Способ деаэрации воды

 

Изобретение относится к водоочистке и обеспечивает повышенную эффективность за счет снижения допустимой температуры нагрева поступающей деаэрируемой воды до 75^oC. Нагретую деаэрируемую воду под давлением 1 - 2 кг/см², смешивают с паром, поступающим под давлением 1,5 - 2 кг/см². При этом происходит образование капель и парогазовой фазы. В результате схлопывания паровых пузырьков в жидкости образуется разряженность и ударные волны, после чего сформированный поток ускоряют до скорости 6 - 10 м/с и подают на криволинейную поверхность, где он приобретает центростремительное ускорение для частиц, следующих вдоль поверхности, в диапазоне 500 - 1400 м/сек² и создает искусственное поле тяжести, способствующее выделению газа из жидкости. При этом капли коагулируют, образуя поток деаэрированной жидкости. Технический результат заключается в более качественной деаэрации при меньших затратах на нагрев. 2 табл.

Изобретение относится к водоочистке.

Известен способ деаэрации путем подачи нагретой до 30^oС деаэрируемой воды в колонку и одновременной подачи в колонку в противотоке к воде пара, последующего при взаимодействии потоков при нагреве воды барботаже газовых включений и слива деаэрированной воды в аккумуляторный бак и отвода парогазовой фазы [1].

В качестве ближайшего аналога может быть принят способ, реализованный в устройстве деаэратора нагретой воды путем нагрева деаэрируемой воды, ее ввода в деаэратор под давлением с последующим стоком деаэрированной воды в аккумуляторный бак и отводом парогазовой фазы через трубу выпора [2].

Предлагаемый способ отличается от аналогов более высокой эффективностью при меньших металлоемкости и габаритах при реализации устройств с сопоставимыми параметрами и более качественной деаэрацией.

Указанный эффект достигается за счет сочетания термического и акустического механизмов воздействия на деаэрируемую воду и заключается в том, что температура вводимой деаэрируемой воды составляет 75-90^oС при давлении 1-2 кг/см², одновременно вводят под давлением 1,5-2 кг/см² пар и смешивают его с деаэрируемой водой, при этом происходит образование капель и парогазовой фазы, а в результате схлопывания паровых пузырьков образование в жидкости разреженности и ударных волн, затем сформированный поток ускоряют до скорости 6-10 м/с и подают на криволинейную поверхность, где он приобретает центростремительное ускорение для частиц, следующих вдоль поверхности в диапазоне 500-1400 м/с² и создает искусственное поле тяжести, способствующее выделению газа из жидкости, при этом капли коагулируют, образуя поток деаэрированной жидкости.

Суть заявленного способа заключается в следующем.

Деаэрируемая вода поступает в смеситель деаэратора, например типа инжектора, под давлением 1-2 кг/см² и подогретый в диапазоне 75-90^oС. Одновременно в смеситель подают под давлением 1,5-2 кг/см² пар. При взаимодействии потоков воды и пара образуются капли диаметром 10-100 мкм. При этом благодаря дроблению жидкой фазы и конденсации пара процесс сопровождается интенсивными пульсациями давления и акустическими волнами способствующих выделению газа.

Далее, с целью усиления деаэрации используют эффект центробежной сепарации, создаваемый за счет подачи потока жидкости на криволинейную поверхность, причем эффект центробежной сепарации зависит от ускорения, которому подвергают жидкость. В нашем случае сформированный поток ускоряют до скорости 6-10 м/с за счет выпуска его из смесителя через узкое, например щелевое, сопло и подают на криволинейную поверхность, образующее центростремительное ускорение а, величину которого определяют из выражения a = w² / R где w - скорость истечения потока из сопла, м/с; R - радиус криволинейной поверхности, м.

При движении жидкости вдоль криволинейной поверхности скорость на самой поверхности вследствие торможения существенно меньше скорости на свободной поверхности, благодаря чему на стенке криволинейной поверхности создается давление, переменное по толщине слоя жидкости, т.е. образуется искусственное поле силы тяготения с градиентом давления по его толщине.

В результате вышеуказанного создаются дополнительные условия для эффективного разделения парогазовой и жидкой фаз, поскольку скорость всплывания парогазовых пузырьков v (движения от стенки к центру) подчиняется зависимости v = a·r²/ 3p, где r - радиус пузырька; p - коэффициент кинематической вязкости воды, а в пристенном (пограничном) слое вследствие торможения жидкости возникает градиент давления а_эф с эффективным полем тяготения, определяемым из соотношения a_эф = w²/2d, где d - толщина слоя.

Совместные действия вышеуказанных факторов приводит к существенному повышению выхода пузырьков в парофазовый объем, который выходит из деаэратора через трубу выпара, а деаэрированная вода стекает в аккумуляторный бак.

Исследования опытного образца деаэратора, реализующего данный способ, основные параметры которого приведены в табл.1, свидетельствуют об эффективности предложенного способа за счет лучшей технологичности и более широкой возможности использования, так как эффективная деаэрация достигается при температуре поступающей деаэрируемой воды 75^oС по сравнению с 100^oС и выше в известных способах деаэрации.

Источники информации
1. Водоподготовка и водный режим энергообъектов низкого и среднего давления, Справочник, Кострикин Ю.М. и др., М.: Энергоатомиздат, 1990, с. 53-54.

2. Авторское свидетельство СССР N 1245797, кл. F 22 D 1/28, C 02 F 1/20, 1986.

Формула изобретения

Способ деаэрации воды путем нагрева деаэрируемой воды, ее ввода под давлением в деаэратор и придания ей центростремительного ускорения с последующим стоком деаэрированной воды в аккумуляторный бак и отводом парогазовой фазы через трубу выпара, отличающийся тем, что температура вводимой диаэрируемой воды составляет 75 - 90^oC при давлении 1 - 2 кг/см², одновременно вводят под давлением 1,5 - 2 кг/см² пар и смешивают его с деаэрируемой водой, при этом происходит образование капель и парогазовой фазы, а в результате схлопывания паровых пузырьков образование в жидкости разряженности и ударных волн, затем сформированный поток ускоряют до скорости 6 - 10 м/с и подают на криволинейную поверхность, где он приобретает центростремительное ускорение для частиц, следующих вдоль поверхности в диапазоне 500 - 1400 м/сек² и создает искусственное поле тяжести, способствующее выделения газа из жидкости, при этом капли коагулируют, образуя поток деаэрированной жидкости.

РИСУНКИ

Рисунок 1