УЗЕЛ ПОДАЧИ ПАРА В ТЕПЛООБМЕННЫЙ АППАРАТ Российский патент 2017 года по МПК F28F99/00 F28B11/00 

Изобретение относится к системам подачи водяного пара и отвода конденсата в теплообменные аппараты и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Известны узлы подачи пара в теплообменные аппараты, в которых имеется регулятор расхода пара, узел измерения расхода пара, а конденсат выводится в систему сбора конденсата. Конденсат пара выводят с помощью конденсатоотводчиков или через емкость с регулятором уровня. Для регулирования расхода используются клапаны-регуляторы, расход пара определяют по перепаду давления на диафрагме или в трубке Вентури. (В.Г. Дианов. Автоматизация производственных процессов нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. М.: Химия, 1968 - 328 с. С. 283, 175). Система сбора конденсата может содержать емкости, в которых за счет снижения давления получают пар вторичного вскипания.

Пар в теплообменные аппараты обычно подают из общезаводской или внутрицеховой сети, в которой поддерживается определенное давление. Клапан-регулятор регулирует расход пара и в теплообменном аппарате устанавливается такое давление пара, при котором обеспечивается передача требуемого количества тепла при данных условиях теплопередачи. Перепад давления между давлением в сети и давлением в теплообменном аппарате, как правило, не используется. При снижении давления в регуляторе расхода пар становится перегретым, что отрицательно влияет на эффективность теплопередачи в теплообменном аппарате. При большом перепаде давлений для измерения расхода обычно используют диафрагму, так как она проще и дешевле, чем трубка Вентури. Трубка Вентури имеет низкое гидравлическое сопротивление, и ее используют в случаях, когда требуется обеспечить низкий перепад давления. Пар вторичного вскипания имеет сравнительно низкое давление и его количество невелико. Этот пар редко удается использовать в основном технологическом процессе и его используют для вспомогательных целей, например в пароспутниках трубопроводов или для отопления помещений.

Известны струйные аппараты (струйные насосы), в которых в качестве рабочей среды используется водяной пар (Е.Я. Соколов, Н.М. Зингер, Струйные аппараты, М.: Государственное энергетическое издательство, 1960. - 208 с.).

Такие аппараты иногда используют в системах подачи пара для вовлечения пара низкого давления в поток пара высокого давления. Струйные аппараты, как правило, имеют большую разность давлений на входе и на выходе и имеют сравнительно узкий рабочий диапазон. Использование традиционных струйных аппаратов в системах подачи пара целесообразно в тех случаях, когда имеется пар высокого давления и значительный источник пара низкого давления. Для обеспечения эффективной работы струйного аппарата требуется своя система автоматического регулирования. По этим причинам использование струйных аппаратов в системах подачи пара в индивидуальный теплообменный аппарат весьма ограничено.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является узел подачи пара в теплообменный аппарат, включающий клапан-регулятор, узел измерения расхода пара, включающий трубку Вентури, конденсатоотводчик и емкость получения пара вторичного вскипания. (В.Г. Дианов, Автоматизация производственных процессов нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. М.: Химия, 1968 - 328 с.)

Недостатком прототипа является то, что пар вторичного вскипания не используется в самом теплообменнике.

Задачей изобретения является экономия водяного пара.

Технический результат достигается тем, что в известном узле подачи пара в теплообменный аппарат, включающем клапан-регулятор, узел измерения расхода пара с трубкой Вентури, конденсатоотводчик и емкость получения пара вторичного вскипания, согласно изобретению в трубке Вентури в области низкого давления имеется отверстие для ввода пара, которое соединено трубопроводом с емкостью получения пара вторичного вскипания.

Наличие в трубке Вентури в области низкого давления отверстия для ввода пара, которое соединено трубопроводом с емкостью получения пара вторичного вскипания, приводит к тому, что пар вторичного вскипания вовлекается в основной поток пара, и, таким образом, обеспечивается экономия водяного пара. Пар вторичного вскипания имеет более низкую температуру и при его добавлении в основной поток уменьшается степень перегрева пара, что положительно влияет на эффективность теплообмена. Трубка Вентури совмещает роль средства измерения расхода и роль струйного аппарата. Создание дополнительного отверстия в трубке Вентури и дополнительный трубопровод вносят небольшое усложнение в систему и не требуют больших дополнительных затрат. В системах подачи пара, в которых для измерения расхода используется диафрагма и отсутствует емкость получения пара вторичного вскипания, для использования изобретения потребуются дополнительные затраты на установку трубки Вентури и емкости, но эти затраты также невелики.

На фиг. 1 изображен узел подачи пара в теплообменный аппарат.

Узел подачи пара в теплообменный аппарат 1 включает клапан-регулятор 2, узел 3 измерения расхода пара с трубкой 4 Вентури, конденсатоотводчик 5, емкость 6 получения пара вторичного вскипания, трубопровод 7, соединяющий емкость 6 и отверстие 8 в области низкого давления трубки 4 Вентури.

Пар через клапан-регулятор 2 поступает в трубку 4 Вентури, которая является составной частью узла 3 измерения расхода. В сужении трубки 4 Вентури возникает область низкого давления. Далее пар поступает в теплообменный аппарат 1, конденсируется и конденсат через конденсатоотводчик 5 поступает в емкость 6 получения пара вторичного вскипания. Емкость 6 получения пара вторичного вскипания соединена с отверстием 8 в области низкого давления трубки 4 Вентури трубопроводом 7. За счет снижения давления в емкости 6 происходит вскипание и полученный пар по трубопроводу 7 поступает в область низкого давления трубки 4 Вентури и далее в теплообменный аппарат 1. Таким образом, пар вторичного вскипания вовлекается в основной поток пара, что обеспечивает экономию водяного пара.

Например, в сети поддерживается давление пара 2,4 МПа, а в теплообменном аппарате давление составляет 2,0 МПа, чему соответствует температура конденсации 212,4°C. При соответствующем выборе диаметров в сужении трубки Вентури давление может быть снижено до 1,6 МПа, причем суммарное сопротивление трубки Вентури не превысит 0,1 МПа. При снижении давления до 1,6 МПа в емкости получения пара вторичного вскипания 6 температура конденсата снизится до 201,4°C. При снижении температуры конденсата на 11°C испарится более 2% конденсата. То есть экономия пара в теплообменном аппарате составит примерно 2%.

Изобретение относится к системам подачи водяного пара и отвода конденсата в теплообменные аппараты и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности. Узел подачи пара в теплообменный аппарат включает клапан-регулятор, узел измерения расхода пара с трубкой Вентури, конденсатоотводчик и емкость получения пара вторичного вскипания, причем в трубке Вентури в области низкого давления имеется отверстие для ввода пара, которое соединено трубопроводом с емкостью получения пара вторичного вскипания. Технический результат достигается за счет того, что пар вторичного вскипания вовлекается в основной поток пара и тем самым обеспечивается экономия пара. 1 ил.

Узел подачи пара в теплообменный аппарат, включающий клапан-регулятор, узел измерения расхода пара с трубкой Вентури, конденсатоотводчик и емкость получения пара вторичного вскипания, отличающийся тем, что в трубке Вентури в области низкого давления имеется отверстие для ввода пара, которое соединено трубопроводом с емкостью получения пара вторичного вскипания.