-аккумулятор 2, а паро-газовая смесь засасывается факелами форсунок секции 5, далее после сепарации паро-газовая смесь секции 5 поступает в секцию 6, где происходит окончательная конденсация пара, а газы выбрасываются в атмосферу по трубе 11.

Акустическая форсунка для распыливания жидкости работает следующим образом.

Распыливающий агент, например воздух, подается по отверстию 21 трубки 16, затем отверстию 23, выполненному в клапане 22, и отверстию 17 резонатора 18, после чего поступает по крайней мере в одну клиновидную щель 19. Жидкость по каналу 29, выполненному в боковой стенке стакана 28, поступает в кольцевой зазор между внутренней поверхностью стакана 28 и внешней поверхностью резонатора 18. В результате прохождения резонатора 18 распиливающим агентом (например, воздухом) в последнем возникают пульсации давления, создающие акустические колебания, частота которых зависит от параметров резонатора. Акустические колебания распиливающего агента способствуют более тонкому распыливанию раствора, подаваемого в кольцевой зазор, при этом, ударяясь, создает звуковые колебания, воздействующие на струю жидкости. Указанная форсунка обеспечивает хорошее качество распыления при малых расходах воздуха. Опыты показали, что при давлении воздуха 100 кПа средний диаметр капель составляет 90 мкм, при увеличении давления воздуха примерно в 4 раза (до 400 кПа) средний диаметр капель уменьшается незначительно и составляет 87 мкм.

Для ремонта и обслуживания колонки, а также замены отдельных форсунок без остановки всего деаэратора, колонка может быть выполнена по меньшей мере из двух блоков, параллельно включенных по пару и отводимому газу.

При изменении расходов воды, пара и содержания деаэрируемых газов необходимо изменять расход выпара после первой ступени. Двухкаскадная система подвода воды с клапанами 12, 13 позволяет поддерживать расход выпара после первой ступени (секции 4) на оптимальном уровне. При нормальном режиме оба клапана открыты. В случае необходимости снижения расхода выпара клапан 12 закрывается и давление в секциях 5, 6 падает. В случае же необходимости увеличения этого расхода закрывается клапан 13, и давление на форсунках последних ступеней будет максимальным.

Предложенный деаэратор имеет увеличенную поверхность и время контакта, в нем обеспечено охлаждение выпара, поскольку в каждой последующей ступени охлаждается выпар предыдущей.

Изобретение относится к области термической деаэрации жидкости, преимущественно питательной воды паротурбоустановки, и может быть использовано в термических и вакуумных деаэрационных установках, а также в десорберах газообразных продуктов, растворенных в технологических жидкостях. Деаэратор содержаит бак-аккумулятор с патрубком отсоса неконденсирующихся газов и установленную над ним колонку в виде водоструйного эжектора с водоподающим устройством, выполненным в виде равномерно размещенных по сечению колонки форсунок и пароподводящим коллектором, выполненным кольцевым и соединенным с колонкой радиальными перемычками. В баке на выходе из колонки установлен конусообразный каплеотбойник, колонка разделена вертикальными перегородками на секции, последовательно соединенные между собой по парогазовому тракту через сепарационное устройство. Колонка выполнена по крайней мере из двух блоков, включенных параллельно по пару и отводимому газу. Форсунки являются акустическими и содержат корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора, трубки для подвода распыливающего агента и жидкости. Корпус выполнен в виде стакана с днищем, с размещенным внутри корпуса генератором акустических колебаний в виде полого стержня с клиновидной щелью и соплом. Жидкость поступает к кольцевому зазору, выполненному между внешней поверхностью резонатора и внутренней поверхностью сопла, причем канал для подвода жидкости расположен тангенциально к внутренней поверхности стакана и выполнен в форме прямоугольной щели. Воздух подается через штуцер в корпусе и отверстие резонатора, а затем поступает по крайней мере в одну клиновидную щель, расположенную под углом по отношению к оси резонатора, причем величина угла находится в оптимальном интервале величин: 30°÷60°. В кольцевом зазоре между внутренней поверхностью стакана и внешней поверхностью резонатора размещено винтовое направляющее устройство, способствующее созданию вихревого потока жидкости, поступающей по каналу. Технический результат: повышение производительности за счет тонкого распыливания жидкости. 2 ил.

Деаэратор, содержащий бак-аккумулятор с патрубком отсоса неконденсирующихся газов и установленную над ним колонку в виде водоструйного эжектора с водоподающим устройством, выполненным в виде равномерно размещенных по сечению колонки форсунок и пароподводящим коллектором, выполненным кольцевым и соединенным с колонкой радиальными перемычками, а в баке на выходе из колонки установлен конусообразный каплеотбойник, колонка разделена вертикальными перегородками на секции, последовательно соединенные между собой по парогазовому тракту через сепарационное устройство, причем колонка выполнена по крайней мере из двух блоков, включенных параллельно по пару и отводимому газу, отличающийся тем, что форсунки являются акустическими и содержат корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора, и трубки для подвода распыливающего агента и жидкости, причем корпус выполнен в виде стакана с днищем, с размещенным внутри корпуса генератором акустических колебаний в виде полого стержня с клиновидной щелью и соплом, при этом жидкость поступает к кольцевому зазору, выполненному между внешней поверхностью резонатора и внутренней поверхностью сопла, причем канал для подвода жидкости расположен тангенциально к внутренней поверхности стакана и выполнен в форме прямоугольной щели, при этом воздух подается через штуцер в корпусе и отверстие резонатора, а затем поступает по крайней мере в одну клиновидную щель, расположенную под углом по отношению к оси резонатора, причем величина угла находится в оптимальном интервале величин: 30÷60°, а в кольцевом зазоре между внутренней поверхностью стакана и внешней поверхностью резонатора размещено винтовое направляющее устройство, способствующее созданию вихревого потока жидкости, поступающей по каналу, а отношение расстояния h₂ от внешней поверхности днища корпуса до нижнего торца клапана к расстоянию h от внешней поверхности днища корпуса до точки пересечения осей внутреннего отверстия резонатора с клиновой щелью лежит в оптимальном интервале величин: h₂/h=6÷10; отношение расстояния h₂ от внешней поверхности днища корпуса до нижнего торца клапана к расстоянию h₁ от внешней поверхности днища корпуса до оси канала подвода жидкости лежит в оптимальном интервале величин: h₂/h₁=1,5÷3; отношение диаметра d внутреннего отверстия резонатора к диаметру d₄ внутренней поверхности корпуса лежит в оптимальном интервале величин: d/d₄=0,1÷0,3; отношение диаметра d внутреннего отверстия резонатора к диаметру d₁ внешней поверхности резонатора лежит в оптимальном интервале величин: d/d₁=0,3-0,7; отношение диаметра d₂ сопла к диаметру d₁ внешней поверхности резонатора лежит в оптимальном интервале величин: d₂/d₁=1,3÷1,7; отношение диаметра d внутреннего отверстия резонатора к расстоянию h от внешней поверхности днища корпуса до точки пересечения осей внутреннего отверстия резонатора с клиновидной щелью лежит в оптимальном интервале величин: d/h=0,3÷0,7.