Устройство для предотвращения солевых отложений в теплообменной аппаратуре

Изобретение относится к технике очистки теплообменной аппаратуры, в частности паровых и водяных котлов низкого давления, водоподогревателей, кормозапарников и т.д., от солевых отложений (накипи) на рабочих поверхностях нагрева. Техническим решением задачи является повышение эффективности предупреждения солевых отложений (накипи) на рабочих поверхностях нагрева теплообменной аппаратуры за счет расширения частоты электрических и механических колебаний, возбуждаемых в трубопроводе подачи воды. Для решения поставленной задачи устройство для предупреждения солевых отложений в теплообменной аппаратуре, подключенное к теплообменному аппарату, состоящее из генератора импульсов и излучателя электромагнитных волн и механических колебаний и выполненное в виде подключенного к источнику воды цилиндрического трубопровода с диамагнитной вставкой, внутри которой по центру установлен стержень из ферромагнитного материала, снабжено статическим преобразователем частоты, к которому подключен генератор импульсов. 1 ил.

 

Изобретение относится к технике очистки теплообменной аппаратуры, в частности паровых и водяных котлов низкого давления, водоподогревателей, кормозапарников и т.д., от солевых отложений (накипи) на рабочих поверхностях нагрева.

Известны устройства для предупреждения образования накипи с помощью возмущающих колебаний, в которых колебательное движение стенок теплообменной аппаратуры осуществляется за счет электрогидравлического эффекта (а.с. № 322592, F28G 7/00). Известны также изобретения, в которых рассматриваемая задача решается с помощью энергии сжатого воздуха (а.с. № 756179, F28G 7/00, а.с. № 480898, F28G 7/00 и др.).

Известно также изобретение (а.с. № 481758, F28G 7/00), в котором для предотвращения образования накипи к генератору подключается излучатель, выполненный в виде соленоида с подвижным ферромагнитным сердечником. Известное изобретение имеет на наш взгляд существенные недостатки, заключающиеся в том, что практически невозможно поднять частоту следования ударных импульсов выше одного герца.

Известен патент РФ № 2151355, F28G 7/00, 2000 г. Изобретение на наш взгляд имеет существенные недостатки, заключающиеся в том, что известное устройство оказывается недостаточно эффективным для питательных вод с солесодержанием более 12 мг - экв/кг. Это связано прежде всего с недостаточно высокой напряженностью магнитного поля, применяемого для обработки воды перед подачей ее в теплообменное оборудование (см., например, В.П.Классен. Омагничивание водных систем. М.: «Химия», 1982, стр.182-201, раздел «Аппараты для электромагнитной обработки водных систем»). Как показал опыт эксплуатации, этот недостаток сдерживает широкое практическое применение известной разработки.

В качестве прототипа авторами выбран патент РФ № 2269734, в котором для предупреждения образования накипи к генератору импульсов подключается излучатель, выполненный в виде цилиндрического трубопровода с диамагнитной вставкой, кроме того, внутри диамагнитной вставки установлен стержень из ферромагнитного материала.

Изобретение имеет существенные достоинства, однако с точки зрения конструктивных решений заложенные в нем возможности позволяют существенно расширить его технические характеристики, а следовательно, и область его возможного применения в различной теплообменной аппаратуре.

В частности, подключение статического преобразователя частоты к генератору импульсов позволяет в исключительно широких пределах предотвращать солевые отложения (часто используют термин накипь) при использовании питательной (котловой) воды с высоким солесодержанием, порядка 20-26 мг - экв/кг и более.

Техническим решением задачи является повышение эффективности предупреждения солевых отложений (накипи) на рабочих поверхностях нагрева теплообменной аппаратуры за счет расширения частоты электрических и механических колебаний, возбуждаемых в трубопроводе подачи воды.

Задача достигается тем, что устройство для предупреждения солевых отложений в теплообменной аппаратуре, состоящее из генератора импульсов и излучателя электромагнитных волн и механических колебаний, выполненное в виде подключенного к источнику воды цилиндрического трубопровода с диамагнитной вставкой, внутри которой по центру установлен стержень из ферромагнитного материала, подключенное к теплообменному аппарату, кроме того, снабжено статическим преобразователем частоты, к которому подключен генератор импульсов.

Новизна заявляемого предложения обусловлена тем, что достижение поставленной задачи осуществляется за счет комплексного воздействия на процесс накипеобразования более высоких частот, чем ранее известных конструкциях, в том числе и прототипе.

Статический преобразователь частоты позволяет существенно поднять частоту как возбуждаемых колебаний (до 10 кГц) электромагнитных волн, так и механических колебаний рабочих поверхностей нагрева, что и обеспечивает более высокую эффективность предупреждения отложений - см. О.В.Григораш, Г.А.Султанов, Д.А.Нормов. Электротехника и Электроника. Краснодар, КГАУ, 2006 г., стр.331, «Преобразователи частоты».

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

Сущность изобретения поясняется чертежом. Устройство для предупреждения солевых отложений в теплообменной аппаратуре состоит из трубопровода 1, имеющего вставку из диамагнитного материала 2 (нержавеющая сталь, медь, алюминий, и др.), внутри которой по ее центру установлен ферромагнитный стержень 3, закрепленный посредством электросварки электродами 4, в свою очередь вставка 2 соединена с теплообменным аппаратом 5, а с внешней стороны вставки 2 общего трубопровода 1 размещена обмотка 6, подключенная к источнику импульсного тока 7, который в свою очередь подключен к статическому преобразователю частоты 8.

Трубопровод 1, вставка 2 и обмотка 6 являются источником механических колебаний, передаваемых на рабочие поверхности нагрева теплообменной аппаратуры 5 и одновременно позволяющих обрабатывать воду, поступающую в теплообменный аппарат мощным импульсным электромагнитным полем с напряженностью, существенно превышающую в известных изобретениях, при этом применение статического преобразователя частоты позволяет в широких пределах изменять и частотный диапазон, что позволяет подобрать оптимальные режимы обработки воды.

Устройство работает следующим образом: при работе вода по трубопроводу 1 и вставке 2 поступает в теплообменный аппарат 5 (котел, теплообменник, кормозапарник и т.д.) и одновременно включается статический преобразователь 8, и источник импульсного тока 7, который подает импульсы тока на обмотку 6, равномерно размещенную на участке трубопровода из диамагнитного материала 2. Импульсное электромагнитное поле в обмотке 6 многократно усиливается за счет размещения ферромагнитного стержня 3 в центре вставки 2, что в свою очередь приводит к трем важным факторам:

1. Импульсное электромагнитное поле создает механические колебания в трубопроводе значительно более широкого спектра частот и амплитуд, чем в известных конструкциях, за счет явления магнитострикции и возникновения пондемоторных сил, что в свою очередь позволяет более эффективно предотвращать образования солевых отложений (накипи) на рабочих поврехностях нагрева за счет нарушения ламинарного слоя, т.е. именно там, где отложения и образуются - см. Л.Я.Попилов. Справочник по электрическим и ультразвуковым методам обработки материалов. «Машиностроение», Ленинград, 1971 г., стр.462, раздел «Магнитоимпульсная обработка».

2. Мощное импульсное электромагнитное поле более эффективно воздействует на проходящий по трубопроводу поток воды, что в свою очередь позволяет более эффективно предупреждать отложения за счет непосредственного воздействия на солевые отложения, растворенные в водной среде - см. В.И.Классен. Омагничивание водных систем. М.: «Химия», 1982 г., стр.182.

3. Статический преобразователь частоты позволяет в широких пределах изменять частотный диапазон, что в свою очередь позволяет определить оптимальный режим обработки воды практически при любых значениях физико-химического состава как по щелочности, так и по общей жесткости.

Статические преобразователи последних модификаций и конструкций подробно изложены - диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук, Григораш О.В. «Статический преобразователь электроэнергии систем автономного электроснабжения сельского хозяйства», Краснодар, 2003. Оригинальное, с нашей точки зрения, применение статического преобразователя частоты позволит в значительной степени расширить область возможного использования предлагаемого устройства в различных технологических процессах промышленного и сельскохозяйственного назначения.

Устройство для предупреждения солевых отложений в теплообменной аппаратуре, состоящее из генератора импульсов и излучателя электромагнитных волн и механических колебаний, выполненное в виде подключенного к источнику воды цилиндрического трубопровода с диамагнитной вставкой, внутри которой по центру установлен стержень из ферромагнитного материала, подключенное к теплообменному аппарату, отличающееся тем, что устройство снабжено статическим преобразователем частоты, к которому подключен генератор импульсов.