Устройство для самообдува испарителя криогенного газификатора

(71) Научно-исследовательский институт энергетического машиностроения МГТУ им.НЗБаумана.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ САМООБДУВА ИСПАРИТЕЛЯ КРИОГЕННОГО ГАЗИФИКАТОРА(57) Изобретение относится к машиностроению иможет быть использовано в самообдуваемых испаритепях криогенных газификаторов: Цепь - повышение КПД устройства для самообдува испаритепякриогенного газификатора, достигается за счет использования турбопривода вихревой машины, Турбинное колесо выполнено в виде барабана 7 с лоМ ОПИСАНИК АВТОРСКОМУ С 19).П (10-.2733 Ж А 15 Ц Я.Р 25 В 9 02 паточными венцами 8, 9, 10. Последние вместе с каналами 11, 12, 13 корпуса 1 образуют многоканальную ступень вихревой машины Диаметр корпуса 1 не превышает диаметра ступицы 5 крыпьчатки осевого вентилятора Число венцов барабана 7 и соответствующих каналов корпуса 1 выбирается исходя из пропускной способности турбины, определяемой производительностью испарителя. Турбина может быть снабжена входными соплами. При работе устройства продукт испарения поступает под давлением на лопатки барабана 7, приводя во . вращение-крыльчатку вентилятора Турбина позволяет получить вращающий момент с минимальным эффектом детандирования (падения температуры). что повышает КПД устройства в целом. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.Изобретение относится кобласти техники сжиженных газов и может быть использовано в самообдувэемых испарителях криогенных газификаторов,Целью изобретения является повышение КПД устройства для самообдува испарителя криогенного газификэтора, Положительный аффект достигается за счет уменьшения потерь при производном в устройстве преобразовании энергии продукта испарения.Нэ фиг:.1 изображено устройство для самообдува испэритвля криогенного гвэификатора; нэ фиг,2 - разрез А-А нэ фиг,1; нэ фиг,З - испаритель криогенного гаэификатора с устройством для самообдува,Устройство для самообдува испарителя криогенного газификатора содержит корпус 1, установленный в нем на двух опорах 2, 3 вал 4 с размещенным вне корпуса 1 консольным участком; закрепленное на валу 4 между опорами 2,3 турбинное колесо для взаимодействия с продуктом испарения и закрепленную нэ консольном участке вала 4 крыльчатку в виде цилиндрической ступицы 5 с лопастями 6 нэ периферии. Турбинное колесо выполнено в виде барабана 7 с размещенными в ряд вдоль оси лопаточными венцами 89, 10 на периферии, Корпус 1 выполнен цилиндрическим соосным барабану 7 и с наружным диаметром Оорне превышающим диаметром Остул ступицы, т.е, ОорОступ, В корпусе 1 выполнены соответствующие венцам 8, 9, 10 барабана 7 кольцевые каналы 11, 12, 13 и окна 14,.15 для параллельных подвода в каналы 11, 12, 13 и отвода из них соответственно продукта испарения. В каждом канале 11, 12, 13 между окнами 14, 15 размещен отсекатель 16 для отделения области канала с большим давлением от области с меньшим. Число лопаточных венцов 8, 9, 10 выбрано из соотношения:=6/в,где - число лопаточных венцов;6 и в - расчетные соответственно производительность испэрителя и расход продукта испарения через один кольцевой канал,Устройство для самообдува испарителя криогенного газификатора может быть снабжено установленными в окнах 14 для подвода в каналы 11, 12, 13 продукта испарения соплами 17, Для подвода и отвода продута испарения к корпусу 1 служат патрубки 18, 19, Корпус 1 устройства крепится в центре обечайки 20 вентилятора на кронштейнах 21. Обечэйка 20 монтируется в верхней части испарителя (фиг,З) так, чтобы создаваемый вентилятором поток воздухаравномерно обтекал рабочие панели 22 испарителя,5 Устройство работает следующим образом,Получаемый в рабочих панелях 22 испарителя продукт испарения собирается в коллекторе и поступает под давлением в10 патрубок 18 устройства. Продукт попадает вканалы 11, 12, 13 через окна 14 и выходит.изних через окна 1 Б. Проходя по каналам 11,12, 13, продукт взаимодействует с лопатками венцов 8, 9, 10, передавая им часть энер 16 гии, превращаемой в механическуюэнергию вращения вала 4. Крыльчатка вентилятора, закрепленная на консольном участке вала 4, создает направленный потоквоздуха, обдувающего рабочие панели 2220 испарителя, что интенсифицирует теплообмен, т,е, увеличивает производительностьиспарителя. Производимое в устройствепреобразование энергии продукта испарения в механическую энергию вращения26 крыльчатки сопровождается рядом потерь,из которых наибольшее влияние на КПД устройства оказывают потери, вызванные эффектом ядетандирования, Имеется в видуснижение температуры продукта испаре 30 ния в результате срабатывания части потенциальной составляющей его энергии(энергии давления) на турбинном колесе.Это снижение температуры может вызватьобратный процесс, т,е, частичную конденсаЗб цию продукта испарения, а это в свою очередь снижает производительностьиспарителя, уменьшает эффективность самообдува, На турбинном колесе рассматриваемой конструкции в большей степени40 обеспечено срабатывание кинетической составляющей энергии продукта испарения,нежели потенциальной. Тем самым уменьшен теплоотвод от продукта испарения т,е.достигнута КПД устройства самообдува.46 Для обеспечения использования преимущественно кинетической составляющейэнергии продукта испарения в качестве турбинного колеса применено колесо турбинывихревого типа, конструктивно характери 80 зующейся наличием венцов, кольцевых каналов, окон подвода и отвода газа в каналыи отсекателей, Важной в данном случае особенностью турбины вихревого типа является способность сравнительно эффективно65 работать при небольших перепадах давлений и ее сравнительная низкооборотность,Последнее обстоятельство позволяет использовать турбины при сравнительно малых окружных скоростях вращения, т.е,разместить ее в радиальном направлении в1732755 пределах габаритов ступицы 5 крыльчатки вентилятора (ОкорРступ), Это важно с той точки зрения, что турбопровод в соосной компоновке с крыльчаткой вентилятора не должен загромождать проходное сечение 5 для перемещаемого вентилятором потока воздуха. В противном случае падает КПД устройства, т.е. не достигается цепь изобретения. И, наконец, выполнение турбинного колеса в виде барабана и размещение на 10 нем вполне определенного числа венцов О - Иа) позволяет обеспечить полное соответствие расхода через турбину производительности испарителя. Если, например, число венцов будет меньшим, то пропуск ная способность турбины упадет, увеличится перепад давлений продукта испарения на ней, те. усилится эффект детандирования - снизится КПД. Если число венцов будет большим, то снизится расход продукта. 20 через один кольцевой канал с соответствующим венцом, турбина будет работать на нерасчетном режиме, т.е. с меньшей эффективностью. Это в свою очередь вызовет падение КПД привода и устройства сэмооб формула изобретения1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ САМООБДУВА ИСПАРИТЕЛЯ КРИОГЕННОГО ГАЗИФИ КАТОРА, содержащее корпус, установленный в нем на двух опорах вал с размещенным вне корпуса консольным участком, закрепленное на валу между опорами турбинное колесо для взаимодей ствия с продуктом испарения и закрепленную на консольном участке вала крыльчатку в виде цилиндрической ступицы с лопастями на периферии, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД, турбинное колесо выполнено в виде барабана с размещенными в ряд вдоль его оси лопаточными венцами на периферии, корпус выполнен цилиндрическим соосным барабану и с наружным диаметром, не, превышающим диаметр ступицы, в корпудува в целом. Необходимо отметить, что расчетный расход в продукта испарения через один кольцевой канал является функцией радиальных габаритов турбинного колеса, а следовательно. и наружного диаметра корпуса (в вихревой турбине проходное сечение канала прямо ,пропорционально диаметру колеса), Таким образом, вне рассмотренные признаки изобретения являются необходимыми, а в совокупности - достаточными для получения требуемого эффекта. Использование сопл 17 позволяет усилить эффект повышения КПД за счет более организованного входа потока на лопатки венцов 8, 9, 10 (снижения гидравлических потерь), Спецификой использования сопл 17 в устройстве является то, что сопла 17 играют роль направляющих для потока, но не преобразуют потенциальную энергию потока в кинетическую, дабы избежать эффекта детандирования,(56) Авторское свидетельство СССР Мт 1362198, кл, Г 25 8 39/00, 1986,се выполнены соответствующие венцам барабана кольцевые каналы и окна для параллельных подвода в каналы и отвода из них продукта испарения, в каждом канале между окнами размещен отсекатель для отделения области канала с большим давлением от области с меньшим давлением, а число лопаточных венцов выбрано из соотношения1=8/а,где - число лопаточных венцов;6 и щ - расчетные соответственно производительность испарителя и расход продукта испарения через один кольцевой канал.2, Устройство по п.1., отличающееся тем, что снабжено установленными в окнах для подвода в каналы продукта испарения соплами.-Составитель И.АфанасьеТехред М.Моргентал Коррек акт Ткэ акаэ 3 Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента ъ035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101