Конденсатор с капиллярной насадкой



Конденсатор с капиллярной насадкой
Конденсатор с капиллярной насадкой
Конденсатор с капиллярной насадкой
Конденсатор с капиллярной насадкой
Конденсатор с капиллярной насадкой
Конденсатор с капиллярной насадкой

 


Владельцы патента RU 2465529:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) (RU)

Изобретение относится к энергомашиностроению, а именно к теплообменной аппаратуре, и может быть использовано для конденсации отработанного пара без использования хладоагента. Техническим результатом, на решение которого направлено изобретение, является упрощение конструкции и повышение эффективности работы конденсатора с капиллярной насадкой. Технический результат достигается в конденсаторе с капиллярной насадкой, включающем корпус с верхней и нижней крышками, снабженный патрубками входа отработанного пара и выхода конденсата, воздушным патрубком, внутри которого на опорной решетке размещена насадка, представляющая собой перфорированные колпачки, уложенные рядами друг на друга в шахматном порядке, поверхность которых покрыта слоем гидрофильного материала или изготовленные из него, перфорация в которых выполнена в виде конических капилляров, расположенных по нормали к поверхности колпачков таким образом, что их малые отверстия находятся на наружной поверхности колпачка, а большие отверстия - на внутренней. 6 ил.

 

Изобретение относится к энергомашиностроению, а именно к теплообменной аппаратуре, и может быть использовано для конденсации отработанного пара без использования хладоагента.

Известен капиллярный водоохладитель, содержащий корпус с верхней и нижней крышками, штуцерами (патрубками) входа и выхода охлаждаемой жидкости (рабочего тела), воздушным патрубком, внутри которого помещены горизонтальные и вертикальные перегородки, соединенными поочередно своими кромками с поверхностью близлежащих перегородок с созданием щели между ними, образуя расположенные поочередно по ходу движения воды пустотелые ступени свободной поверхности и охлаждения, покрытые или изготовленные из гидрофильного и гидрофобного материалов и заполненные пористой насадкой [патент РФ №2227252, МПК F24F 3/14, 2004].

Основными недостатками известного капиллярного водоохладителя являются громоздкость его конструкции, обусловленная необходимостью значительных пустот по ширине и высоте аппарата, что усложняет его конструкцию, заполнение их жидкостью при удалении из них воздуха, что приводит к прекращению работы и таким образом снижает его надежность, а также невозможность конденсации значительных количеств пара, что снижает его эффективность.

Более близким к предлагаемому изобретению является капиллярный конденсатор, включающий корпус с верхней и нижней крышками, снабженный патрубками входа отработанного пара и выхода конденсата (рабочего тела), воздушным патрубком, внутри которого между верхней и нижней крышками размещены вертикальные прямоугольные перегородки, соединенные между собой через одну попарно снизу и сверху горизонтальными полосами-днищами, образуя паровые камеры и камеры сбора конденсата (насадку), причем каждая вертикальная перегородка состоит из нескольких вертикальных перфорированных пластин, размещенных с зазором между собой, покрытых слоем гидрофильного материала или изготовленных из него, отверстия в которых выполнены в виде горизонтальных конических капилляров, расположенных таким образом, что малые отверстия конических капилляров предыдущей пластины располагаются против больших отверстий конических капилляров последующей пластины, при этом в полость каждой паровой камеры пластины вертикальных перегородок обращены большими отверстиями конических капилляров, а в полость каждой камеры сбора конденсата, наоборот, пластины вертикальных перегородок обращены малыми отверстиями конических капилляров [патент РФ №2390688, МПК F22B 37/26, B01D 5/00, 2010].

Основными недостатками известного капиллярного конденсатора являются недостаточная удельная поверхность паровых камер, размещение в них значительного количества рядов пластин с узкими щелями между ними, что уменьшает площадь контакта пара с входными отверстиями капилляров, конденсата с гидрофильными поверхностями, создает высокое гидравлическое сопротивление паровых камер, снижает скорость фильтрации пара и конденсата через конические капилляры и, в конечном итоге, усложняет конструкцию известного устройства и снижает его эффективность.

Техническим результатом, на решение которого направлено предлагаемое изобретение, является упрощение конструкции и повышение эффективности работы конденсатора с капиллярной насадкой.

Технический результат достигается в конденсаторе с капиллярной насадкой, включающем корпус с верхней и нижней крышками, снабженный патрубками входа отработанного пара и выхода конденсата, воздушным патрубком, внутри которого на опорной решетке размещена насадка, представляющая собой перфорированные колпачки, уложенные рядами друг на друга в шахматном порядке, поверхность которых покрыта слоем гидрофильного материала или изготовленные из него, перфорация в которых выполнена в виде конических капилляров, расположенных по нормали к поверхности колпачков таким образом, что их малые отверстия находятся на наружной поверхности колпачка, а большие отверстия - на внутренней.

На фиг.1 представлен общий вид, на фиг.2 - разрез, на фиг 3-6 основные узлы предлагаемого конденсатора с капиллярной насадкой (ККН).

ККН содержит корпус 1 с верхней и нижней крышками 2 и 3, снабженный патрубками входа отработанного пара 4 и выхода конденсата 5, воздушным патрубком 6, внутри которого на решетке 7, помещенной на опоры 8, размещена насадка 9, представляющая собой перфорированные колпачки 10, уложенные рядами друг на друга в шахматном порядке, поверхность которых покрыта слоем гидрофильного материала 11 или изготовленные из него, перфорация - выполнена в виде конических капилляров 12, расположенных по нормали к поверхности колпачков 10 таким образом, что их малые отверстия 13 находятся на наружной поверхности колпачка 10, а большие отверстия 14 - на внутренней.

В основу работы предлагаемого ККН положены особенности движения жидкости (пара) в конических капиллярах, а именно: движение осуществляется от большего сечения к меньшему, при этом в широкой части капилляра происходит испарение жидкости, в узкой части капилляра - конденсация пара [Лыков А.В. Тепломассообмен: (Справочник). 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергия, 1978, с.365, 366].

ККН работает следующим образом. Отработанный пар после турбин при температуре насыщения через патрубок 4 подают в нижнюю зону ККН, откуда он через решетку 7 распределяется по всему сечению аппарата, причем его большая часть поступает в полости колпачков 10 первого ряда, считая от низа, а меньшая часть поступает в полости следующего ряда колпачков 10. Далее из полостей колпачков 10 первого ряда пар поступает через большие отверстия 14 в конические капилляры 12, в которых под действием капиллярных сил перемещается к их малым отверстиям 13, где происходит его частичная конденсация с выделением тепла конденсации Qri. Мениски образовавшейся жидкости (конденсата) в капиллярах 12 соприкасаются с гидрофильным материалом 11, свободно распределяются на внешней поверхности колпачков 10, благодаря наличию пространства между соседними колпачками 10 и гидрофильных свойств материала 11, затрачивая при этом выделившееся тепло конденсации Qri на образование свободной поверхности, после чего образовавшийся конденсат под действием силы тяжести стекает вниз. При этом несконденсировавшийся пар, выходящий вместе с конденсатом из малых отверстий 13 капилляров 12 колпачков 10 первого ряда смешивается с паром, прошедшим мимо предыдущего ряда колпачков 10, унося вместе собой некоторую часть образовавшегося конденсата в виде мелких капель, после чего большая часть образовавшейся парожидкостной смеси поступает в полости колпачков 10 второго ряда, а меньшая часть поступает в полости третьего ряда колпачков 10, где происходят вышеописанные процессы конденсации пара в конических капиллярах 12 с выделением тепла конденсации Qri и образования свободной поверхности жидкости на гидрофильных поверхностях колпачков 10 с затратой этого тепла, к которым добавляются процессы испарения частиц вносимого с паром конденсата в широких сечения капилляров 12. Аналогичные процессы испарения конденсата с образованием пара в широких сечениях, конденсации пара с образованием конденсата в узких сечениях капилляров 12 и образования свободной поверхности жидкости на гидрофильном материале 11 наружной поверхности колпачков 10 происходят при поступлении несконденсировавшегося пара с уносимым конденсатом в вышеследующие ряды колпачков 10 до полной конденсации большей части исходного отработанного пара. Образовавшийся конденсат из малых отверстий 13 конических капилляров 12 всех рядов колпачков 10 под действием сил тяжести стекает на днище, образованное нижней крышкой 3, откуда выводится из ККН через патрубок 5, а несконденсировавшийся пар и газы (O2, CO2, N2) выводятся через воздушный патрубок 4. Количество уносимого конденсата, образовавшегося на нижележащих рядах колпачков 10, с паром и попадающего в капилляры 12 вышерасположенных рядов колпачков 10 значительно меньше, чем в известном устройстве, так как его основная масса под действием силы тяжести стекает вниз, что позволяет снизить гидравлическое сопротивление капилляров 12 и увеличить их производительность. При этом многократное взаимное фазовое превращение и преодоление сил трения при перемещении парожидкостной смеси по капиллярам 12 многочисленных рядов колпачков 10 в предлагаемом ККН позволяет проводить процесс конденсации пара без использования хладоагента.

Количество рядов колпачков 10 в ККН и, соответственно, его высоту принимают такими, чтобы обеспечить конденсацию большей части исходного отработанного пара, поступившего в аппарат. Размеры колпачков 10 (ширину и высоту) можно принимать исходя из стандартных размеров кольцевой насадки (например, 100×100 мм, 50×50 мм и т.д.) [Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1971, с.572], размеры конических капилляров 12 и их конусность зависят от свойств жидкости и определяются опытным путем.

Таким образом, конструкция предлагаемого ККН обеспечивает увеличение площади контакта пара с входными отверстиями капилляров, а конденсата с гидрофильными поверхностями, снижает гидравлическое сопротивление капилляров, увеличивает скорость фильтрации пара и конденсата через конические капилляры что, в конечном итоге повышает его эффективность.

Конденсатор с капиллярной насадкой, включающий корпус с верхней и нижней крышками, снабженный патрубками входа отработанного пара и выхода конденсата, воздушным патрубком, внутри которого помещена перфорированная насадка, перфорация которой выполнена в виде конических капилляров, отличающийся тем, что насадка расположена на опорной решетке и представляет собой перфорированные колпачки, уложенные рядами друг на друга в шахматном порядке, поверхность которых покрыта слоем гидрофильного материала или изготовленные из него, причем конические капилляры расположены по нормали к поверхности колпачков таким образом, что их малые отверстия находятся на наружной поверхности колпачка, а большие отверстия - на внутренней.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области энергетики, в частности к паровым турбинам, использующим пар низких параметров. .

Изобретение относится к области анаэробной энергетики, а именно к воздухонезависимым энергоустановкам (ЭУ), использующим углеводородное горючее и кислород для получения энергии.

Изобретение относится к установкам для воздушной конденсации пара. .

Изобретение относится к атомной энергетике, а более конкретно к теплообменникам систем пассивного отвода тепла для ядерных энергетических установок. .

Изобретение относится к установкам для воздушной конденсации пара. .

Изобретение относится к турбиностроению и может быть использовано в разработках новых конструкций, преимущественно крупногабаритных высоконагруженных конденсаторов паровых турбин.

Изобретение относится к паровым конденсаторам паротурбинных энергоустановок. .

Изобретение относится к способу и устройству очистки выбросов предприятий в атмосферу от загрязняющих веществ. .

Изобретение относится к конструкциям теплообменных аппаратов для ожижения паров смешанных - многокомпонентных продуктов при их охлаждении холодоносителем через промежуточные стенки труб

Изобретение относится к области химического машиностроения, в частности к аппаратам воздушного охлаждения, а именно к поверхностным конденсаторам, реализующим процесс конденсации многокомпонентных парогазовых смесей, содержащих неконденсируемый газовый компонент, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, в том числе, при утилизации отходов их продукции пиролизом

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано при проектировании воздушных теплообменников, а также при конструировании трубных систем сепараторов-пароперегревателей и подогревателей турбоустановок атомных электростанций

Изобретение относится к энергетике, преимущественно к технике конденсации пара, отработанного в паровой турбине АЭС или ТЭС. В конденсаторе в качестве средства охлаждения отработанного пара использованы теплообменные трубы, выполненные из термостойкого и теплоизолирующего материала, в которые вмонтированы термобатареи, холодные спаи которых обращены внутрь трубы, а горячие - наружу. Горячий воздух из межтрубного пространства конденсатора в холодное время используется для обогрева помещений. Технический результат - упрощение конструкции. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Группа изобретений относится к пищевой, химической, фармацевтической промышленности и может быть использовано, в частности, для разделения газопаровых смесей в сублимационных сушильных установках. Способ десублимационного фракционирования многокомпонентной системы включает подачу газопаровой смеси и хладагента для охлаждения поверхности десублимации с последующим удалением десублимата. Для охлаждения поверхности десублимации используют буферную жидкость, представляющую собой жидкость с низкой температурой замерзания, передающую теплоту от газопаровой смеси к хладагенту, в качестве которой используют, например, водный раствор этиленгликоля, причем концентрацию буферной жидкости в растворе подбирают таким образом, чтобы проходя через каскад десублиматоров температура ее замерзания в каждом десублиматоре была ниже, чем в предыдущем по ходу движения газопаровой смеси. Технический результат - разделение многокомпонентной системы на отдельные фракции в каскаде десублиматоров и упрощение процесса регулирования температуры в отдельных десублиматорах при вымораживании компонентов с использованием низкокипящего хладагента. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Группа изобретений относится к конденсаторной установке с воздушным охлаждением и может использоваться для электростанций. Конденсатор содержит трубчатый кожух, у которого имеется открытая верхняя часть и открытая нижняя часть, кольцо из пучков трубчатых панелей, расположенных вертикально и под углом друг к другу. Каждый из пучков трубок содержит основную конденсационную область и вторичную конденсационную область, приспособлен для прохождения через него воздушного потока с целью конденсации жидкости в панелях и выполнен таким образом, чтобы воздушный поток проходил через панели и выходил через верхнюю часть кожуха. Внутри кожуха на уровне грунта расположен трубопровод для подачи пара. Конденсатор снабжен системой удаления неконденсирующихся газов с активными или пассивными устройствами для управления локальным расходом удаляемой смеси из неконденсирующихся газов и примешанного пара. Технический результат состоит в снижении уровня шума, себестоимости и/или энергопотребления. 4 н. и 16 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к энергетике. Конденсатор паровой турбины, включающий корпус, соединенный с конденсатосборником и посредством переходного патрубка с вертикальными ребрами жесткости с выхлопом цилиндра низкого давления, коллектор с присоединенным к нему трубопроводом подачи охлаждающей среды, при этом коллектор установлен в месте присоединения переходного патрубка к выхлопу цилиндра низкого давления, прикреплен при помощи хомутов к ребрам жесткости, расположенным по периметру переходного патрубка, и имеет отверстия, направленные на стенку переходного патрубка, в месте выхода струи из которых установлен отбойник, причем для исключения попадания охлаждающей среды в паровое пространство конденсатора к ребрам жесткости приварены щиты. Изобретение позволяет повысить надежность и экономичность конденсатора. 3 ил.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на микротурбинных установках малой мощности, от 5 до 40 кВт электрической мощности и от 20 до 270 кВт тепловой. Конденсатор состоит из основного и внутреннего корпусов, кольцевой распределительной решетки, трубных поверхностей охлаждения конденсата, коллекторов подвода и отвода охлаждающей воды. Коллекторы подвода и отвода охлаждающей воды выполнены в виде труб большего диаметра, чем трубные поверхности охлаждения конденсата. Трубные поверхности охлаждения конденсата выполнены в виде спирально накрученных трубок-змеевиков, закручиваемых к центру в одной горизонтальной плоскости и раскручиваемых в другой горизонтальной плоскости. Технический результат: высокая теплообменная способность, простота изготовления и сборки. 1 ил.

Изобретение относится к энергетике. Устройство для капиллярной конденсации отработавшего пара турбины, содержащее конденсатор первой ступени, соединенный паропроводом отработавшего пара с турбиной, паропроводом остаточного пара и конденсатопроводом с рабочим насосом через мультиступенчатый эжектор с конденсатором второй ступени, поддон конденсатора второй ступени соединен через конденсатный насос с системой подготовки подпиточной воды, причем конденсаторы первой и второй ступени представляют собой конденсаторы с капиллярной насадкой, состоящей из перфорированных колпачков, изготовленных из гидрофильного материала, уложенных рядами друг на друга в шахматном порядке, перфорация которых выполнена в виде конических капилляров, при этом на наружной поверхности колпачков выполнены вертикальные каналы слива конденсата, расположенные между вертикальными рядами малых отверстий конических капилляров. Изобретение позволяет повысить эффективность устройства для капиллярной конденсации отработавшего пара турбины. 4 ил.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в нефтегазовых и химических установках для конденсации паровой фазы из парогазовых смесей. Устройство для конденсации пара из парогазовой смеси содержит цилиндрический корпус с теплообменными трубчатыми элементами и штуцерами подачи и отвода парогазовой смеси и конденсата, а также систему циркуляции хладагента. Теплообменные трубчатые элементы объединены в верхний и нижний теплообменники, между которыми размещена промежуточная полость, трубчатые элементы верхнего теплообменника расположены концентрично и закреплены между решетками, которые смещены относительно своих осей на угол ϕ, величина которого соответствует формуле: ϕ=d/r1, где d - внутренний диаметр трубчатого элемента, r1 - радиус расположения осей ближнего ряда трубчатых элементов относительно центра решетки. Над верхним теплообменником расположена смесительная полость, соединенная с насосом и снабженная штуцером подачи парогазовой смеси и распылительными форсункам, а под нижним теплообменником расположена накопительная полость, в нижней части которой выполнены сливной штуцер, а также патрубок для подачи охлажденного конденсата, соединенный с форсунками. В промежуточной полости установлены датчики уровня конденсата, которые связаны с блоком управления и сливным штуцером. При этом система циркуляции хладагента включает штуцеры отвода и подачи хладагента в верхней и нижней частях верхнего и нижнего теплообменников соответственно, насос и охлаждающий агрегат, причем межтрубные пространства теплообменников выполнены сообщающимися между собой. Изобретение позволят повысить теплообменные процессы с использованием конденсата в качестве охлаждающей среды. 2 ил.
Наверх