Результат интеллектуальной деятельности: ДЕАЭРАТОР ПЕРЕГРЕТОЙ ВОДЫ

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в установках для деаэрации питательной воды паровых котлов и подпиточной воды тепловых сетей.

Известен аналог - деаэратор перегретой воды (см. а.с. СССР №635045, Б.И. №44, 1978), содержащий корпус с патрубком подвода деаэрируемой воды, патрубками отвода деаэрированной воды и выпара и размещенное на выходе патрубка подвода деаэрируемой воды сопло переменного поперечного сечения, состоящее из последовательно расположенных конфузорного, цилиндрического и диффузорного участков. Данный аналог принят в качестве прототипа.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известного деаэратора перегретой воды, принятого за прототип, относится то, что известный деаэратор перегретой воды обладает пониженной эффективностью, так как не на всех режимах работы деаэратора осуществляется вскипание деаэрируемой воды во всем объеме диффузорного участка сопла переменного поперечного сечения. На пониженных режимах работы деаэратора не обеспечивается образование устойчивой паровой фазы на выходе из диффузорного участка сопла. В этом случае снижается эффективность деаэрации вследствие низкой интенсивности процесса десорбции газов, так как не происходит интенсификация турбулизации потока и, как следствие, активизация выделения растворенных в воде газов в паровую фазу.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Для повышения эффективности деаэрации воды на всех режимах работы деаэратора целесообразно увеличить интенсивность процессов турбулизации и массообмена в потоке и вследствие этого повысить интенсивность процесса десорбции газов из деаэрируемой воды за счет установки между диффузорным участком сопла переменного поперечного сечения и корпусом деаэратора ступенчатой камеры Эйфеля.

Технический результат - повышение эффективности работы деаэратора перегретой воды путем интенсификации процессов турбулизации и массо-обмена в потоке деаэрируемой воды за счет установки между диффузорным участком сопла переменного поперечного сечения и корпусом деаэратора ступенчатой камеры Эйфеля.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что известный деаэратор перегретой воды содержит корпус с патрубком подвода деаэрируемой воды, патрубками отвода деаэрированной воды и выпара и размещенное на выходе патрубка подвода деаэрируемой воды сопло переменного поперечного сечения, состоящее из последовательно расположенных конфузорного, цилиндрического и диффузорного участков. Особенность заключается в том, что деаэратор перегретой воды дополнительно снабжен ступенчатой камерой Эйфеля, размещенной между диффузорным участком сопла переменного поперечного сечения и корпусом деаэратора.

На чертеже представлена схема деаэратора перегретой воды.

Деаэратор содержит корпус 1 с патрубком 2 подвода деаэрируемой воды, патрубками 3 и 4 соответственно отвода деаэрированной воды и выпара, сопло переменного поперечного сечения, состоящее из последовательно расположенных конфузорного 5, цилиндрического 6 и диффузорного 7 участков, и ступенчатую камеру Эйфеля 8. При этом конфузорность участка 5 составляет 45…60°, угол раскрытия диффузора 1…10°, длина цилиндрического участка 6 выбирается в пределах 2…4 от его диаметра, а диаметр ступенчатой камеры Эйфеля - 2…2,5 от выходного диаметра диффузорного участка сопла переменного поперечного сечения. Длина ступенчатой камеры Эйфеля принимается равной ее диаметру, диаметр выходного отверстия камеры Эйфеля составляет примерно 1,5 от выходного диаметра диффузорного участка сопла переменного поперечного сечения.

Работа деаэратора перегретой воды осуществляется следующим образом.

Деаэрируемая вода, температура которой выше температуры насыщения, соответствующей давлению в корпусе 1, поступает через патрубок 2 подвода в конфузорный участок 5, где разгоняется до больших скоростей. Падение статического давления в потоке деаэрируемой воды в участке 5 приводит к возникновению центров парообразования и выделению паровых пузырьков. В цилиндрическом участке 6 происходит дальнейшее падение статического давления до величины меньшей, чем давление насыщения при температуре воды в потоке, что приводит к вскипанию деаэрируемой воды во всем объеме с образованием паровой фазы. Вследствие увеличения объема потока пароводяная смесь на выходе из цилиндрического участка 6 разгоняется до скорости звука и поступает в диффузорный участок 7. В диффузор-ном участке сопла статическое давление падает, происходит кипение и разгон потока до сверхзвуковой скорости. В процессе разгона потока деаэрируемой воды в сопле вода дробится на мелкие капли, что приводит к увеличению поверхности массообмена, интенсифицируется турбулизация потока и, как следствие, активизация выделения растворенных газов в паровую фазу.

Однако на пониженных режимах работы деаэратора не обеспечивается образование устойчивой паровой фазы на выходе из диффузорного участка сопла. В этом случае снижается эффективность деаэрации вследствие низкой интенсивности процесса десорбции газов, так как не происходит интенсификация турбулизации потока и, как следствие, активизация выделения растворенных в воде газов в паровую фазу.

После выхода из диффузорного участка 7 сверхзвуковая струя поступает в ступенчатую камеру Эйфеля 8. В камере Эйфеля образуется область пониженного давления, ограниченная торцевой и цилиндрической стенками камеры и внешней границей струи. Внешняя граница струи касается кромки выходного отверстия ступенчатой камеры Эйфеля. В области пониженного давления, ограниченной торцевой и цилиндрической поверхностями камеры Эйфеля и внешней границей струи, давление понижается и становится ниже давления в корпусе 1 деаэратора, образуется вихревая зона, где осуществляется возвратное движение частиц потока и возникает обратный поток. В этом случае значительно повышается интенсивность процессов турбулизации и массообмена (см. Б.А.Баланин "Сверхзвуковая струя в ступенчатом канале", Ученые записки Ленинградского государственного университета им. А.А.Жданова, 1968, №338, серия математических наук, вып.43, стр.86-94). Вследствие этого повышается интенсивность процесса десорбции газов, активизация выделения растворенных в воде газов в паровую фазу.

Поступающий в корпус 1 кипящий поток деаэрируемой воды разделяется на пар с выделившимися газами и воду. Выпар удаляется из корпуса 1 через патрубок 4, деаэрированная вода отводится через патрубок 3.

Таким образом, установка между диффузорным участком сопла переменного поперечного сечения и корпусом деаэратора ступенчатой камеры Эйфеля позволяет интенсифицировать процессы турбулизации и массообмена в потоке деаэрируемой воды, что повышает эффективность работы деаэратора перегретой воды.