Устройство для предупреждения образования накипи

Изобретение предназначено для предотвращения отложений в теплообменных аппаратах: паровых и водяных котлах низкого и среднего давления, в теплообменниках, водоподогревателях и т.п. Устройство содержит генератор импульсов и излучатель механических колебаний в виде цилиндрического трубопровода со вставкой. Вставка выполнена из соосно размещенных одна в другой наружной и внутренней труб из диамагнитного материала, между которыми установлен диамагнитный стакан, при этом обмотка катушки излучателя размещена на наружной трубе. Устройство позволяет повысить эффективность противонакипной обработки воды. 1 ил.

 

Изобретение относится к теплотехнике, в частности для предотвращения отложений в теплообменной аппаратуре - паровых и водяных котлах низкого и среднего давления, в теплообменниках, водоподогревателях и т.д.

Известны устройства для предупреждения образования накипи с помощью возмущающих колебаний, в которых колебательное движение стенок теплообменной аппаратуры осуществляется за счет электрогидравлического эффекта (эффект Юткина) [1].

Одним из недостатков известных устройств является невысокая эффективность предупреждения образования накипи на теплообменной поверхности вследствие того, что энергия магнитного поля катушки излучателя механических колебаний либо вообще не используется, либо слабо используется для обработки воды. Это связано с тем, что электромагнитное поле катушки излучателя просто замыкается на металлоконструкцию трубопровода, изготовленного из ферромагнитного материала (сталь, чугун). А как показывают эксперименты, совместное применение магнитного и ультразвукового методов предотвращения отложения солей дает лучшие результаты [2].

Наиболее близким к заявляемому является известное изобретение, представляющее собой устройство, содержащее подключенный к генератору импульсов излучатель механических колебаний, отличающееся от известных конструкций тем, что излучатель выполнен в виде цилиндрического трубопровода, имеющего вставку из диамагнитного материала (нержавеющая сталь, алюминий и т.д.) [3]. В известном изобретении [3] катушка излучателя механических колебаний намотана и на диамагнитную часть трубопровода, благодаря чему магнитное поле внутри него имеет максимальное значение и вода, пересекая силовые линии магнитного поля, подвергается обработке. В данном случае эффект обработки воды достигается за счет комплексного воздействия на процесс накипеобразования механических колебаний и импульсного электромагнитного поля высокой напряженности.

Недостаток данного изобретения заключается в невысокой эффективности предупреждения образования накипи на теплообменной поверхности вследствие того, что магнитное поле катушки излучателя слабо воздействует на обрабатываемую воду. Это связано с тем, что обрабатываемая вода только однократно пересекает силовые линии магнитного поля катушки в полости трубопровода. Результаты многочисленных исследований показали, что время пребывания обрабатываемой воды в магнитном поле и число пересечений ею силовых линий магнитного поля играют заметную роль в увеличении эффективности обработки. Конструкции аппаратов для магнитной обработки воды выполняются с учетом этих особенностей [4, 5].

Техническим решением предлагаемого устройства является повышение эффективности предупреждения образования накипи (солевых отложений) на поверхности теплообменной аппаратуры.

Техническое решение достигается тем, что в устройстве для предупреждения образования накипи, состоящем из генератора импульсов, излучателя механических колебаний, выполненного в виде цилиндрического трубопровода с диамагнитной вставкой, вставка выполнена из соосно размещенных один в другом наружной и внутренней трубы из диамагнитного материала, между которыми установлен диамагнитный стакан, при этом обмотка катушки излучателя механических колебаний размещена на наружной трубе.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Устройство для предупреждения образования накипи состоит из цилиндрического трубопровода 1, имеющего часть 2, выполненную из диамагнитного материала (медь, нержавеющая сталь и т.д.), наружной трубы 3 из диамагнитного материала, на которой равномерно размещена обмотка 4, подключенная к генератору импульсов 5, а также диамагнитного стакана 6, установленного между наружной трубой 3 и внутренней трубой 2 соосно с ними. Наружная труба 3 нижним своим торцом закреплена в металлоконструкции 7 теплообменного аппарата, а верхний конец ее заглушен на поверхности трубопровода 1. Диамагнитный стакан 6 своим дном обращен в сторону теплообменного аппарата.

Устройство работает следующим образом.

Обрабатываемая вода подается через трубопровод 1 в ее диамагнитную часть 2, далее по кольцевому каналу между стаканом 6 и внутренней трубой 2 попадает в кольцевой канал между стаканом 6 и наружной трубой 3 и поступает в теплообменную аппаратуру.

При подаче воды в теплообменную аппаратуру одновременно включается импульсный генератор тока 5, который подает импульсы тока на обмотку 4. Электромагнитное поле, создаваемое током в обмотке 4, генерирует в цилиндрической вставке механические колебания широкого спектра частот и амплитуд, т.к. в ферромагнитном материале трубопровода 1 имеет место явление магнитострикции и действие пондеромоторных сил, которые стремятся либо сжать, либо расширить цилиндрическую вставку. Вследствие этого возникающие механические колебания передаются на рабочие поверхности 7 теплообменного аппарата, предотвращая отложение солей на внутренней поверхности вставки и близлежащих частях металлоконструкции теплообменного аппарата.

В то же время, импульсное электромагнитное поле, создаваемое током в обмотке 4, воздействует на воду, перемещаемую в кольцевых каналах между трубами 2 и 3 и стаканом 6, непосредственно в полости цилиндрической вставки. В данном случае магнитное поле обмотки 4, с одной стороны, замыкается на ферромагнитную часть трубопровода 1, а с другой стороны, на металлоконструкцию 7 теплообменного аппарата. Это создает в местах поворота воды в кольцевых каналах сильное магнитное поле, что способствует более эффективному образованию центров кристаллизации в обрабатываемой воде, тем более, что в этих местах усиливается турбулизация потока воды. При этом обрабатываемая вода несколько раз пересекает силовые линии магнитного поля и время пребывания воды в нем увеличивается. Все это создает условия для более эффективного воздействия магнитного поля на образование центров кристаллизации [4], тем самым уменьшая отложение солей на поверхности теплообменной аппаратуры.

Таким образом, выполнение вставки из соосно размещенных одна в другой наружной и внутренней трубы из диамагнитного материала, между которыми установлен диамагнитный стакан, и размещение обмотки катушки излучателя механических колебаний на наружной трубе позволяет повысить эффективность предупреждения образования накипи (солевых отложений) на поверхности теплообменной аппаратуры.

Источники информации

1. А.с. СССР №322592, F28G 7/00.

2. Тебенихин Е.Ф., Старовойтов B.C., Чуканова А.М. Воздействие магнитного и ультразвукового полей на величину отложений в конденсаторах турбин ТЭС // Тр. МЭИ, 1981, вып.535. - С.68-70.

3. Патент Российской Федерации RU 2151355, F28G 7/00, опубл. 20.06.2000.

4. Тебенихин Е.Ф. Безреагентные методы обработки воды в энергоустановках. М.: Энергия, 1977. - с.80-98, с.23-52.

5. Душкин С.С., Евстратов В.Н. Магнитная водоподготовка на химических предприятиях. М.: Химия, 1986. - с.68-75.

Устройство для предупреждения образования накипи, состоящее из генератора импульсов, излучателя механических колебаний, выполненного в виде цилиндрического трубопровода с диамагнитной вставкой, отличающееся тем, что вставка выполнена из соосно размещенных одна в другой наружной и внутренней труб из диамагнитного материала, между которыми установлен диамагнитный стакан, при этом обмотка катушки излучателя механических колебаний размещена на наружной трубе.