Испаритель мгновенного вскипания

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в технологии получения пресной воды из морской (солоноватой) воды. В испарителе мгновенного вскипания, содержащем корпус, разделительную перегородку, камеру расширения, камеру конденсации с теплообменными трубками, патрубки для подвода и отвода испаряемой воды, дистиллята, камера конденсации в центральной части снабжена вертикальной пластиной, плотно соединенной с разделительной перегородкой, корпусом испарителя, с потолочной частью и днищем камеры конденсации, причем камера конденсации дополнительно снабжена направляющими перегородками, расположенными равноудалено по обе стороны от вертикальной пластины на расстоянии друг от друга, уменьшающемся по ходу движения пара. Паровые пространства камер конденсации, расположенных по обе стороны от вертикальной пластины, предложено соединить по меньшей мере одним паровым каналом. Такое выполнение испарителя позволит улучшить его теплообменные характеристики, локализовать неконденсирующиеся газы и выполнить эффективный их отвод, повысить производительность, улучшить паросепарационные характеристики. 2 ил.

 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в технологии получения пресной воды из солоноватой или морской воды.

Известны испарители мгновенного вскипания (патент №2218972), состоящие из камеры расширения и конденсации.

Однако в этих испарителях в камерах конденсации не исключены нарушения аэродинамики паровых потоков, приводящих к загазованности трубных пучков, что снижает эффективность теплообмена, а следовательно, производительность испарителя.

Наиболее близким по технической сущности и достижимому техническому результату к заявляемому техническому решению является конструкция, выполненная по патенту №31337, содержащая корпус, разделительную перегородку с окнами для прохода пара, камеру расширения, конденсатор с теплообменными трубками, патрубки для подвода и отвода испаряемой воды и дистиллята.

Однако этот испаритель, принятый за прототип, имеет недостатки.

Из-за отсутствия системы направляющих и разделяющих перегородок в камере конденсации возможно неорганизованное движение парового потока, которое приводит к образованию множественных застойных зон с большим содержанием несконденсирующихся газов, препятствующим проникновению пара в эти зоны, что в конечном счете выводит из теплообмена поверхности нагрева конденсатора, находящихся в этих зонах, снижает эффективность теплообмена, производительность испарителя.

Заявленное изобретение направлено на решение задачи, связанной с повышением эффективности работы известного испарителя мгновенного вскипания.

Эта задача решается в испарителе мгновенного вскипания, содержащем корпус, разделительную перегородку с окнами для прохода пара, камеры расширения, камеры конденсации с теплообменными трубками, патрубки для отвода и подвода испаряемой воды, дистиллята, тем, что камера конденсации в центральной части снабжена вертикальной пластиной, плотно соединенной с разделительной перегородкой, корпусом испарителя, потолочной частью и днищем камеры, и дополнительно снабжена направляющими перегородками, расположенными равноудалено по обе стороны от вертикальной пластины, паровые пространства, расположенные по обе стороны от вертикальной пластины, соединены друг с другом, по меньшей мере, одним паровым каналом, а направляющие пластины расположены друг от друга на расстоянии, уменьшающемся по ходу движения пара..

Требуемый технический результат по повышению работы испарителя достигается за счет установки вертикальной пластины и направляющих перегородок, обеспечивающих рациональную организацию движения образовавшегося низкопотенциального пара (t_S=40-100°С) в камере конденсации. Благодаря вертикальной пластине пар разделяется на два самостоятельных потока, которые движутся в противоположные стороны, что уменьшает вероятность из перемешивания, а установка направляющих перегородок на расстоянии, уменьшающемся по мере движения пара, обеспечивает однонаправленное движение пара с оптимальной скоростью, обеспечивающей хорошую вентиляцию теплообменных трубок. Необходимо заметить, что при контакте пара с холодной поверхностью трубок, охлажденных холодной водой, часть пара конденсируется. Поэтому количество пара уменьшается и для сохранения необходимой скорости пара сечение (площадь) каналов уменьшают за счет уменьшения расстояния между направляющими пластинами. После последней перегородки перед трубной доской конденсатора несконденирующиеся газы отсасываются на эжектирующее устройство (на чертеже не показаны) или в камеры более низкого давления в многоступенчатых схемах.

Опытными исследованиями установили, что за счет предложенной конструкции удалось поддержать коэффициент теплопередачи на уровне 2500-3000 ккал/м²·ч·°С, в тоже время без перегородок этот показатель снижался до 1200 ккал/м²·ч·°С.

Повышенная эффективность теплообмена позволяет уменьшить недогрев и тем самым повысить тепловую экономичность испарителя и его производительность. Повышение производительности испарителя объясняется увеличением возможности генерации пара за счет адиабатного расширения, а последнее определяется возможностью конденсатора сконденсировать этот генерируемый пар или отвести скрытое тепло парообразования, выделяемое при конденсации пара.

Новизна заявляемого изобретения подтверждается наличием отличительных признаков по сравнению с прототипом.

Перечень чертежей.

Фиг.1. Испаритель мгновенного вскипания (вид сбоку).

Фиг.2. Испаритель мгновенного вскипания (вид сверху).

Испаритель мгновенного вскипания состоит из корпуса 1, разделительной перегородки 2, камеры конденсации 3, камеры расширения 4, окон 5, выполненных в разделительной перегородке, патрубков для перетока испаряемой жидкости 6, патрубков для отвода несконденсирующихся газов 9, теплообменных трубок 10, вертикальной пластины 7, направляющих перегородок 8, трубной доски 11, парового канала 12.

Испаритель мгновенного вскипания работает следующим образом. Перегретая вода через 6 поступает в расширительную камеру 4, где вскипает, образовавшийся пар через окно 5 поступает в камеру конденсации 3, где благодаря вертикальной пластине 7 разделяется на два потока, движущихся в противоположных направлениях, причем скорость потоков регулируется направляющими перегородками 8, они же обеспечивают оптимальное смывание паром трубных пучков теплообменных труб 10. Скапливаемые неконденсирующиеся газы перед трубной доской 11 отводятся через 9 на эжектор и далее в атмосферу.

Такая конструкция камеры конденсации обеспечивает оптимальное движение парового потока, исключая образование застойных зон, обеспечивая минимальное сопротивление паровому потоку, что в конечном счете повышает эффективность работы испарителя мгновенного вскипания.

Испаритель мгновенного вскипания, содержащий корпус, разделительную перегородку с окнами для прохода пара, камеры расширения, камеры конденсации с теплообменными трубками, патрубки для отвода и подвода испаряемой воды, дистиллята, отличающийся тем, что камера конденсации в центральной части снабжена вертикальной пластиной, плотно соединенной с разделительной перегородкой, корпусом испарителя, потолочной частью и днищем камеры, и дополнительно снабжена направляющими перегородками, расположенными равноудалено по обе стороны от вертикальной пластины, паровые пространства, расположенные по обе стороны от вертикальной пластины соединены друг с другом, по меньшей мере, одним паровым каналом, а направляющие пластины расположены друг от друга на расстоянии, уменьшающемся по ходу движения пара.