Впрыскивающий пароохладитель

"ИОИВ ФЦЩ 3 Щ ЩЯг ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ский инсти ст ССС88,ССС82. РООХЛ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) ВПРЫСКИВАЮЩИЙ П ТЕЛЬ (57) Изобретение относится к теплоэнергетике. Цель - улучшение качества смещения. Использование: в турбинных блоках электростанций для охлаждения пара, Сущность изобретения; впрыскивающий пароохладитель содержит на входе 1 смесителя 2 расположенный по оси инжекционный распылитель 3 с устройством 4 для подачиГ 1. Га воды, Смеситель 2 и распылитель 3 выполнены из последовательно расположенных конфузорных 5 и диффузорных 6 участков и параллельно подключены на входе к паропроводу 7. Конфузорные 5 участки смесителя 2 и распылителя 3 выполнены ступенчатыми в виде ступеней 8 и 9 с шероховатыми поверхностями 10 и 11 ступеней 8, 9. Последние сопряжены друг с другом по полуторовой поверхности 12, причем устройство для подачи воды 4 выполнено в виде форсунки, расположенной на оси инжекционного распылителя 3, Пароохладитель снабжен датчиком температуры свежего пара 13, вход которого 14 подключен к входу 15 по дифференциальной схеме ф с датчиком 16 температуры охлажденногопара, а выходы 17 - к приводу регулирующе- , го клапана 18. Это позволяет повысить точ-ность дозирования доли впрыска воды и повышает безынерционность регулирования, в конечном итоге повышая качество смешения. 3 ил,-1ааеаИзобретение относится к теплоэнергетике, преимущественно к впрыскивающимпароохладителям, и может быть использовано в котлотурбинных блоках электростанций для охлаждения пара, 5Известен впрыскивающий пароохладитель, содержащий установленную в трубопроводе камеру смешения., выполненную ввиде трубы Вентури с отверстием в ее узкойчасти, подключенным к водоподводящим 10трубкам и направленным попарно параллельно и под углом друг другу к радиусамкамеры смешения, а водоподводящие трубки заведены внутрь камеры смещения черезпараллельные отверстия каждой несмджной пары.Недостатком этого пароохладителя является низкое качсство смешения. Последнее связано с тем, что водоподводящиетрубки выведены внутрь горловины камерысмешения, что ухудшает работу горловины 20как ускорителя потока и вследствие малоговремени пребывания среды из-за высокойскорости истечения пара) происходит грубое смешение жидкости со свежим паром,чтс че исключает попадания на стенки пароп,завода охлажденного пара, содержащего капли влаги. Все это в конечном итогеснижает надежность работы паропровода вцелом, а следовательно, тепловой электростанции в целом, 30Известен впрыскивающий пароохладитель, содержащий смеситель в виде трубыВентури, снабженный на входе инжекционным распылителем с форсункой, к которомуподводится среда по дополнительной обводной линии, через регулирующий клапанс приводом регулятора от датчика температуры охлажденного пара,Недостатками известного впрыскивающего пароохладителя является низкое качество смешения пара с водой за счет того, чтовода поступает в большой обьем инжекционного распылителя асимметрично, что является причиной плохого качествасмешения и связано с тем, что в горловине 45смесителя и распылителя транспортируетсядвухфазная среда с высокой скоррстью, чтоуменьшает ее время пребывания в смесителе до уровня, недостаточного для смешения. Последнее усугубляется большой 50степенью скольжения капель влаги относительно паровой фазы, Поэтому паровая фаза с каплями влаги поступает даже на выходпароохладителя, что ведет к недостаточному уровню охлаждения пара в нем итем 55самым, ведет к увеличению длины участкаиспарения пароохладителя,Целью изобретения является улучшение качества. смешения. Поставленная цель достигается тем, что впрыскивающий пароохладитель содержит на входе смесителя расположенный по оси инжекционный распылитель с устройством для подачи водь 1, причем смеситель и распылитель выполнены из последовательно расположенных конфузорных и диффузор-. ных участков и параллельно подключены на входе к паропроводу, Конфузорные участки смесителя и распылителя выполнены ступенчатыми с шероховатыми поверхностями ступеней, сопряженных друг с другом по полуторовой поверхности, причем устройство для подачи воды выполнено в виде форсунки, расположенной по оси инжекционного распылителя. Смеситель, в частности, выполнен в виде трубы Вентури. Пароохладитель снабжен с целью контроля температуры охлажденного пара датчиком температуры свежего пара, вход которого подсоединен к входу датчика температуры охлажденного пара по дифференциальной схеме, а выходы - к приводу регулирующего клапана, расположенного на линии подвода воды в форсунку, установленную соосно инжекционному распылителю.Качество смешения повышается за счет соосного размещения форсунки относительно инжекционного распылителя, ступенчатости изготовления горловин инжекционного распылителя и камеры смешения. Первое позволяет организовать симметричное распыливание жидкости внутри инжекционного распылителя, Второе позволяет генерировать поперечновстречные струи пара и двухфазной среды, что, в свою очередь, увеличивает эффективность смешения сред. Все зто сопровождается локальными процессами дросселирования в ряде зон ступенчатой горловины. В горловинахтакой конструкции происходят одновременно многофакторные процессы резкопеременного характера с каплями влаги, паром, двухфазной средой при их нахождении в мертвых зонах ступеней. Все это на порядок повышает качество смешения. Кроме того, это уменьшает длину испарительного участка в пароохладителе, что понижает его габаритные размеры. Этой же цели способствует создание искусственной шероховатости на боковых поверхностях горловин распылителя и смесителя, так как последние создают эффект оребрения, повышаот вероятность прилипания капель влаги к ним, увеличивают аккумуляционную способность этих поверхностей с точки зрения сохранения энергетического потенциала на них.На фиг. 1 представлен впрыскивающий пароохладитель, общий вид; на фиг. 2 - сту510 15 сред в распылителе 3 и в смесителе 2 также 20 25 30 35 40 45 50 рования, образования мертвых зон, вторичного испарения с запаздыванием с пенчатэя горловина смесителя с полуторовыми торцовыми поверхностями сопряжения ступеней смесителя; на фиг, 3 - разрез А-А на фиг. 2.Впрыскивающий пэроохладитель содержит на входе 1 смесителя 2 расположенный по оси инжекционный распылитель 3 с устройством 4 для подачи воды, Смеситель 2 и распылитель 3 выполнены из последовательно расположенных конфузорных 5 и диффузорных 6 участков и параллельно подключены на входе к паропроводу 7. Конфузорные участки 5 смесителя 2 и распылителя 3 выполнены ступенчатыми в виде ступеней 8 и 9 с шероховатыми поверхностями 10 и 11 ступеней 8 и 9. Последние сопряжены друг с другом по полуторовой поверхности 12, причем устройство 4 для подачи воды выполнено в виде форсунки, расположенной по оси инжекционного распылителя 3, Пароохладитель снабжен датчиком 13 температуры свежего пара, вход 14 которого подсоединен к входу 15 термопары (по дифференциальной схеме) датчика 16 температуры охлажденного пара, а выходы 17 - к приводу 18 регулирующего клапана. Дифференциальность подключения термопар датчиков 13 и 16 к приводу 18 регулирующего клапана позволяет повысить точность дозирования доли впрыска воды и повышает безынерционность регулирования параметрами пароохладителя, в конечном итоге повышая качество смешения, Выполнение конфузорной части 5 ступенчатой в виде ступеней 8 и 9 смесителя 2 и распылителя 3 и генерации в горловинах этих устройств поперечно- встречныхетруй парэ, воды и двухфазной среды приводит к повышению качества смешения, как и соосное расположение в инжекционном распылителе 3 форсунки 4 подвода воды,Впрыскивающий пароохладитель работает следующим образом.На вход 1 смесителя 2 поступает из инжекционного распылителя 3 двухфазная среда, образующаяся при смешении воды, поступающей через форсунку 4 подвода воды, с паром, который параллельным потоком подводится из патрубка 7 подачи свежего пара. Другой поток свежего пара из патрубка 7 поступает в смеситель 2. где происходит дополнительное вторичное смешение его с двухфазной средой, истечение которой происходит из распылителя 3 в смеситель 2. Двухфазная среда, проходя через ступени 8 и 9 с шероховатостями 10 и 11, 5 торцовыми полуторовыми поверхностями 12 сопряжения смесителя 2 и распылителя 3, вызывает прилипание капель воды, имеющейся в двухфазной среде, к шероховатостям поверхностей 10 и 11, с одной стороны, а, с другой, - при ударе о ступени 8 и 9 генерирует поперечно-встречные струи в потоке пара, воды, двухфазной среды, движущейся навстречу первичным потокам пара, воды, двухфазной среды, истекающим из форсунки 4 подвода воды, инжекционного распылителя 3 в смесителе 2, Процесс прилипания капель влаги ведет к замедленному испарению с этих поверхностей с запаздыванием во времени и вектором процесса испарения, не совпадающим с направлением движения потока среды в горловинах смесителя 2 и распылителя 3,Создание поперечно-встречных струй увеличивает время пребывания смешивающихся сред в области смешения распылителя 3 и смесителя 2, что повышает,качество смешения. Этот сложный процесс многофакторного взаимодействия создает интенсивное активное смешение в распылителе 3 и смесителе 2 в условйях, когда скорость пара снижается, приближаясь к оптимальной, с точки зрения процесса смешения пара и воды. Такой поток охлажденной двухфазной среды далее, выходя из распылителя 3, вторично подвергается смешению в смесителе 2, где происходит его смешение с основным потоком парэ, подводимым в него из патрубка 7 свежего пара. Активному процессу образования вихревой траектории движения сред способствует вогнутость полуторовых торцовых поверхностей 12 сопряжения ступеней 8 и 9 распылителя 3 и смесителя 2. На некоторых участках распылителя 3 и смесителя 2 создаются обратные токи сред навстречу движению основного. потока, как и потоку среды. испаряющемуся с запаздыванием на оребренных поверхностях 10 и 11 с шероховатостями распылителя 3 и смесителя 2. Кроме того, ступенчатость горловины со ступенями 8 и 9, шероховатость поверхностей 10 и 11 приводит в пределах горловин распылителя 3 и смесителя 2 к внезапному изменению параметров. - скорости, давления,сухости двухфазной среды и т.д Все это происходит на фоне повышениягидравлического сопротивления, дросселишероховатых поверхностей ступеней 8 и 9 Одновременно происходит прямое и обратное отражение потоков сред в связи со ступенчатостью и наличием полуторовых поверхностей 12 сопряжения ступеней 8 и 9, В конечном итоге основной поток свежего пара, смешиваясь с двухфазной средой из распылителя 3, выходит из смесителя 2 охлажденным до требуемого уровня, Если температура его охлаждения не соответствует требуемой, то это фиксируется датчиками температуры охлажденного 16 и свежего пара 13 вследствие дифференциальности подключения входов 14.и 15 к датчикам 13 и 16, а выходов 17 - к приводу 18 регулирующего клапана. Это значит, что сигнал коррекции - сигнал высокой чувствительности, изменяющий дозу впрыскиваемой воды в форсунку 4 подвода воды, будет поступать безынерционно, за счет изменения положения штока привода 18. Таким образом достигается требуемая для впрыскивающего пароохладителя степень охлаждения,Технико-экономические преимущества предлагаемого впрыскивающего пароохладителя по сравнению с известными состоят в повышении качества смешения пара и воды за счет изменения параметров пара, волы, двухфазной среды в ступенчатых горловинах распылителя 3 и смесителя 2 за счет сунан атости, организации поперечно-вг речных с 1 руй, наличия торцовых полутоповых поверхностей 12 сопряжения, в полшении гидравлического сопротивле,.ия в г;роцессе истечения паров среды за счег лыпол анил ступеней 8 и 9 распылителя 3 и смесителя 2 с шероховатыми поверхностями 10 и 11, Это повышает качество смешения пара за счет снижения скорости пара, увеличивая время его пребывания в зоне смешения распылителя 3 и смесителя 2,Крома того, повышается качество смешения за счет организации высокой степени прилипания капель влаги с использованием капиллярных сил, эффекта оребрения на шероховатых поверхностях 10 и 11 ступеней 8 и 9 распылителя 3 и горловины. Шероховатость этих поверхностей одновременно увеличивает величину площади активного взаимодействия, повышается качество распыливания в распылителе и смесителе за счет образования отражательных потоков в ступенях 8 и 9, что в конечном итоге приводит к повышению качества смешения,5 Повышается надежность работы пароохладителя за счет уменьшения узлов и деталей по сравнению с количеством деталей в известном пароохладителе повышается качество регулирования температуры ох лажденного пара за счет того, что регулирование его параметров происходит на сигнале высокой чувствительности - дифференциальной разности температур свежего и охлажденного пара. замеренных датчика ми 13 и 16 и посланных на привод 18 регулирующего клапана, повышается качество смешения за счет того, что ступени 8 и 9 распылителя 3 и смесителя 2 генерируют на сопряженных полуторовых поверхностях 12 20 отрывные вихри среды.Все это ведет к повышению глубиныохлаждения, с одной стороны, за счет повышения качества смешения пара, воды и двухфазной среды, а, с другой, - за счет 25 более эффективного использования парообразования воды для охлаждения.Формула изобретения Впрыскивающий пароохладитель, содержащий на входе смесителя расположен ный по оси инжекционный распылитель сустройством для подачи воды, причем смеситель и распылитель выполнены из последовательно расположенных конфузорных и диффузорных участков и параллельно под ключены на входе к паропроводу, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью улучшения качества смешения, конфузорные участки смесителя и распылителя выполнены ступенчатыми с шероховатыми поверхностями 40 ступеней, сопряженных друг с другом пополуторовой поверхности, причем устройство для подачи воды выполнено в виде форсунки, расположенной по оси инжекционного распылителя.451728580 Фиг Составитель Б,АспандияровТехред М.Моргентал Корректор Т,Малец едактор Н а Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Заказ 1395 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5