Пароутворюючий пристрій парогенератора

Реферат: UA 72009 U UA 72009 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до теплоенергетики і може бути використана в пристроях генерування пари шляхом електричного нагріву та випаровування рідини, котрі в свою чергу можуть бути використані в будь-якій галузі промисловості, а також в лікувальнооздоровлювальних закладах та закладах відпочинку людей. Відома установка для одержання тепла (система обігріву), котра містить парогенератор з електронагрівачем та теплоізольовані трубопроводи, причому парогенератор складається з трубчастих елементів, на зовнішній поверхні яких закріплені електронагрівачі [1]. Основним недоліком цього пристрою є його велика енергомісткість, через те, що нагрів та випаровування рідини в парогенераторі здійснюють зовнішнім нагрівачем. Зовнішній нагрів рідини та її випаровування завжди має значні теплові втрати. Найбільш близьким до заявлюваного пристрою є електричний парогенератор, котрий має корпус, виконаний у вигляді хоча б одного загального циркуляційного контуру, в який замкнуті підйомна та опускна труби за допомогою накопичувальної та пароутворюючої труб, а також хоча б одного електронагрівача, котрий встановлений та закріплений в кришці підйомної труби, що герметично закриває підйомну трубу зверху [2]. Основним недоліком цього пристрою є те що рух рідини та парорідинної суміші є хаотичним - неспрямованим, причому, швидкість руху та перемішування рідини, яка нагріта до температури кипіння в парогенератор є малою, що заважає молекулам рідини з достатньою енергією відриватися від поверхні рідини та переходити в парову фазу. В основу корисної моделі поставлена задача, шляхом вдосконалення конструкції водовипарювального пристрою парогенератора, зменшити енерговитрати при отриманні пари. Поставлена задача вирішується тим, що пароутворюючий пристрій парогенератора, що містить корпус, виконаний у вигляді щонайменше одного загального циркуляційного контуру, в який замкнуті підйомна та опускна труби, а також з щонайменше одним електронагрівником, встановленим в підйомній трубі та закріпленим в кришці, яка герметично закриває підйомну трубу зверху, причому підйомна труба розташована вертикально, або під кутом до вертикалі та має водовипарювальну частину, яка являє собою частину підйомної труби між рівнем рідини в підйомній трубі та її кришкою, при цьому підйомна труба з'єднана з опускною трубою за допомогою парової труби циліндричної або сплюснутої форми, яка розташована в верхній частині циркуляційного контуру горизонтально або під кутом до горизонталі, а в нижній частині циркуляційного контуру підйомна труба з'єднана з опускною трубою напряму або за допомогою з'єднувальної труби, який відрізняється тим, що має живильну та пароприймальну труби, а з'єднувальна труба виконана в вигляді частини тора і являє собою напрямну руху рідини, що випаровується, причому з'єднувальна труба сполучена з живильною трубою, а пароприймальна труба встановлена в верхній частині опускної труби. Новим за п. 1 також є те, що з'єднувальна труба пароутворюючого пристрою парогенератора з'єднана з живильною трубою за допомогою струменевих труб, дотичних до внутрішніх поверхонь живильної та з'єднувальної труб. Новим за п. 1 також є те, що в з'єднувальній трубі нерухомо встановлені спіральні інклюзиви. Новим за п. 1 також є те, що електричні нагрівачі пароутворюючого пристрою парогенератора в підйомній трубі встановлені есцентрично, із зміщенням від центру опускної труби. Новим за п. 1 також є те, що парові труби пароутворюючого пристрою парогенератора встановлені під кутом до пароприймальної труби і відкриваються в пароприймальну трубу дотично до внутрішньої поверхні пароприймальної труби. Новим за п. 4 також є те, що в парових трубах пароутворюючого пристрою парогенератора установлені сопла, які відкриваються у пароприймальну трубу. Новим за п. 1 також є те, що опускних і підйомних труб пароутворюючого пристрою парогенератора встановлено декілька, причому вони розташовані паралельно і відкриваються в нижній частині в спільну живильну тубу, а в верхній частині в спільну пароприймальну трубу. На Фіг. 1 схематично зображено пароутворюючий пристрій парогенератора згідно з п. 1 формули (двоконтурний). На Фіг. 2 пароутворюючий пристрій парогенератора згідно з п. 2 формули (двоконтурний). На Фіг. 2 схематично зображено переріз пароутворюючого пристрою парогенератора. На Фіг. 3 схематично зображено частину пароутворюючого пристрою парогенератора згідно з п. 3 формули (одноконтурний), в котрому показана з'єднувальна труба з розташованим у ній спіральним інклюзивом. 1 UA 72009 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 На Фіг. 4 схематично зображено пароутворюючий пристрій парогенератора згідно з п. 4 формули, в котрому показана підйомна труба та електричні нагрівачі в підйомній трубі, які встановлені есцентрично, із зміщенням у напрямку від центру опускної труби. На Фіг. 5 зображено збільшення підйомної труби та електричного нагрівача пароутворюючого пристрою парогенератора, показаного на Фіг. 4. На Фіг. 6 схематично зображено частину пароутворюючого пристрою парогенератора, в котрому парові труби встановлені під кутом до пароприймальної труби і відкриваються в пароприймальну трубу дотично до внутрішньої поверхні пароприймальної труби, згідно з п. 5 формули. На Фіг. 7 схематично зображено частину пароутворюючого пристрою парогенератора, зокрема переріз парової труби, в котрій встановлено сопло, згідно з п. 6 формули. На Фіг. 8 схематично зображено пароутворюючий пристрій парогенератора, в якому опускних і підйомних труб встановлено декілька, причому вони розташовані паралельно і відкриваються в нижній частині в спільну живильну тубу, а в верхній частині в спільну пароприймальну трубу, згідно з п. 7 формули. Пароутворюючий пристрій парогенератора складається з корпусу, котрий виконаний у вигляді хоча б одного загального циркуляційного контуру, в який замкнуті підйомна труба 1 та опускна труба 2 (Фіг. 1). Підйомна труба 1 і опускна труба 2 в нижній частині сполучені з'єднувальною трубою 3, а в верхній частині сполучені паровою трубою 4. Зверху підйомну трубу герметично закриває кришка, в котру встановлений та закріплений електронагрівач 5. Електронагрівач 5 встановлений в кришку також герметично. В нижній частині опускної труби 2 розташована живильна труба 6, в яку подається рідина, яка випаровується. В верхній частині опускної труби 2 розташована пароприймальна труба 7. З'єднувальна труба 3 виконана в вигляді частини тора і являє собою напрямну руху рідини, що випаровується, причому з'єднувальна труба 3 сполучена з живильною трубою 6. Підйомна труба 1 розташована вертикально чи близько до вертикального положення та має водовипарювальну частину, котра являє собою частину підйомної труби 1 між рівнем рідини в підйомній трубі 1 та кришкою підйомної труби, що закриває підйомну трубу 1 зверху. Парова труба 4 розташована горизонтально чи близько до горизонтального положення в верхній частині циркуляційного контуру. З'єднувальна труба 3 може бути з'єднана з живильною трубою за допомогою частини опускної труби 2, або за допомогою струменевих труб 8 (Фіг. 2), розташованих в нижній частині контуру, причому струменеві труби 8 встановлені дотично до внутрішньої поверхні живильної 6 та з'єднувальної 3 труб. В з'єднувальній трубі 3 можуть бути встановлені нерухомо спіральні інклюзиви. 9 (Фіг. 3). В підйомній трубі 1 електричні нагрівачі 5 можуть бути встановлені ексцентрично, із зміщенням в напрямку від центра опускної труби 2 (Фіг. 4). Збільшене зображення такого зміщення показане на Фіг. 5. Парові труби 4 можуть бути встановлені горизонтально чи під кутом під кутом до опускної труби 2 і можуть відкриваються в опускну трубу 2 чи пароприймальну трубу 7 дотично до внутрішньої поверхні пароприймальної труби (Фіг. 6). Окрім цього парова труба 4 може містити сопло 10, котре нерухомо закріплене всередині парової труби 2 (Фіг. 7). Пароутворюючий пристрій парогенератора може бути виконаний одно-, дво- і багатоконтурним (Фіг. 8), в цьому випадку підйомних 1 і опускних 2 труб встановлено декілька, причому вони розташовані паралельно і відкриваються в нижній частині в спільну живильну трубу 6, а в верхній частині в спільну пароприймальну трубу 7. На Фіг. 8 показано 6-контурний пароутворюючий пристрій парогенератора, який складається з трьох однакових двоконтурних пароутворюючих пристроїв І, II, III. Пристрій працює наступним чином. На електронагрівач 5, подають електричну напругу і електричним струмом нагрівають спочатку сам тен, а потім рідину, котра оточує тен. Таким чином теплову енергію від електронагрівача 5 передають рідині. Таким чином рідину спочатку нагрівають до температури кипіння, а далі здійснюють її випаровування. Під час випаровування рідини, пузирі пари, котра утворюється на поверхні електронагрівача 5, починають швидко рухатися вгору по підйомній трубі 1 і приводять в рух рідину, в котрій вони знаходяться. Рідина в цьому випадку, за рахунок кінетичної енергії руху, перевищує свій рівень і опиняється в випарювальній частині підйомної труби 1, що знаходиться над рівнем рідини. Таким чином, майже по всій довжині підйомної труби 1 (від нижньої кінцевої точки водонагрівача 5 і до кришки підйомної труби 1, утворюється рідинно-парова суміш. 2 UA 72009 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Попереднє відділення пари від рідини здійснюють у випарювальній частині підйомної труби 1 при постійному руханні та перемішуванні рідини. Далі рідину та насичену пару спрямовують в опускну трубу 2 через парову трубу 4, де рідина та пара знаходяться вже в частково розділеному стані. В паровій трубі 4 також додатково здійснюють випаровування рідини за рахунок її рухання та перемішування, а остаточне відділення рідини від пари відбувається в пароприймальній трубі 7. При цьому площа випарювальної поверхні рідини значно зростає, а постійний рух та перемішування рідини значно збільшують ймовірність того, що молекули рідини з достатньою енергією опиняться на поверхні рідини і перейдуть у парову фазу. Це значно зменшує енерговитрати на випаровування рідини. В опускній трубі 2 пара рухається в гору, а в пароприймальній трубі 7 - циркуляційно, таким чином в пароприймальній трубі від пари остаточно відділяються краплини рідини, за рахунок центробіжних сил. Таким чином в пароприймальній трубі 7 рідинно-парова суміш розділяється і пара стає сухою. Рідину, що не випарувалася, через опускну трубу 2 та з'єднувальної труби 3 знову спрямовують до нагрівача 4 (Фіг. 1). У вказаному пристрої відбувається постійна циркуляція рідини. Живлення пароутворюючого пристрою парогенератора відбувається через живильну трубу 6. Рідина під тиском подається в живильну трубу 6, дали в з'єднувальну трубу, яка виконана в вигляді частини тору і являє собою направляючу руху рідини, рідина попередньо закручується і подається на електронагрівач 5. Для збільшення швидкості направленого потоку, рідина може подаватися від живильної труби в з'єднувальну трубу за допомогою струменевих труб 8, дотичних до внутрішніх поверхонь живильної та з'єднувальної труб (Фіг. 2). В цьому випадку швидкість живильної рідини зростає, за рахунок зменшення поперечної площі живильного потоку, при постійній продуктивності пароутворюючого пристрою парогенератора. Для збільшення швидкості перемішування і закручування направленого потоку, в з'єднувальну трубу нерухомо встановлені спіральні інклюзиви 9 (Фіг. 3). В цьому випадку перемішування живильної рідини зростає, за рахунок спіральної геометрії живильного потоку, при постійній продуктивності пароутворюючого пристрою парогенератора. Оскільки геометрія. з'єднувальної труби 3 і всього циркуляційного контуру призводить до часткової кінетичної сепарації парорідинної суміші, з відцентровим відкиданням рідини електричні нагрівачі 5 можуть бути встановлені есцентрично (Фіг. 4, 5), із зміщенням в напрямку від центру опускної труби. Така установка приводить до збільшення поверхні розділу електричний нагрівач - рідина, що призводить до інтенсифікації випаровування рідини. Парові труби 4 можуть бути встановлені під кутом до опускної труби 2 і відкриваються в пароприймальну трубу 7 дотично до внутрішньої поверхні пароприймальної труби 7 (Фіг. 6). Описана установка парових труб призводить до додаткової сепарації парорідинної суміші, за рахунок відцентрового руху парорідинної суміші по внутрішній поверхні пароприймальної труби 7. В парових трубах 4 можуть бути встановлені сопла 10 (Фіг. 7), які змінюють швидкість руху рідини на різних ділянках. Установка сопел приводить до інтенсифікації розділення парорідинної суміші, за рахунок сповільнення та прискорення руху парорідинної суміші на внутрішніх поверхнях сопел 10. При виконанні пароутворюючого пристрою парогенератора багатоконтурним (Фіг. 8), підйомні 1 опускні 2 і труби розташовані паралельно і відкриваються в нижній частині в спільну живильну трубу 6, а в верхній частині в спільну пароприймальну трубу 7. Таке виконання пароутворюючого пристрою парогенератора приводить не до прямого підсумування пароутворюючих характеристик одно- та двоконтурних пароутворюючих пристроїв парогенератора, а до синергетичного ефекту розділення парорідинної суміші, за рахунок згладжування пульсацій швидкості парорідинного потоку в спільній пароприймальній трубі. Виготовлення пароутворюючого пристрою парогенератора багатоконтурним приводить до зменшенні металоємності пристрою, при збільшенні потужності пароутворюючого пристрою парогенератора. Таким чином, завдяки простим конструктивним рішенням, корисна модель дозволяє значно зменшити енерговитрати при отриманні пари та, як наслідок, зменшити її собівартість. Джерела інформації: 1. Патент України на винахід № 24078 6F22B1/28, бюл. № 4, 1998 р. 2. Патент України на винахід № 87348 6F22B1/00, бюл. № 13, 2009 р. 3 UA 72009 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 20 25 30 1. Пароутворюючий пристрій парогенератора, що містить корпус, виконаний у вигляді щонайменше одного загального циркуляційного контуру, в який замкнуті підйомна та опускна труби, а також з щонайменше одним електронагрівником, встановленим в підйомній трубі та закріпленим в кришці, яка герметично закриває підйомну трубу зверху, причому підйомна труба розташована вертикально або під кутом до вертикалі та має водовипарювальну частину, яка являє собою частину підйомної труби між рівнем води в підйомній трубі та її кришкою, при цьому підйомна труба з'єднана з опускною трубою за допомогою парової труби циліндричної або сплюснутої форми, яка розташована в верхній частині циркуляційного контуру горизонтально або під кутом до горизонталі, а в нижній частині циркуляційного контуру підйомна труба з'єднана з опускною трубою напряму або за допомогою з'єднувальної труби, який відрізняється тим, що має живильну та пароприймальну труби, а з'єднувальна труба виконана в вигляді частини тора і являє собою напрямну руху рідини, що випаровується, причому з'єднувальна труба з'єднана з живильною трубою, а пароприймальна труба встановлена в верхній частині опускної труби. 2. Пароутворюючий пристрій парогенератора за п. 1, який відрізняється тим, що з'єднувальна труба з'єднана з живильною трубою за допомогою струменевих труб, дотичних до внутрішніх поверхонь живильної та з'єднувальної труб. 3. Пароутворюючий пристрій парогенератора за п. 1, який відрізняється тим, що у з'єднувальній трубі нерухомо встановлені спіральні інклюзиви. 4. Пароутворюючий пристрій парогенератора за п. 1, який відрізняється тим, що електричні нагрівачі в підйомній трубі встановлені есцентрично, із зміщенням від центру опускної труби. 5. Пароутворюючий пристрій парогенератора за п. 1, який відрізняється тим, що парові труби встановлені під кутом до пароприймальної труби і відкриваються в пароприймальну трубу дотично до внутрішньої поверхні пароприймальної труби. 6. Пароутворюючий пристрій парогенератора за п. 4, який відрізняється тим, що в парових трубах установлені сопла, які відкриваються у пароприймальну трубу. 7. Пароутворюючий пристрій парогенератора за п. 1, який відрізняється тим, що опускних і підйомних труб встановлено декілька, причому вони розташовані паралельно і відкриваються в нижній частині в спільну живильну тубу, а в верхній частині в спільну пароприймальну трубу. 4 UA 72009 U 5 UA 72009 U 6 UA 72009 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7