Результат интеллектуальной деятельности: ПАРООХЛАДИТЕЛЬ

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано при обслуживании аппаратов в технологических линиях производства продукции из нефти.

Известен впрыскивающий пароохладитель, содержащий встраиваемый в рассечку паропровода цилиндрический корпус с установленной по его оси на опорных проставках обтекаемой вставкой, образующей со стенкой корпуса кольцевой смесительный канал. В теле указанной вставки предусмотрен осевой участок трубчатого канала для подвода охлаждающей воды, сообщенный с указанным смесительным каналом с помощью радиальных отводов (Авторское свидетельство СССР №208713, кл. F22G 5/12, 17.01.1968).

Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности является впрыскивающий пароохладитель, содержащий встраиваемый в рассечку паропровода цилиндрический корпус с установленной по его оси на опорных проставках обтекаемой вставкой, образующей со стенкой корпуса кольцевой смесительный канал. В теле указанной вставки предусмотрен осевой участок трубчатого канала для подвода охлаждающей воды, сообщенный с указанным смесительным каналом с помощью радиальных отводов, согласно полезной модели обтекаемая вставка имеет форму конуса, обращенного основанием к выходной части корпуса по ходу парового потока, опорные проставки выполнены в виде профильных лопаток, образующих съемный направляющий аппарат для закрутки смешиваемых сред, прикрепленный к вставке со стороны основания конуса, а указанные радиальные отводы образованы в плоском съемном диске, помещенном между указанным направляющим аппаратом и основанием конуса обтекаемой вставки (Патент РФ на ПМ №132863, кл. F22G 5/12, опубл. 27.09.2013 - прототип).

Общим недостатком известных пароохладителей является неравномерность по объему смешения капель воды и пара, возникающая за счет искривления и изменения скорости потока пара.

В предложенном изобретении решается задача обеспечения более полного смешения потока пара и капель охлаждающей воды.

Задача решается тем, что в пароохладителе, включающем цилиндрический корпус с установленной по его оси трубчатым каналом с разбрызгивателем, согласно изобретению разбрызгиватель выполнен с возможностью создания потоков водяных капель в виде конуса, обращенного основанием к выходной части корпуса по ходу парового потока с осью конуса по оси корпуса и с углом при вершине конуса 120°, трубчатый канал выполнен с наклонной и горизонтальной частями, наклонная часть выполнена от стенки корпуса до оси корпуса с углом наклона к оси корпуса 60°, обращенным к входной части корпуса по ходу парового потока, а длина горизонтальной части выполнена достаточной для отдаления разбрызгивателя от наклонной части трубчатого канала, обеспечивающего ламинарный поток пара при контакте пара и охлаждающей воды.

Сущность изобретения

Существующие пароохладители обладают недостатком, выражающимся в неравномерности смешения капель воды и пара в разных точках объема пароохладителя, возникающей за счет турбулизации, т.е. создания вихрей в потоке пара. Кроме того, турбулизация потока пара влечет за собой нежелательное изменение параметров самого пара. В предложенном изобретении решается задача обеспечения более полного смешения потока пара и капель охлаждающей воды за счет сохранения потока пара ламинарным. Задача решается пароохладителем, представленным на фиг. 1 и 2.

Предложенный пароохладитель включает цилиндрический корпус 1, трубчатый канал с наклонной 2 и горизонтальной частью 3. Наклонная часть 2 выполнена от стенки корпуса 1 до оси корпуса 4 с углом наклона к оси корпуса α=60°, обращенным к входной части 5 корпуса 1 по ходу парового потока 6. Разбрызгиватель 7 выполнен с возможностью создания потоков водяных капель в виде конуса 8, обращенного основанием 9 к выходной части 10 корпуса 1 по ходу парового потока 6 с осью конуса 11 по оси корпуса 4 и с углом β при вершине конуса 120°.

Разбрызгиватель 7 состоит из гайки 12, корпуса 13 со спиральными бороздками 14 и завихрителя 15. Торец гайки 12 выполнен расточенным на угол γ=120°.

Пароохладитель работает следующим образом.

Пароохладитель встраивают в паропровод (не показан). Пар с температурой более 300°C поступает через входную часть 5 в корпус 1, проходит трубчатый канал с наклонной 2 частью, слегка завихряется вокруг наклонной части 2, проходит вдоль горизонтальной части 3 трубчатого канала, восстанавливает ламинарное течение и подходит к разбрызгивателю практически без вихрей. Источником завихрений служит наклонная часть 2 трубчатого канала. На длине горизонтальной части 3 поток пара вновь приобретает ламинарное течение. Длину горизонтальной части 3 подбирают обеспечивающей возобновление ламинарного потока при любой реально существующей скорости движения пара.

Охлаждающую воду подают через наклонную 2 и горизонтальную части 3 трубчатого канала в разбрызгиватель 7. В разбрызгивателе 7 вода проходит через зазор между корпусом 13 и завихрителем 14 и выходит через отверстие в гайке 12. Благодаря спиральным бороздкам 14 на цилиндрической поверхности корпуса 13 вода приобретает вращательное движение. Благодаря расточке торца гайки 12 на угол γ=120⁰ из разбрызгивателя 7 выходит вода в виде потоков мелких водяных капель в виде конуса 8, обращенного основанием 9 к выходной части 10 корпуса 1 по ходу парового потока 6 с осью конуса 11 по оси корпуса 4 и с углом β при вершине конуса 120°.

Угол α подбирают таким, который с одной стороны вызывает минимальное возмущение потока пара, с другой стороны минимально удлиняет наклонную часть 2 трубчатого канала и минимизирует и полностью ликвидирует завихрения пара, обеспечивая совмещение пара и воды в ламинарном потоке.

Исходя из практики угол α составляет 60°. Сочетание угла α, длины горизонтальной части 3 и угла γ удается наиболее полно распылить воду в паре и снизить температуру пара при минимальном расходе воды, что позволяет увеличить эффект теплоотдачи (на входе температура пара равна 335°C, а на выходе - 250°C).

Применение предложенного пароохладителя позволит решить задачу обеспечения более полного смешения потока пара и капель охлаждающей воды и увеличить эффект теплоотдачи.