Полифункциональный ступенчатый вихревой обогреватель


 


Владельцы патента RU 2474769:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗ ГУ) (RU)

Изобретение относится к газовой промышленности и может быть использовано для обогрева помещений и основного оборудования газораспределительных станций и газораспределительных пунктов путем трансформации энергии давления транспортируемого газа в тепловую. Техническим результатом является повышение надежности и эффективности полифункционального ступенчатого вихревого обогревателя. Технический результат достигается в полифункциональном ступенчатом вихревом обогревателе, включающем в себя нить редуцирования, соединенную с входным и выходным газопроводами, в которой расположены газовый фильтр, предохранительный запорный клапан, регулятор давления, двухпоточная и однопоточная оребренные вихревые трубы, последовательно соединенные между собой по холодному потоку газа, образующие отдельные ступени, закрытые бортовым кожухом, причем входной патрубок первой ступени вихревой трубы соединен с нитью редуцирования через тройник и запорное устройство, высокотемпературный патрубок ее подключен через циклон к соплу эжектора, а низкотемпературный патрубок соединен с входным патрубком вихревой трубы второй ступени, высокотемпературный патрубок которой соединен с приемной камерой эжектора, выходной патрубок которого соединен через запорное устройство и тройник с газовым фильтром нити редуцирования, а выход конденсата из поддона циклона соединен с наружным сборником конденсата. 1 ил.

 

Изобретение относится к газовой промышленности и может быть использовано для обогрева помещений и основного оборудования газораспределительных станций (ГРС) и газораспределительных пунктов (ГРП) путем трансформации энергии давления транспортируемого газа в тепловую.

Известно устройство подогрева расширяющегося потока газа, в котором поток газа вначале (перед подачей в вихревую трубу) разделяют на два потока: первый подают на вход прямого канала рекуперативного теплообменника, второй - на вход двухпоточной вихревой трубы, при этом прямой поток, выходящий из рекуперативного теплообменника через дроссель и теплообменник наружного теплообмена, смешивают с холодным потоком вихревой трубы и подают на вход обратного канала рекуперативного теплообменника, после чего поток смешивают с горячим потоком вихревой трубы [Патент РФ №2143650, МПК F25B 9/02, 9/04 от 27.12.1999].

Недостатками известного устройства являются громоздкость конструкции, обусловленная значительной величиной площади теплообменной поверхности рекуперативного теплообменника, неполное использование энергии перепада давления газа и невозможность удаления влаги из газа, что снижает его надежность и эффективность.

Более близким к предлагаемому изобретению является устройство для подогрева газа газораспределительной станции, содержащее входной и выходной газопроводы, установленный перед регулятором давления теплообменник (образующие нить редуцирования), причем узел подогрева и подачи теплоносителя выполнен в виде двухпоточной вихревой трубы с линиями горячего и холодного потоков газа, снабженной камерой смешения, вход в вихревую трубу соединен с входным газопроводом, линия горячего потока газа от вихревой трубы соединена с патрубком входа теплоносителя в теплообменник, а линия холодного потока газа и линия вывода теплоносителя через камеру смешения соединены с выходным газопроводом [Свид. на полез. мод. РФ №19130, МПК7 F17D 1/04, F28D 1/00, 2001].

Основным недостатком известного устройства является невозможность удаления влаги из газа и недостаточное использование энергии перепада давления газа, что снижает надежность и эффективность его работы.

Техническим результатом, на решение которого направлено предлагаемее изобретение, является повышение надежности и эффективности полифункционального ступенчатого вихревого обогревателя.

Технический результат достигается в полифункциональном ступенчатом вихревом обогревателе, включающем в себя нить редуцирования, соединенную с входным и выходным газопроводами, в которой расположены газовый фильтр, предохранительный запорный клапан, регулятор давления, двухпоточная и однопоточная оребренные вихревые трубы, последовательно соединенные между собой по холодному потоку газа, образующие отдельные ступени, закрытые бортовым кожухом, причем входной патрубок двухпоточной оребренной вихревой трубы первой ступени соединен с нитью редуцирования через тройник и запорное устройство, высокотемпературный патрубок ее подключен через циклон к соплу эжектора, а низкотемпературный патрубок соединен с входным патрубком однопоточной оребренной вихревой трубы второй ступени, высокотемпературный патрубок которой соединен с приемной камерой эжектора, выходной патрубок которого соединен через запорное устройство и тройник с газовым фильтром нити редуцирования, а выход конденсата из поддона циклона соединен с наружным сборником конденсата.

Предлагаемый полифункциональный ступенчатый вихревой обогреватель приведен на фиг.1.

Полифункциональный ступенчатый вихревой обогреватель включает в себя нить редуцирования газа 1, в которой последовательно расположены тройник 2, запорное устройство 3, соединенное через тройник 4 с газовым фильтром 5, предохранительный запорный клапан 6 и регулятор давления 7, нить редуцирования 1 соединена через тройник 3 и запорное устройство 8 с входным патрубком 9 двухпоточной оребренной вихревой трубы первой ступени 10 (оребрение вихревой трубы 10 на фиг.1 не показано), высокотемпературный патрубок 11 которой соединен через циклон 12 с соплом эжектора 13, а низкотемпературный патрубок 14 соединен с входным патрубком 15 однопоточной оребренной вихревой трубой второй ступени 16 (оребрение вихревой трубы 16 на фиг.1 не показано), у которой, высокотемпературный патрубок 17 соединен с приемной камерой эжектора 13, выходной патрубок которого соединен через запорное устройство 18 и тройник 4 с газовым фильтром 5 нити редуцирования 1, причем выход конденсата из поддона циклона 12 соединен с наружным сборником конденсата, а нить редуцирования 1, вихревые трубы 10 и 16 с соединительными трубопроводами и арматурой закрыты бортовым кожухом (наружный сборник конденсата и бортовой кожух на фиг.1 не показаны).

Предлагаемый полифункциональный ступенчатый вихревой обогреватель работает следующим образом. Из газопровода поток газа с температурой t0 и давлением Р0 поступает в нить редуцирования 1, а именно через тройник 2 и открытое запорное устройство 8 газ поступает во входной патрубок 9 двухпоточной оребренной вихревой трубы первой ступени 10. В вихревой трубе 10 газ разделяется на горячий и холодный потоки с температурой tг1, tх1 и давлением Рг1, Рх1 соответственно, причем горячий газ насыщен тяжелыми углеводородами и влагой, а холодный представляет собой практически осушенный газ. Горячий поток газа, пройдя через вихревую трубу 10 и передав часть своей тепловой энергии воздуху, находящемуся внутри кожуха (путем теплопередачи через оребренную поверхность вихревой трубы 10), поступает из высокотемпературного патрубка 11 в циклон 12 с температурой tг1 и давлением Рг1, где происходит очистка газа от капель конденсата за счет их центробежного осаждения, который отводится из поддона циклона 12 в наружный сборник конденсата (конденсат представляет собой смесь воды и тяжелых углеводородов, получившихся в результате снижения температуры газа и конденсации паров воды и тяжелых углеводородов) и некоторое снижение его давления до величины Р′г1 (за счет преодоления гидравлического сопротивления циклона 12), а холодный поток газа из низкотемпературного патрубка 14 поступает во входной патрубок 15 однопоточной оребренной вихревой трубы второй ступени 16. В однопоточной оребренной вихревой трубе 16 давление холодного газа снижается от Px1 до Рг2, а температура повышается от tx1 до tг2, в результате чего нагреваются ее поверхность и ребра. При этом за счет теплообмена поверхности стенок и ребер вихревой трубы 16 с воздухом, находящимся внутри бортового кожуха, этот воздух нагревается. Из высокотемпературного патрубка 17 вихревой трубы второй ступени 16 горячий газ с температурой tг2 и давлением Рг2 поступает в приемную камеру эжектора 13, в которой он засасывается горячим потоком газа из вихревой трубы первой ступени 10, имеющим температуру tг1 и давление Р′г1, смешивается с ним, в результате чего на выходе из эжектора 13 общий поток газа имеет температуру t1 и давление Р1, после чего подогретый и частично редуцированный в вихревых трубах первой и второй ступенях 10 и 16 соответственно поток газа через запорное устройство 18 и тройник 4 проходит через фильтр 5, предохранительный клапан 6, регулятор давления 7 и с давлением Р2 и температурой t2 направляется к потребителю. Одновременно нагретый вихревыми трубами 10 и 16 воздух внутри бортового кожуха увлекает за собой холодный воздух с температурой T1 из щели между нижней кромкой бортового кожуха и поверхностью пола, в результате чего теплый воздушный поток подогревает наружные поверхности всего оборудования нити редуцирования 1, после чего истекает из верхнего отверстия кожуха вверх с температурой T2, создавая циркуляционные воздушные потоки в помещении газораспределительного пункта или станции (ГРП или ГРС) и обогревает его.

Наличие однопоточной вихревой трубы 16 во второй ступени позволяет нагреть холодный поток газа после двухпоточной вихревой трубы 10 и, таким образом, увеличить тепловую эффективность обогревателя. При этом величина промежуточного давления после эжектора 13 P1 должна превышать величину требуемого конечного давления газа после регулятора давления 7 Р2 на величину ΔP, которая обеспечивает устойчивую и надежную работу регулятора давления 7. Значение АР определяется в зависимости от характеристик конкретного регулятора давления 7.

Помимо внешнего обогрева основного оборудования ГРС (ГРП) теплыми потоками воздуха, идущими от нагретых поверхностей оребренных вихревых труб 10 и 16, в газовый фильтр 5, предохранительный запорный клапан 6 и регулятор давления 7 поступает горячий поток газа из вихревых труб 10, 16, что обеспечивает дополнительный внутренний подогрев газового фильтра 5, предохранительного запорного клапана 6 и регулятора давления 7 и полностью исключит возможность гидратообразования в них. Кроме того, в результате центробежного осаждения в циклоне 12 горячего потока газа после вихревой трубы 10 происходит его очистка от капель конденсата влаги и тяжелых углеводородов, что обеспечивает дополнительную его осушку и, в конечном счете, благоприятное воздействие на процесс его редуцирования, дальнейшей транспортировки и качество газа, поставляемого потребителю.

Таким образом, предлагаемый полифункциональный ступенчатый вихревой обогреватель позволяет повысить уровень эксплуатационной надежности и эффективности основного оборудования ГРП (ГРС) за счет его подогрева, а также получить положительную температуру газа на выходе из редуцирующей установки, что в период зимних холодов позволяет использовать энергию давления природного газа для обогрева помещений ГРП (ГРС), предотвратить возникновение аварийных ситуаций из-за появления ледяных отложений в этих приборах, снизить эксплуатационные расходы систем газоснабжения, а также повысить качество газа путем уменьшения его влажности.

Полифункциональный ступенчатый вихревой обогреватель, включающий нить редуцирования, соединенную с входным и выходным газопроводами, в которой расположены газовый фильтр, предохранительный запорный клапан, регулятор давления, однопоточная оребренная вихревая труба, закрытые бортовым кожухом, отличающийся тем, что к входному газопроводу присоединена двухпоточная оребренная вихревая труба, последовательно соединенная по холодному потоку газа с однопоточной оребренной вихревой трубой, образуя первую и вторую ступени соответственно, причем входной патрубок двухпоточной оребренной вихревой трубы первой ступени нагрева соединен с нитью редуцирования через тройник и запорное устройство, ее высокотемпературный патрубок подключен через циклон к соплу эжектора, низкотемпературный патрубок соединен с входным патрубком однопоточной оребренной вихревой трубы второй ступени, высокотемпературный патрубок которой соединен с приемной камерой эжектора, выходной патрубок которого соединен через запорное устройство и тройник с газовым фильтром нити редуцирования, а выход конденсата из поддона циклона соединен с наружным сборником конденсата.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в устройствах, охлаждающих жилые и иные сооружения в теплый период года и нагревающих эти сооружения в холодное время года.

Изобретение относится к химическому оборудованию и может быть использовано в области производства пищевых продуктов, кормопроизводстве, лакокрасочной промышленности, при подготовке топливных смесей и других смежных областях.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в системах отопления и в аппаратах нагрева различного назначения. .

Изобретение относится к теплотехнике и может применяться для разогрева нефтепродуктов, в отопительной системе зданий и других отраслях. .

Изобретение относится к теплоэнергетике. .

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к теплогенераторам кавитационного типа, и может быть использовано в системах горячего водоснабжения, отопления и устройствах нагрева жидкости различного назначения.

Изобретение относится к энергетике и может использоваться для нагрева жидкостей. .

Изобретение относится к генерирующему устройству хранилища высокотемпературного излучателя. .

Изобретение относится к энергетическому машиностроению и может быть использовано для теплоснабжения и электропитания отдаленных потребителей от альтернативных или возобновляемых источников механической энергии - ветра, морских приливов, течения рек и т.п.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для тепловых установок и нагрева жидкости в промышленности, жилищно-коммунальной отрасли, в сельском хозяйстве

Изобретение относится к технологиям и средствам автономного отопления объектов различного назначения с комплексным использованием, на основе скважинных циркуляционных систем закрытого типа и тепловых насосов, низкопотенциальных возобновляемых тепловых источников из окружающей среды

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано для нагрева воды и различных технологических жидкостей и подготовки ее к эффективному электролизу для получения водорода и кислорода

Изобретение относится к отопительной технике и может быть использовано для нагрева воды для горячего водоснабжения и отопления, а также освещения помещений с использованием энергии ветра

Изобретение относится к отопительной технике и может быть использовано для нагрева воды для отопления и горячего водоснабжения

Изобретение относится к области насосостроения и может найти применение в центробежных герметичных электронасосах, перекачивающих взрывопожароопасные жидкости с повышенной вязкостью. Электронасос-теплогенератор содержит в одном корпусе подвод, рабочее колесо и отвод насоса, а также статор и установленный в опорах скольжения на полом валу полый ротор приводного электродвигателя. Внутри полого ротора выполнена тепловая труба. В установленный на валу гидродинамический роторный кавитатор включен ультразвуковой резонансный усилитель кавитации. В пространстве между статором и ротором на полом валу выполнены коаксиальные тепловые трубы. Изобретение направлено па улучшение всасывающей способности электронасоса, повышение его к.п.д. и снижение потребляемой им мощности за счет повышения температуры перекачиваемой жидкости внутри электронасоса. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может использоваться для нагрева жидкостей, а также как смеситель различных жидкостей. Устройство для нагрева жидкости содержит теплогенератор, состоящий из корпуса, имеющего цилиндрическую часть, и ускорителя движения жидкости, выполненного в виде циклона, насос, соединенный с теплогенератором посредством инжекционного патрубка, в котором размещена, по крайней мере, одна вставка, и систему теплообмена. Вставка выполнена в виде сплошной пластины, ориентированной вдоль инжекционного патрубка перпендикулярно торцам циклона. Вставка в инжекционном патрубке принудительно расширяет струю в месте входа её в циклон, что приводит к образованию вакуумметрической области, далее по потоку области сжатия, вакуума, снова сжатия и т.д. По мере продвижения в циклоне каждого элемента струйного потока по этим чередующимся областям в нём образуются и схлопываются кавитационные каверны, обеспечивающие нагрев воды или другой технологической жидкости. Изобретение позволяет повысить эффективность нагрева жидкости и надежность работы устройства. 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к способу радиочастотного нагрева нефтеносной породы с использованием набора из одной или более радиочастот. Способ включает следующие шаги: (a) смешивание первого вещества, включающего нефтеносную породу, и второго вещества, включающего воспринимающие частицы в виде дипольных антенн, с образованием смеси из 10-99% по объему первого вещества и 1-50% по объему второго вещества; (b) воздействие на упомянутую смесь радиочастотной энергией с частотой или частотами из упомянутого набора из одной или более радиочастот и мощностью, достаточной для нагрева воспринимающих частиц; и (c) продолжение воздействия радиочастотной энергией на протяжении времени, достаточного для нагревания воспринимающими частицами упомянутой смеси до средней температуры, превышающей приблизительно 100°C (212°F). При этом способ характеризуется тем, что упомянутые воспринимающие частицы представляют собой проводящие углеродные волокна в форме нитей с длиной, выбранной между 1/2, 1/4, 1/8 и 1/16 длины волны. Упомянутые воспринимающие частицы могут иметь преимущества для радиочастотного нагрева углеводородных соединений, например повышенная температура (достаточная для дистилляции или пиролиза), безводная переработка, а также более высокая скорость или эффективность. 13 з.п. ф-лы, 3 пр., 2 ил.
Наверх