Конденсатор пара теплоносителя на основе четырехокиси азота Советский патент 1983 года по МПК F28B1/02 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в конденсаторах газовых турбин энергетических установок с замкнутым гаэожидкостным циклом, в которых в качестве рабочего тела и теплрно сителя используется химически реагирующая четырехокись азота (, Известен конленсатор с принудительным водяным охлаждением, пред назначенный для конденсации парегазовых смесей, в частности пара химически реагирующей четырехокиси азота с добавками окиси азота, содержащий корпус с патрубками подво да пара и отвода конденсата и неконденсирующихся газов, размещенны внутри корпуса пучок конденсаторны труб, сообщенных с патрубками подв да и отвода охлаждающей жидкости Г Однако этот конденсатор не позволяет нарабатывать в нем окись азота (N0), являющуюся ингибитором коррозии конструкционных материало в среде Известен конденсатор пара тепло носителя на основе четырехокиси азота, содержащий корпус с патрубками подвода пара и отвода конденсата и неконденсирующихся газов, установленную на двшще корпуса с зазором относительно верхней части корпуса вертикальную перегородку, разделяющую внутреннюю полость кор пуса на. конденсатосборнуга часть и конденсационную с расположеиными в ней коллектором подвода перегретого пара, парораспределительной камерой и размещенный над последне пучок конденсаторных труб, сообщен ных с камерами подвода и отвода хладагента 2 }. Известный конденсатор обладает слабой эффективность наработки N0, требует значительного количества . перегретого пара f 0 для наработк нужного количества N0 и снижает тем самым КПД энергетической установки . Перегретый пар (2NO + 0.2 пода ваемый под слой конденсата через коллектор подвода перегретого пара размещенный между трубным пучком и парораспределительной камерой, смешивается с насыщенным паром (N дО ; 2NO-) / поступающим из паро распределительной камеры и еще на успевшим сконденсироваться, В результате происходит разбавление не прорекомбинировавшей окиси азота насыщенным равновесным паром, концентрация ее в паровых пузырях уменьшаетх:я, соответственно уменьшается и движущая сила процесса массопередачи. Кроме ToVo, свободный кислород поступает в обширную паровую полос конденсатора, где рекомбинирует с находящейся там окисью азота (2NO + + ) Пар бинарной смеси (в данном случае N0) всегда обогащен {по сравнению с жидкостью) наиболее легколетучим компонентом (МО), Время пребывания свободного кислорода в паровой полости конденсатора ввиду ее большого объема довольно значительно. Вследствие этого кислород связывает находящуюся в паре окись азота, что благодаря стремлению систе№л во сстановить равновесие состава пара и жидкости вызывает допрлнительное выделение N0 ИЗ конденсата. Цель изобретения - повышение экономичности, Поставленная цель достигается тем, что в конденсаторе пара теплоносителя на основе чегырехокиси азотар содержащем корпус с патрубками подвода пара и отвода конденсата и неконденсирующихся газов, установленную на днище корпуса с зазором относительно верхней части корпуса вертикальную перего эодку, разделяющую внутреннюю полость корпуса на конденсатосборную часть и конденссщионную с расположенными в ней коллектором подвода перегретого пара, парораспределительной камерой и размещенный над последней пучок конденсаторных труб, сообщенных с камерами подвода и отвода хладагента, перегородка установлена относительно парораспределительной камеры с зазором и в последнем размещен коллектор подвода перегретого пара, а над ним в верхней части корпуса дополнительно установлен наклонный козырек, нижняя кромка которого отстоит от перегородки на расстоянии, не превышающем величину зазора между парораспределительной камерой и перегородкой. На фиг, 1 изображен конденсатор, разрезу на фиг. 2 - сечение А-А на фиг, 1. Конденсатор пара теплоносителя на основе четырехокиси азота содержит корпус 1 с патрубками 2 подвода пара, патрубком 3 отвода конденсата н патрубками 4 отвода неконденсирующихся газов, вертикальную перегородку 5, разделяющую внутреннюю полость корпуса 1 на конденсатесборную часть б и конденсационную часть 7, коллектор 8 подвода перегретого пара, парораспределительную камеру 9, пучок конденсаторных труб 10, сообщенных с камерами 11 и 12 подвода и отводахладагента соответственно, козырек 13, установленный на.клонно в верхней части корпуса 1 над коллектором 8 подвода перегретого пара.

Конденсатор пара теплоносителя на основе четырехокиси азота работает следующим образом.

В рабочем состоянии конденсатора его рабочий объем заполнен конден,сатом выше уровня свободного верхнего края вертикальной перегородки 5 Пар по патрубкам 2 подвода пара поступает в полость парораспределительной камеры 9 и через отверстия в ней проникает в слой конденсата, где барбртируя, конденсируется. Тепл фазового перехода отводит хладагент (например вода Ь который поступает из камеры 11 подвода хладагента во внутрь конденсаторных труб 10 и уходит из них в камеру 12 отвода хладагента. Образующийся избыточный конденсат протекает между свободными краями перегородки 5 и козырька 13, омывает нижний его край, переливается через верхний край перегородки 5, поступает в конденсатосборную часть б, где переохлаждается на расположенной здесь части пучка конденсаторных труб 10, а затем отводится по патрубку 3 отвода конденсата. Неконденсирующиеся газы скапливаются в основном в паровом объеме конденсационной части 7,откуда отводятся в сдувку по патрубку 4 отвода неконденсирующихся газов.

Для наработки N0 под слой конденсата подают перегретый пар до температуры, соответствующей второй стадии реакции (2NO + N«2) Перегретый пар направляется в коллектор 8 подвода перегретого пара, через отверстия которого барботирует в конденсате, захолаживается в нем, причем N0 в конденсате растворяется.

Благодаря тому, что в зазоре между парораспределительной камерой 9 и вертикальной перегородкой 5 барботирует только перегретый пар N0 + , перемешивания этого потока с конденсирующимся паром 2N02 . не происходит.

Вы сво боди вши и ся ки елород (О )поднимается вверх, попадает в проход

между свободными краями перегородки 5 и козырька 13, где подхватывается потоком конденсата, выливающегося из конденсационной части 7 в конденсатосборную часть 6. Далее попадает в паровой объем над конденсатосборной частью 6, откуда удаляется в сдувку по патрубку 4 отвода неконденсирующихся газов.

В предлагаемом конденсаторе по 0 сравнению с известным для наработки в нем N0 требуется меньшее количество перегретого пара 2 N0 + 0 2N02,. поскольку подаваемый поток перегрв-, того пара используется более эффек5 тивно. Во-первых, этот поток, барбо тируя в конденсате, не перемешивается с конденсирующимся паром 2N02; N204 значит процессу массог отдачи и растворения N0 в не Q мешают посторонние примеси, во-вторых, освободиииийся 02 в результате растворения МО в . попадает в паровой объем над конденсатосборной частью б. Этот объем имеет го- r раздо меныаие размеры, чем объем над конденсационной частью 7. Поэтому время пребывания свободного Oj в паровом объеме меньше в предлага-; емом конденсаторе, чем в известном.

А значит за это время менылее количество свободного кислорода успеет прорекомбинировать с находящейся в паре окисью азота.

Расчеты показывают, что предлагаемый конденсатор повышает эффек5 тивность наработки добавок NOe

нем благодаря тому, что захолаживание потока 2NO + происходит быстрее и растворение 2NO в идет интенсивнеее, а время пре0 бывания свободного кислорода в малом паровом объеме над конденсатосборной часть б конденсатора значительно уменьшается, и свободный кислород большей частью, не успев с связать обратно N0, направляется

в сдувку. При этом на дополнительное охлаждение конденсатора при наработке NO требуется меньигее количество хладагента.

КОНДЕНСАТОР ПАРА ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ НА ОСНОВЕ ЧЕТЫРЕХОКИСИ АЗОТА,, содержащий корпус с патрубками подвода пара и отвода конденсата и неконденсирующихся газов, установленную на днище корпуса с зазором относительно верхней части корпуса вертикальную перегородку, разделяющую внутреннюю полость корпуса на конденсатосборную часть и конденсационную с расположенными в ней коллектором подвода перегретого пара, парораспределительной камерой и размещенный над последней пучок конденсаторных труб, сообщенных с камерами подвода и отвода хладагента, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности, перегородка установлена относительно парораспределительной камеряз с зазором, в последнем размещен коллектор подвода перегретого пара, а над ним в верхней части корпуса дополнительно установлен наклонный козырек, нижняя кромка которого от(Л стоит от перегородки на расстоянии, не превыи1ающем величину зазора между распределительной камерой и перегородкой . oi Ю oo Ю to