Устройство для предотвращения образования накипи в теплообменном аппарате Советский патент 1982 года по МПК F28G7/00 

(54) УСТРОЙСТВОДЛЯ-ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ НАКИПИ В ТЕПЛООБМЕННОМ АППАРАТЕ

12 Изобретение относится к вибрационной технике, в которой высокочастотные колебания создаются за счет сжатого газа. Устройство приме няется, в частности, в теплообменны аппаратах и технологических трубопроводах. Известно устройство для предотвращения образования накипи, содержащее источник вибрации и средст во для определения степени загрязнения, связанное с источником вибра ции. Энергетические затраты в этом устройстве меньше, чем в других известных устройствах, поскольку меньше время непроизводительного выхода струи сжатого газа из сопел в атмосферу 1. Однако устройство недостаточно эффективно. Это обусловлено тем, что принятые рабочие значения параметров (амплитуда, частота колебаний) вибратора не соответствуют их оптимальным значениям, а также срав нительно большим расходом сжатого газа из-за непрерывной работы вибратора. Хотя необходимости в непрер ной работе вибратора, как правило, нет. Накипь образуется на внутренней поверхности, и этот процесс медленный и визуально его наблюдать нельзя. В течение нескольких часов (или даже суток) может образоваться лишь тонкий слой накипи, но он резко снижает теплоотдачу в аппарате, а при неприятии соответствующих мер его накопление приводит к остановке аппарата. Для каждого конкретного продукта существует оптимальное значение, параметров колебаний, при которых происходит максимальное разрушение накипи. С другой стороны, для разрушения накипи в ее начальной стадии образования существует минимальное время воздействия вибрации, при котором образовавшийся слой накипи разрушается полностью, после чего вибратор на время может быть выключен. То есть вибратор может работать в течение нескольких часов в сутки, но не круглые сутки. в технической литературе нет теоретических работ по определению оптимальных параметров колебаний для конкретных продуктов и расчета минимально необходимого времени вибратора, например, в сутки, для разру1иения накипи при применении шариковых вариаторов.Практическая сложность определения оптимальных параметров колебаний (и минимального времени работы вибратора.заключается в том, что их можно опреде- . лить только в результате многократных изменений параметров колебаний (например, частоты с последующим вскрытием аппарата для осмотра результатов эксперимента. Минимально. необходимый промежуток времени для разрушения накипи при применении и вестных вибраторов также можно опре .делить лишь многократной засе-чкой времени работы вибратора и последую щего вскрытия аппарата после каждого эксперимента для анализа получен ного результата. В производственных условиях аппарат сам по себе не раб тает, а является частью технологической линии, установки и т. д. Поэ му многократное вскрытие аппарата в этих условиях с целью получения указанных данных исключено, так как это привело бы к многократным остановкам производственного процесса. Потому при применении пневматически шариковых вибраторов включают прибо на максимальное давленле, например 5 к ГС/см, и на непрерывную его работу. Получают определенный эффект очистки от накипи, хотя этот режим работы далек от оптимальных значени параметров вибрации и минимально необходимого времени работы вибрато ра . Таиая работа вибратора приводит к большому расходу сжатого газа, т. к значительным энергопотреблениям в вибраторе, -Это снижает эффективност известной конструкции. Цель изобретения - повышение экономичности процесса очистки устройства. Поставленная цель достигаемся те что в устройстве для предотвращения образования накипи в теплообменном аппарате, содержащем источник вибрации и средство для определения степени загрязнения, связанное с ис точником вибрации, средство для определения степе.ни загрязнения имеет омметр, токопроводящий стержень, один конец которого имеет изоляцию и втулку, закрепленную на волноводе источника вибрации, в теплообменном аппарате выполнено отверстие для ус тановки в нем изолированного конца стержня, другой конец которого закреплен на втулке и электрически связан с одним из выводов омметра, другой вывод которого электрически связан с волноводом источника питания. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, продольный разрез, на фиг. 2 - узел 1 на фиг. 1. Устройство содержит закрепленую на конце волновода 1 обойму 2 с внутренней кольцевой дорожкой, обкатываемой шариком 3, торцовые крышки 4 и 5 с отверстиями 6 для выхода газа, патрубок 7 для подвода сжатого газа с соплами 8. Крышки 4 и 5 связаны с обоймой 2 с помощью патрубка 7, гайки 9 и шайбы 10. К нижнеу концу волновода 1 прикреплено средство для определения степени загрязнения, имеющее втулку 11, токороводящий стержень 12 и омметр 13, становленный между волноводом 1 и стержнем 12., который изолирован снаружи изоляцией 14, при этом коны стержня свободны от изоляции. тержень 12 уплотнен во втулке 11 с помощью мягкой набивки 15 и нажимной втулки 16. Втулка 11 герметично прикреплена к корпусу 17 технологиче.ского аппарата или трубопровода, заполненного в рабочем режиме жидкостью 18. При включении омметра 13 образуется следующая замкнутая электрическая цепь: стержень 12 - омметр 13 - волновод 1 - втулка 11 слой жидкости 18 (между втулкой 11 и стержнем 12) - стержень 12. Сопротивление этой цепи наименьшее. После определенного времени работы аппарата на внутренней стенке корпуса 17, а также на втулке 11 образуется слой накипи 19. Следовательно в указанную электрическую цепь добавляется сопротивление слоя накипи, который обладает диэлектрическими свойствами, поэтому сопротивление цепи возрастает, что отмечается омметром 13. Устройство работает следующим образом. Сжатый газ давлением 2-5 кгс/см подается в устройство через патрубок 7 к, выходя из сопел 8, приводит шарик в быстрое круговое движение по внутренней кольцевой дорожке обоймы 2 и далее выходит к атмосферу через отверстия б в крышках 4 и 5. Такое движение шарика приводит к высокочастотной вибрации обоймы 2. Вибрация передается через волновод 1 к втулке 11, а от нее к корпусу 7 технологического аппарата (трубопровода). Когда на стенке корпуса 16 аппарата еще нет отложений, при включении омметра образуется следующая замкнутая электрическая цепь: омметр 13 - волновод 1 - втулка 11 - слой жидкости 18 (между втулкой 11 и стержнем 12) - стержень 12 - омметр 13 (фиг. 1). Величина электрического сопротивления этой цепи видна на шкале, омметра 13 и отмечается, например, известной линией на корпусе омметра. Зафиксированное значение сопротивления цепи является исходным для соревнования при дальнейшей работе вибратора. При включении аппарата в работу на внутренней поверхнести корпуса 17 образуется накипь 19, которая является диэлектриком. Поэтому сопротивление указанной замкнутой электрической цепи при появлении накипи резко возрастает-, что видно по шкале омметра и является сигналом к включению вибратора в работу. Высокочастотные колебания разрушают накипь. Сопротивление цепи уменьшается и при приближении его к начальному минимальному значению, которое ртмечено на корпусе .омметра вибратор выключают до следующего уве личения сопротивления. Омметр 13 показывающий самопишущий (фиг. (ПОЭТОМУ нет необходимости в постоян ном наблюдении за шкалой, достаточно проанализировать запись прибора. Известно, что процесс образования накипи длительный. Поэтому вибратор выключают из работы надолго, по . крайней мере на несколько часов. Естественно, что сжатый газ в это время не расходуется. Время разруше ния накипи и время появления после разрушения фиксируется. Этим устана ливается время между остановками и последующими включениями вибратора, а тем самым и общее минимально необходимое время работы в сутки. Оптимальные значения параметров колебаний (амплитуда , частота колебаний) устанавливаются .следующим образом. При появлении накипи 19 вкл чают вибраторы при разных значениях параметров колебаний, которые изменяются за счет изменения величины давления сжатого газа. Те значения параметров колебаний, которые разрушают накипь за наименьшее время, ч считаются оптимальными. Таким образом, в предлагаемой конструкции вибратор эксплуатируется в оптимальном режиме, а время его работы минимально необходимое. Это снижает расход газа и повышает интенсификацию физико-химических процессов в аппарате, т. е. эффективно.сть устройства при его эксплуатации повышается. Формула изобретения Устройство для предотвращения об-, разования накипи в теплообменном аппарате, содержащее источник вибрации и средство для определения степени загрязнения, связанное с источником вибрации через систему управления, отличающееся тем, что, с целью повышения экономичности процесса очистки, средство для определения степени загрязнения имеет омметр, токопроводящий стержень, один конец которого имеет изоляцию и втулку, закрепленную на волноводе источника вибрации, а в теплообменном аппарате выполнено отверстие для установки в нем изолированного конца стержня, другой конец которого закреплен на втулке и электрически связан с одним из выводов омметра, другой вывод которого электрически связан с волноводом источника питания. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 436213, кл. Р 28 G 7/00, 1972.