Струйный конденсатор

 

Использование: в промышленной теплотехнике в теплообменных аппаратах сущность изобретения: жидкостные сопла 6 образованы винтовыми лопастями, установленными кольцевым рядом между обечайкой 2 и обтекателем 3 на входе в камеру 8 смешения Паровые сопла 7 образованы винтовыми лопастями, установленными кольцевым рядом на входе в камеру 8 между корпусом 1 и обечайкой 2. Эти попасти могут быть выполнены с направлением подъема винтовой линии, противоположным направлению подъема винтовой линии лопастей, образующих сопла 6. Лопасти, образующие лопасти 7, также могут быть выполнены с противоположным углом .подъема винтовой линии, причем однонаправленные попасти объединены в группы, а последние размещены в кольцевом канале 4 с чередованием . Камера 8 соединена с диффузором 10 через горловину 9. выполненную с площадью проходного сечения превышающей суммарную площадь выходных сечений сопел 6, но меньшей суммарной площади выходных сечений сопел 7 Стенка камеры 8 выполнена криволинейной Пространственные параметры г, р. г для сопел 6 могут быть выбраны из следующих соотношений . KzHJ1-0.1KX2/R Г1/2; кжж юк (гНОхПжх Г Кжх(1/г2-1/г2 ), для сопел х-1/2. 7r(z)R (1-0.1 К xZ/R Г кпп кп р(гНО-хп х1Г/К (1/г2-1/г2 ) Сопла 6 и 7 вып кгг пп полнены с изменяющимися по длине площадями проходных сечений ( S , S - соответственно), определяемымиизсоотношений SJZM0.01 J..I КжхЈ V0 S

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

)г гг г

Ь)

СФ

СР

Комитет Российской Федерации по патентам н товарным знакам (21) 4949281/06 (22) 27.0691 (46) 15,10.93 Бюл. N() 37-38 (75) Севастьянов АП„Кикнадзе Г.И„. Гачечиладзе

ИА; Олейников В.Г„Ан И.В„Аракелян Э.К. Кпевцов

АВ„Селиванов Н.П„Муравьев В.И (73) Севастьянов Анатолий Павлович (54) СТРУЯНЫЙ КОНДЕНСАТОР (57) Использование: в промышленной теплотехнике в теплообменных аппаратах сущность изобретения: жидкостные сопла 6 образованы винтовыми лопастями, установленными кольцевым рядом между обечайкой 2 и обтекателем 3 на входе в камеру

8 смешения Паровые сопла 7 образованы винтовыми лопастями, установленными кольцевым рядом на входе в камеру 8 между корпусом 1 и обечайкой

2 Эти лопасти могут быть выполнены с направлением подъема винтовой линии, противоположным направлению подъема винтовой пинии лопастей, образующих сопла 6. Лопасти, образующие лопасти 7, также могут быть выполнены с противоположным углом. подъема винтовой линии, причем одно(10) Щ) (it) 2001370 1 (51) F28 Â1 02 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, превышающей суммарную площадь выходных сечений сопел 6, но меньшей суммарной площади выходных сечений сопел 7. Стенка камеры 8 выполнена криволинейной. Пространственные параметры r, у, z для сопел 6 могут быть выбраны из следующих соотношений:. (1-01К xz/R 1/2;

Ег(г)10хп хй /К x(1/r -1/г ), Ппя сопел

7r(z)=R (1-0.1К х Z/йкл)

Ег(г)10-хп хй /К (1/г -1/г ) Сопля 6 и 7 еы1 полнены с изменеощимися по длине площадями проходных сечений (S, S — соответственно), опж п ределяемыми из соотношений:

ВР=(001.00)ОЕ /К -01K х1

S (7)40330)R /Р -01К xZ где R .,R — раП хп хп и юк кп диусы осей сопеп б и 7 в зоне их выходных кромок

r г - радиусы осей сопеп 6 и 7, соответствуюж, и

1 т щие значениям z на входе в соппо; и, и — параж Л метры закрутки сопеп 6 и 7 (дпя попастеи с правым

2001370 подъемом винтовой линии + (02 . ?,О), дпя лопастей с левым подъемом — (0,2 2,0), К . К = 0,3

3,0, при этом дпя сопел 6 0 Zs (5..9)й )K, дпя сопеп 7 0 Z (5 9)R /К . 4 з пф-пы, 3 ип. кп ж

2001370

11зо>Г> ете> ие отн 1зо.>роге>iиe относится к промышлен- ного сечения, превышающей сумл арну>г> яой теплотехнике, а именно к струйным теп- площадь выходных сечений жидкостных солообме»»ülм аппа атам. ра ам. пел, но меньшей суммарной площади выИзвес е»струйныйконденсатор,содер- ходных сечений паровых сопел, Камера жащий размещенные в корпусе обечайку и 5 смешения может быть вы>.олнена со стенцентральный обтекатель, установленные с кой, имеющей криволиней, гю обрязуюобразованием периферийного. кольцевого щую. Винтовые лопасти, образующие канала для подачи пара и внутреннего коль- паровые сопла, выполнены с направлением цевого канала для подачи жидкости, кольце- подъема винтовой линии, и ротивоположвой 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 выйолненнуюконфузорнойичерезгорлови- с противоположным углом подъема винтону подкл>оченную 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 в мичность осуществления в нем теплол1ассо- кольцевом канале с чередованием. обменных процессов конденсации пара, а На фиг,1 изображен конденсатор, протакже ограниченная надежность работы, су- 20 дольный разрез; на фиг.2 - сечение А-А на щественно снижающаяся в переходных ре- фиг.1; на фиг,3- 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 известного конденсатора в 30 7, подключенных к соответствующим канамощных теплоэнергетических установках лам 4 и 5 и установленных на входе в камеру проблематично и во всех случаях связано с 8 смешения. выполненную конфузорной и глультиплицированием, т.е. применением через горловину 9 подключенную к выходбольшого числа обьединенных в батареи ному диффуэору 10. Между обтекателем 3 и конденсаторов, что технологически и эконо- 35 обечайкой 2 кольцевь>л рядом установлены мически нецелесообразно. винтовые лопасти 11, образующие жидкостЦель изобретения — повышение эконо- ные сопла 6, между обечайкой 2 и корпусом

>личности. и надежности работы при одно- 1 установлены кольцевь>м рядом винтовые временном 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 л>еньшей ре, содер>кащем размещенные в корпусе суммарной площади выходных сечений паобечай, и центральный обтекатель, уста- 45 ровых сопел 7, Камера 8 выполнена со стенновленные с образованием периферийного кой, имеющей криволинейную кольцевог0 канала для подачи парэ и внут- образующую. Бинтоьыелопасти12, образУ

ГD>..:>его кОльЦЕеогО канала длЯ пОдачи жИд- Ющие паРовые сопла 7, могут быть еыполнекссти, кольцевой ряд жидкостных сопел и ны с напраблениел1 подъема винтовой о:; . !:вл ощий его кольцевой ряд паровых 50 линии, h Î?ÈÉÎttáÈoæíûì направг>ению подключе»ных к соответствующим подьема вий>ГОВОй линии лопастей 11, абра ;,;:г>лrl h установленных на входе в камеру зующйх жидкостйь>е сопла 6. Винтовые лов .1D >;.ния, выполненную конфуэорнойиче- пасти 12. образующие паровые сопла 7, з;и> лосину подключенную к выходному могут быть выполнены с противоположным ,!v, жидкостные и паровые сопла 55 угг>ол> подъема> вийтовой линии и г>г ъ,ди»e: в«»товымилопастями,установ- ны в группй С одинаковым напрэ>л> н> ем !

;,цевыми рядами соотеетствен- подьема еи)>товой линии, а указан> . груп> . >,> ка>елегл и обечайкой и между пы размещены в кольцевом Kа»аг» >: г е>. усом, горловина камеры дованием. При этом сопла 6 и 7 г г . ° Г,ть

> > С Пг>0!>>ЯАЬЮ ПрОУОД- ЕЫПОЛНЕНИ С ПрОАОЛЬНЫЛ>И ОГ >K > i 6

2001370 соответственно, пространстве11ные параметры которых определены следующими соотношениями: для жидкостных сопел 6 г (z) = R, (1 — — -к — )

0,1K* z — 1/г 5

p(r) = — (— — — );

10 1 ж кж 1 1

Кж

10 для паровых сопел 7

„() р (1 Ю 1 432) — 1/2 кп

15 () О Пп Kn(1 1 )

„2 „2, и с площадями проходных сечений S®, Sn, иэменяющиь ися по длине сопла и определяемыми из следующих соотношенИЙ: для жидкостных сопел 6 з

5 (г) - (0,01...3,0) „ для паровых сопел 7 з

S„() =(0,3...3,0) 30 где г. .z - цилиндрические координаты сопел 6 и 7, при этом для жидкостных сопел 6

Rêæ 35

0 < z 5 (5... 9) —, для паровых сопел 7

Кж

0 < z < (5... 9) — "";

Кп

Йкж, Ran РаДИуСЫ ОСЕЙ ЖИДКОСТНЫХ И ПаРОвых сопел 6 и 7 соответственно в зоне их выходных кромок 13 и 14;

Гж1. Гn1 - радИуСЫ ОСЕЙ жИдКОСтНЫХ И . паровых сопел 6 и 7, соответствующие значению z на входе в соответствующие сопла; пж, пп - параметры закрутки осей жидкостных и паровых сопел и 6 и 7 соответственно, абсолютные значения которых определены в диапазоне+ (0.2...2.0) для сопел с правым направлением подъема винтовой линии образующих их лопастей и(0,2...2,0) - для сопел с левым направлением подъема винтовой линии образующих их лопастей;

К, Кп - коэффициенты, абсолютные значения которых определены в диапазоне

0,3...3,0.

Струйный конденсатор работает следующим образом.

Через сопла б в камеру 8 смешения подается жидкость (обнчно вол ) и чс рез сопла 7 одновременно с жидкостью в камеру

8 подаются струи пара. Вследствие конс1руктивного 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 з11ачение 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 на1 клона 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 изобре т > и обеспечивает повышение эконт мн nl . l l l1 нллжности работы КоН 3f . г- иклу ннп

2001370 устоичивыи процесс получения конденсата требует»а 12-17 j меньше затрат энергии на единицу массы получаемого конденсата, одновременно на 27-33 снижается фактический расход технологической жидкости, 5 затрачиваемой на получение конденсата, Формула изобретения

1, струйный конденслтог . содержащий размещенные в корпусе обечайку и центральный обтекатель, установленные с образованием периферийного кольцевого канала для подачи пара и внутреннего ко/>ьцевого канала для подачи жидкости, кольцевой ряд жидкостных сопл и охваты- 15 вающий его кольцевой ряд паровых сопл, подключенных к соответствующим каналам и установленных на входе в камеру смешения, выполненную конфузорной и через горловину подключенную к выходно- 20 му диффуэору, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности и надежности в работе при одновременном снижении материалоем кости и габаритных характеристик, он снабжен винтовыми ло- 25 пастями, установленными кольцевыми рядами между обтекателем и обечайкой и между обечайкой и корпусом с образованием соответственно жидкостных и паровых сопл, причем горловина камеры смешения выполнена с площадью проходного сечения, превышающей суммарную площадь выходных сечений жидкостных сопл, по меньшей суммарной площади вы- 3 ходных сечений паровых сопл.

2. Конденсатор по п.1, отличающийся тем, что камера смешения выполнена со стенкой, имеющей криволинейную образую щук>. 40

3. Конденсатор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что винтовые лопасти, образующие паровые сопла, выполнены с направлением подъема винтовой линии, противоположным направлению подьема 45 винтовой линии лопастей, образующих жидкостные сопла.

4. Конденсатор по пп, 1 и 2, отличающийся тем, что винтовые лопасти, образующие паровые сопла. выполнены с противоположным углом подъема винтовой линии и объединены в группы с одинаковым направлением подьема винтовой линии, а укаэанные группы размещены в кольцевом канале с чередованием, 5. Конденсатор по пп, 1 - 4, отличаюСтруйный конденсатор менее материалоемок по сравнению с известным и имеет меньшие габариты, (56) Кирсанов И.Н. Конденсационные установки. M.: Энергоиздат, 1965, с.359, рис.15-5. щейся тем, что сопла выполнены с продольными осями, пространственные параметры которых определены следующими соотношениями: для жидкостных сопл;

o!ê г

"« - я„-(!- „) я к.ж

Ы ж" .ж (! г ! (Г1= (-- — )

Кж Г2 Г2 ж! для паровых сопл:

0,1К>> 2 г(2) л (! л )-(/2 к.п !

ОПлякл (1

«()= — (— — — 1, Кл !,Г2 Г2 и! и с площадями проходных сечений S>» u

$п, изменяющимися по длине сопла и определенными из следующих соотношений: для жидкостных сопл

R3

S (z!=(O,О! ...З,О1

Лк — О,!КЛ для паровых сопл: дЗ

s„(=(o,э...з,о! я„,-o„ia»z где Г,р,Z - цилиндрические координаты сопл, при этом для жидкостных сопл 0 < Z

s (5 — 9) R»,>» // КK>ж», для паровых сопл 0 Z (5 - 9) R».п / Kn, R».ж, R».n - радиусы осей жидкостных и паровых сопл в зоне их выходных кромок;

Гж1, Гп! - радиусы осей жидкостных и паровых сопл, соответствующие значению Z на входе в сопла;

Пж, Пл - параметры закрутки осей жидкостных и паровых сопл, абсолютные значения которых определены в диапазоне 0,2 - 2;0 для сопл с правым направлением подъема винтовой линии образующих их лопастей и (0.2 - 2,0) для сопл с левым направлением подъема винтовой линии образующи> их лопастей;

Кж, Kn - коэффициенты. абсолютные значения которых определены в диан..зоне 0.3 -3.0, иг. 2

Составитель С.Гудкова

Техред М.Моргентал Корректор М.Сам(н i

Редактор Л.Волкова

Заказ 31 )5

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113Ï:15, Могква, Ж-З5, Раушская наб., 4/5

Прпц нпд. зе í ) и 1:11. ль,г ий комбинат "Патент", f, Ун ", л