Результат интеллектуальной деятельности: КОНДЕНСАТОР ВЛАЖНО-ПАРОВОЙ МИКРОТУРБИНЫ

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на микротурбинных установках малой мощности, от 5 до 40 кВт электрической мощности и от 20 до 270 кВт тепловой.

Известен поверхностный конденсатор (патент РФ №2306512), использующийся для конденсации пара в крупногабаритных высоконагруженных паровых турбинах, состоящий из коробчатого корпуса с плоскими стенками, трубных пучков системы охлаждения и конденсации пара, расположенных вертикально навстречу потоку пара, а также в каждом трубном пучке симметрично в верхней и нижней его частях со стороны выхода из турбины и со стороны днища конденсатора выполнены вертикальные каналы для прохода пара.

Недостатками данного конденсатора являются:

- применение конденсатора только в паровых турбинах большой мощности;

- для эффективной работы конденсатора необходим постоянный высокий расход отработавшего пара;

- габариты и высокая производительность конденсатора делает невозможным его применение для небольших микротурбин, использующихся в бытовом теплоснабжении.

Прототипом изобретения принимается конденсатор пара с воздушным охлаждением и защитой от заледенения конденсата (патент РФ №2329447), содержащий турбинный теплообменный пучок (трубные поверхности охлаждения конденсата) с верхним парораспределительным коллектором (кольцевая распределительная решетка) и нижним коллектором для сбора конденсата, а также средство предотвращения заледенения конденсата в холодное время года, выполненного в виде двух защитных полукоробов (основной и внутренний тонкостенный корпус), ограждающего опасную, по условию заледенения конденсата, часть теплообменного пучка.

Недостатками данного конденсатора пара являются:

- конденсация отработавшего пара осуществляется охлаждающим воздухом, что существенно снижает теплообмен в агрегате в сравнении с применением охлаждающей воды;

- для подачи охлаждающего воздуха в верхний и нижний отсеки используются отдельные регулирующие устройства, что усложняет конструкцию;

- сложность изготовления и сборки конденсатора.

Задача изобретения - разработка конденсатора влажно-паровой микротурбины, обладающего высокой теплообменной способностью, отличающегося простотой изготовления и сборки отдельных его частей и предназначенного для применения на вертикальных установках малой мощности.

Технический результат изобретения заключается в разработке конденсатора влажно-паровой микротурбины, конденсирующего отработавший в турбине влажный пар, который мог бы использоваться в автономных бытовых установках энергоснабжения потребителей и был прост в изготовлении и сборке. Конденсатор пара работает в составе микротурбинной установки, отличается высокой эффективностью работы благодаря внутреннему тонкостенному корпусу, который не дает возможности пару обходить трубные поверхности охлаждения, обладает простотой сборки составных частей благодаря вертикальному исполнению конструкции.

Технический результат достигается за счет конденсатора влажно-паровой микротурбины, состоящего из основного и внутреннего корпусов, кольцевой распределительной решетки и трубных поверхностей охлаждения конденсата и коллекторов подвода и отвода охлаждающей воды.

На чертеже представлен конденсатор влажно-паровой микротурбины, где на основании 1 установлен основной корпус конденсатора 2, внутри которого располагаются трубные поверхности охлаждения конденсата 3, расположенные по всей высоте конденсатора, выполненные в виде нескольких спирально накрученных трубок-змеевиков, каждая из которых закручивается к центру в одной горизонтальной плоскости и раскручивается в другой горизонтальной плоскости, коллекторы подвода (не обозначены) и коллекторы отвода 4 охлаждающей воды выполнены в виде вертикальных труб большего диаметра, чем трубные поверхности охлаждения конденсата 3 и расположены вертикально попарно на противоположных сторонах внешнего диаметра основного корпуса конденсатора 2, в основном корпусе конденсатора 2, над трубными поверхностями охлаждения конденсата 3 установлена кольцевая распределительная решетка 5. Положение распределительной решетки 5 относительно трубных поверхностей охлаждения конденсата 3 фиксируется дистанционным кольцом 6, опорными кольцами 7 и стопорным кольцом 8. Конденсатор имеет внутренний тонкостенный корпус 9, между основным корпусом конденсатора 2 и внутренним тонкостенным корпусом 9 выполнены равномерно расположенные по окружности отверстия 10 для отсоса газопаровой среды на эжектор (не обозначен). Трубные поверхности охлаждения конденсата 3 поддерживаются внешними опорами 11, которые опираются на распределительную коронку 12. Внутренние опоры 13 трубных поверхностей охлаждения конденсата 3 опираются на центральную опору 14, закрепленную в основании 1. В основном корпусе конденсатора 2 имеются отверстия 15 для откачки водяного пара конденсатным насосом (не обозначен).

Рассмотрим принцип работы конденсатора влажно-паровой микротурбины.

Отработавший в турбине влажный пар поступает на распределительную решетку 5 для равномерной подачи пара на трубные поверхности охлаждения конденсата 3, расположенные по всей высоте конденсатора, мощность трубных поверхностей охлаждения конденсата 3 рассчитана с учетом мощности микротурбин, используемых в автономных бытовых установках энергоснабжения - от 5 до 40 кВт электрической мощности. Для фиксации положения распределительной решетки 5 предусмотрены дистанционное кольцо 6, опорные кольца 7 и стопорное кольцо 8. Внутри трубных поверхностей охлаждения конденсата 3 протекает охлаждающая вода, которая в процессе теплообмена осуществляет конденсацию потока влажного пара. Внутренний тонкостенный корпус 9 конденсатора не дает возможности пару обходить трубные поверхности охлаждения конденсата 3, которые поддерживаются внешними опорами 11, опирающимися на распределительную коронку 12, что существенно повышает эффективность работы конденсатора. Внутренние опоры 13 трубных поверхностей охлаждения конденсата 3 опираются на центральную опору 14, закрепленную в основании 1. Полученный конденсат собирается в нижней части основного корпуса конденсатора 2, затем откачивается конденсатным насосом (не обозначен) через отверстия 15. Через равномерно расположенные по окружности отверстия 10, между основным корпусом конденсатора 2 и внутренним тонкостенным корпусом 9 происходит отсос газопаровой среды на эжектор (не обозначен), который создает необходимый вакуум в конденсаторе. Охлаждающая вода конденсатора поступает через коллектор подвода (не обозначен) и отводится через коллектор отвода 4. Поскольку конденсатор имеет вертикальное исполнение, он обладает простотой сборки и легко крепится к микротурбине (не обозначена) фланцевыми соединениями.