Спосіб очищення внутрішньої поверхні теплообмінного апарата

1 Спосіб очищення внутрішньої поверхні теплообмінного апарата, що включає подачу імпульсів струму через котушку електромагніта на апарат, що очищається, який відрізняється тим, що подачу струму здійснюють за допомогою двох котушок електромагніта, установлених на протилежних сторонах апарата, при цьому імпульси подають циклами, по два протифазних одночастотних одночасно, а цикл складається з п'яти пар вищезгаданих імпульсів, частота яких зростає ВДВІЧІ В КОЖНІЙ наступній парі відносно попередньої 2 Пристрій для очищення внутрішньої поверхні теплообмінного апарата, що включає джерело живлення, з'єднане з накопичувальним конденсатором і генератором сигналу, вихід генератора сигналу з'єднаний з комутуючим елементом, а вихід комутуючого елемента з'єднаний з електромагнітом, який відрізняється тим, що як комутуючий елемент використовують формувач сигналу, при цьому пристрій додатково містить двоканальний низькочастотний підсилювач і ще один електромагніт, причому вхід двоканального низькочастотного підсилювача з'єднаний з формувачем сигналу, а кожний з його виходів - з ВІДПОВІДНИМ електромагнітом, крім того, кожний з електромагнітів обладнаний компенсатором протиЕРС, підключеним паралельно йому 3 Пристрій за п 2, який відрізняється тим, що як компенсатор протиЕРС використовують напівпровідниковий діод або одноперехідний транзистор, або транзистор, включений у дюдному режимі, або тиристор, або семістор з керуванням від напруги протиЕРС 4 Пристрій за кожним з пп 2, 3, який відрізняється тим, що як генератор сигналу використовують транзисторний мультивібратор в автоколивальному режимі або будь-який аналоговий або дискретний елемент з нелінійними характеристиками 5 Пристрій за кожним з пп 2 - 4 , який відрізняється тим, що сердечник електромагніта виконаний з електротехнічної сталі у вигляді циліндра з вирізом на торці або з пластин електротехнічної сталі, зібраних у пакет 6 Пристрій за кожним з пп 2 - 5 , який відрізняється тим, що як формувач сигналу використовують регістр зсуву або двійково-десятковий лічильник Взаємозалежна група винаходів, відноситься до технології очищення теплообмінних апаратів і трубопроводів від внутрішніх відкладень та до пристроїв, що використовується при цьому, і може бути застосоване для очищення від твердих відкладень систем теплообміну, водопідготовки, водопостачання, виготовлених з різних матеріалів у багатьох галузях промисловості і комунального господарства Відомий спосіб очищення теплообмінного апарата від твердих відкладень (1), що полягає у впливі на поверхню електромагнітним полем, підвищеним до величини відповідної індукції насичення феромагнітного матеріалу і наступнім зниженні до величини відповідної залишкової індукції Цей спосіб, як правило, використовується для очищення твердих відкладень малопотужних теплообмінних апаратів, виготовлених з феромагнітних матеріалів Також відомий, обраний як прототип, спосіб очищення внутрішньої поверхні теплообмінного апарата (2), у якому, як і в заявленому способі, за допомогою рідини, що заповнює апарат, подається омагнічувальний імпульс На відміну від заявленого способу використовується один електромагніт з концентрацією замкнутого магнітного поля одного знака в МІСЦІ установки 1 ю ю 49557 Недоліком способу-прототипу є те, що для очищення використовують поле одного знака, тобто немає групи полів, у яких вектори напруженості були б спрямовані в різні сторони, що забезпечило б зміну траєкторії руху ІОНІВ солей Це обумовлює неможливість застосування даного способу для очищення від твердих відкладень поверхонь виготовлених з матеріалів, які мають діамагнітні І парамагнітні властивості Недоліком способу є також і те, що спосіб ефективний при очищенні малопотужних теплообмінних апаратів, що мають невеликі конструктивні розміри та малу площу поверхні теплообміну При збільшенні розгорнутої поверхні теплообмінного апарата, концентрація магнітного поля в точці прикладення залишається незмінною (без утворення додаткових ділянок поля, рівномірно розподілених у всьому об'ємі і поверхні оброблюваного апарата), що приводить до якісного зниження ступеня очищення поверхні Це полягає в нерівномірному видаленні твердих відкладень з необробленими ділянками Це зв'язано з недостатньою величиною магнітного поля, створеного електромагнітом Відомий пристрій для очищення теплообмінного апарата від твердих відкладень (1), що складає з джерела живлення, генератора імпульсів, накопичувального конденсатора, комутуючого елемента й електромагніта Однак він не мав належного використання через низьку швидкість очищення, обумовленою концентрацією магнітного поля в точці прикладення з характерним рівномірним його загасанням Низька надійність даного відомого пристрою обумовлена наявністю противо-ЕРС, що виникає в котушці електромагніта по закінченню дії імпульсу струму, що приводить до перегріву обмотки котушки і, як наслідок, порушенню ізоляції проводу, з якого складається котушка електромагніта Одночасна дія противо-ЕРС веде до збільшення інертності пристрою й обмежує частоту комутації імпульсу струму, що обмежує область використання пристрою -тільки для створення деформаційного зсуву на феромагнітних матеріалах Прототипом обраний пристрій для очищення внутрішньої поверхні теплообмінного апарата, що складає з джерела живлення, генератора імпульсів, накопичувального конденсатора, комутуючого елемента з'єднаного з електромагнітом (1) У прототипі джерело живлення заряджає накопичувальний конденсатор підключений до комутуючого елемента, який у свою чергу підключений до генератора сигналів, і періодично подає імпульси струму на котушку електромагніта, викликаючи виникнення магнітного поля під час дії імпульсу магнітне поле намагнічує поверхню до індукції насичення При зменшенні величини рівнобіжного магнітного поля до залишкової індукції, виникає магнітострикційний ефект, тобто періодичне розширення і стиск поверхні у феромагнітному матеріалі виникають подовжні коливання Оскільки тверді відкладення не мають магнітних властивостей, на поверхні, що очищається, між феромагнітним матеріалом і відкладеннями ви никає деформація зрушення, що викликає відшарування У цього пристрою використовується тільки один електромагніт, що не здатний створити знакозмінне магнітне поле по всій поверхні й в обсязі теплообмінного апарата Поява значної величини противо-ЕРС по закінченню дії імпульсу струму знижує частоту переключення комутуючого елемента на час дм ЭДС необхідного для досягнення величини залишкової індукції, одночасно приводячи до зниження КПД і надійності пристрою Таким чином, дія пристрою заснована на формуванні імпульсів струму однієї частоти Неповне використання властивостей перемінного магнітного поля, спрямоване тільки на створення деформаційного зсуву феромагнітних матеріалів, що обмежує широту застосування пристрою В основу першого з групи винаходів поставлена задача удосконалення способу очищення теплообмінного апарата шляхом створення замкнутого знакозмінного магнітного поля з послідовним розподілом по всій поверхні і об'єму очищуваного апарата, що дозволяє робити очищення внутрішньої поверхні теплообмінного апарата, що виконана з різних матеріалів, від твердих відкладень В основу другого з групи винаходів поставлена задача удосконалення пристрою для очищення внутрішньої поверхні теплообмінного апарата, у якому шляхом уведення другого однополюсного електромагніта, додавання елемента компенсації противо-ЕРС, низькочастотного підсилювача для узгодження внутрішнього опору пристрою і навантаження у вигляді електромагніта, досягається створення замкнутого знакозмінного поля з послідовним розподілом, а також зниження часу дії і величини противо-ЕРС Це дозволяє підняти швидкість переключення комутуючого елемента і розширити частотний інтервал подаваного імпульсу струму в сукупності, що приводить до збільшення рівномірності, ефективності і швидкості очищення (КПД) і підвищенню надійності роботи Перша поставлена задача досягається тим, що запропоновано спосіб очищення внутрішньої поверхні теплообмінного апарата, що включає подачу імпульсів струму через котушку електромагніта на апарат, що очищається, у якому, ВІДПОВІДНО до винаходу, подачу струму здійснюють за допомогою двох котушок електромагніта, установлених на протилежних сторонах апарата, при цьому імпульси подають циклами, по двох протифазних одночастотних одночасно, а цикл складається з п'яти пар вищезгаданих імпульсів, частота яких зростає ВДВІЧІ В кожної наступної пері стосовно попереднього Сформоване, знакозмінне замкнуте магнітне поле рівномірно розподіляється по поверхні й об'єму теплообмінного апарата і забезпечує одночасний вплив на тверді відкладення, що підсилює дію, спрямовану на руйнування відкладень і тим самим підвищує швидкість і якість очищення поверхні, яка виконана з різних матеріалів Використання двох електромагнітів у протифазному включенні дозволяє створити рівномірне знакозмінне магнітне поле по всій площі й в об'єму 49557 рідини теплообмінного апарата за допомогою формування імпульсного струму визначеної частотної ПОСЛІДОВНОСТІ у сукупності з низькочастотним підсилювачем і компенсатором противо-ЕРС, що дозволяє скоротити час очищення від твердих відкладень теплообмінного апарата, виготовленого з різних матеріалів, підвищення надійності пристрою Друга задача вирішується тим, що запропоновано пристрій для очищення внутрішньої поверхні теплообмінного апарата, що включає джерело живлення, з'єднане з накопичувальним конденсатором і генератором сигналу, вихід генератора сигналу з'єднаний з комутуючим елементом, а вихід комутуючого елемента з'єднаний з електромагнітом, у якому, ВІДПОВІДНО ДО винаходу, як комутуючий елемент використовують формувач сигналу при цьому пристрій додатково містить двоканальний низькочастотний підсилювач і ще один електромагніт, причому вхід двоканального низькочастотного підсилювача з'єднаний з формувачем сигналу, а кожен з його виходів - з ВІДПОВІДНИМ електромагнітом, крім того кожний з електромагнітів постачений компенсатором противо-ЕРС, підключеним паралельно йому У переважному варіанті як компенсатор противо-ЕРС використовують напівпровідниковий діод, або одноперехідної транзистор, або транзистор, включений у дюдному режимі, або теристор, або симистор з керуванням від напруги противо-ЕРС Як генератор сигналу може бути використаний транзисторний мультивібратор в автоколивальнім режимі, або будь-який аналоговий або дискретний елемент із нелінійними характеристиками Для підвищення продуктивності способу сердечник електромагніта виконаний з електротехнічної сталі у вигляді циліндра з вирізом на торці, або з пластин електротехнічної сталі, зібраних у пакет Як формувач сигналу використовують регістр зсуву або двоїчно-десятковий лічильник, або реверсивний лічильник Він, також може бути зібраний на дискретних елементах І-АБО-НІ На кресленні представлена принципова схема пристрою Пристрій містить джерело живлення 1, з'єднане з накопичувальним конденсатором 2 і генератором сигналу 3, вихід генератора сигналу З з'єднаний з формувачем 4 сигналу, а вихід формувача 4 сигналу з'єднаний з електромагнітами 8, 9 Він також містить ключ К1, підсилювач 5, компенсатори 6 і 7 Сформоване в такий спосіб знакозмінне магнітне поле нормально розподілено і складається з елементарних магнітних полів Ці поля, у свою чергу впливають на заряджені іони солей змінюючи їхній енергетичний показник Сила Лоренца, що виникає під дією напруженості магнітного поля, спрямована по нормалі до вектора напруженості і до вектора швидкості Вона змінює траєкторію руху ІОНІВ на замкнену, кругову Збільшення концентрації ІОНІВ солей в обмеженому елемен тарному просторі веде до їх хімічної сполуки і випадання у вигляді шламу По закінченню дії імпульсу струму, за допомогою компенсатора система швидко приводиться у вихідний стан І готова до формування наступного циклу створення знакозмінного магнітного поля Пристрій працює в такий спосіб Джерело живлення перетворює напругу мережі 220В/50Гц у низьковольтне живлення нагромаджувана 2 і генератора сигналів 3 Генератор сигналу, включений в автоколивальному режимі, виробляє опорний сигнал у вигляді меандру з частотою fo = 2Гц, який поступає на вхід формувача, що у свою чергу робить перетворення в дві протифазні частотні ПОСЛІДОВНОСТІ Через двоканальний низькочастотний підсилювач, включений за схемою з загальним емітером, сигнали, посилені до напруги рівної по величині напрузі нагромаджувача, надходять ВІДПОВІДНО на електромагніти, паралельно з'єднані з компенсаторами противо-ЕРС Компенсатори противо-ЕРС представляють собою напівпровідникові діоди включені таким чином, що їхній опір у прямому включенні в багато разів менше опору котушки електромагніта і уся величина виникаючої противо-ЕРС падає до нуля, забезпечуючи готовність до дії наступної частотної ПОСЛІДОВНОСТІ У момент проходження токових імпульсів через котушку електромагніта створюється знакозмінне замкнуте магнітне поле, розподілене по поверхні й в обсязі рідини теплообмінного устаткування Таким -чином, вектор напруженості магнітного поля Н і виникаюча сила Лоренца розташовані по нормалі одне до одного Вектор напруженості Н збігається з вектором швидкості руху ІОНІВ солей Під ДІЄЮ СИЛИ Лоренца іони змінюють свій прямолінійний рух на круговий, замкнутий Знакозмінне магнітне поле створює безліч окремих діляноккругового руху ІОНІВ солей з різними знаками залежними від кута вектора напруженості Н і вектора швидкості У місцях перетинання струмів ІОНІВ протилежних знаків вони утворюють хімічної сполуки, які і випадають у вигляді шламу У процесі руху заряджених ІОНІВ солей у рідині, додатково відбувається відрив вільних ІОНІВ ЯКІ утворилися раніше У такий спосіб перерозподіл ІОНІВ солей приводить до руйнування раніше утвореного шумовиння Для зменшення потужності споживання пристрою вводять ключ К1, який збільшує час між подачею частотних імпульсів Таким чином, очищення поверхні теплообмінного апарата можна провадити без урахування матеріалу, з якого він виготовлений Як окремий випадок, у феромагнітних теплообмінних апаратах додатково відбувається намагнічування поверхні до індукції насичення з наступним зниженням величини перемінного магнітного поля до залишкової індукції, викликаючи зміну ЛІНІЙНИХ розмірів поверхні, що приводять до іонного зрушення і відшарування твердих відкладень з поверхні теплообмінного апарата Джерела інформації 1 А с СРСР № 1542646, МПК5 В08В7/02, 15 02 90 49557 2 Расчет аппаратов для противонакипного омагничивания воды / Е В Васильев (Водоподго товка, водный режим и химконтроль на паросиловых установках) 1978 - М, выпуск 6, - с 149 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71