Испаритель Советский патент 1992 года по МПК F22B29/06 

Изобретение относится к области энергетики и химической технологии и может быть использовано для получения пара и выделения газов из жидкостей.

Известны расширители - сепараторы, содержащие цилиндрический сосуд, снабженный штуцерами для отвода образованного пара и для удаления воды.

Их недостатками являются большой удельный объем корпуса устройства ввиду малой площади зеркала испарения w вынос капель жидкости вместе с паровой фазой, что в итоге удорожает конструкцию расширителя и снижает надежность оборудования, подключенного к расширителю.

Известен также расширитель непрерывной продувки, состоящий из цилиндрического сосуда, снабженного трубками для отвода жидкой фазы, установленными в отверстия сосуда и расположёнными танген- циально поверхности корпуса, и влагоот- бойными щитками, размещенными на внутренних поверхностях корпуса и сосуда соответственно над трубками, и трубопроводом, расположенным тангенциально сосуду.

Недостатки такого расширителя связаны с малой поверхностью зеркала испарения, с малой скоростью всплытия пузырей. Ввиду большой нагрузки зеркала испарения наблюдается .унос капель жидкости с паром, что требует дополнительных сепара- ционных устройств. Унос капель жидкости увеличивается также за счет вскипания жидкости лишь в одно определенном месте сосуда, например при тангенциальном вводе питательного трубопровода это происходить на расстоянии 0,2 L/тгот ввода, где L - периметр расширительного бака.

Известна конструкция вихревого воздухоотделителя трубопроводной арматуры, в котором подвод газожидкостной смеси производится тангенциально в верхней части устройства. Выделение газов происходит при движении смеси по боковой и нижней торцовой стенкам воздухоотделителя,

Недостаток данной конструкции - малая производительность, обусловленная тем, что в качестве испарительной поверхности используется только часть внутренней поверхности расширительной камеры. Отсюда малая производительность и унос жидкости с отходящими газами. Для уменьшения уноса на газоотводящем патрубке предусмотрен сепаратор жидкости,

Известен также испаритель, содержа- щи и корпус, разделенный по меньшей мере одной обечайкой на расширительные отсеки, подключенные к патрубкам подвода перегретой жидкости, закрепленным соответственно в корпусе и обечайке.

Недостаток данной конструкции - малая производительность; так как в качестве испарительной поверхности служат только горизонтальные поверхности расширительных отсеков, а остальные поверхности стенок не работают. Необходимость использования сопла для разбрызгивания воды приводит к получению влажного пара, что требует установки сепаратора для уменьшения влажности пара.

Целью изобретения является повышение производительности и сухости получаемого пара..

Указанная цель достигается тем, что в испарителе, содержащем корпус, разделенный по меньшей мере одной обечайкой на расширительные отсеки, подключенные к своим патрубкам подвода перегретой жидкости, корпус и обечайка установлены вертикально; а патрубки закреплены в них тангенциально.

Благодаря этому процесс испарения происходит не тблько на горизонтальной поверхности воды в нижних частях отсеков испарителя, но также и на боковых стенках обечаек и корпуса испарителя. Это значительно увеличивает площадь зеркала испарения при том же объеме расширителя и при достаточном количестве обечаек как бы переводит процесс испарения с поверхностного в объемный.

Если в прототипе вода и пар последовательно проходят через отсеки, то в предлагаемом испарителе в каждый отсек поступает своя доля перегретой жидкости, что в итоге снижает толщину слоя воды на испаряющей поверхности и паровую нагрузку зеркала испарения. Все это приводит к тому, что если расход перегретой жидкости такой же, как в прототипе, то ввиду увеличения поверхности уменьшается паровая нагрузка зеркала испарения, что приводит к понижению скорости выхода пара, а отсюда к уменьшению его влажности. Снижается размер пузырей пара и капельной унос при схлопывании пузырей на выходе из слоя, т.е. повышается сухость пара, Облегчается выход пара, т.е. снижается давление в слое, сокращается путь пара через жидкость, это увеличивает эффективность работы испарительных поверхностей, т.е. их допустимую паровую нагрузку. Повышается центробежускорение ац

Увх ГВХ

где V

вх. - входная

скорость жидкости, гвх - радиус соответствующей обечайки, ввиду этого возрастает возврат капель, выносимых паром, обратно в жидкостный слой, что является одной из причин роста сухости пара.

В поле центробежных сил происходит уменьшение объема пузырей пара в (Зц/д) 3/2 раза, где g - ускорение свободного падения.

Например, при скорости ввода перегре- той жидкости, равной 10 м/с, при радиусе, равном 1 м, получаем /с , а (ац/д),6.

Кроме того, под действием центробежных сил растет скорость всплытия пузырей

пропорционально Эц/g, то есть в 1,7 раза. Это интенсифицирует тепломассообмен и выход пара.

Площадь зеркала испарения увеличивается .в

Збок.корп. Ь Оторц Ь X 5|обечаек Збок.корп. + Зторц

где Збок.корп, - площадь внутренней боковой поверхности корпуса испарителя, которая, является зеркалом испарения; ..

Зтбрц. - поверхность нижней торцевой 25 стенки .испарителя;

5 обечаек - сумма поверхностей п

обечаек.

Например, для устройства радиусом 1 м, при трех боковых рабочих поверхностях, используемых для испарения - одной внутренней поверхности корпуса и двух коаксиальных обечайках, поверхность испарения возрастает примерно в 1,4 раза.

На фиг.1 схематически представлен испаритель, вертикальное сечение; на фиг.2 - то же, вид сверху.

Испаритель содержит вертикальный корпус 1 с патрубком 2 для подачи первич- ной (перегретой) жидкости в раздающий коллектор 3, имеющий патрубки 4 для тангенциального подвода перегретой жидкости в расширительные отсеки 5 к внутренней поверхности корпуса 1 и крак- спальных вертикальных обечаек 6.

Корпус 1 имеет патрубки 7 и 8 для отвода пара и вторичной воды, а также перфорированные перегородки 9 и 10 для прохода пара и воды соответственно.

5

10

15

20

..

25

30 35

40 45

50

Испаритель работает следующим образом.;

По патрубку 2 перегретая жидкость поступает в раздающий коллектор 3, оттуда по патрубкам 4 направляется в расширительные отсеки 5 и распределяется по поверхностям испарения корпуса 1 и коаксиальных обечаек 6.

Жидкость подводится к верхней части поверхностей испарения. Ввиду тангенциального подвода жидкость приобретает вращательное движение и, стекая вниз под действием гравитационных сил, движется по спиральной траектории. Во время этого движения по спиральной траектории. Во время этого движения происходит выделение пара, который через верхнюю перфсфи- рованную перегородку 9 поступает в патрубок для отвода пара, а вторичная жидкость с температурой, равной температуре насыщения пара при давлении в расширительной камере, через нижнюю перфорированную перегородку 10 поступает в патрубок 8 для отвода жидкости.

Исследования показали, что для определения оптимального количества п рабочих поверхностей - боковых коаксиальных обечаек можно использовать следующее соR

отношение: n -g-1, где R - радиус расширительной камеры, д расстояние между обечайками или обечайкой и корпусом (или центром расширительной камеры). Для воды (,09+0,114 М-0,00225( )2. здесь Н - высота обечаек.

Формула изобретения

Испаритель, содержащий корпус, разделенный по меньшей, мере одной обечайкой на расширительные отсеки подключенные к своим патрубкам подвода перегретой жидкости, закрепленным соответственно в корпусе и обечайке, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и сухости получаемого пара, корпус и обечайка установлены вертикально, а патрубки закреплены в них тангенциально..

А-А

Изобретение относится к энергетике и химической технологии и может быть использовано для получения пара и выделения газов из жидкости. Цель - повышение производительности и сухости получаемого пара. Для этого корпус 1 и обечайки 6 установлены вертикально, а патрубки подвода перегретой жидкости закреплены в них тангенциально. При этом процесс испарения происходит не только на горизонтальной поверхности воды в нижних частях расширительных отсеков 5, но также и на боковых стенках обечаек 6 и корпуса 1. Это значительно увеличивает площадь зеркала испарения. 2 ил.

Фиг.2