Устройство для предупреждения солевых отложений в теплообменной аппаратуре
Владельцы патента RU 2350879:
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" (ДГТУ) (RU)
Изобретение относится к теплотехнике и предназначено для повышения эффективности работы теплообменного оборудования за счет обеспечения безнакипного режима работы. Устройство для предупреждения солевых отложений в теплообменной аппаратуре состоит из генератора импульсов тока и излучателя колебаний, выполненного в виде плоского индуктора с обмоткой, внешняя сторона которого закрыта дюралюминиевой пластиной, а внутренняя снабжена, вмонтированной непосредственно в теплообменный аппарат, пластиной из нержавеющей стали (диамагнитный материал). Со стороны водного пространства теплообменного аппарата на пластине из нержавеющей стали с помощью шарнирных стоек и пружины параллельно индуктору установлена железная пластина, на которой имеется окошко с подвижной ширмой. Такое выполнение устройства позволяет получить не только механические колебания на поверхности нагрева, но также увеличить противонакипный эффект при воздействии магнитного поля непосредственно на воду в теплообменном аппарате. 4 ил.
Изобретение относится к технике очистки поверхностей теплообменной аппаратуры, в частности паровых водяных котлов низкого давления, теплообменников, водоподогревателей и т.д., от солевых отложений (накипи).
Известны устройства для предупреждения образования накипи с помощью возмущающих колебаний, в которых колебательное движение стенок котла и жидкости осуществляется за счет электрогидравлического эффекта (эффекта Юткина Л.А.) [1].
Известно устройство [2], предназначенное для предупреждения солевых отложений на рабочих поверхностях теплообменного оборудования - паровых и водяных котлах, теплообменниках и т.п. Сущность изобретения заключается в том, что механические колебания, воздействующие на стенку теплообменного оборудования, генерируются источником, выполненным в виде плоского индуктора с обмоткой, внешняя поверхность которого снабжена пластиной из дюралюминия.
Данное устройство имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что мощное импульсное электромагнитное поле, создаваемое плоским индуктором, используется только для создания колебаний металлоконструкции теплообменного аппарата, за счет чего и достигается положительный эффект - предупреждение солевых отложений на его стенках. В то же время значительная часть электромагнитной энергии расходуется бесполезно, т.к. металлический экран теплообменного аппарата исключает возможность воздействия электромагнитного поля на зону кристаллизации и воду в ламинарном слое, т.к. электромагнитное поле просто замыкается на металлоконструкцию.
В качестве прототипа выбрано устройство [3] для предупреждения солевых отложений в теплообменной аппаратуре, состоящее из генератора импульсов тока и излучателя колебаний, выполненного в виде плоского индуктора с обмоткой, внешняя сторона которого закрыта дюралюминиевой пластиной, внутренняя пластина, выполненная из нержавеющей стали (диамагнитный материал), вмонтирована непосредственно в теплообменный аппарат.
В данном устройстве энергия электромагнитного поля одновременно используется и для возбуждения механических колебаний в металлоконструкции теплообменного аппарата и для воздействия на зону кристаллизации и воду в ламинарном слое. Однако энергия электромагнитного поля слабо используется для воздействия на воду в теплообменном аппарате. Это связано с тем, что, с одной стороны, большая часть электромагнитного поля индуктора расположена вне водного пространства теплообменного аппарата, с другой стороны, отсутствует регулярный поток обрабатываемой воды, проходящей через электромагнитное поле индуктора.
Техническим решением задачи является повышение эффективности предупреждения солевых отложений (накипи) на поверхности теплообменного оборудования за счет обработки воды из всего теплообменного аппарата более мощным электромагнитным полем (при тех же энергетических затратах источника излучений).
Задача достигается тем, что в устройстве для предупреждения солевых отложений в теплообменной аппаратуре, состоящем из генератора импульсов тока и излучателя колебаний, выполненного в виде плоского индуктора с обмоткой, внешняя сторона которого закрыта дюралюминиевой пластиной, а внутренняя снабжена вмонтированной непосредственно в теплообменный аппарат пластиной из нержавеющей стали (диамагнитный материал), со стороны водного пространства теплообменного аппарата на пластине из нержавеющей стали с помощью шарнирных стоек и пружины параллельно индуктору установлена железная пластина, на которой имеется окошко с подвижной ширмой.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 - общий вид устройства; на фиг.2 - сечение по А-А на фиг.1; на фиг.3 - вид В железной пластины на фиг.1 и на фиг.4а, б - сравнительное распределение силовых линий магнитного поля индуктора с железной пластиной и без нее соответственно.
Устройство для предупреждения солевых отложений состоит из плоского индуктора 1 (материал - диэлектрик-фторопласт, гетинакс, текстолит и т.д.), имеющего пазы для обмотки 2. Внешняя сторона индуктора 1 снабжена пластиной 3 из дюралюминия, а внутренняя сторона закрыта пластиной 4 из нержавеющей стали (диамагнитный материал) через диэлектрические прокладки 5, при этом пластина 4 вмонтирована посредством электросварки в металлоконструкцию теплообменного аппарата 6, а обмотка 2 подключена к генератору импульсов тока 7. С внутренней стороны на пластине 4 из нержавеющей стали со стороны водного пространства теплообменного аппарата с помощью шарнирных стоек 9 и пружины 10 параллельно индуктору 1 установлена железная пластина 8, на которой имеется окошко 11 с подвижной ширмой 12, установленной шарнирно на железной пластине 8.
Устройство работает следующим образом.
При включении генератора импульсов 7 на обмотку 2 плоского индуктора 1 поступают импульсы тока, в результате чего между индуктором и металлоконструкцией 6 теплообменного аппарата возникают пондеромоторные силы, которые стремятся либо притянуть, либо оттолкнуть индуктор и корпус (металлоконструкцию) теплообменного аппарата. Вследствие кратковременности процесса возникающий резкий динамический удар приводит к встряхиванию (предотвращению) возникающих солевых отложений (накипи) на внутренних поверхностях теплообменного аппарата. Одновременно, эти же пондеромоторные силы приводят в колебательное движение железную пластину 8, установленную шарнирно на стойках 9, а пружина 10 возвращает пластину 8 в положение равновесия. При колебательном (в такт с импульсами электромагнитного поля) движении пластины 8 вода проходит через окошко 11 в пространство между железной пластиной 8 и нержавеющей пластиной 4, где сосредоточено основное магнитное поле индуктора 1. Происходит мощное воздействие магнитного поля индуктора 1 на непрерывный водный поток. Этим обеспечивается более эффективная обработка всей воды, находящейся в теплообменном аппарате. Ширма 12 в данном случае работает в качестве клапана.
Новизна заявляемого предложения обусловлена тем, что достижение поставленной задачи, а именно более эффективного предупреждения солевых отложений, достигается за счет более сильного воздействия электромагнитного поля на воду, находящуюся внутри всего теплообменного аппарата. Это достигается тем, что большая часть магнитного поля индуктора 1 замыкается на железную пластину 8, установленную в теплообменном аппарате параллельно индуктору 1 (сравните фиг.4а и 4б). При этом между железной пластиной 8 и нержавеющей пластиной 4 магнитное поле усиливается и более эффективно воздействует на воду в теплообменном аппарате. Накипеобразующие соли, в основном кальциевые и магниевые, в значительной степени теряют способность к отложениям. В данном случае за счет колебательного движения железной пластины 8 происходит постоянная циркуляция, обрабатываемой в магнитном поле индуктора, воды из всего теплообменного аппарата в сильном магнитном поле индуктора 1.
С помощью генератора импульсов 7 можно подобрать два сигнала как по частоте, так и по амплитуде таким образом, чтобы одновременно возбуждать механические колебания в металлоконструкции теплообменного аппарата и привести в колебательное движение железную пластину 8. При относительно низких частотах следования импульсов для этой цели можно использовать также и один сигнал с определенной частотой и амплитудой.
Таким образом, за счет того, что в устройстве для предупреждения солевых отложений в теплообменной аппаратуре, состоящем из генератора импульсов тока и излучателя колебаний, выполненного в виде плоского индуктора с обмоткой, внешняя сторона которого закрыта дюралюминиевой пластиной, а внутренняя снабжена, вмонтированной непосредственно в теплообменный аппарат, пластиной из нержавеющей стали (диамагнитный материал), со стороны водного пространства теплообменного аппарата на пластине из нержавеющей стали с помощью шарнирных стоек и пружины параллельно индуктору установлена железная пластина, на которой имеется окошко с подвижной ширмой, достигается более эффективное предупреждение солевых отложений в теплообменном аппарате.
Источники информации
1. А.С. 322592, F 28 G 7/00.
2. А.С. 2125220, F 28 G 7/00.
3. Патент РФ RU 2214575, F 28 G 7/00, опубл. 20.10.2003 г.
Устройство для предупреждения солевых отложений в теплообменной аппаратуре, состоящее из генератора импульсов тока и излучателя колебаний, выполненного в виде плоского индуктора с обмоткой, внешняя сторона которого закрыта дюралюминиевой пластиной, а внутренняя снабжена вмонтированной непосредственно в теплообменный аппарат пластиной из нержавеющей стали (диамагнитный материал), отличающееся тем, что со стороны водного пространства теплообменного аппарата на пластине из нержавеющей стали с помощью шарнирных стоек и пружины параллельно индуктору установлена железная пластина, на которой имеется окошко с подвижной ширмой.
