ПАРОГЕНЕРАТОР Российский патент 2018 года по МПК F22B1/00 

Изобретение относится к парогенерирующим устройствам и может быть использовано в энергетическом машиностроении и криогенных системах.

Известно устройство для повышения устойчивости системы, заключающийся в выборе места расположения гидравлического сопротивления по длине трубопровода парогененирующего канала (см. параграф 16.10 в книге: Теплопередача в двухфазном потоке. Под ред. Д. Баттервороса и Г. Хьюитта: пер. с англ. - М: Энергия, 1980. - 328 с).

Недостаток устройства в том, что он трудоемок для осуществления, т.к. необходимо провести значительное количество экспериментальных работ по определению места постановки гидравлического сопротивления для обеспечения устойчивости системы, а также в том, что не всегда можно добиться устойчивости течения теплоносителя без дополнительных мероприятий, например, дополнительного увеличения гидравлического сопротивления на входе в парогенерирующий канал.

Известно устройство для повышения устойчивости системы заключающийся в локализации процесса испарения жидкого продукта между двумя гидравлическими сопротивлениями (см. стр. 39, рис. 1.1., Устойчивость кипящих аппаратов. И.И. Морозов, В.А. Герлига. Атомиздат. 1969. - 280 с).

Недостаток устройства в том, что не всегда возможно обеспечение устойчивости системы без значительного увеличения гидравлического сопротивления на входе и выходе парогенерирующего канала, что требует дополнительной мощности на прокачку рабочего продукта через этот канал.

Задачами изобретения являются повышение эффективности работы и устойчивости течения теплоносителя в парогенерирующем канале.

Указанные задачи в предлагаемом парогенераторе, содержащем параллельные парогенерирующие каналы различной длины с равными площадями проходных поперечных сечений, соединенные с входным и выходным коллекторами через дросселирующие шайбы, решаются тем, что, площадь проходных сечений дросселирующих шайб для парогенерирующих каналов большей длины больше, чем для парогенерирующих каналов меньшей длины, при этом отношение площади проходного сечения шайбы парогенерирующего канала большей длины к площади проходного сечения шайбы парогенерирующего канала меньшей длины прямо пропорционально отношению площади теплопередающей поверхности парогенерирующего канала большей длины к площади теплопередающей поверхности парогенерирующего канала меньшей длины. Указанные выше задачи в предлагаемом парогенераторе, содержащем параллельные парогенерирующие каналы различной длины соединенные с входным и выходным коллекторами через дросселирующие шайбы, при этом все входные шайбы в парогенерирующие каналы с одинаковой площадью проходного сечения и выходные шайбы из парогенерирующих каналов также с одинаковой площадью проходного сечения, решаются также тем, что, с целью повышения эффективности и устойчивости работы, площадь поперечного сечения парогенерирующих каналов большей длины меньше, чем парогенерирующих каналов меньшей длины, при этом площади теплопередающих поверхностей всех парогенерирующих каналов большей и меньшей длины одинаковы, а также тем, что отношение площади сечения входных шайб к площади сечения соответствующим им выходным шайбам одинаково для всех параллельных парогенерирующих каналов, и тем, что суммарное гидравлическое сопротивление парогенерирующих каналов различной длины с входными и выходными шайбами одинаково для всех параллельных парогенерирующих каналов, и тем, что, короткие парогенерирующие каналы имеют наружные ребра, при этом для каждого короткого парогенерирующего канала сумма теплопередающей площади ребер и теплопередающей площади парогенерирующего канала равна площади теплопередающей поверхности длинного парогенерирующего канала без ребер, а также тем, что при поперечном обтекании парогенерирующих каналов внешним теплоносителем, внешний горячий теплоноситель направлен со стороны парогенерирующих каналов меньшей длины в сторону парогенерирующих каналов большей длины. Кроме этого, задача повышения эффективности работы парогенератора с поперечным обтеканием парогенерирующих каналов внешним теплоносителем со стороны парогенерирующих каналов большей длины в сторону парогенерирующих каналов меньшей длины, решается тем, что, на пути внешнего горячего теплоносителя установлен дефлектор, распределяющий расход горячего теплоносителя по парогенерирующим каналам прямо пропорционально площадям теплопередающих поверхностей парогенерирующих каналов. Дополнительно задача по повышению устойчивости работы парогенератора с поперечным обтеканием парогенерирующих каналов внешним теплоносителем со стороны парогенерирующих каналов большей длины в сторону парогенерирующих каналов меньшей длины, решается тем, что, на пути внешнего горячего теплоносителя установлен дефлектор, распределяющий расход горячего теплоносителя по парогенерирующим каналам обратно пропорционально площадям теплопередающих поверхностей парогенерирующих каналов, а также тем, что параллельно перед дефлектором и парогенерирующими каналами на входе горячего теплоносителя установлены перфорированные теплоизолированные каналы для подачи охлаждающей среды на дефлектор и на парогенерирующие каналы и тем, что перфорированные теплоизолированные каналы соединены с регулятором расхода охлаждающей среды, который, в свою очередь, соединен с блоком управления.

В известных технических решениях признаков сходных с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, не обнаружено, следовательно, это решение обладает существенными отличиями. Приведенная совокупность признаков в сравнении с известным уровнем техники позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения условию «новизна». В то же время, заявляемое техническое решение применимо в промышленности, в частности в энергетическом машиностроении и криогенных системах и может быть использовано в парогенерирующих системах и устройствах, поэтому оно соответствует условию «промышленная применимость».

Изобретение поясняется следующими схемами.

На фиг. 1 представлена схема парогенератора с парогенерирующими каналами различной длины, площадь проходных сечений дросселирующих шайб для парогенерирующих каналов большей длины больше, чем для парогенерирующих каналов меньшей длины, при этом отношение площади проходного сечения шайбы парогенерирующего канала большей длины к площади проходного сечения шайбы парогенерирующего канала меньшей длины прямо пропорционально отношению площади теплопередающей поверхности парогенерирующего канала большей длины к площади теплопередающей поверхности парогенерирующего канала меньшей длины.

На фиг. 2 представлена схема парогенератора с парогенерирующими каналами различной длины, у которого площади проходных сечений шайб на входе одинаковы для всех парогенерирующих каналов, а также площади проходных сечений шайб на выходе также одинаковы и пропорциональны площадям шайб на входе, площадь поперечного сечения парогенерирующих каналов большей длины меньше, чем парогенерирующих каналов меньшей длины, при этом площади теплопередающих поверхностей всех парогенерирующих каналов большей и меньшей длины одинаковы.

На фиг. 3 представлена схема парогенератора с парогенерирующими каналами различной длины, короткие парогенерирующие каналы имеют наружные ребра, при этом для каждого короткого парогенерирующего канала сумма теплопередающей площади ребер и теплопередающей площади парогенерирующего канала равна площади теплопередающей поверхности длинного парогенерирующего канала без ребер.

На фиг. 4 представлена схема парогенератора, у которого на пути внешнего горячего теплоносителя установлен дефлектор, распределяющий расход горячего теплоносителя по парогенерирующим каналам прямо пропорционально площадям теплопередающих поверхностей парогенерирующих каналов.

На фиг. 5 представлена схема парогенератора, у которого на пути внешнего горячего теплоносителя установлен дефлектор, распределяющий расход горячего теплоносителя по парогенерирующим каналам обратно пропорционально площадям теплопередающих поверхностей парогенерирующих каналов.

На фиг. 6 представлена схема парогенератора, у которого параллельно перед дефлектором и парогенерирующими каналами на входе горячего теплоносителя установлены перфорированные теплоизолированные каналы для подачи охлаждающей среды на дефлектор и на парогенерирующие каналы.

На фиг. 7 представлена схема парогенератора, у которого перфорированные теплоизолированные каналы соединены с регулятором расхода охлаждающей среды, который, в свою очередь, соединен с блоком управления.

Устройство по п. 1 (фиг. 1) формулы содержит входной коллектор 1, соединенный через дроссельные шайбы 2, 3, 4 и 5 соответственно с парогенерирующими каналами 6, 7, 8 и 9, выходы которых через соответствующие дросселирующие шайбы 10, 11, 12 и 13 соединены с выходным коллектором 14. Площади проходных сечений входных шайб 2, 3, 4 и 5 парогенерирующих каналов большей длины больше, чем парогенерирующих каналов меньшей длины, т.е.: F₅>F₄>F₃>F₂. Площади проходных сечений выходных шайб 10, 11, 12 и 13 для парогенерирующих каналов большей длины также больше, чем парогенерирующих каналов меньшей длины, т.е.: F₁₃>F₁₂>F₁₁>F₁₀.

Устройство по п. 2 (фиг. 2) формулы содержит входной коллектор 1, соединенный через дроссельные шайбы 2, 3, 4 и 5 соответственно с парогенерирующими каналами 6, 7, 8 и 9 разной площади проходного сечения, выходы которых через соответствующие дросселирующие шайбы 10, 11, 12 и 13 соединены с выходным коллектором 14. Площади проходных сечений парогенерирующих каналов большей длины меньше, чем для парогенерирующих каналов меньшей длины, т.е.: F₆>F₇>F₈>F₉. Площади проходных сечений входных шайб 2, 3, 4 и 5 для всех парогенерирующих каналов одинаковы, т.е.: F₅=F₄=F₃=F₂. Площади проходных сечений выходных шайб 10, 11, 12 и 13 для всех парогенерирующих каналов одинаковы, т.е.: F₁₃=F₁₂=F₁₁=F₁₀. При этом теплопередающие площади всех парогенерирующих каналов 6, 7, 8 и 9 одинаковы, т.е.: F_Q6==F_Q7=F_Q8=F_Q9.

Устройство по п. 3 (фиг. 1 и фиг. 2) в отличие от п. 1 и п. 2 формулы содержит входные 2, 3, 4 и 5 и выходные 10, 11, 12 и 13 шайбы с одинаковым отношением соответствующих площадей проходных сечений этих шайб, т.е.: F₅/F₁₃=F₄/F₁₂=F₃/F₁₁=F₂/F₁₀.

Устройство по п. 4 (фиг. 1 и фиг. 2) в отличие от п. 1, п. 2 и п. 3 формулы содержит все парогенерирующие каналы 6, 7, 8 и 9, с соответствующими им шайбами, равного гидравлического сопротивления, т.е.: ΔР₂+ΔР₆+ΔP₁₀=ΔP₃+ΔР₇+ΔР₁₁=ΔР₄+ΔР₈+ΔР₁₂=ΔP₅+ΔР₉+ΔР₁₃.

Устройство по п. 5 (фиг. 3) формулы содержит входной коллектор 1, соединенный через дроссельные шайбы 2, 3, 4 и 5 соответственно с короткими парогенерирующими каналами 6, 7, 8, имеющими наружные ребра 15, и длинным парогенерирующим каналом 9, не имеющий наружных ребер, выходы которых через соответствующие дросселирующие шайбы 10, 11, 12 и 13 соединены с выходным коллектором 14. При этом соответствующие суммы теплопередающей площади ребер 15 и теплопередающей площади парогенерирующих каналов 6, 7, 8 одинаковы и равны теплопередающей площади парогенерирующего канала 9, т.е.: F_Q6+F_pёбpaQ6=F_Q7+F_рёбpaQ7=F_Q8+F_рёбраQ8=F_Q9.

Устройство по п. 6 (фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3) формулы имеет поперечное направление внешнего горячего теплоносителя Q со стороны короткого парогенерирующего канала 6 в сторону длинного парогенерирующего канала 9.

Устройство по п. 7 (фиг. 4) формулы, в отличие от фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3, содержит направляющий дефлектор 16 для поперечного распределения внешнего горячего теплоносителя Q со стороны длинного парогенерирующего канала 9 в сторону короткого парогенерирующего канала 6, причем на короткий парогенерирующий канал 6 поступает наименьшее количество внешнего горячего теплоносителя Q, т.е.: Q₉>Q₈>Q₇>Q₆. устройство по п. 8 (фиг. 5) формулы, в отличие от фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3, содержит направляющий дефлектор 17 для поперечного распределения внешнего горячего теплоносителя Q со стороны длинного парогенерирующего канала 9 в сторону короткого парогенерирующего канала 6, причем на короткий парогенерирующий канал 6 поступает наибольшее количество внешнего горячего теплоносителя Q, т.е.: Q₆>Q₇>Q₈>Q₉.

Устройство по п. 9 (фиг. 6) формулы, в отличие от фиг. 4 и фиг. 5, дополнительно содержит параллельно перед дефлектором 16 или 17 и парогенерирующим каналом 9 на входе горячего теплоносителя Q перфорированные (с отверстиями в направлении дефлектора 16 или 17 и парогенерирующего канала 9) теплоизолированные каналы 18 для подачи охлаждающей среды G на дефлектор 16 или 17 и на парогенерирующие каналы 6, 7, 8 и 9.

Устройство по п. 10 (фиг. 7) формулы, в отличие от фиг. 6, дополнительно содержит регулятор расхода 19 охлаждающей среды G, соединенный с теплоизолированными перфорированными каналами 18 и с блоком управления 20.

Парогенератор по п. 1 формулы (фиг. 1) работает следующим образом. Рабочий продукт поступает из входного коллектора 1 через шайбы 2, 3, 4 и 5 (фиг. 1) в соответствующие парогенерирующие каналы 6, 7, 8 и 9 различной длины с одинаковой площадью проходного сечения, где испаряется за счет подводимой через его стенки внешней теплоты Q, а далее через выходные шайбы 10, 11, 12 и 13 газовая фаза рабочего продукта выходит в смесительный коллектор 14. Отношение площадей F_шi/F_шj проходного сечения шайб 2, 3, 4 и 5 на входе в парогенерирующие каналы 6, 7, 8 и 9 прямо пропорционально отношению площадей F_Qi/F_Qj теплопередающих поверхностей этих же парогенерирующих каналов или, например, диаметр шайбы 2 на входе в один из парогенерирующих каналов в зависимости от диаметра шайбы 3 в другой канал прямо пропорционален корню квадратному из отношения длин этих парогенерирующих каналов: d_шi=d_шj(L_i/L_j)^-0,5, где L_i и L_j соответственно длина i и j парогенерирующих каналов. Расход рабочего тела на входе, например, в i парогенерирующий канал 6 пропорционален площади проходного сечения шайбы 2 на его входе: G_i=ρWF_шi. Согласно тому, что площадь проходных сечений дросселирующих шайб 3, 4 и 5 для парогенерирующих каналов 7, 8 и 9 большей длины больше, чем для парогенерирующего канала 6 меньшей длины прямо пропорционально отношению соответствующей площади теплопередающей поверхности парогенерирующих каналов 7, 8 и 9 большей длины к соответствующей площади теплопередающей поверхности парогенерирующих каналов 6, 7 и 8 меньшей длины количество теплоты подводимой к единице расхода рабочего тела в парогенерирующих каналах 6, 7, 8 и 9 различной длины будет примерно одинаковым. Идентичное количество подводимого тепла к рабочему телу в парогенераторе, во первых, снизит пульсационную составляющую давления и расхода рабочего тела в параллельных парогенерирующих каналах 6, 7, 8 и 9 различной длины, во вторых, исключит вероятность образования стержневого режима течения рабочего продукта в коротких парогенерирующих каналах 6, 7 и 8, при котором жидкая фаза рабочего продукта достигает соответствующих шайб 10, 11 и 12 на выходе из парогенерирующих каналов 6, 7 и 8, что в свою очередь, приводит к возрастанию гидравлического сопротивления на его выходе, а значит и к неустойчивости работы парогенератора.

Парогенератор по п. 2 формулы (фиг. 2) работает следующим образом. Рабочий продукт поступает из входного коллектора 1 через шайбы 2, 3, 4 и 5, имеющих одинаковое проходное сечение (фиг. 2), в парогенерирующие каналы 6, 7, 8 и 9 различной длины парогенератора, где испаряется за счет подводимой через его стенки внешней теплоты Q, а далее через выходные шайбы 10, 11, 12 и 13 газовая фаза рабочего продукта выходит в смесительный коллектор 14. Площади проходного сечения парогенерирующих каналов 7, 8 и 9 большей длины меньше площади проходного сечения парогенерирующего канала 6 меньшей длины: F₉<F₈<F₇<F₆, при этом площади теплопередающих поверхностей этих парогенерирующих каналов одинаковы: F_Q5=F_Q4=F_Q3=F_Q2 или диаметр парогенерирующего канала i большей длины L_i в зависимости от диаметра парогенерирующего канала j меньшей длины L_i обратно пропорционален отношению длин этих каналов: d_кi=d_кj(L_j/L_i), где L_i и L_j соответственно длина i и j парогенерирующих каналов. Через входные шайбы 2, 3, 4 и 5 имеющие одинаковое проходное сечение, в парогенерирующие каналы 6, 7, 8 и 9 поступает одинаковый расход рабочего продукта. Из-за того, что площадь поперечного сечения парогенерирующих каналов большей длины меньше, чем парогенерирующих каналов меньшей длины, а площади теплопередающей поверхности парогенерирующих каналов 6, 7, 8 и 9 одинаковы, то подвод теплоты к рабочему продукту во всех парогенерирующих каналах различной длины примерно одинаков. Это позволяет, во первых, уровнять линейное гидравлическое сопротивление парогенерирующих каналов всех длин, что в свою очередь, снижает пульсационные составляющие давления и расхода рабочего продукта в различных парогенерирующих каналах 6, 7, 8 и 9 парогенератора, во вторых, исключит вероятность образования стержневого режима течения рабочего продукта в коротких парогенерирующих каналах 6, 7, и 8, при котором жидкая фаза рабочего продукта может достигать шайб 10, 11 и 12 на выходе из парогенерирующих каналов 6, 7 или 8, что в свою очередь, приводит к возрастанию гидравлического сопротивления на их выходе, а значит и к неустойчивости работы парогенератора.

Парогенератор по п. 3 (фиг. 1 и фиг. 2) работает следующим образом. Одинаковое отношение площадей проходных сечений входных шайб к соответствующим площадям проходных сечений выходных шайб для длинных 8, 9 и коротких 6, 7 парогенерирующих каналов позволяет оптимально подводить жидкую фазу рабочего продукта к каждому из парогенерирующих каналов, а также оптимально отводить из них газовую фазу рабочего продукта. Это позволяет уменьшить пульсацию давления рабочего продукта в парогенерирующих каналах различной длины.

Парогенератор по п. 4 (фиг. 1 и фиг. 2) работает следующим образом. Гидравлическое сопротивление каждого из парогенерирующих каналов 6, 7, 8 и 9 парогенератора вместе с соответствующими входными 2, 3, 4, 5 и выходными 10, 11, 12, 13 шайбами одинаково для всех парогенерирующих каналов. Одинаковое гидравлическое сопротивление парогенерирующих каналов позволяет иметь расход рабочего продукта пропорциональный количеству подводимой через стенку парогенерирующих каналов теплоты Q, что снижает пульсации плотности рабочего продукта в парогенерирующих каналах 6, 7, 8 и 9, а значит и устойчивость работы парогенератора.

Парогенератор по п. 5 (фиг. 3) работает следующим образом. Рабочий продукт поступает из входного коллектора 1 через шайбы 2, 3, 4 и 5 в парогенерирующие каналы 6, 7, 8 и 9 различной длины парогенератора, где испаряется за счет подводимой через его стенки и ребра 15 внешней теплоты Q, а далее через выходные шайбы 10, 11, 12 и 13 газовая фаза рабочего продукта выходит в смесительный коллектор 14. Площади теплопередающих поверхностей парогенерирующих каналов 6, 7, 8 в сумме с теплопередающей площадью ребер и парогенерирующего канала 9 одинаковы, т.е.: F_Q6+F_рёбраQ6=F_Q7+F_рёбраQ7=F_Q8+F_рёбраQ8=F_Q9. Из-за того площади теплопередающей поверхности вместе с ребрами 15 парогенерирующих каналов 6, 7, 8 и парогенерирующего канала 9 без ребер одинаковы, то подвод теплоты к рабочему продукту во всех парогенерирующих каналах различной длины одинаков. Это позволяет, во первых, уровнять линейное гидравлическое сопротивление парогенерирующих каналов 6, 7, 8 и 9 всех длин, что в свою очередь, снижает пульсационные составляющие давления и расхода рабочего продукта в различных парогенерирующих каналах 6, 7, 8 и 9 парогенератора, во вторых, исключит вероятность образования стержневого режима течения рабочего продукта в коротких парогенерирующих каналах 6, 7, и 8, при котором жидкая фаза рабочего продукта может достигать шайб 10, 11 и 12 на выходе из парогенерирующих каналов 6, 7 или 8, что в свою очередь, приводит к возрастанию гидравлического сопротивления на их выходе, а значит и к неустойчивости работы парогенератора.

Парогенератор по п. 6 (фиг. 1 и фиг. 2) работает следующим образом. При подводе внешней теплоты Q в поперечном направлении со стороны парогенерирующего канала 6 меньшей длины в сторону парогенерирующего канала 9 большей длины, часть теплоты Q горячего теплоносителя затрачивается на подогрев рабочего продукта в коротких парогенерирующих каналах 6, 7 и 8. Это, во первых, позволяет снизить вероятность стержневого течения рабочего продукта в коротких парогенерирующих каналах 6, 7, во вторых, снижает температуру горячего теплоносителя при его движении от короткого 6 к длинным парогенерирующим каналам 8 и 9, что позволяет уменьшить тепловой поток к рабочему продукту в длинных парогенерирующих каналах 8 и 9, но из-за его большей длины и большей площади теплопередачи эффективность теплопередачи во всех парогенерирующих каналах 6, 7, 8 и 9 парогенератора примерно одинакова. Кроме этого, снижается вероятность образования стержневого режима течения во всех парогенерирующих каналах 6, 7, 8 и 9, т.к. при подаче горячего теплоносителя со стороны длинного парогенерирующего канала 9 в сторону короткого парогенерирующего канала 6, он охлаждается в большей степени, по сравнению, если бы его подача была в обратном направлении, и количества теплоты было бы не достаточно для испарения жидкой фазы в коротких парогенерирующих каналах 6 и 7.

Парогенератор по п. 7 (фиг. 4) работает следующим образом. Дефлектор 16 позволяет распределить теплоту Q от внешнего теплоносителя в поперечном направлении к парогенерирующим каналам 6, 7, 8 и 9 различной длины пропорционально площадям их теплопередающей поверхности. Теплота, подведенная к парогенерирующим каналам различной длины пропорционально расходу рабочего тела, протекающему в них, позволяет снизить пульсации давления между каналами, а также повысить эффективность теплопередачи в каждом из парогенерирующих каналов.

Парогенератор по п. 8 (фиг. 5) работает следующим образом. Дефлектор 17 позволяет распределить теплоту Q от внешнего теплоносителя в поперечном направлении к парогенерирующим каналам 6, 7, 8 и 9 различной длины обратно пропорционально площадям их теплопередающей поверхности. Теплота, подведенная к парогенерирующим каналам меньшей длины 6 и 7, будет больше, чем для парогенерирующих каналов большей длины 8 и 9. Это позволяет устранить вероятность образования стержневого режима течения в коротких парогенерирующих каналах 6, 7 и 8.

Парогенератор по п. 9 (фиг. 6) работает следующим образом. При прекращении или снижении подачи рабочего тела в парогенерирующие каналы 6, 7, 8 и 9, но при подаче с наружи теплоносителя Q, через перфорированные теплоизолированные каналы 18 на наружную поверхность парогенерирующего канала 9 и на наружную поверхность дефлектора 16 или 17 подают охлаждающую среду G. Это позволяет повысить надежность конструкции парогенерирующих каналов 6, 7, 8, 9 и дефлектора 16 или 17 (защита от прогорания стенок парогенерирующих каналов 6, 7, 8, 9 и дефлектора 16 или 17, а также их коробления под воздействием высокой наружной температуры при прекращении или снижении расхода рабочего продукта в парогенерирующих каналах 6, 7, 8 и 9), за счет создания пленочной завесы охлаждающей среды G. Кроме этого, за счет смешения горячего теплоносителя Q с охлаждающей средой G снижается суммарная температура среды с наружи парогенерирующих каналов 6, 7, 8, 9 и на поверхности дефлектора 16 или 17.

Парогенератор по п. 10 (фиг. 7) работает следующим образом. При увеличении количества внешней подводимой теплоты Q к парогенерирующим каналам 6, 7, 8 и 9, при прекращении подачи или снижении расхода рабочего продукта, увеличивают расход охлаждающей среды G с помощью регулятора расхода 19, которым управляют от блока управления 20 в зависимости от режима работы энергетической установки. Это повышает надежность конструкции парогенерирующих каналов 6, 7, 8, 9 и дефлектора 17 или 18 во всем диапазоне режимных параметров.

За счет оптимального соотношения площадей проходных сечений парогенерирующих каналов, входных и выходных шайб, а также теплопередающих поверхностей повышается устойчивость течения в парогенерирующих каналах, кроме этого снижается вероятность образования стержневого течения в каналах. За счет оптимизации площади теплопередачи парогенерирующих каналов различной длины уменьшается их длина, а значит и линейные габариты всего теплообменника, а также повышается эффективность теплопередачи. За счет подвода охлаждающей среды, при отключении подачи рабочего продукта в парогенерирующие каналы, повышена надежность конструкции теплообменника-парогенератора на всех режимах работы энергетической установки.

Таким образом, изобретением усовершенствован парогенератор, в котором изменены и оптимизированы характеристики парогенерирующего канала, входных и выходных дроссельных шайб, а также направление подвода теплоты и расхода к парогенерирующим каналам греющей среды.

Изобретение относится к энергетическому машиностроению и криогенным системам и может быть использовано в парогенерирующих системах и устройствах. Задачами изобретения являются повышение эффективности работы и устойчивости течения теплоносителя в парогенерирующих каналах. Указанные задачи в предлагаемом парогенераторе, содержащем параллельные парогенерирующие каналы различной длины с равными площадями проходных поперечных сечений, соединенные с входным и выходным коллекторами через дросселирующие шайбы, решаются тем, что площадь проходных сечений дросселирующих шайб для парогенерирующих каналов большей длины больше, чем для парогенерирующих каналов меньшей длины, при этом отношение площади проходного сечения шайбы парогенерирующего канала большей длины к площади проходного сечения шайбы парогенерирующего канала меньшей длины прямо пропорционально отношению площади теплопередающей поверхности парогенерирующего канала большей длины к площади теплопередающей поверхности парогенерирующего канала меньшей длины. Указанные выше задачи в предлагаемом парогенераторе, содержащем параллельные парогенерирующие каналы различной длины, соединенные с входным и выходным коллекторами через дросселирующие шайбы, при этом все входные шайбы в парогенерирующие каналы с одинаковой площадью проходного сечения и выходные шайбы из парогенерирующих каналов тоже с одинаковой площадью проходного сечения, также решаются тем, что площадь поперечного сечения парогенерирующих каналов большей длины меньше, чем парогенерирующих каналов меньшей длины, при этом площади теплопередающих поверхностей всех парогенерирующих каналов большей и меньшей длины одинаковы, а также тем, что отношение площади сечения входных шайб к площади сечения соответствующих им выходных шайб одинаково для всех параллельных парогенерирующих каналов, и тем, что суммарное гидравлическое сопротивление парогенерирующих каналов различной длины с входными и выходными шайбами одинаково для всех параллельных парогенерирующих каналов, и тем, что короткие парогенерирующие каналы имеют наружные ребра, при этом для каждого короткого парогенерирующего канала сумма теплопередающей площади ребер и теплопередающей площади парогенерирующего канала равна площади теплопередающей поверхности длинного парогенерирующего канала без ребер, а также тем, что при поперечном обтекании парогенерирующих каналов внешним теплоносителем внешний горячий теплоноситель направлен со стороны парогенерирующих каналов меньшей длины в сторону парогенерирующих каналов большей длины. Кроме этого, задача повышения эффективности работы парогенератора с поперечным обтеканием парогенерирующих каналов внешним теплоносителем со стороны парогенерирующих каналов большей длины в сторону парогенерирующих каналов меньшей длины решается тем, что на пути внешнего горячего теплоносителя установлен дефлектор, распределяющий расход горячего теплоносителя по парогенерирующим каналам прямо пропорционально площадям теплопередающих поверхностей парогенерирующих каналов. Дополнительно задача по повышению устойчивости работы парогенератора с поперечным обтеканием парогенерирующих каналов внешним теплоносителем со стороны парогенерирующих каналов большей длины в сторону парогенерирующих каналов меньшей длины решается тем, что на пути внешнего горячего теплоносителя установлен дефлектор, распределяющий расход горячего теплоносителя по парогенерирующим каналам обратно пропорционально площадям теплопередающих поверхностей парогенерирующих каналов, а также тем, что параллельно перед дефлектором и парогенерирующими каналами на входе горячего теплоносителя установлены перфорированные теплоизолированные каналы для подачи охлаждающей среды на дефлектор и на парогенерирующие каналы и тем, что перфорированные теплоизолированные каналы соединены с регулятором расхода охлаждающей среды, который, в свою очередь, соединен с блоком управления. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Парогенератор, содержащий параллельные парогенерирующие каналы различной длины с равными площадями проходных поперечных сечений, соединенные с входным и выходным коллекторами через дросселирующие шайбы, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности и устойчивости работы площадь проходных сечений дросселирующих шайб для парогенерирующих каналов большей длины больше, чем для парогенерирующих каналов меньшей длины, при этом отношение площади проходного сечения шайбы парогенерирующего канала большей длины к площади проходного сечения шайбы парогенерирующего канала меньшей длины прямо пропорционально отношению площади теплопередающей поверхности парогенерирующего канала большей длины к площади теплопередающей поверхности парогенерирующего канала меньшей длины.

2. Парогенератор, содержащий параллельные парогенерирующие каналы различной длины, соединенные с входным и выходным коллекторами через дросселирующие шайбы, при этом все входные шайбы в парогенерирующие каналы с одинаковой площадью проходного сечения и выходные шайбы из парогенерирующих каналов также с одинаковой площадью проходного сечения, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности и устойчивости работы площадь поперечного сечения парогенерирующих каналов большей длины меньше, чем парогенерирующих каналов меньшей длины, при этом площади теплопередающих поверхностей всех парогенерирующих каналов большей и меньшей длины одинаковы.

3. Парогенератор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что с целью повышения устойчивости работы отношение площади сечения входных шайб к площади сечения соответствующим им выходным шайбам одинаково для всех параллельных парогенерирующих каналов.

4. Парогенератор по п. 1, или 2, или 3, отличающийся тем, что с целью повышения устойчивости работы суммарное гидравлическое сопротивление парогенерирующих каналов различной длины с входными и выходными шайбами одинаково для всех параллельных парогенерирующих каналов.

5. Парогенератор по п. 1, или 2, или 3, или 4, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности и устойчивости работы короткие парогенерирующие каналы имеют наружные ребра, при этом для каждого короткого парогенерирующего канала сумма теплопередающей площади ребер и теплопередающей площади парогенерирующего канала равна площади теплопередающей поверхности длинного парогенерирующего канала без ребер.

6. Парогенератор по п. 1, или 2, или 3, или 4, или 5 с поперечным обтеканием парогенерирующих каналов внешним теплоносителем, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности и устойчивости работы внешний горячий теплоноситель направлен со стороны парогенерирующих каналов меньшей длины в сторону парогенерирующих каналов большей длины.

7. Парогенератор по п. 1, или 3, или 4 с поперечным обтеканием парогенерирующих каналов внешним теплоносителем со стороны парогенерирующих каналов большей длины в сторону парогенерирующих каналов меньшей длины, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности на пути внешнего горячего теплоносителя установлен дефлектор, распределяющий расход горячего теплоносителя по парогенерирующим каналам прямо пропорционально площадям теплопередающих поверхностей парогенерирующих каналов.

8. Парогенератор по п. 1, или 3, или 4 с поперечным обтеканием парогенерирующих каналов внешним теплоносителем со стороны парогенерирующих каналов большей длины в сторону парогенерирующих каналов меньшей длины, отличающийся тем, что с целью повышения устойчивости работы на пути внешнего горячего теплоносителя установлен дефлектор, распределяющий расход горячего теплоносителя по парогенерирующим каналам обратно пропорционально площадям теплопередающих поверхностей парогенерирующих каналов.

9. Парогенератор по п. 7 или 8, отличающийся тем, что с целью повышения надежности параллельно перед дефлектором и парогенерирующими каналами на входе горячего теплоносителя установлены перфорированные теплоизолированные каналы для подачи охлаждающей среды на дефлектор и на парогенерирующие каналы.

10. Парогенератор по п. 9, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности перфорированные теплоизолированные каналы соединены с регулятором расхода охлаждающей среды, который, в свою очередь, соединен с блоком управления.