пароохладитель

Формула изобретения

ПАРООХЛАДИТЕЛЬ, содержащий установленную в паропроводе обечайку с конфузорным и диффузорным участками, расположенные по оси обечайки в месте ее максимального сужения впрыскивающее устройство, закрепленное на центральном водопроводящем трубопроводе, и полый цилиндр, коаксиально установленный между обечайкой и впрыскивающим устройством, отличающийся тем, что он снабжен лопаточным завихрителем с внутренним и наружным упорными кольцами, дополнительными внутренней и наружной обечайкой и обтекателем, при этом лопаточный завихритель установлен перед основной обечайкой, дополнительные обечайки выполнены в виде усеченных конусов и расположены коаксиально основной обечайке и центральному водоподводящему трубопроводу, причем наружная обечайка своим меньшим основанием скреплена с входным торцом полого цилиндра, а большим основанием - с наружным кольцом завихрителя, внутренняя обечайка своим меньшим основанием прикреплена к боковой поверхности центрального водоподводящего трубопровода, а большим основанием - к внутреннему кольцу завихрителя, кроме того, обтекатель выполнен в виде усеченного конуса, скрепленного большим основанием с внутренним кольцом завихрителя, а меньшим - с боковой поверхностью центрального водоподводящего трубопровода, впрыскивающее устройство выполнено в виде конфузорного сопла.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для охлаждения пара путем впрыска в него воды и может быть использовано в химической, энергетической и других отраслях промышленности, где требуются охлаждение или регулировка температуры пара.

Известен пароохладитель [1] содержащий установленную в паропроводе обечайку с конфузорным и диффузорным участками, впрыскивающее устройство, установленное на водоподводящем трубопроводе, при этом впрыскивающее устройство выполнено в виде трубы с перфорацией на боковой стороне, установлено перпендикулярно оси паропровода в конфузорной части обечайки, а сама обечайка имеет прямоугольное сечение.

Этот пароохладитель имеет очень малую интенсивность перемешивания воды с паром, что ведет к затягиванию охлаждения и большому брызгоуносу. Вследствие того, что в пароохладителе впрыскивающее устройство размещено в конфузорной части, где скорости пара невелики, выходящая вода не полностью подхватывается паром, часть ее попадает на стенки, что приводит к затягиванию перемешивания с паром, его охлаждению и брызгоуносу.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому является пароохладитель [2] содержащий установленную в паропроводе обечайку с конфузорным и диффузорным участками, установленное по оси обечайки в месте ее максимального сужения впрыскивающее устройство, укрепленное на центральном водоподводящем трубопроводе, и полый цилиндр, установленный коаксиально между обечайкой и впрыскивающим устройством, при этом впрыскивающее устройство выполнено в виде полого насадка каплевидной формы с перфорированной боковой поверхностью, а входной торец цилиндра расположен внутри конфузорной части обечайки.

Этот пароохладитель также имеет низкую интенсивность перемешивания воды с паром. Вследствие того, что полый цилиндр расположен в самой узкой части обечайки, а его входной конец расположен в конфузорной ее части, перепад давления по длине цилиндра незначителен, поэтому невелика скорость пара и, следовательно, не достаточно интенсивно перемешивание пара с водой. Вследствие того, что впрыскивающее устройство выполнено в виде полого насадка каплевидной формы с перфорированной боковой поверхностью, вода выходит перпендикулярно оси, пробивает слой пара, движущийся с небольшой скоростью, и попадает на стенку цилиндра, что ведет к снижению интенсивности перемешивания воды и пара и брызгоуносу.

Задачей изобретения является повышение интенсивности перемешивания воды с паром.

Поставленная задача решается тем, что в пароохладитель, содержащий установленную в паропроводе обечайку с конфузорным и диффузорным участками, установленное по оси обечайки в месте ее максимального сужения впрыскивающее устройство, укрепленное на центральном водоподводящем трубопроводе, и полый цилиндр, коаксиально установленный между обечайкой и впрыскивающим устройством, согласно изобретению перед обечайкой введен лопаточный завихритель с внутренним и наружным упорными кольцами, а также введены две дополнительные внутренняя и наружная обечайки, выполненные в виде усеченных конусов и установленные коаксиально основной обечайке и центральному трубопроводу, при этом наружная обечайка меньшим основанием крепится к входному торцу полого цилиндра, а большим основанием к наружному кольцу завихрителя, внутренняя обечайка меньшим основанием прикреплена к боковой поверхности центрального трубопровода, а большим основанием к внутреннему кольцу завихрителя, перед завихрителем установлен обтекатель, выполненный в виде усеченного конуса, прикрепленный большим основанием к внутреннему кольцу завихрителя, а меньшим к боковой поверхности центрального трубопровода, впрыскивающее устройство выполнено в виде конфузорного сопла.

Благодаря тому, что пароохладитель снабжен завихрителем, установленным перед обечайкой, двумя дополнительными обечайками внутренней и внешней, выполненными в виде усеченных конусов, установленными коаксиально центральному подводящему трубопроводу и основной обечайке, при этом меньшими основаниями наружная дополнительная обечайка прикреплена к выходному торцу полого цилиндра, внутренняя к боковой поверхности центральной трубы, а большими основаниями наружная дополнительная обечайка прикреплена к наружному кольцу завихрителя, а внутренняя к внутреннему, достигается следующее: во-первых, между входом завихрителя и выходным торцом полого цилиндра образуется значительный перепад давления, что ведет к увеличению скорости пара в месте контакта с впрыскивающим устройством, что, в свою очередь, ведет к интенсификации перемешивания воды и пара; во-вторых, пар получает вращательное движение на завихрителе большого диаметра, а при уменьшении диаметра крутка потока возрастает и в полом цилиндре достигает максимального значения, что ведет к резкой интенсификации перемешивания воды и пара.

Благодаря тому, что перед завихрителем установлен обтекатель, выполненный в виде усеченного конуса, прикрепленного большим основанием к внутреннему кольцу завихрителя, а меньшим к боковой поверхности центральной трубы, гидравлическое сопротивление системы минимально и максимально, перепад давления и скоростной напор тратятся на создание скорости, что ведет также к интенсификации перемешивания.

Благодаря тому, что впрыскивающее устройство выполнено в виде конфузорного сопла, струя воды вытекает вдоль оси и даже при взаимодействии ее с вращающейся струей пара не выпадают капли на боковую поверхность полого цилиндра, следовательно, не снижается интенсивность перемешивания воды с паром и брызгоуноса.

Продольный разрез пароохладителя представлен на чертеже.

Пароохладитель содержит установленную в паропроводе 1 обечайку 2 с конфузорными 3 и диффузорным 4 участками, впрыскивающее устройство 5, укрепленное на центральном водоподводящем трубопроводе 6, выполненное в виде конфузорного сопла, полый цилиндр 7, завихритель 8, установленный перед обечайкой 2, две дополнительные обечайки: наружную 9 и внутреннюю 10, выполненные в виде усеченных конусов, обтекатель 11, выполненный в виде усеченного конуса. Наружная обечайка 9 большим основанием прикреплена к наружному кольцу завихрителя 8, а меньшим к входному торцу полого цилиндра 7, внутренняя обечайка 10 большим основанием прикреплена к внутреннему кольцу завихрителя 8, а меньшим к боковой поверхности центрального водоподводящего трубопровода. Обтекатель 11 большим основанием прикреплен к внутреннему кольцу завихрителя 8, а меньшим к боковой поверхности центрального водоподводящего трубопровода 6.

Пароохладитель работает следующим образом.

По паропроводу 1 подают пар (на чертеже слева направо). Центральный поток пара обтекателем 11 оттесняется от центра к входу в завихритель 8, где он приводится во вращение. Проходя по кольцевому пространству, образованному обечайками 9 и 10, пар увеличивает свою крутку благодаря снижению диаметра канала, и в цилиндре 7 крутка потока достигает максимума.

Основная часть пара устремляется в канал, образованный конфузорной частью 3 обечайки 2 и обечайкой 9, и в месте максимального сужения обечайки 2 (между участками 3 и 4) обеспечивает максимальную скорость и минимальное давление. Перепад давления между входом и выходом участка 3 обеспечивает проход пара через завихритель 8, канал между обечайками 9 и 10 и цилиндр 7 с большой осевой скоростью и большой круткой потока.

По водоподводящему трубопроводу 6 подают воду, которая истекает через сопло 5. Попадая во вращающийся поток пара, вода быстро перемешивается и испаряется. В диффузорном участке 4 уже перемешиваются два потока пара: центральный вращающийся поток влажного пара и периферийный основной поток перегретого пара. За счет вращения центрального потока на участке 4 происходит интенсивное перемешивание обоих потоков.