×
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 51-60 из 78.
25.08.2017
№217.015.bdba

Способ очистки жидкости, содержащей радионуклиды, и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к атомной и радиохимической промышленности. Способ очистки жидкости, загрязненной радионуклидами, включает размещение в загрязненной жидкости как минимум по одному элементу из разных пористых материалов - гидрофильному и гидрофобному, один конец которых частично...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616447
Дата охранного документа: 17.04.2017
25.08.2017
№217.015.be99

Способ приготовления смеси мелкодисперсных частиц

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам приготовления смеси порошков для последующего изготовления из смеси изделий, и может быть использовано в машиностроении, атомной и химической промышленности. Описан способ приготовления смеси из частиц различного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616712
Дата охранного документа: 18.04.2017
25.08.2017
№217.015.d1d8

Способ получения мелкодисперсного металлического порошка

Изобретение относится к получению мелкодисперсных металлических порошков. Способ включает механическое диспергирование металлического материала с получением полидисперсного металлического порошка, перемешивание смеси полидисперсного металлического порошка с химически инертной к нему жидкой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621748
Дата охранного документа: 07.06.2017
26.08.2017
№217.015.e1db

Способ получения тетрафторида урана

Изобретение относится к атомной промышленности и химической технологии неорганических веществ, а именно к способу получения тетрафторида урана сухим методом в производстве гексафторида урана или металлического урана. Способ заключается в том, что смешивают диоксид урана с бифторидом аммония,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625871
Дата охранного документа: 19.07.2017
26.08.2017
№217.015.e209

Высокотемпературный источник поверхностной ионизации

Изобретение относится к вакуумной технике и может быть использовано для получения пучков ионов при разделении изотопов или масс-спектрометрии. Высокотемпературный источник поверхностной ионизации из монокристаллического материала с объемно-центрированной кубической решеткой снабжен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625728
Дата охранного документа: 18.07.2017
19.01.2018
№218.016.048c

Способ переработки гексафторида урана

Изобретение относится к способам переработки гексафторида урана гидрометаллургическим методом с получением диоксидифторида урана и оксидов урана и может быть использовано в атомной промышленности для конверсии обогащенного или обедненного (отвального) гексафторида. Способ включает гидролиз...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630801
Дата охранного документа: 13.09.2017
19.01.2018
№218.016.0965

Гибкий бетавольтаический элемент

Изобретение относится к средствам прямого преобразования энергии радиоактивного распада в электрическую и может быть использовано для питания микроэлектронной аппаратуры. Гибкий бета-вольтаический элемент содержит источник бета-излучения выполнен в виде содержащей радиоактивный изотоп фольги,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002631861
Дата охранного документа: 27.09.2017
20.01.2018
№218.016.156d

Термоэмиссионный тепловыделяющий элемент

Изобретение относится к области прямого преобразования тепловой энергии в электрическую и может быть использовано при создании долгоресурсных термоэмиссионных электрогенерирующих каналов (ЭГК). Предложена конструкция твэла, включающего герметичную оболочку, выполненную из упрочненного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002634848
Дата охранного документа: 07.11.2017
04.04.2018
№218.016.376a

Способ переработки отходов ядерного производства

Изобретение относится к области ядерной энергетики. Способ переработки отходов ядерного производства включает электрохимическое растворение твэлов в растворе азотной кислоты в электролизере при постоянном поддержании концентрации азотной кислоты в диапазоне 5,0÷6,0 М. Корпус электролизера...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002646535
Дата охранного документа: 06.03.2018
10.05.2018
№218.016.3ade

Способ изготовления мишени для наработки изотопа мо

Изобретение относится к способу изготовления мишеней для наработки изотопа Мо. Способ изготовления мишени для наработки изотопа Мо включает изготовление сердечника на основе фольги, который формируют путем послойной укладки биметаллической фольги или ее навивки на основу из циркония или его...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002647492
Дата охранного документа: 16.03.2018
Показаны записи 51-60 из 61.
25.08.2017
№217.015.bdba

Способ очистки жидкости, содержащей радионуклиды, и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к атомной и радиохимической промышленности. Способ очистки жидкости, загрязненной радионуклидами, включает размещение в загрязненной жидкости как минимум по одному элементу из разных пористых материалов - гидрофильному и гидрофобному, один конец которых частично...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616447
Дата охранного документа: 17.04.2017
25.08.2017
№217.015.be99

Способ приготовления смеси мелкодисперсных частиц

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам приготовления смеси порошков для последующего изготовления из смеси изделий, и может быть использовано в машиностроении, атомной и химической промышленности. Описан способ приготовления смеси из частиц различного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616712
Дата охранного документа: 18.04.2017
25.08.2017
№217.015.d1d8

Способ получения мелкодисперсного металлического порошка

Изобретение относится к получению мелкодисперсных металлических порошков. Способ включает механическое диспергирование металлического материала с получением полидисперсного металлического порошка, перемешивание смеси полидисперсного металлического порошка с химически инертной к нему жидкой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621748
Дата охранного документа: 07.06.2017
26.08.2017
№217.015.e1db

Способ получения тетрафторида урана

Изобретение относится к атомной промышленности и химической технологии неорганических веществ, а именно к способу получения тетрафторида урана сухим методом в производстве гексафторида урана или металлического урана. Способ заключается в том, что смешивают диоксид урана с бифторидом аммония,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625871
Дата охранного документа: 19.07.2017
26.08.2017
№217.015.e209

Высокотемпературный источник поверхностной ионизации

Изобретение относится к вакуумной технике и может быть использовано для получения пучков ионов при разделении изотопов или масс-спектрометрии. Высокотемпературный источник поверхностной ионизации из монокристаллического материала с объемно-центрированной кубической решеткой снабжен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625728
Дата охранного документа: 18.07.2017
19.01.2018
№218.016.048c

Способ переработки гексафторида урана

Изобретение относится к способам переработки гексафторида урана гидрометаллургическим методом с получением диоксидифторида урана и оксидов урана и может быть использовано в атомной промышленности для конверсии обогащенного или обедненного (отвального) гексафторида. Способ включает гидролиз...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630801
Дата охранного документа: 13.09.2017
19.01.2018
№218.016.0965

Гибкий бетавольтаический элемент

Изобретение относится к средствам прямого преобразования энергии радиоактивного распада в электрическую и может быть использовано для питания микроэлектронной аппаратуры. Гибкий бета-вольтаический элемент содержит источник бета-излучения выполнен в виде содержащей радиоактивный изотоп фольги,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002631861
Дата охранного документа: 27.09.2017
20.01.2018
№218.016.156d

Термоэмиссионный тепловыделяющий элемент

Изобретение относится к области прямого преобразования тепловой энергии в электрическую и может быть использовано при создании долгоресурсных термоэмиссионных электрогенерирующих каналов (ЭГК). Предложена конструкция твэла, включающего герметичную оболочку, выполненную из упрочненного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002634848
Дата охранного документа: 07.11.2017
04.04.2018
№218.016.376a

Способ переработки отходов ядерного производства

Изобретение относится к области ядерной энергетики. Способ переработки отходов ядерного производства включает электрохимическое растворение твэлов в растворе азотной кислоты в электролизере при постоянном поддержании концентрации азотной кислоты в диапазоне 5,0÷6,0 М. Корпус электролизера...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002646535
Дата охранного документа: 06.03.2018
10.05.2018
№218.016.40ee

Способ подготовки поверхности изделий из циркония или сплавов на его основе перед гальваническим никелированием

Изобретение относится к гальваностегии, в частности к нанесению защитных никелевых покрытий на изделия из циркония и сплавов на его основе, и может найти применение в области атомной энергии при производстве уран-циркониевых твэлов при подготовке поверхности перед гальваническим никелированием....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002649112
Дата охранного документа: 29.03.2018
+ добавить свой РИД