Струйный конденсатор

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ ях/ ия х Комитет Российской Федерации по патентам н товарным знакам(73) Севастьянов Анатолий Павлович(57) Использование: в промышленной теплотехникев теплообменных аппаратах сущность изобретения: жидкостные сопла 6 образованы винтовымилопастями, установленными кольцевым рядом между обечайкой 2 и обтекателем 3 на входе в камеру8 смешения Паровые сопла 7 образованы винтовыми лопастями установленными кольцевым рядомна входе в камеру 8 между корпусом 1 и обечайкой2, Эти лопасти могут быть выполнены с направлением подъема винтовой линии, противоположнымнаправлению подъема винтовой пинии лопастей,образующих сопла 6. Лопасти, образукхцие лопасти 7, также могут быть выполнены с противоположным углом.подъема винтовой линии, причем одно(10) Ж 1 (и) 2001370 С 3(я) гв в 1 ог направленные лопасти объединены в группы, а последние размещены в кольцевом канале 4 с чередованием Камера 8 соединена с диффузором 10 через горловину 9, вьктопненную с площадью проходного сечения, превышакхцей суммарную площадь выходных сечений сопел 6, но меньшей суммарной площади выходных сечений сопел 7. Стенка камеры 8 выполнена криволинейной. Пространственные параметры г, у, г для сопел 6 могут быть выбраны из следующих соотношений:, г(г) й (1-0,1 К хг/й 0 к)Ег(г)и 10 хп хй /К х(1/г -1/г ), дпя сопев171(ф=й (1-0.1 К хЕ/йки)Ег(г)+10-хо хй /К(1/г -1/г ). Сопле 6 и 7 выполнены с изменеощимися по длине площадями проходных сечений ( 8 , 3 - соответственно), опж пределяемыми из соотношении.3 Де(0.013,0)й й -0,1 К хЕ5 (7) 403 30)й /Р .01 К х 7 где й й - рви кп кп и юк кп диусы осей сопеп б и 7 в зоне их выходных кромою г г - радиусы осей сопеп б и 7, соответствуюж, ищие значениям г на входе в соппо; и, и - параж Л метры закрутки сопеп б и 7 (дпя попастеи с правым 2001370подъемом винтовой линии + (02 . 2,0), дпя гюпастей с левым подъемом - (0,2 2,0), К, К = 0,3 30, при этом дпя сопел 6 0-2(59)й /К, для сопеп 70 Е - (59)й /К . 4 зпф-пы,3 ип.кп ж1 зоб етеие отн1 зо.ротеие относится к промышлен- ного сечения, превышающей сумлдрную ной теплотехнике, а именно к струйным теп- площадь выходных сечений жидкостных со лообменьм дппд атем.ра ам. пел, но меньшей суммарной плоцдди выИзоесеструйныйконденсатор,содер- ходных сечений паровых сопел, Камера ждщий рдзмдщенные е корпусе обечайку и 5 смешения может быть вы олнена со стенцентрдльный обтекатель, установленные с кой, илеющей криволиней, ню обрязуюОбрдзовднием периферийного. кольцевого щую. Винтовые лопасти, образующие канала для подачи пара и внутреннего коль- парооые сопла, выполнены с направлением цевого канала для подачи жидкости, кольце- подъема винтовой линии, и ротиооположоой ряд жидкостных сопел и охватывающий 10 ным направлению подъема винтовой линии его кольцевой ряд паровых сопел, подклю- лопастей, образующих жидкостные сопла. ченных к соответствующим каналам и уста- Кроме того, винтовые лопасти, образуюновленных на входе в камеру смешения, щие паровые сопла, могут быть выполнены оыйолненнуюконфузорнойичерезгорлови- с противоположным углом подъема винтону подклоченную к выходному диффузору. 15 вой линии и объединены в группы с одинаН едостатком известного конденсатора ковым направлением подъема винтовой является относительно невысокая эконо- линии, а указанные группы размещены о мичность осуществления в нем теплол 1 ассо- кольцевом канале с чередованием,обменных процессов конденсации пара, а На фиг,1 изображен конденсатор, протакже ограниченная надежность работы, су дольный разрез; на фиг.2 - сечение А-А на щестоенно снижающаяся в переходных ре- фиг.1; на фиг,З- сечение Б-Б на фиг.1.жимах эксплуатации конденсатора и при Струйный конденсатор содержит разотклонениях от номинального режима, Кро- мещенные в корпусе 1 обечайку 2 и центме того, известноеустройствохарактериэу- ральный обтекатель 3, установленные с ется повышенной материалоемкостью и 25 образованием периферийного кольцевого излишне громоздко из-за развитости внеш- канала 4 для подачи пара и внутреннего них габаритов и требует значительных кольцевого канала 5 для подачи жидкости, удельных затрат технологической жидкости кольцевой ряд жидкостных сопел 6 и охвана единицу массы конденсируемого пара тывающий его кольцевой ряд паровых сопел Применение изоестного конденсатора в 30 7, подключенных к соответствующим кана- мощных теплоэнергетических установках лам 4 и 5 и установленных на входе в камеру проблематично и во всех случаях связано с 8 смешения. выполненную конфузорной и глультиплицироеанием, т.е. применением через горловину 9 подключенную к выход- большого числа обьединенных о батареи номудиффуэору 10, Между обтекателем 3 и ;онденсатороо, что технологически и эконо обечайкой 2 кольцеоьл, рядом установлены мически нецелесообразно, винтовые лопасти 11, образующие жидкостЦель изобретения - повышение эконо- ные сопла 6, между обечзйкой 2 и корпусом мичности.и надежности работы при одно установлены кольцеоьм рядом винтовые оремонном снижении материалоемкости и лопасти 12, образующие паровые сопла 7, габаритов устройства, а также снижение 40 Горловина 9 камеры 8 смешения выполнена удельных затрат технологической жидкости . с площадью проходного сечения, превышающей суммарную площадь выходных сечеЦель достигается тем,что в конденсата- ний жидкостных сопел 6, но леньшей ре, содержащем размещенные в корпусе суммарной площади выходньгх сечений паОбечай, и центрдльный обтекатель, уста ровьх сопел 7, Камера 8 выполнена со стенноолеье с обрдэоеанием периферийного кой, имеющей криоолинейную кольцевого кдндлд для подачи парэ и внут- обрдзующую. Винтоьые лопасти 12, образУан:его кольцеоого канала для подачи жид- ющие паРОвье СОпла 7, могут быть еыполнЕ- кости, кольцевой ряд жидкостных сопел и ны с напраглениел 1 подъема винтооой Ох.;од ощий его кольцевой ряд паровых 50 линии, прОтивой 1 ложньм напраогениюОДКЛЮ ЕНЫХ К СООтвЕтСтвуЮщим пОДьвма ВийГОВОЙлинии лопастей 11, обра- Я,;.гд", и установленных на входе в камеру . зующих жидкоСтные сопла 6. Винтовые лос О Опния, выполненную конфуэорнойиче- пасти 12, образующие паровые сопла 7, ,. з;О лосину подключенную к выходному могут быть выполнены с противоположныл, ч. жидкостные и паровые сопла 55 уггол подъемвийтооой линии и Огдьодине: опнтооымилопастями,установ- ны в группй с одинаковым ндпрягя, мьеоыми рядами соотеетствен- подъема ои)товой линии, а указа ггргп, . г,кдтелегл и Обечайкой и между пы размещены в кольцевом кддгцг е г усом, горлооинд камеры дованием. При этом согла 6 и 7 лгг. Г тьчЯ О палоЯдью проход- оьполнень 4 с продольнылл ОГцл 116чсоответственно, пространстве 11 ные параметры которых определены следующими соотношениями:для жидкостных сопел 6(г) = й(1 -- к - )0,1 Кж г - 1/г, 5р (г) - ( --- ),10 Пж Йкф 1 1Кж г Й 2 110для паровых сопел 70 Пп Йкп(1 1 )Кп г Й 21и с площадями проходных сечений Яж, Яп, иэменяющиьися по длине сопла и определяемыми из следующих соотношенИЙ:для жидкостных сопел 6Яж(г) " (0,013,0)для паровых сопел 730Яп(к) = (0,33.0)где г.д),2 - цилиндрические координаты сопел 6 и 7, при этом для жидкостных сопел 6350к 5 (5 9) кж, для паровых сопел 7Кж0 г (5 9)КпЙкж, Йкп РаДИуСЫ ОСЕЙ ЖИДКОСТНЫХ И ПдРОвых сопел 6 и 7 соответственно в зоне ихвыходных кромок 13 и 14;Гк 1, Гп 1- радИуСЫ ОСЕЙ жИдКОСтНЫХ И,паровых сопел 6 и 7, соответствующие значению г на входе в соответствующие сопла;пк, пп - параметры закрутки осей жидкостных и паровых сопел и 6 и 7 соответственно, абсолютные значения которыхопределены в диапазоне+ (0.22,0) для сопел с правым направлением подъема винтовой линии образующих их лопастей и(0,22,0) - для сопел с левым направлениемподъема винтовой линии образующих их лопастей;Кж, Кп - коэффициенты, абсолютные значения которых определены в диапазоне0,33,0.Струйный конденсатор работает следующим образом,Через сопла б в камеру 8 смеиения подается жидкость (обнчно волд) и чф рез сопла 7 одновременно с жидкостью в камеру 8 подаются струи пара, Вследствие конс 1- руктивного выполнения сопел 6 и 7 жидкость и пар поступают в камеру 8 смешения спирально закрученными относительно продольной оси конденсатора. А вследствие конструктивного решения камеры 8 смешения в виде. например, конически сужающегося в горловине 9 тела вращения конденсация пара происходит не только беэ снижения скорости смешиваемых струй в разнофазовом состоянии, но и с некоторым нарастанием общей скорости смеси жидкость - пар, вплоть до достижения или перехода через з 11 ачение скорости распространения звуковых волн, что увеличивает эффект конденсации остаточных количеств пара. Закручивание струй жидкости и пара в согласованном или встречно направленном режиме закрутки улучшает условия объемного контакта дисперсированной жидкости, Согласованный режим закрутки струй разнофазных компонентов наиболее эффективен в удлиненных вариантах камеры 8 смешения, а встречно направленная закрутка сопел и соответственно струй смешивающихся фаз обеспечивает наилучший эффект в короткоствольных решениях камеры 8 смешения,Найденные экспериментально и отработанные конструктивно количественные параметры пространственной спиральной закрутки осей сопел 6 и 7 для подачи соответственно жидкости и пара, а также закономерности изменения их проходных сечений позволили дополнительно обеспечить оптимальный диапазон наиболее эффективной работы струйного конденсатора. Оптимальный угловой диапазон между продольной осью камеры 8 смешения и проекцией вектора скорости струи жидкости или пара, выходящей из сопел 6 и 7 на плоскость, параллельную этому вектору, приводит конструктивно к следующим значениям наклона осей сопел 6 жидкости или сопел 7 пара На выходе 10-60 от оси камеры 8 смешения в направлении от конфузора к диффузору. При значениях этого угла менее 100, как установлено экспериментально, пропадает эффект интенсификации процессов тепломассообмена за счет спирального перемешивания, А при углах наклона вектора выходных струй жидкости и пара, больших чем 600, резко возрастает гидродинамическое сопротивление в камере 8 смешения и в конечном счете падает производительность струйного конденсатора,Предлагаемое изобрет пи обеспечивает повышение эконт мн. ти нлдс жности работы конлепг г-нмтннп2001370 устоичивыи процесс получения конденсата требует на 12-17 С( меньше затрат энергии на единицу массы получаемого конденсата, одновременно на 27-33 снижается фактический расход технологической жидкости, 5 затрачиваемой на получение конденсата,Формула изобретения1, стРуйный кОнденсАтОР, содержащий щэмещенные в корпусе обечайку и центральный обтекатель, установленные собразованием периферийного кольцевогоканала для подачи пара и внутреннегоко/1 ьцевого канала для подачи жидкости,кольцевой ряд жидкостных сопл и охватывающий его кольцевой ряд паровых сопл,подключенных к соответствующим каналам и установленных на входе в камерусмешения, выполненную конфузорной ичерез горловину подключенную к выходному диффуэору, отличающийся тем, что, сцелью повышения экономичности и надежности в работе при одновременном снижении материалоем кости и габаритныххарактеристик, он снабжен винтовыми лопастями, установленными кольцевыми рядами между обтекателем и обечайкой имежду обечайкой и корпусом с образованием соответственно жидкостных и паровых сопл, причем горловина камерысмешения выполнена с площадью проходного сечения, превышающей суммарнуюплощадь выходных сечений жидкостныхсопл, по меньшей суммарной площади выходных сечений паровых сопл,2, Конденсатор по п.1, отличающийсятем, что камера смешения выполнена состенкой, имеющей криволинейную образую щук. 403, Конденсатор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что винтовые лопасти, образующие паровые сопла, выполнены снаправлением подьема винтовой линии,противоположным направлению подьема 45винтовой линии лопастей, образующихжидкостные сопла.4. Конденсатор по пп, 1 и 2, отличающийся тем, что винтовые лопасти, образующие паровые сопла. выполнены спротивоположным углом подъема винтовой линии и обьединены в группы с одинаковым направлением подьема винтовойлинии, а укаэанные группы размещены вкольцевом канале с чередованием,5, Конденсатор по пп, 1 - 4, отличаюСтруйный конденсатор менее материалоемок по сравнению с известным и имеетменьшие габариты,(56) Кирсанов И.н. Конденсационные установки, М,: Энергоиздат, 1965, с.359, рис.15-5. щийся тем, что сопла выполнены с продольными осями, пространственные параметры которых определены следующимисоотношениями: для жидкостных сопл;л 0,1 Кж г% г 2 г 2ж 1для паровых сопл:0,1 КЯгд =Я(1 )к,п10 П Ял 1и с площадями проходных сечений Бж и Бп, изменяющимися по длине сопла и определенными из следующих соотношений: для жидкостных соплязЯ (г) =(0,01 З,О)ж -"Яж - 0,1 Кжгдля паровых сопл:язл(г):(о,эз,о)як п,1 ААЕгде Г,р,Л - цилиндрические координаты сопл, при этом для жидкостных сопл 02(5 - 9) й.ж / Кж, для паровых сопл О7(5-9) йк.п/ Кп,Н.ж, Н.п - радиусы осей жидкостных ипаровых сопл в зоне их выходных кромок;Гж 1, 1 п 1 - РаДИУСЫ ОСЕЙ жИДКОСтНЫХ Ипаровых сопл, соответствующие значению Е на входе в сопла;Пж, Пп - параметры закрутки осей жидкостных и паровых сопл, абсолютныезначения которых определены в диапазоне 0,2 - 2;0 для сопл с правым направлением подьема винтовой пинииобразующих их лопастей и (0,2 - 2,0)для сопл с левым направлением подьема винтовой линии образующих ихлопастей;Кж, Кп - коэффициенты. абсолютные значения которых определены в диацзоне 0,3 - 3,0,16 Составитель С.Гудко Техред М.Моргентал Подписиск" РоспатентаРвушская наб., 4/5 раж атент", г, Укс",1 рон ннннг, зено н.дат льг ий ком на Редактор Л.ВолковЗаказ 31 Р 5 НПО" 113 П:15, Могква, Ж