Устройство для предотвращения образования накипи в теплообменном аппарате

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик н 1956961(1) М, Кпз Р 28 С 7/ОС с присоединением заявки Мо(23) Приоритет Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(72) Авторыизобретения1 Кубанский ордена Трудового Красного ЗнамеФйсельскохозяйственный институт и Проектноонструкторскоебюро по проектированию оборудования для производствапластических масс и синтетических смол(54) УСТРОЙСТВОДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ НАКИПИ В ТЕПЛООБМЕННОМ. АППАРАТЕ 1 210 20 Изобретение относится к вибрационной технике, в которой высоКочастотные колебания создаются за счет сжатого газа, Устройство применяется, в частности, в теплообменных аппаратах и технологических трубопроводах.Известно устройство для предотвращения образования накипи, содержащее источник вибрации и средство для определения степени загрязнения, связанное с источником вибрации. Энергетические затраты в этом устройстве меньше, чем в других известных устройствах, поскольку меньше время непроизводительного выхода струи сжатого газа иэ сопелв атмосФеру 113 Однако устройство недостаточнозфФективно. Это обусловлено тем,что принятые рабочие значения параметров (амплитуда, частота колебаний) вибратора не соответствуют ихоптимальным значениям, а также сравнительно большим расходом сжатогогаза иэ-эа непрерывной работы вибратора. Хотя необходимости в непрерывной работе вибратора, какправило,нет.30 Накипь образуется на внутренней поверхности, и этот процесс медленный и визуально его наблюдать нельзя. В течение нескольких часов (или даже суток) может образоваться лишь тонкий слой накипи, но он резко снижает теплоотдачу в аппарате, а при неприятии соответствующих мер его накопление приводит к остановке аппарата.Для каждого конкретного продукта существует оптимальное значение. параметров колебаний, при которых происходит максимальное разрушение накипи. С другой стороны, для разрушения накипи в ее начальной стадии образования существует минимальное время воздействия вибрации, при котором образовавшийся слой накипи разрушается полностью, после чего вибратор на время может быть выключен. То есть вибратор может работать в течение нескольких часов в сутки, но не круглые сутки.В технической литературе нет теоретических работ по определению оптимальных параметров колебаний для конкретных продуктов и расчета минимально необходимого времени работы вибратора, например, в сутки, для40 разрушения накипи при применениишариковых вариаторон.Практическаясложность определения оптимальныхпараметров колебаний (и минимального времени работы) вибратора.заключается н том, что их можно определить только в результате многократных изменений параметров колебанийнапример, частоты с последующимвскрытием аппарата для осмотра результатов эксперимента, минимально, 10необходимый промежуток времени дляразрушения накипи при применении известных нибраторов также можно определить лишь многократной засечкойвремени работы вибратора и последующего вскрытия аппарата после каждого эксперимента для анализа полученного результата. В производственныхусловиях аппарат сам по себе не работает, а является частью технологической линии, установки и т. д. Поэтому многократное вскрытие аппаратан этих условиях с целью полученияуказанных данных исключено, так какэто привело бы к многократным остановкам производственного процесса.Потому при применении пневматическихшариковых вибраторов включают приборна максимальное давление, например5 кгс/см, и на непрерывную его работу. Получают определенный эффекточистки от накипи, хотя этот режимработы далек от оптимальных значенийпараметров вибрации и минимальнонеобходимого времени работы вибратора. ТаКая работа вибратора приводит 35к большому расходу сжатого газа, т.е.к значительным энергопотреблениям ввибраторе, Это снижает эффективностьизвестной конструкции,Цель изобретения - повышение экономичности процесса очистки устройства.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для предотвращения 45 образования накипи в теплообменном аппарате, содержащем источник вибрации и средство для определения степени загрязнения, связанное с ис" точником вибрации, средство для определения степени загрязнения имеет омметр, токопроводящий стержень, один конец которого имеет изоляцию и втулку, закрепленную на волноводе источника вибрации, в теплообменном аппарате выполнено отверстие для установки в нем изолированного конца стержня, другой конец которого закреплен на втулке и электрически свяэЬн с одним из выводов омметра, другой вывод которого электрически связан с волноводом источника питания.На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, продольный разрез, на фиг. 2 - узел 1 на фиг. 1. 65 Устройство содержит закрепленную на конце нолновода 1 обойму 2 с внутренней кольцевой дорожкой,обкатываемой шариком 3, торцовые крышки 4 и 5 с отверстиями 6 для выхода газа, патрубок 7 для подвода сжатого газа с соплами 8. Крышки 4 и 5 связаны с обоймой 2 с помощью патрубка 7, гайки 9 и шайбы 10. К нижнему концу волновода 1 прикреплено средство для определения степени загрязнения, имеющее втулку 11, токо- проводящий стержень 12 и омметр 13, установленный между нолноводом 1 и стержнем 12., который изолирован снаружи изоляцией 14, при этом концы стержня свободны от изоляции, Стержень 12 уплотнен но втулке 11 с помощью мягкой набивки 15 и нажимной втулки 16. Втулка 11 герметично прикреплена к корпусу 17 технологического аппарата или трубопровода, заполненного в рабочем режиме жидкостью 18. При включении омметра 13 образуется следующая замкнутая электрическая цепь: стержень 12 - омметр 13 - волновод 1 - втулка 11 слой жидкости 18 (между втулкой 11 и стержнем 12 ) - стержень 12, Сопротинление этой цепи наименьшее. После определенного времени работы аппарата на внутренней стенке корпуса 17, а также на втулке 11 образуется слой накипи 19. Следовательно в указанную электрическую цепь добавляется сопротивление слоя накипи, который обладает диэлектрическими свойствами, поэтому сопротивление цепи возрастает, что отмечается омметром 13,Устройство работает следующим образом.Сжатый газ давлением 2-5 кгс/см подается в устройство через патрубок 7 и, выходя из сопел 8, приводит шарик в быстрое круговое движение по внутренней кольцевой дорожке обоймы 2 и далее выходит к атмосферу через отверстия б в крышках 4 и 5, Такое движение шарика приводит к высокочастотной вибрации обоймы 2, Вибрация передается через волновод 1 к втулке 11, а от нее к корпусу 7 технологического аппарата трубопроводами,Когда на стенке корпуса 16 аппарата еще нет отложений, при включении омметра образуется следующая замкнутая электрическая цепь: омметр 13 - волнонод 1 - втулка 11 - слой жидкости 18 между втулкой 11 и стержнем 12) - стержень 12 - омметр 13 фиг. 1 ). Величина электрического сопротивления этой цепи видна на шкале омметра 13 и отмечается, например, изэестной линией на корпусе омметраЗафиксированное значениесопротивления цепи является исходным для соревнования при дальнейшей работе вибратора. При включении аппарата в работу на внутренней поверхности корпуса 17 образуется накипь19, которая является диэлектриком,Поэтому сопротивление указаннойзамкнутой электрической цепи припоявлении накипи резко возрастает; 5что видно по шкале омметра и является сигналом к включению вибраторав работу. Высокочастотные колебанияразрушают накипь. Сопротивление цепиуменьшается и при приближении его 30к начальному минимальному значению,которое отмечено на корпусе .омметра,вибратор выключают до следующего увеличения сопротивления. Омметр 13показывающий самопишущий ( фиг. 1),поэтому нет необходимости в постоянном наблюдении за щкалой, достаточно проанализировать запись прибора.Известно, что процесс образованиянакипи длительный. Поэтому вибраторвыключают из работы надолго, покрайней мере на несколько часов,Естественно, что сжатый газ в этовремя не расходуется. Время разрушения накипи и время появления послеразрушения фиксируется. Этим устанавливается время между остановками ипоследующими включениями вибратора, а тем самым и общее минимальнонеобходимое время работы в сутки,Оптимальные значения параметровколебаний амплитуда; частота колебаний) устанавливаются, следующимобразом. При появлении накипи 19 включают вибраторы при разных значенияхпараметров колебаний, которые из- З 5меняются за счет изменения величиныдавления сжатого газа. Те значенияпараметров колебаний, которые разрушают накипь за наименьшее время, считаются оптимальнымиТаким образом, в предлагаемой конструкции вибратор эксплуатируется в оптимальном режиме, а время его работы минимально необходимое. Это снижает расход газа и повышает интенсификацию физико-химических про- цессов в аппарате, т. е. эффективность устройства при его эксплуатации повышается. формула изобретенияУстройство для предотвращения об-. разования накипи в теплообменном аппарате, содержащее источник вибрации и средство для определения степени загрязнения, связанное с источником вибрации через систему управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения экономичности процесса очистки, средство для определения степени загрязнения имеет омметр, токопроводящий стержень, один конец которого имеет изоляцию и втулку, закрепленную на волноводе источника вибрации, а в теплообменном аппарате выполнено отверстие дляустановки в нем изоли" рованного конца стержня, другой конец которого закреплен на втулке и электрически связан с одним из выводов омметра, другой вывод которого электрически связан с волноводом источника питания.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР Р 436213, кл. Р 28 С 7/00, 1972.956961 УО РР Составитель В. Слышкидактор О. Юрковеецкая Техред Ж.Кастелевич ошко Коррект Подпи илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна Заказ 6576/25 Тираж 685 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и отк 113035, Москва, Ж, Раушская