Устройство для предотвращения образования отложений

Изобретение относится к области теплотехники и обеспечивает повышение эффективности работы теплообменного оборудования за счет практически безнакипного режима работы теплообменного оборудования. Устройство содержит обойму с внутренней кольцевой канавкой, обкатываемой шариком, волновод и патрубок с тангенциальными отверстиями для подачи газа. Волновод установлен с торца обоймы и жестко соединен с торцом обоймы и патрубком для подачи газа, при этом зазор между шариком и патрубком составляет 0,1-5 мм. Обойма с одной стороны снабжена трубопроводом, который подключен к вакуумному насосу. 1 ил.

 

Изобретение относится к теплотехнике и предназначено для повышения эффективности работы теплообменного оборудования за счет обеспечения безнакипного режима работы в пароводяных котлах низкого и среднего давления, теплообменниках, бойлерах, водоподогревателях и т.д.

Известно устройство для предотвращения образования накипи (солевых отложений), см. а.с. СССР №480898. Изобретение нашло широкое применение для интенсификации различных технологических процессов, но, как показал опыт практической реализации, изобретение имеет серьезные недостатки. Прежде всего, установка сопл требует высокой точности и подбора угла выхода сжатого воздуха, что сказывается на эффективности работы, в частности в выборе оптимальной частоты и амплитуды колебаний. Кроме того, при скоростном движении стального шарика он испытывает сильное сопротивление со стороны воздуха, вышедшего из сопл.

В качестве прототипа нами выбрано а.с. СССР №962747, кл. F 28 G 7/00. Пневматический вибратор, включающий обойму с внутренней кольцевой канавкой, обкатываемой шариком, волновод и патрубок с тангенциальными отверстиями для подачи газа, отличающийся тем, что с целью упрощения конструкции волновод установлен с торца обоймы и патрубком для подачи газа (чаще всего используется сжатый воздух), причем зазор между шариком и патрубком для подачи газа составляет 0,1-5 мм.

Известное устройство наряду с несомненными достоинствами (как показал наш опыт его практической эксплуатации) имеет и существенный недостаток, заключающийся в том, что газ (или воздух), выходящий из сопл, при скоростном движении шарика оказывает существенное сопротивление скорости движения шарика по закону Стокса, согласно которому сила сопротивления F, испытываемая шариком при движении (в жидкости или воздушном пространстве), определяется по формуле:

F=6·π·μ·r·V[H],

где μ - коэффициент динамической вязкости,

r - радиус шарика, м;

V - скорость его движения, м/с;

(см. Физика (справочник), изд. Большая Российская энциклопедия, М., 2003 г., стр.725).

Уменьшение скорости движения шарика в свою очередь приводит к уменьшению центробежной силы F_ц, которая однозначно определяет частоту и амплитуду возбуждаемых устройством (вибратором) колебаний:

где m - масса шарика, кг;

R - радиус обоймы, м;

V - скорость движения шарика, м/с.

Учитывая, что масса шарика и радиус обоймы постоянны, центробежная сила зависит от квадрата линейной скорости движения.

Техническим решением задачи является повышение эффективности предупреждения солевых отложений (накипи) на рабочих поверхностях нагрева за счет повышения эффективности работы предложенного устройства.

Задача достигается тем, что устройство для предупреждения солевых отложений, включающее обойму с внутренней кольцевой канавкой, обкатываемой шариком, волновод и патрубок с тангенциальными отверстиями для подачи газа (чаще всего используется сжатый воздух, пар из котельной установки и т.д.), волновод, установленный с торца обоймы и жестко соединенный торцом обоймы и патрубком для подачи газа, при этом зазор между шариком и патрубком составляет 0,1-5 мм, отличающееся тем, что обойма с одной стороны снабжена трубопроводом, который подключен к вакуумному насосу.

Новизна заявляемого предложения обусловлена тем, что достижение поставленной задачи, а именно более эффективное предупреждение отложений, достигается за счет расширения верхней границы частоты и амплитуды возбуждаемых колебаний за счет существенного увеличения скорости движения шарика, вследствие откачки (отбора) газа вакуумным насосом, что в свою очередь приводит к увеличению центробежной силы.

По данным патентной и научно-технической литературы не обнаружена аналогичная совокупность признаков, что позволяет судить об изобретательском уровне предложения.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе. Устройство состоит из обоймы с внутренней кольцевой канавкой 1 с прикрепленным к ней (посредством электросварки) трубопровода 2 вторым концом присоединенного к вакуумному насосу (не показан), внутренняя канавка обоймы 1 обкатывается стальным шариком 3, с другой стороны обоймы 1 крепится (также электросваркой) волновод 4. Патрубок 5 с тангенциальными отверстиями 6 служит для подачи газа (сжатого воздуха, пара и т.д.) и крепится к волноводу 4, который в свою очередь присоединяется к металлоконструкции пароводяного котла 7 или другого теплообменного аппарата.

Устройство работает следующим образом. Патрубок 5 подключается к источнику сжатого газа (например, к компрессору), а трубопровод 2 к вакуумному насосу. При включении источника сжатого газа он входит через тангенциальные сопла 6 и приводит во вращение стальной шарик 3, который, двигаясь по внутренней кольцевой канавке обоймы 1, создает в ней значительные центробежные силы, которые в свою очередь вызывают колебания широкого спектра частот и амплитуд, передаваемые через волновод 4 на металлоконструкцию теплообменного или иного технологического аппарата. Одновременно включается вакуумный насос, что приводит к интенсивному отбору газа из внутренней полости обоймы 1, а это в свою очередь увеличивает скорость движения шарика, и, как следствие, расширяется верхняя граница частоты и амплитуды возбуждаемых колебаний, передаваемых через волновод 4 на металлоконструкцию теплообменного аппарата.

Предложенное техническое решение позволяет существенно расширить область возможного использования устройства, в частности применять для целей предупреждения отложений в печах подогрева сырой нефти, предупреждения слеживания мелкодисперсных материалов, предотвращения биологических отложений на корпусах судов и на других технологических объектах промышленного и сельскохозяйственного назначения.

Устройство для предупреждения солевых отложений, включающее обойму с внутренней кольцевой канавкой, обкатываемой шариком, волновод и патрубок с тангенциальными отверстиями для подачи газа, волновод, установленный с торца обоймы и жестко соединенный c торцом обоймы и патрубком для подачи газа, при этом зазор между шариком и патрубком составляет 0,1-5 мм, отличающееся тем, что обойма с одной стороны снабжена трубопроводом, который подключен к вакуумному насосу.