УСТАНОВКА СТРУЙНОГО ПАРОВОДЯНОГО ТЕПЛОНАГРЕВАТЕЛЯ Российский патент 2024 года по МПК F24D9/00 F28C3/00 

Установка струйного пароводяного теплонагревателя относится к струйной технике, может быть использована в отопительных системах для нагрева воды и транспортировки горячей воды [F24D 19/10, F28C 3/06, F24D 1/00, F28C 3/08, F04F 5/00].

Из уровня техники известна МНОГОКОРПУСНАЯ СИСТЕМА КАСКАДНОГО СТРУЙНОГО ТИПА С ТЕПЛООБМЕНОМ НА ОСНОВЕ ОТРАБОТАННОГО ПАРА, РЕКУПЕРАЦИЯ ТЕПЛА ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ И СОВМЕСТНАЯ ВЫРАБОТКА ТЕПЛА И ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ, [CN 102519069 A, 2012-06-27], относящаяся к многоэффектной системе каскадного струйного типа с теплообменом, основанной на рекуперации тепла отработанного пара и совместном производстве тепла и электроэнергии, относящейся к области утилизации тепла отработанного пара и совместного производства тепла и электроэнергии. Система состоит из паровой турбины, многокорпусного каскадного струйного теплового насоса, подогревателя последней ступени тепловой сети, пароводяного подогревателя низкого давления, высокотемпературного подогревателя тепловой сети, конденсатора пара, электрогенератора и конденсатного насоса. Многокорпусный каскадный струйный тепловой насос состоит из смесительной секции первой ступени каскада, горловины первой ступени каскада, диффузионной секции первой ступени каскада, диффузионной секции последней ступени каскада и распределителя последней ступени каскада, которые последовательно соединены в единый корпус, при этом секция смешивания первой ступени каскада снабжена струйным отверстием первой ступени каскада. В системе используется многоступенчатый каскадный рабочий процесс, благодаря чему необратимые потери струйного теплового насоса значительно сокращаются, большая часть отработанного пара смешивается с экстрагируемым паром среднего давления, используемым в качестве рабочего пара, и давление увеличивается сильно. Первичная тепловая сеть возвращает воду, решаются технические проблемы эффективной утилизации отходящего тепла отработанного пара за счет применения струйного теплового насоса и подачи тепла за счет использования отработанного тепла отработанного пара, а эффективность утилизации отработанного тепла увеличивается в несколько раз. Недостатком данного технического решения является его сложная техническая реализация.

Также из уровня техники известно УСТРОЙСТВО СТРУЙНОГО ПАРОВОДЯНОГО НАГРЕВА [RU 2016105826 A, 2017-08-24], которое включает струйный аппарат 1, электронасос 2, вакуумный насос 3, содержащий входную камеру 4 с тангенциальной подачей 5 теплоносителя, и входное сопло 6, расположенное в ее центральной части 7, и выпускную камеру 8 с выходным соплом 9 для сброса теплоносителя к потребителю, кольцевым зазором 10, образованным расширяющимся конусом 11 и гидродросселем 12 в виде усеченного конуса, при этом конструкция струйного аппарата 1 по конструкции аналогична вакуумному насосу 3, его входная камера 13 снабжена выходным патрубком 14 для отвода теплоносителя из центральной части 15, а выходная камера 16 снабжена выпускным патрубком 17 для теплоносителя. Струйный аппарат 1 установлен аксиально по отношению к вакуумному насосу 3 и противоположно его входным камерам 13 и 4, соединенным насосной линией 18 с запорным клапаном 19. Входная насосная линия 20, и выходная насосная линия 21 вакуумного насоса 3 теплоносителя, и насосная линия 22 отвода теплоносителя из струйного аппарата 1 снабжены электронасосами 23, 24, 25, причем указанные насосные линии и насосная линия 34 ввода теплоносителя снабжены датчиками температуры 26, 27, 28 и 29 соответственно. Кроме того, гидродроссели 33 и 12 струйного аппарата и вакуумного насоса выполнены в виде усеченного конуса, причем струйный аппарат содержит кольцевой зазор 31, образованный расширяющимся конусом 32 и гидродросселем 33. Недостатком данного технического решения является его сложная техническая реализация.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является ПАРОВОДЯНОЙ СТРУЙНЫЙ АППАРАТ [RU 16019 U1, 2000-11-27], включающий корпус, патрубок подвода воды, соосно размещенные в корпусе паровое сопло Лаваля, камеру смешения, горловину, диффузор и центральное тело, сформированное из цилиндрических и конических участков, причем паровое сопло Лаваля размещено в корпусе с образованием кольцевой диафрагмы, сообщающейся с патрубком подвода воды и имеющей по ходу расширения парового сопла Лаваля сужение, отличающийся тем, что паровое сопло Лаваля установлено с возможностью продольного перемещения в пределах, обеспечивающих расположение его выходного сечения в области сужения кольцевой диафрагмы, а центральное тело - неподвижно, при этом участок центрального тела, размещенный в расширяющейся части парового сопла Лаваля, по ходу расширения выполнен в первой своей части с расширением, превосходящим степень расширения расширяющейся части парового сопла Лаваля, отличающийся тем, что он снабжен установленной вдоль корпуса трубой, окружающей паровое сопло Лаваля и центральное тело, при этом на участке внутренней поверхности трубы, окружающем расширяющуюся часть парового сопла Лаваля, закреплена кольцевая вставка, имеющая сужение внутренней полости по ходу расширения сопла Лаваля. Основными недостатками аналогов и прототипов является сложная техническая реализация при низком уровне надежности.

Техническим результатом данного решения является упрощение конструкции струйного пароводяного теплонагревателя.

Заявленный технический результат достигается за счет того, что установка струйного пароводяного теплонагревателя содержит межтрубное пространство, образованное внешней трубой и трубой с шипами и щелями, на трубе с шипами и щелями равномерно по поверхности размещены шип-барьеры, в основании которых выполнены щели для воды тангенциальные, в основании установки струйного пароводяного теплонагревателя выполнена коаксиальная щель отвода воды, имеющая форму окружности, при этом пароводяная смесь поступает в установку струйного пароводяного теплонагревателя через трубы ввода воды, входящие во внешнюю трубу с противоположных сторон, при этом направление подачи пароводяной смеси из разных труб встречное, удаление пароводяной смеси из установки выполнено через дроссель отвода воды, смонтированного в основании и имеющего конусообразную форму, при этом зоны повышенного давления воды образуются за шип-барьерами, а за зонами повышенного давления воды образуются зоны пониженного давления воды.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 - Вид сверху струйного устройства.

На фиг. 2 - Разрез струйного устройства по профилю 1-1.

На фиг. 3 - Разрез струйного устройства по профилю 2-2.

На фигурах обозначено: 1 -межтрубное пространство, 2 - внешняя труба, 3 - труба с шипами и щелями, 4 - шип-барьер, 5 - щель для воды тангенциальная, 6 - коаксиальная щель отвода воды, 7 - труба ввода воды, 8 - дроссель отвода воды, 9 - зона повышенного давления воды, 10 - зона пониженного давления воды.

Осуществление изобретения

Установка струйного пароводяного теплонагревателя содержит межтрубное пространство 1, образованное внешней трубой 2 и трубой с шипами и щелями 3. На трубе с шипами и щелями 3 равномерно по поверхности размещены шип-барьеры 4, в основании которых выполнены щели для воды тангенциальные 5, в основании установки струйного пароводяного теплонагревателя выполнена коаксиальная щель отвода воды 6, имеющая форму окружности. Пароводяная смесь поступает в установку струйного пароводяного теплонагревателя через трубы ввода воды 7, входящие во внешнюю трубу 2 с противоположных сторон, при этом направление подачи пароводяной смеси из разных труб встречное. Удаление пароводяной смеси из установки выполнено через дроссель отвода воды 8, смонтированного в основании и имеющего конусообразную форму, при этом зоны повышенного давления воды 9 образуются за шип-барьерами 4, а за зонами повышенного давления воды 9 образуются зоны пониженного давления воды 10.

Изобретение используется следующим образом.

Принцип действия предлагаемого изобретения, прототипа и аналогов совпадают по гидродинамике процессов. На первом этапе движения воды организуют скачок уплотнения(давления) в однофазном потоке, последующий разгон водяного потока до скоростей, достаточных для генерации паровоздушных пузырьков (с насыщенным паром), и развитие двухфазного потока до сверхзвуковых скоростей, и далее путем торможения двухфазного потока в однофазный с выделением дополнительного теплового импульса за счет сжатия паровоздушных пузырьков в смеси давлением в соответствии с уравнением Бернулли.

Однако вышеописанный механизм обычно происходит в двух устройствах одновременно, как это реализуется в большинстве однотипных устройств. При этом действующий дополнительный механизм передачи тепла через промежуточную стадию создания нагретого пара и его передачу в вакуумный насос.

Такое решение приводит к усложнению устройства теплогенератора в целом и его удорожанию за счет удвоения применения насосов, датчиков, запорной арматуры.

В предлагаемом изобретении будет использоваться одно струйное устройство со следующими улучшениями - организуется коллектор до входа воды в тангенциальную щель, при этом конструкция коллектора позволяет уже на этой стадии разгона потока воды создать дополнительные зоны повышенного давления и разрежения, что позволяет усилить генерацию паровых пузырьков и увеличить давление на входе тангенциального канала, и, соответственно, улучшит проходимость данного канала.

Технический результат - упрощение конструкции струйного пароводяного теплонагревателя, достигается за счет того, что в устройстве созданы дополнительные зоны повышенного давления и разрежения, что позволяет усилить генерацию паровых пузырьков и увеличить давление на входе тангенциального канала, и, соответственно, улучшит проходимость данного канала.

Пример реализации

Для практической проверки изобретения был создан макет предлагаемого устройства. Пробные пуски данного устройства показали, что установка струйного пароводяного теплонагревателя эффективно проводит тепловой нагрев воды и обладает сопоставимыми характеристиками с другими устройствами, используемыми для нагрева воды. В настоящее время рассматривается вопрос о проведении испытаний макета устройства на длительность максимальной эксплуатации. Таким образом, будут получены практические результаты, подтверждающие эффективность использования установки струйного пароводяного теплонагревателя, в сравнении с существующими аналогами.

Установка струйного пароводяного теплонагревателя относится к струйной технике, может быть использована в отопительных системах для нагрева воды и транспортировки горячей воды. Установка струйного пароводяного теплонагревателя содержит межтрубное пространство, образованное внешней трубой и трубой с шипами и щелями, на трубе с шипами и щелями равномерно по поверхности размещены шип-барьеры, в основании которых выполнены щели для воды тангенциальные. В основании установки струйного пароводяного теплонагревателя выполнена коаксиальная щель отвода воды, имеющая форму окружности. Пароводяная смесь поступает в установку струйного пароводяного теплонагревателя через трубы ввода воды, входящие во внешнюю трубу с противоположных сторон. Направление подачи пароводяной смеси из разных труб встречное, удаление пароводяной смеси из установки выполнено через дроссель отвода воды, смонтированного в основании и имеющего конусообразную форму. Зоны повышенного давления воды образуются за шип-барьерами, а за зонами повышенного давления воды образуются зоны пониженного давления воды. Технический результат заключается в упрощении конструкции струйного пароводяного теплонагревателя. 3 ил.

Установка струйного пароводяного теплонагревателя, содержащая межтрубное пространство, образованное внешней трубой и трубой с шипами и щелями, на трубе с шипами и щелями равномерно по поверхности размещены шип-барьеры, в основании которых выполнены щели для воды тангенциальные, в основании установки струйного пароводяного теплонагревателя выполнена коаксиальная щель отвода воды, имеющая форму окружности, при этом пароводяная смесь поступает в установку струйного пароводяного теплонагревателя через трубы ввода воды, входящие во внешнюю трубу с противоположных сторон, при этом направление подачи пароводяной смеси из разных труб встречное, удаление пароводяной смеси из установки выполнено через дроссель отвода воды, смонтированного в основании и имеющего конусообразную форму, при этом зоны повышенного давления воды образуются за шип-барьерами, за зонами повышенного давления воды образуются зоны пониженного давления воды.