Паросиловая установка

 

Изобретение м.б. применено в отдаленных от линии электропередач районах , в сельской местности, в лесной промышленности, где имеются отходы растительного и древесного сырья, геологами , туристами, в пионерских лагерях , для водоснабжения поселков и для орошения полей путем использования солнечной энергии. Цель изобретения - повышение экономичности уста

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1377419 (51) 4 F 01 К 11/04

«»» .««Ь

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ,13

1МБЛИП; Б1 :". (54) ПАРОСИПОВАЯ УСТАНОВКА !

8а3а и истинна

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3 97 1 098/24-06 (22) 29. 10. 85 (46) 29.02.88. Бюл, - 8 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) И.И. Пуховой и Е. И.Пуховая (53) 621. 311.5 (088. 8) (56) Патент США ¹ 3950950,кл.60/157, опублик. 1976.

Авторское свидетельство СССР № 1103002, кл. F 01 К 11/04, 1982. (57) Изобретение м.б. применено в отдаленных отлинии электропередач районах, в сельской местности, в лесной промышленности, где имеются отходы растительного и древесного сырья, геологами, туристами, в пионерских лагерях, для водоснабжения поселков и для орошения полей путем использования солнечной энергии. Цель изобретения — повышение экономичности уста137741 нонки. Конденсатор 20 примыкает к торцовой части парогенератора 21, снабжен оросительными устр-вами 29 его теплообменных поверхностей и системой сбора и удаления орошающей жидкости, Конденсатный насос выполнен в виде трубчатых каналов 26, соединяющих радиальную периферийную зону 60 парового пространства конденсатора с парогенератором, установленным с уплотнением 10 в теплоизолированной камере. Для увеличения поверхности теплообмена парогенератора он з

9 имеет радиальные каналы. Насыщенный водяной пар по мере движения к трубопроводу 18 перегревается. Затем пар расширяется в каналах турбины 19 и поступает в конденсатор, где конденсируется на торцовых поверхностях, охлаждаемых водой, орошающей жидкостью, подающейся через сопла. Под действием центробежных сил конденсат двигается к периферийной зоне конденсатора и под действием центробежного давления подается в парогенератор. 4 э.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к технике превращения тепловой энергии в механическую, в частности к устройствам, использующим паросиловый цикл Ренкина, заключающийся в получении перегретого пара, его расширении в турбине, конденсации в конденсаторе и подаче жидкого рабочего тела в парогенератор и может быть применено пре10 имущественно для маломощных, в том числе передвижных агрегатов, использующих твердое, жидкое и газообразное топлйво и горячую воду с температурой до 100 С., получаемую за счет

15 солнечной и геотермальной энергии, а также вторичные энергоресурсы промышленных предприятий в виде горячей воды и дымовых газов.

Предлагаемая установка может быть

20 использована для преобразования тепловой энергии в механическую при . жестких ограничениях по габаритам и весу при сохранении высокой мощности, в частности она применима для утилизации тепла выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания транспортных установок.

Маломощные энергоустановки предлагаемого типа могут быть применены в отдаленных от ЛЭП районах, в сельской местности, в лесной промышленности, где имеются отходы растительного и древесного сырья, геологами, туристами, в пионерских лагерях, для водоснабжения поселков и для ороше- 35 ния полей путем использования солнечной энергии и т.д.

Цель изобретения — повышение экономичности паросиловой установки.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема установки; на фиг.2 — установка, пример исполнения при ис-. пользовании в качестве греющей среды воды, а рабочего тела — фреона или другого низкокипящего вещества; на фиг.3 — то же, пример исполнения при размещении вращающегося конденсатора отдельно от парогенератора; на фиг.4— реактивная турбина, вид в плане.

Теплоизолированная камера 1, которая может служить как камерой сгорания, так и.адиабатной оболочкой (в случае применения горячей воды в качестве греющей среды), снабжена устройствами 2 и 3 подачи твердого топлива и воздуха, а также горелкой 4 сжигания газообразного или жидкого топлива, вместо. которой может быть установлено сопло подачи горячей воды. При использовании в качестве греющей среды горячих отработанных дымовых газов камера 1 снабжена патрубком 5 подвода дымовых газов и отводящей трубой 6. Камера 1 имеет несущий металлический каркас 7 с лапами 8 и съемную крышку 9, установленную в лабиринтном уплотнении 10. На съемной крышке 9 установлена опора

11, к которой прикреплены подшипники 12. В подшипниках 12 вращается вал

13 с размещенными на нем насосом 14 электрогенератором 15 и шкивом 16 механического привода. На вал 13 насажена полая втулка 17 с паропрово1377419 дом 18 подачи пара в реактивную тур-.. бину 19, выполненную в виде сегнерового колеса. В теплоизолированной камере 1 установлены конденсатор 20 и парогенератор 21, к цилиндрической

5 обечайке 22 которого прикреплена внутренняя коническая поверхность 23 °

Парогенератор 21 имеет сквозные каналы (теплообменные трубки) 24 прохода греющей среды. Конденсатор 20 включает цилиндрическую обечайку 25 с закрепленным в ней лабиринтным уплотнением 10, связанную с парогенератором 21 трубчатыми каналами 26, выполняющими при вращении функцию конденсатного насоса. Обечайка 22 парогенератора 21 снабжена кольцевыми ребрами 27. Конденсатор 20 имеет соп— ло 28 и пленкоформирующие ороситель- 0 ные устройства 29 его теплообменных поверхностей. Конденсатор 20 снабжен также закрепленными на нем кольцевыми карманами 30, в которых размещены напорные трубки 31, подключенные к баку 32 горячего водоснабжения. Кольцевые карманы 30 с напорными трубками 31 образуют систему сбора и удаления орошающей (охлаждающей) жидкости. Установка снабжена дополнительными оросительными устройствами 33 и 34, а в парогенераторе 21 установлены пленкоформирующее устройство 35 и напорные карманы 36 и 37, сообщенные между собой отверстием 38. В напорном кармане 37 установлена напорная трубка 39. Камера 1 имеет патрубок 40 удаления возможных утечек воды при пуске и остановке установки.

Канал 41, выполняющий функцию конденсатного насоса, размещен в парогенераторе 21, Для увеличения поверхности теплообмена парогенератора 21 последний снабжен сквозными радиальными кан-лами 42, которые более предпочтительны при использовании жидкой греющей среды, и кольцом 43.

Конденсатор 20 может быть выполнен (фиг.3) отдельно от парогенератора 21, при этом он содержит дополнительную перегородку (торцовую поверхность) 44, которая может быть плоской и конической. Система сбора и удаления орошающей (охлаждающей) жидкости содержит напорные карманы

45 и 46, соединенные каналом 47 с напорной трубкой 48. Теплоизоляция

49 парогенератора 2 1 для предотвращения возможного разбрызгивания жидкости снабжена антивлажностным покры. тием (гидроизолирующей оболочкой)

50 с кольцевыми отводами 51. Опора

11 выполнена в виде сплошного конуса ниже напорного кармана 46 или .о всей высоте, К системе сбора и удаления орошающей жидкости относится и кольцевой сборник 52. Установка снабжена соплом 53. подачи охлаждающей жидкости в распределитель 54. Лабиринтное уплотнение 10 заполнено жидкостью, создающей гидрозатвор 55.

На парогенераторе 21 установлены радиальные ребра 56 и 57 принудительного отвода газообразной греющей среды °

Один из каналов (сопл) 58 турбины 19 выполнен с косым срезом 59, причем расстояние а а. Радиальная периферийная зона 60 парового пространства 61 конденсатора 20 через конденсатный насос (трубчатые каналы) 26 сообщена с парогенератором 21, к торцовой части (конической поверхности)

62 которого примыкает конденсатор

20. Теплоизоляция 49 установлена на торцовой части 62 парогенератора, обращенной к конденсатору 20. Парогенератор 21 выполнен в виде двух концентрических конусов: торцовой части (конической поверхности) 62 и внутренней конической поверхности 23, которые соединены между собой цилиндрической обечайкой 22 или плоским кольцом, Торцовая часть (торцовые поверхности) 62 парогенератора снабжены оросительными устройствами, состоящими из сопл 53 и распределителя 54.

На радиальной периферии 63 парогенератора 2 1 установлены сообщенные между собой каналом 47 напорные карманы 45 и 46, снабженные напорной трубкой 48. Парогенератор снабжен дополнительными теплообменными трубками

64, размещенными в его пароводяном пространстве 65. Конденсатор имеет торцовые поверхности 66.

Установка работает следующим образом.

Перед заправкой теплоносителем (в случае выполнения конденсатора 20 центробежным и работающим под вакуумом) конденсатор 20 и парогенератор

21 должны быть вакуумированы для удаления неконденсирующихся газов. Количество заливаемого теплоносителя должно обеспечивать кольцевой слой

i 377419 жидкости в парогенераторе 21 (в этом слое генерируется пар) и заполнение каналов 24 и 26.Возможно небольшое заполнение. конденсатора 20. В случае применения низкотемпературных лету5 чих теплоносителей место заливки теплоносителя — рабочего тела — следует тщательно загерметизировать.

При вертикальном положении вала 13 10 в результате того, что каналы 26, связывающие конденсатор 20 с парогенератором 21, имеют выход у внутренней (нижней) поверхности 23 парогенератора 21, пар не может при неподвижной установке проникать в конденсатор 20 через каналы 26, поскольку создается гидрозатвор. В случае горизонтального расположения вала 13 перед запуском каналы 26 должны быть в нижнем положении. Возможен запуск и при различном положении каналов 26, но для этого следует провернуть вал 13, создав небольшую скорость вращения, обеспечивающую образование кольцевого 25 слоя жидкости в парогенераторе 21.

При небольших мощностях провернуть вал

13 можно вручную, используя шкив 16.

Если установка снабжена электрогенератором 15 постоянного тока, он может служить и мотором при подводе к нему напряжения. Перед раскруткой необходимо включить подачу тепла в камеру 1 парогенератора 21 и холодной воды в конденсатор 20. При запуске установку желательно отсоединить от нагрузки (электрогенератор 15).

Рабочий процесс в парогенераторе

21 состоит из образования насыщенного водяного пара в кольцевом жидком слое и последующего его перегрева по

40 мере движения к паропроводу 18 подачи пара в реактивную турбину 19. Затем пар расширяется в каналах 58 турбины 19 и поступает в конденсатор 20, где конденсируется на торцовых поверхностях 44 и 66, охлаждаемых водой, орошающей жидкостью, подающейся через сопла 28 и 53. Под действием центробежных сил конденсат движется к периферийной зоне 60 конденсатора 20 и под действием центробежного давления, превышающего перепад давления между конденсатором 20 и парогенератором 21, подается через напорные трубки 31 или каналы 26 в 55 парогенератор 21. Отвод орошающей жидкости (охлаждающей воды) производится через напорные трубки 31 в бак 32 горячего водоснабжения, напорные трубки 39 и 48 и кольцевой сборник 52. формула изобретения

1. Паросиловая установка, содержащая вращающиеся на общем валу и последовательно соединенные в замкнутый герметичный контур парогенератор с теплообменными трубками, турби" ну и конденсатор с теплообменными поверхностями, паровое пространство которого через конденсатный насос сообщено с парогенератором, перегородки и теплоизоляцию между конденсатором и парогенератором, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью повышения экономичности, конденсатор примыкает к торцовой части парогенератора, снабжен оросительными устройствами его теплообменных поверхностей и системой сбора и удаления орошающей жидкости, при этом конденсатный насос выполнен в виде трубчатых каналов,соединяющих радиальную периферийную зону парового пространства конденсатора установлен в теплоизолированной камере, снабженной уплотнением.

2, Установка по п.1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что она снабжена дополнительными. перегородкой, установленной между паровым пространством конденсатора и парогенератором, и оросительными .устройствами, а конденсатор снабжен кольцевыми карманами с напорными трубками, размещенными в полости последних, при этом теплоизоляция установлена на торцовой части парогенератора, обращенной к конденсатору, и снабжена антивлажностным покрытием.

3. Установка по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что корпус парогенератора выполнен из двух концентрических конусов, соединенных между собой цилиндрической обечайкой или плоским кольцом.

4. Установка по пп.1-3, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что торцовые поверхности парогенератора снабжены оросительными устройствами, а на радиальной периферии парогенератора установлены сообщенные между собой напорные карманы, снабженные напорной трубкой.

1377419

АЛ. Ой

5. Установка по пп.1-4, о т л и— ч ающа яс я тем, что парогенератор снабжен дополнительными

Теп

Юа

ЮК йЬ/

Йг теплообменньми трубками, размещенными в его пароводяном пространстве.

1377419

Составитель В.Гуторов

Редактор А,Огар Техред А.Кравчук Корректор Ц. Король

Заказ 849/24 Тираж 492 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4