Многоступенчатый испаритель мгновенного вскипания
Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в технологии получения пресной воды из солоноватых и морских вод. Многоступенчатый испаритель мгновенного вскипания содержит корпус, разделительную перегородку с окнами для прохода пара, камеры расширения, камеры конденсации с теплообменными трубками, направляющие вертикальные перегородки. В камере конденсации пространство между вертикальными перегородками снабжено горизонтальными пластинами, плотно соединенными с разделительной и вертикальной перегородками и установленными с зазором к корпусу испарителя. Вертикальные направляющие перегородки плотно соединены с разделительной перегородкой и снабжены, по меньшей мере, одним каналом для прохода пара, причем кромка вертикальной перегородки, противоположная разделительной стенке, выступает за пределы корпуса испарителя и плотно соединена с последним с наружной стороны. Такое исполнение многоступенчатого испарителя позволит улучшить его теплообменные характеристики, повысить производительность, надежность работы. 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 близкой по технической сущности и достижимому техническому результату к заявляемому техническому решению является конструкция, выполненная по патенту №2259514, содержащая корпус, разделительную перегородку с окнами для прохода пара, камеру расширения, камеру конденсации с теплообменными трубками, патрубки для подвода и отвода испаряемой воды и дистиллята, вертикальные направляющие перегородки.
Однако этот испаритель, принятый за прототип, имеет недостатки.
Из-за отсутствия системы разделяющих перегородок в камере конденсации возможно неорганизованное движение парового потока, которое приводит к образованию множественных застойных зон с большим содержанием несконденсирующихся газов, препятствующих проникновению пара в эти зоны, что в конечном счете выводит из теплообмена поверхности нагрева конденсатора, находящиеся в этих зонах, снижает эффективность теплообмена, производительность испарителя, кроме того, вертикальные перегородки в месте сварки с корпусом подвержены коррозии.
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, вертикальные направляющие перегородки, отличающемся тем, что пространство между вертикальными направляющими перегородками снабжено горизонтальными пластинами, плотно соединенными с разделительной перегородкой и вертикальными направляющими перегородками и установленными с зазором к корпусу испарителя, причем вертикальные направляющие перегородки плотно соединены с разделительной перегородкой и снабжены по меньшей мере одним паровым каналом для прохода пара, а кромка вертикальной перегородки, противоположная разделительной стенке, выступает за пределы корпуса и плотно соединена с последним.
Требуемый технический результат по повышению эффективности работы испарителя достигается за счет установки горизонтальной пластины между вертикальными направляющими перегородками, обеспечивающими рациональную организацию движения образовавшегося низкопотенциального пара (tS=40-100°С) в камере конденсации. Благодаря горизонтальным пластинам пар последовательно проходит трубки трубного пучка, что уменьшает вероятность его перемешивания, а в сочетании с направляющими вертикальными перегородками с паровыми каналами обеспечивает его однонаправленное, рациональное движение с оптимальной скоростью, что обеспечивает хорошую вентиляцию теплообменных трубок. Необходимо заметить, что при контакте пара с холодной поверхностью трубок, охлаждаемых холодной водой, часть пара конденсируется. Поэтому количество пара уменьшается и для сохранения необходимой его скорости сечение (площадь) каналов уменьшают за счет уменьшения расстояния между направляющими вертикальными пластинами. После последней перегородки перед трубной доской конденсатора несконденсирующиеся газы отсасываются через патрубки на эжектирующее устройство (не показаны) или в камеры более низкого давления в многоступенчатых схемах, а коррозия швов вертикальных пластин исключается за счет выноса кромок пластин за пределы корпуса и их приварки к корпусу с наружной стороны.
Опытными исследованиями установили, что за счет предложенной конструкции удалось поддержать коэффициент теплопередачи на уровне 3000 ккал/м2·ч·°С, в тоже время без перегородок этот показатель снижался до 1000 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 фигур чертежей.
Фиг.1 - многоступенчатый испаритель мгновенного вскипания (вид с боку).
Фиг.2 - многоступенчатый 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, теплообменника трубок 10, вертикальной направляющей перегородки 7, горизонтальных пластин 8, трубной доски 11, парового канала 12, патрубка отвода дистиллята 13, выступающих кромок 14, отверстий для перетока дистиллята 15 (не показаны).
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 горизонтальным пластинам 8 и перегородкам 7 разделяется на параллельные потоки, движущиеся однонаправлено, причем скорость потоков регулируется паровыми каналами 12, выполненными в направляющих перегородках 7, они же обеспечивают оптимальное омывание паром трубных пучков теплообменных труб 10. Скапливаемые неконденсирующиеся газы перед трубной доской 11 отводятся через 9 на эжектор и далее в атмосферу. Конденсат пара (дистиллят) через отверстия отводится из вышестоящей камеры в нижестоящую и далее через 13 выводится из испарителя.
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.
Многоступенчатый испаритель мгновенного вскипания, содержащий корпус, разделительную перегородку с окнами для прохода пара, камеры расширения, камеры конденсации с теплообменными трубками, направляющие вертикальные перегородки, отличающийся тем, что в камере конденсации пространство между вертикальными перегородками снабжено горизонтальными пластинами, плотно соединенными с разделительной и вертикальной перегородками и установленными с зазором к корпусу испарителя, а вертикальные направляющие перегородки плотно соединены с разделительной перегородкой и снабжены, по меньшей мере, одним каналом для прохода пара, причем кромка вертикальной перегородки, противоположная разделительной стенке, выступает за пределы корпуса испарителя и плотно соединена с последним с наружной стороны.
