×
10.02.2013
216.012.2427

ПАРОГЕНЕРАТОР

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к генераторам пара, и может быть использовано в теплоэнергетике, в отраслях промышленности с технологическими процессами, требующими производства строго дозированных объемов пара, а также в исследовательских установках. Парогенератор содержит электроизолированный корпус с испаряемой жидкостью, соединенный с трактами подачи жидкости и выхода пара. Размещенный в корпусе электродный узел выполнен в виде пакета электродов, между которыми размещены проставки из пористого материала, размер которых превышает размер электродов. При этом выступающие за пределы электродов участки проставок размещены в испаряемой жидкости, а крайние электроды пакета закрыты равными по величине электродам элементами из теплоизолирующего материала. Проставки могут быть выполнены из электроизоляционного или электропроводного капиллярно-пористого материала, а электроды - из капиллярно-пористого материала. Парогенератор данной конструкции обладает высокой эффективностью работы (КПД не ниже 0,97), а также обеспечивает высокую точность дозирования и стабильность расхода генерируемого пара. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к генераторам пара, в частности к генераторам пара воды, и может быть использовано в теплоэнергетике, в отраслях промышленности с технологическими процессами, требующими производства строго дозированных объемов пара, а также в исследовательских установках.

Известны промышленные парогенераторы: электропарогенераторы Е6, Е72 (Германия), ELMO (Финляндия, фирма "STEAMRATOR"), Омега-10, ПГ-2, ПГ-1 (Россия, ОАО «Художественная роспись»), МАКАР - ЭПГ/ВП-25 (Россия, ЗАО «ЭКОНИКА-Техно»), в которых в качестве нагревателей используются теплоэлектронагревательные элементы - ТЭНы.

Недостаток этих конструкций - нестабильность паропроизводительности в процессе эксплуатации, связанная с образованием слоя накипи на ТЭНах. Химическая подготовка воды лишь снижает скорость образования накипи, но полностью проблему не решает. КПД генератора по мере роста накипи снижается.

Известны парогенераторы, в которых для получения пара используются электродные нагреватели (патент РФ №2159274, МПК C12C 13/00, опубл. 20.11.2000; генераторы ЭЭП-60, ЭПГ-100, фирма ЗАО «ЭКОНИКА-Техно», Россия), выполненные в виде стержневых или плоских стальных электродов, размещенных в испаряемой жидкости. Парогенераторы такого типа по сравнению с описанными выше обладают большей эффективностью (КПД) за счет нагрева жидкости прямым пропусканием тока через нее, а не передачей тепла через стенку. Недостаток таких генераторов - нестабильность расхода генерируемого пара из-за неустойчивостей и пульсаций, характерных для кипения жидкостей в больших объемах, выноса капель жидкости в канал выхода пара.

По технической сущности наиболее близким к предлагаемому изобретению является парогенератор, содержащий электроизолированный корпус (котел) с испаряемой жидкостью и погруженным в нее электродным нагревателем, а также питательную емкость, подключенную к котлу трубопроводом по воде, и тракты для подачи жидкости и выхода пара (патент РФ №2145399, МПК F22B 1/30, опубл. 10.02.2000).

Недостатками известного технического решения являются:

1) невысокий КПД из-за потерь тепла из зоны парообразования в стенки корпуса, так как до кипения нагревается весь объем жидкости, находящийся в корпусе;

2) нестабильность расхода генерируемого пара, как вследствие пульсаций кипящей жидкости, так и вследствие зависимости производительности от уровня погружения электродов в жидкость. Обеспечить сохранение уровня расходуемой жидкости строго постоянным, особенно при ее кипении, технически сложно. Питательная емкость в известном устройстве заполняется периодическим включением электронасосного агрегата, что не позволяет поддерживать уровень жидкости в корпусе парогенератора постоянным. Указанные недостатки не позволяют использовать известное устройство для точного дозирования расхода получаемого пара.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности работы парогенератора, а также повышение точности дозирования и стабильности расхода генерируемого пара.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в парогенераторе, содержащем электроизолированный корпус с испаряемой жидкостью, соединенный с трактами подачи жидкости и выхода пара, размещенный в корпусе электродный узел выполнен в виде пакета электродов, между которыми размещены проставки из пористого материала, размер которых превышает размер электродов, при этом выступающие за пределы электродов участки проставок размещены в испаряемой жидкости, а крайние электроды пакета закрыты равными по величине электродам элементами из теплоизолирующего материала.

Проставки могут быть выполнены из электроизоляционного капиллярно-пористого материала, например пористой окисной керамики. Пакеты с такими проставками используются для получения пара из жидкостей с электрической проводимостью 0,01-10 См/м.

Проставки могут быть выполнены из электропроводного капиллярно-пористого материала, например пористой нержавеющей стали. Электродные пакеты с такими проставками используются для получения пара из жидкостей с электрической проводимостью меньшей 0,01 См/м, например дистиллированной воды.

Электроды могут быть выполнены из капиллярно-пористого материала, например спрессованных сеток из нержавеющей стали.

Высокая эффективность парогенератора (КПД не ниже 0,97) обеспечивается за счет:

1) нагрева испаряемой жидкости прямым пропусканием тока через нее, а не через стенку от источника тепла;

2) вклада энергии в относительно небольшое количество испаряемой жидкости, близкое по величине и количеству генерируемого пара, а не в весь объем жидкости в корпусе генератора;

3) существенного снижения потерь тепла из зоны генерации пара, так как внешняя поверхность рабочей зоны генератора (пакета) невелика и не контактирует с охлаждаемыми элементами парогенератора.

Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами.

На фиг.1. показана схема предлагаемого парогенератора.

На фиг.2 показан нагреватель с пакетом электродов для питания трехфазным током.

На фиг.3 показан вариант компактного исполнения пакета из электродов и проставок.

Устройство, показанное на фиг.1, содержит силовой корпус 1, корпус из электроизоляционного материала 2, герметично закрывающую корпус 2 крышку 3 с каналом 4 для вывода пара, размещенные в крышке токоподводы 5. В корпусе 2 размещен нагреватель, который выполнен в виде пакета из чередующихся электродов 6, разделенных межэлектродными проставками 7 из пористого материала, и двух теплоизолирующих элементов 8, установленных на внешних сторонах крайних электродов. Проставки 7 по размерам превышают размеры электродов 6 и их свободные, не контактирующие с электродами, участки размещены в испаряемой жидкости. Корпус 2 через тракт связан с устройством подачи жидкости (питателем) 9.

Нагреватель (см. фиг.2) для питания трехфазным током выполнен в виде пакета из трех электродов 6, проставок 7 и теплоизолирующих элементов 8. Плотное без зазоров соединение электродов и проставок обеспечивается их посадкой в корпус 2 по цилиндрической поверхности теплоизолирующих элементов 8.

Нагреватель (см. фиг.3) может быть выполнен в виде пакета из спирально свернутых электродов 6, например из лент из нержавеющей стали, разделенных проставками 7, например, из войлока.

Генератор пара работает следующим образом. В пространство между электродами 6, занимаемое капиллярно-пористым материалом проставок 7, за счет капиллярных сил по материалу проставок непрерывно подается жидкость из донной области корпуса 2, свободные концы проставок 7 размещены в испаряемой жидкости. Между электродами, связанными через токоподводы 5 с источником питания, поперек направлению фильтрации жидкости через проставки 7 пропускается ток. Величина тока устанавливается такой, чтобы кипение жидкости происходило в поровых каналах в межэлектродном объеме проставок. Пар накапливается в свободном пространстве верхней части корпуса 2 и через канал 3 поступает к потребителю. Увеличение температуры пара, при необходимости, обеспечивается за счет повышения давления в корпусе 2, например, подпором расхода пара через канал 3. Требуемый расход пара достигается установкой соответствующего тока между электродами.

Примеры конкретного осуществления.

В цилиндрическом корпусе из нержавеющей стали установлен коаксиальный сосуд из электроизоляционного материала, например фторопласта, сообщающийся с трубкой подачи жидкости, например воды. Корпус закрыт герметично крышкой, в которой выполнен теплоизолированный канал для выхода пара и токоподводы. В сосуде из фторопласта размещается пакет из нескольких электродов, чередующихся с плотно прижатыми к электродам проставками из пористого материала. Электроды - пластины из нержавеющей стали - соединены с токоподводами. Проставки выполнены в виде пластин, например, из пористой керамики (пенокварца, пенокорунда, пористой двуокиси циркония и др.). Размеры проставок - ширина и высота - превышают размеры электродов. Выступающие за пределы электродов участки проставок размещены в жидкости.

Генератор пара воды производительностью до 20 кг/час имеет объем 5 л (диаметр 180 мм, высота 200 мм). Пакет состоит из 7 электродов - пластин из стали 12Х18Н10Т толщиной 2 мм. Размеры пластин электродов 100×100 мм2. Пластины проставок толщиной 15 мм, шириной 120 мм и высотой 160 мм изготовлены из кварцевой пенокерамики пористостью 0,75-0,85. Нижние концы фитильных проставок на 10-50 мм опущены в воду. Объем воды в корпусе составляет 1-1,5 л. По мере расхода воды осуществляется подпитка через патрубок подачи воды. Три электродные пластины соединены с одним токоподводом, четыре - с другим таким образом, что полярность соседних электродов различна. Токоподводы подключены к источнику питания с регулируемым переменным напряжением до 220 В. Рабочий ток через пакет электродов - до 60 А, а электрическая мощность при максимальной производительности - до 13 кВт. Необходимая производительность парогенератора обеспечивается установкой на электродах соответствующего напряжения (тока через капиллярную среду). Высокая стабильность расхода сохраняется независимо от уровня воды в корпусе (глубины погружения вставок). Дозирование расхода пара осуществляется регулированием вкладываемой в нагреватель мощности без использования внешних, располагаемых обычно за генератором в линии подачи пара, регуляторов расхода. Точность дозирования определяется точностью установки напряжения и тока через электроды, и при использовании контрольно-измерительных приборов класса не ниже 1,0 отклонения от заданного значения расхода не превышают 2%.

Генератор пара воды с производительностью 0,002-0,004 г/с (до 0,015 кг/час) имеет нагреватель, выполненный из двух электродов - металлических пластин размером 20×20 мм2 - и размещенной между электродами проставки из пенокерамики толщиной 20 мм. Ширина проставки 50 мм, длина 100 мм. Нагреватель установлен в электро- и теплоизолированном герметичном корпусе с объемом для воды 1 л. В зависимости от электропроводности используемой воды для обеспечения дозированных расходов в указанном диапазоне производительности напряжение питания нагревателя переменным током составляет 5-30 В. Управление дозированием - компьютерное. Отклонение расхода от заданного значения не превышает 0,0001 г/с.

Время выхода на заданный режим работы (необходимую производительность) с момента включения «холодного» парогенератора не превышает 60 с. Управление производительностью для технологических процессов, предусматривающих изменение расхода, осуществляется по программе с компьютера, и переключения на режим с другим расходом не превышают нескольких секунд.

Характеристики капиллярно-пористого материала проставок (скорость подвода воды в зону нагрева и количество генерируемого пара с единицы объема) через 500 часов работы генератора сохранились неизменными, на электродах отсутствует накипь. Отложения солей жесткости не прошедшей химической подготовки воды концентрируются на дне сосуда из фторопласта и легко удаляются.

Высокая точность дозирования (отклонения по расходу не более 2%) достигается за счет нагрева жидкости пропусканием через нее тока, значения которого контролируются с высокой точностью.

Предлагаемый парогенератор по сравнению с прототипом имеет следующие преимущества:

1) высокая эффективность парогенератора;

2) простота и высокая точность дозирования объемов генерируемого пара;

3) уменьшенные габариты при более высокой производительности;

4) отсутствие необходимости химической водоподготовки при получении пара воды.

Указанные преимущества свидетельствуют, что поставленные в изобретении задачи достигаются и экономический эффект от его использования будет существенным.


ПАРОГЕНЕРАТОР
ПАРОГЕНЕРАТОР
ПАРОГЕНЕРАТОР
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 41-50 из 78.
10.03.2016
№216.014.c110

Способ переработки кремнийсодержащих отходов уранового производства

Изобретение относится к области гидрометаллургии урана и его соединений и может быть использовано в технологии переработки урансодержащих материалов, а именно отходов уранового производства с низким (менее 3 мас.%) содержанием урана и с высоким (до 15 мас.%) содержанием кремния. Способ включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002576819
Дата охранного документа: 10.03.2016
10.03.2016
№216.014.cc3e

Способ получения таблетированного диоксида урана

Изобретение относится к области ядерной техники и может быть использовано при получении таблеток из диоксида урана для высокотемпературных вентилируемых твэлов преимущественно термоэмиссионных реакторов-преобразователей (ТРП) встроенного типа. Способ получения таблетированного диоксида урана...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002577272
Дата охранного документа: 10.03.2016
10.05.2016
№216.015.3b63

Способ определения внутренних параметров и выходных характеристик цилиндрического термоэмиссионного преобразователя

Изобретение относится к области термоэмиссионного преобразования тепловой энергии в электрическую и может быть использовано при проектировании и испытаниях термоэмиссионных преобразователей (ТЭП) преимущественно для космических ядерных энергетических установок (ЯЭУ). Способ определения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002583891
Дата охранного документа: 10.05.2016
12.01.2017
№217.015.5d74

Способ осаждения монокристаллических сплавов на основе вольфрама

Изобретение относится к технологии получения вольфрама, легированного ниобием или танталом, и может быть использовано в электровакуумном приборостроении, электронике. Способ осаждения монокристаллических сплавов на основе вольфрама методом химических транспортных реакций на трубчатую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002590568
Дата охранного документа: 10.07.2016
13.01.2017
№217.015.73e3

Многоэлементный электрогенерирующий канал термоэмиссионного реактора-преобразователя

Изобретение относится к области термоэмиссионного преобразования тепловой энергии в электрическую и может быть использовано при создании многоэлементных электрогенерирующих каналов (ЭГК), встроенных в активную зону термоэмиссионного реактора-преобразователя (ТРП) космического назначения....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002597875
Дата охранного документа: 20.09.2016
13.01.2017
№217.015.7861

Способ определения прочности покрытия из керамических наночастиц

Использование: для определения прочности покрытия из керамических наночастиц. Сущность изобретения заключается в том, что способ определения прочности покрытия из керамических наночастиц заключается в том, что подложку с нанесенным на ее поверхность покрытием из керамических наночастиц...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002599334
Дата охранного документа: 10.10.2016
13.01.2017
№217.015.82ec

Способ получения тетрафторида урана

Изобретение относится к атомной промышленности и химической технологии неорганических веществ и может быть использовано для получения тетрафторида урана сухим методом в производстве гексафторида урана или металлического урана. Способ получения тетрафторида урана заключается в том, что смешивают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002601477
Дата охранного документа: 10.11.2016
13.01.2017
№217.015.83a7

Способ получения высокодисперсных карбидов переходных металлов

Изобретение относится к области химической технологии неорганических веществ, конкретно - к получению высокодисперсных тугоплавких карбидов переходных металлов в гранулированном виде, в том числе смешанных композитов на их основе. Описан способ получения высокодисперсных карбидов переходных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002601484
Дата охранного документа: 10.11.2016
25.08.2017
№217.015.b04f

Способ переработки уран-циркониевых отходов

Изобретение относится к области гидрометаллургии урана и может быть использовано при его регенерации в результате химической переработки отработанных, бракованных или невостребованных твэлов. Способ переработки уран-циркониевых отходов в виде твэлов заключается в том, что исходные твэлы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613352
Дата охранного документа: 16.03.2017
25.08.2017
№217.015.bd8a

Регулятор расхода сыпучего материала

Изобретение относится к оборудованию для технологических процессов, где требуется непрерывная регулируемая с высокой точностью подача сыпучего мелкодисперсного материала, и может быть использовано в порошковой металлургии, в химической и атомной промышленности, в частности в производстве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616351
Дата охранного документа: 14.04.2017
Показаны записи 41-50 из 61.
10.03.2016
№216.014.c110

Способ переработки кремнийсодержащих отходов уранового производства

Изобретение относится к области гидрометаллургии урана и его соединений и может быть использовано в технологии переработки урансодержащих материалов, а именно отходов уранового производства с низким (менее 3 мас.%) содержанием урана и с высоким (до 15 мас.%) содержанием кремния. Способ включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002576819
Дата охранного документа: 10.03.2016
10.03.2016
№216.014.cc3e

Способ получения таблетированного диоксида урана

Изобретение относится к области ядерной техники и может быть использовано при получении таблеток из диоксида урана для высокотемпературных вентилируемых твэлов преимущественно термоэмиссионных реакторов-преобразователей (ТРП) встроенного типа. Способ получения таблетированного диоксида урана...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002577272
Дата охранного документа: 10.03.2016
10.05.2016
№216.015.3b63

Способ определения внутренних параметров и выходных характеристик цилиндрического термоэмиссионного преобразователя

Изобретение относится к области термоэмиссионного преобразования тепловой энергии в электрическую и может быть использовано при проектировании и испытаниях термоэмиссионных преобразователей (ТЭП) преимущественно для космических ядерных энергетических установок (ЯЭУ). Способ определения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002583891
Дата охранного документа: 10.05.2016
12.01.2017
№217.015.5d74

Способ осаждения монокристаллических сплавов на основе вольфрама

Изобретение относится к технологии получения вольфрама, легированного ниобием или танталом, и может быть использовано в электровакуумном приборостроении, электронике. Способ осаждения монокристаллических сплавов на основе вольфрама методом химических транспортных реакций на трубчатую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002590568
Дата охранного документа: 10.07.2016
13.01.2017
№217.015.73e3

Многоэлементный электрогенерирующий канал термоэмиссионного реактора-преобразователя

Изобретение относится к области термоэмиссионного преобразования тепловой энергии в электрическую и может быть использовано при создании многоэлементных электрогенерирующих каналов (ЭГК), встроенных в активную зону термоэмиссионного реактора-преобразователя (ТРП) космического назначения....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002597875
Дата охранного документа: 20.09.2016
13.01.2017
№217.015.7861

Способ определения прочности покрытия из керамических наночастиц

Использование: для определения прочности покрытия из керамических наночастиц. Сущность изобретения заключается в том, что способ определения прочности покрытия из керамических наночастиц заключается в том, что подложку с нанесенным на ее поверхность покрытием из керамических наночастиц...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002599334
Дата охранного документа: 10.10.2016
13.01.2017
№217.015.82ec

Способ получения тетрафторида урана

Изобретение относится к атомной промышленности и химической технологии неорганических веществ и может быть использовано для получения тетрафторида урана сухим методом в производстве гексафторида урана или металлического урана. Способ получения тетрафторида урана заключается в том, что смешивают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002601477
Дата охранного документа: 10.11.2016
13.01.2017
№217.015.83a7

Способ получения высокодисперсных карбидов переходных металлов

Изобретение относится к области химической технологии неорганических веществ, конкретно - к получению высокодисперсных тугоплавких карбидов переходных металлов в гранулированном виде, в том числе смешанных композитов на их основе. Описан способ получения высокодисперсных карбидов переходных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002601484
Дата охранного документа: 10.11.2016
25.08.2017
№217.015.b04f

Способ переработки уран-циркониевых отходов

Изобретение относится к области гидрометаллургии урана и может быть использовано при его регенерации в результате химической переработки отработанных, бракованных или невостребованных твэлов. Способ переработки уран-циркониевых отходов в виде твэлов заключается в том, что исходные твэлы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613352
Дата охранного документа: 16.03.2017
25.08.2017
№217.015.bd8a

Регулятор расхода сыпучего материала

Изобретение относится к оборудованию для технологических процессов, где требуется непрерывная регулируемая с высокой точностью подача сыпучего мелкодисперсного материала, и может быть использовано в порошковой металлургии, в химической и атомной промышленности, в частности в производстве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616351
Дата охранного документа: 14.04.2017
+ добавить свой РИД