Способ промывки полых изделий Советский патент 1992 года по МПК B08B9/00 

со

С

Использование: способ предназначен для промывки гидравлических агрегатов, труб и систем трубопроводов. Сущность изобретения: способ заключается в прокачке через гюлость изделия моющего раствора с введением в него водяного пара. Пар подают порциями, величину которых в процессе очистки изменяют. При этом при изменении расхода пара изменяют расход подаваемого раствора. Кроме того в процессе промывки изменяют температуру моющего раствора и пара. В подаваемый пар вводят дополнительно газ с теплопроводностью меньшей, чем у пара. Вводимый газ лучше предварительно подогреватель. Для расширения технологических возможностей в качестве добавляемого к пару газа используют легко конденсируемый газ. 5 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к моечной технике и может найти применение при промывке различных гидравлических агрегатов, труб и систем трубопроводов на предприятиях машиностроительной, химической и пищевой промышленности.

Известен способ промывки полых изделий прокачкой жидкости.

Способ недостаточно эффективен вследствие малой интенсивности отрыва и выноса загрязнений.

Повыситьэффективность процесса позволяет способ промывки полых изделий путем прокачки через полость моющего раствора с введением в него газа.

Значительные расходы газа при больших потребных скоростях, а также сложность его утилизации ограничивают применимость указанного способа.

Наиболее близок к предложенному способ промывки полых изделий путем прокачки через полость моющего раствора с введением в него водяного пара.

Известный способ предусматривает ввод паровой фазы за счет сброса давления в перегретой жидкости. Применение перегретой жидкости при значительных размерах промываемых изделий существенно повышает энергозатраты на проведение процесса.

В результате ухудшается экономическая эффективность промывки. С другой стороны, образование паровой фазы за счет изменения объема, заполненного моющей средой, вызывает вскипание жидкости на

XJ

сл

СП

ю о о

всей промываемой поверхности. При значительных ее размерах существенного изменения объема промываемой системы конструктивно достичь весьма сложно, поэтому обеспечивается недостаточная сте- пень турбулиззции моющего потока у промываемой поверхности. Кроме того, равномерность моющего воздействия не позволяет производить избирательную промывку наиболее загрязненных участков, смещая зону эффективного моющего воздействия, что позволило бы более рационально использовать затрачиваемую на промывку энергию. В результате эффективность промывки изделий, в особенности длинномерных и габаритных, оказывается недостаточной.

Целью изобретения является повышение эффективности промывки.

Указанная цель достигается при ис- пользовании способа промывки полых изделий путем прокачки через полость моющего раствора с введением в него водяного пара, при этом пар подают порциями, величину которых изменяют. В процессе из- менения подачи пара изменяют расход подаваемого раствора. Пузыри пара турбулизуют поток, а их конденсация вызывает высокие пульсации давления и высокоскоростные микропотоки у поверхности изделия, интенсифицируя отрыв загрязнений. Изменение величины порции подаваемого газа приводит к перемещению зоны кавитационного схлопывания, При импульсном вводе пара, - когда он формируется в виде пробки, - с увеличением пробки увеличивается расстояние, проходимое ею до полной конденсации. В результате появляется возможность избирательной промывки нужной части промываемой системы; после- довательного охвата максимальным очищающим воздействием всей промываемой поверхности.

При промывке длинномерных труб ввод пара следует производить периодически, причем в процессе ввода пара расход жидкости необходимо уменьшать. Периодичность следует Определять из следующего условия. После окончания ввода газа предыдущей порции весь объем промываемого трубопровода должен быть полностью заполнен жидкостью,а расход жидкости должен достичь своего максимального для данного изделия значения. При вводе последующей порции пара жидкость, содер- жащаяся в трубопроводе, - вследствие приобретенной ею значительной инерции, - играет роль поршня, который создает разрежение в трубопроводе и как бы всасывает подаваемый пар. Газосодержание потока

будет определяться разницей объемных расходов жидкости - максимального и устанавливаемого при вводе пара. Неразрывность жидкости, а также разрежение, обеспечиваемое инерционными силами, значительно расширяет зону существования парожидкостного потока. При последующей подаче жидкости, через всю эту зону пройдет фронт кавитационного схлопывания пузырьков, осуществляя силовое воздействие по отрыву частиц загрязнений. Двухфазный парожидкостный режим, - за счет турбулизации, - способствует лучшему выносу загрязнений.

Чтобы обеспечить проникновение пузырей пара до конца трубопровода, на выходе целесообразно устанавливать дополнительно технологический участок трубопровода, жидкостный поршень которого обеспечивал бы достаточные растягивающие усилия на весь поток в промываемом изделии. Аналогично можно действовать и при промывке корпусных гидроагрегатов, устанавливая на выходе технологический участок трубопровода необходимой длины.

Для перемещения зоны эффективного моющего воздействия при промывке длинномерных изделий типа труб, осуществляют изменение температуры подаваемого пара. С увеличением температуры пара зона кави- тациоиной конденсации будет расширяться, смещаясь от входа к выходу промываемого изделия, последовательно проходя всю очищаемую поверхность. Изменяя температуру моющего раствора, также можно перемещать зону кавитационной конденсации. С повышением температуры жидкости, - из-за меньшего теплообмена, - зона кавитации смещается к выходу из изделия,

При промывке длинномерных трубопроводов, - для расширения зоны эффективного моющего воздействия, - в подаваемый пар дополнительно вводят газ с теплопроводностью меньшей, чем у пара. Это может быть воздух, азот или другие газы, В процессе теплообмена с жидкостью пар частично конденсируется, и на поверхности пузырька образуется теплоизолирующий слой неконденсируемого газа, который препятствует дальнейшей конденсации и уменьшению размера пузырька. Формируется стабильный поток, который проходит по всей длине промываемого изделия, обеспечивая высокоскоростную интенсивную очистку. Добавляемый к пару газ следует предварительно подогревать до температуры, равной или превышающей температуру пара в потоке. Этим предотвращается дополнительная конденсация пара, которая могла бы иметь

место при теплообмене с газовым наполнителем.

Для расширения технологических возможностей способа промывки, в качестве добавляемого к пару газа используют легко конденсируемый газ, например углекислый или закись азота. Можно использовать и легкокипящие жидкости, переводимые в газообразное состояние, например хладон- 113 и т.д. Применение газа обеспечивает сохранность структуры потока при его транспортировке на значительные расстояния. В возможность его конденсации позволяет, - за счет общего повышения давления в системе либо за счет перекрытия потока на выходе, - обеспечить полное кавитаци- онное схлопывание пузырей с получением больших пульсаций давления и расхода, интенсифицирующих отрыв загрязнений. При этом такого рода обработку можно вести избирательно на заданном по длинеучастке промываемого изделия.

Представленные выше варианты реализации изобретения могут использоваться в различных сочетаниях между собой. Это значительно расширяет возможности способа.

Предложенный способ промывки полых изделий позволяет значительно снизить температуру моющей жидкости по сравнению с температурой кипения и значительно увеличить время жизни газовой (паровой) фазы в потоке. Паровая фаза при пониженных температурах жидкости может существовать в потоке на всем протяжении его в промываемом изделии.

Сокращаются затраты энергии, повышается интенсивность промывки, улучшается технологичность процесса, что позволяет расширить номенклатуру промываемых изделий.

Рассмотрим ряд вариантов реализации предложенного способа.

П р и м е р 1. Промывке подвергается корпусной агрегат типа теплообменника с внутренним набором из трубок и ребер. В качестве моющей жидкости используют раствор лабомида-203. Промывку производят подачей жидкости то на вход изделия, то на выход. Начальная температура жидкости 70°С. В поток жидкости периодически вводят пар с начальной температурой 130°С. При давлении промывки порция пара, поступив в агрегат - из-за теплообмена с жидкостью, - конденсируется. При схло- пывании первой каверны генерируются высокоинтенсивные пульсации давления и скорости. Образуются высокоскоростные вихри, обеспечивающие отрыв высокоадгезионных частиц загрязнений. Изменяя температуру пара от 130°Сдо 180°С и повышая нагревом температуру жидкости.от 70 до 90°С. обуславливают проникновение пузырей пара в более дальние области промываемого изделия и тем самым смещение зоны эффективного моющего воздействия, обеспечивая интенсивную промывку теневых застойных зон изделия. Одновременно с повышением температуры, можно увеличи0 вать величину порции подаваемого пара до тех пор, пока паровая каверна не будет перемещаться до самого выхода из изделия. Затем процесс следует повторить в обратной последовательности. Способствует

5 более качественной промывке и осуществление противотока жидкости, а также предварительная закрутка жидкости на входе в агрегат - с изменением степени закрутки и ее направления.

0 П р и м е р 2. Рассмотрим промывку длинномерных труб жидкостью Термос -2, На вход промываемого трубопровода длиной 10-30 м подают водный раствор Тер- мос-2, нагретый до 50°С. обеспечивают

5 скорость жидкости порядка 25 ...30 м/с со свободным истечением в приемную ванну. По достижении максимальной скорости, расход жидкости уменьшают вдвое и соединяют вход трубопровода с источником под0 ачи пэра, температура которого 130...150°С, а давление 2,..5 кг/см2 Вследствие уменьшения расхода жидкости на входе в трубоп- ровод, в столб жидкости, в нем находящийся и разогнанный до высокой

5 скорости обеспечивает в полости получение определенного разрежения. Недостающий объемный расход потока компенсируется подачей пара. Растягивающие инерционные силы потока препятствуют схлопыва0 нига паровых пузырей, и они проникают до0 самого выхода. Если в этом случае перекрыть выход, то от него ко входу пройдет волна конденсации паровых пузырей, последовательно охватывая высокоинтенсио5 ным моющим воздействием всю промываемую поверхность. Если же вместо перекрытия потока на выходе, востановить первоначальный расход жидкости на входе, то такая конденсационная волна пройдет от

0 входа к выходу,произведя аналогичное очищающее воздействие. Производят несколько циклов промывки до обеспечения требуемого уровня чистоты.

Пар в поток можно вводить в сконден5 сированном состоянии. Для этого часть моющей жидкости отводят, нагревают до температуры 150...180°С в замкнутом объеме и подают в поток при уменьшении расхода жидкости на входе в промываемый трубопровод.

ПримерЗ. Рассмотрим промывку длинномерных трубопроводов водным раствором Термоса-2, когда расход жидкости ограничен.

В моющую жидкость, нагретую до 50°С и направляемую в промываемое изделие, вводят пар с добавкой воздуха. Температура пара и воздуха 150..160°С. Воздух составляет Ю...20% объема газовой смеси. Паро-газовая фаза занимает 50..80% объе- ма смеси. В начальный момент из-за теплообмена происходит некоторая конденсация пара, в результате чего паровые пузыри оказываются покрыты теплоизолирующей пленкой воздуха, и дальнейшая конденса- ция прекращается. Поток более- менее стабилизируется, размеры пузырей не уменьшаются. Таким образом, введение па- ро-газовой фазы обеспечивает увеличение скорости потока в изделии в 2...3 раза, по- вышая эффективность отрыва и выноса загрязнений.

Если в качестве теплоизолирующего газа использовать газ легко конденсируемый, то можно дополнительно повысить эффек- тивность отрыва. Так введя с паром углекислый газ, при перекрытии потока на выходе из трубопровода, - за счет получения гидроудара, - формируют волну повышения давления, движущуюся от выхода ко входу. При прохождении ударной волны происходит кавитационное схлопывание паро-газовых пузырей с получением высокоинтенсивных пульсаций давления и скорости жидкости у поверхности трубопровода. В результате эффективность отрыва загрязнений повышается.

Предложенный способ промывки полых изделий в различных своих вариантах позволяет существенно повысить эффективность промывки, сократить потребные расходы энергии.

Способ может использоваться и для жидкостей на неводной основе. В качестве паровой компоненты можно использовать в этом случае легкокипящие фракции этой жидкости либо иные жидкости, растворимые в моющей.

Формула изобретения

6.Способ по п. 1,4,5 отличающийся тем, что в качестве добавляемого к пару газа используют легко конденсируемый газ.