устройство для предотвращения образования накипи

Формула изобретения

Устройство для предотвращения образования накипи, содержащее импульсный ультразвуковой генератор, волноводную колебательную систему с обмоткой возбуждения, отличающееся тем, что устройство содержит соленоид с ферромагнитным сердечником внутри, последовательно включенный с обмоткой волноводной колебательной системы ультразвукового импульсного генератора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области теплотехники и предназначено для предупреждения солевых отложений (накипи) на рабочих поверхностях нагрева теплообменного оборудования: паровых и водяных котлов низкого и среднего давления, теплообменниках, водонагревателях, кормозапарниках и т.д. Отложения приводят к серьезным экономическим затратам, т.к. необходимо более часто проводить профилактические и капитальные ремонты.

Существует много методов, способов и устройств для решения этой проблемы, однако она далека от своего окончательного решения в виду сложности проблемы.

Известно изобретение (авт. свид. СССР №480898, кл. F 28 G 7/00 - из наиболее ранних), в котором противонакипный эффект создается за счет возбуждения колебаний на поверхностях нагрева и водной среде создаваемых пневматическим шариковым вибратором, отличительная особенность состоит в том, что сопла вибратора размещены на установленном внутри обоймы подводящего патрубка, оси сопла расположены в плоскости волновода. Известное изобретение, как показал опыт, имеет серьезный недостаток, заключающийся в том, что оно возбуждает ограниченный спектр частот, до 400 Гц, что во многих случаях, а именно на водах с высокой общей жесткостью не позволяет достичь положительного эффекта (см. справочник "Вибрации в технике", том 4, М., Машиностроение, 1988 г., стр.296).

Известно изобретение (авт. свид. СССР №848963, кл. F 28 G 7/00), являющееся усовершенствованием изобретения №480898, но ему присуще те же недостатки.

В качестве прототипа нами выбрано изобретение (авт. свид. СССР №839421, кл. F 28 G 7/00, 1981 г. "Импульсный ультразвуковой генератор"), предназначенное для предупреждения отложений в теплообменной аппаратуре. Известное изобретение, как показал многолетний опыт его применения (разработка одного из авторов данной заявки) наряду с несомненными достоинствами имеет и серьезные недостатки, заключающиеся в следующем. Первое - амплитуда колебаний возбуждаемых в металлоконструкциях и водных теплообменных системах не всегда является достаточной для предупреждения солевых отложений, т.к. она является зависимой от величины металлоемкости того или иного теплообменного аппарата. Второе - магнитостриктор, применяемый в генераторе, имеет достаточно ограниченный спектр частот, не превышающий 40 кГц, т.к. изготовить преобразователь с более высоким спектром частот по конструктивным соображениям не представляется возможным.

Указанные недостатки существенно уменьшают возможности применения известного устройства (генератора) в различных технологических процессах.

Техническим решением задачи является повышение эффективности работы устройства за счет расширения технических характеристик, в частности использования энергии электромагнитного поля магнитострикционного преобразователя для предварительной обработки воды перед подачей ее в теплообменную аппаратуру.

Задача достигается тем, что устройство для предотвращения образования накипи, содержащее импульсный ультразвуковой генератор, волноводную колебательную систему с обмоткой возбуждения, отличающееся тем, что устройство содержит соленоид с ферромагнитным сердечником, последовательно включенный с обмоткой волноводной колебательной системы импульсного ультразвукового генератора.

Такое конструктивное решение позволяет существенно повысить эффективность работы устройства за счет комплексного воздействия на процесс солевых отложений (образования накипи) следующих факторов:

1) импульсного электромагнитного поля, создаваемого в соленоиде перед подачей воды;

2) импульсных механических колебаний, создаваемых волноводной колебательной системой в металлоконструкции теплообменного аппарата;

3) импульсных колебаний, передаваемых в водное пространство котла, что позволяет нарушать центр кристаллизации и существенно снизить скорость роста (интенсивность) солевых отложений.

Предложенное техническое решение не требует серьезных конструктивных изменений по сравнению с ранее известными разработками, и достижение положительного эффекта осуществляется практически при неизменных энергетических затратах.

По данным патентной и научно-технической литературы не обнаружено аналогичного предложения, что позволяет судить об изобретательском уровне заявляемой совокупности признаков.

На чертеже представлена схема конструкции устройства.

Устройство состоит из трубопровода 1 и отрезка трубы 2 из диамагнитного материала (латунь, алюминий, медь, нержавеющая сталь и т.д.), внутри которой размещен стержень из ферромагнитного материала 3, поверх трубы 2 размещена обмотка соленоида 4, служащая для создания импульсного магнитного поля и соединенная последовательно с обмоткой волноводной колебательной системы 5, состоящей из магнитострикционного пакета 6 (наиболее распространенный пакет из никеля или сплава NiCoSi) и волновода 7, один конец которого спаян с пакетом 6, а второй соединен (электросварка) с трубной доской теплообменника 8, в которой развальцованы трубки 9, в свою очередь трубные доски встроены в общий корпус теплообменного аппарата 10.

Обмотка соленоида 4 и обмотка волноводной колебательной системы 5 соединены последовательно и подключены к импульсному электрическому генератору 11. Обработанная вода выходит из теплообменника по трубопроводу 12, нагрев воды осуществляется паром, поступающим через паропровод 13, а выход пара и конденсата из паротрубного пространства через паропровод 14.

Устройство работает следующим образом.

При подаче воды по трубопроводу 1 включается импульсный ультразвуковой генератор 11 и одновременно через паропровод 13 подается пар для нагрева воды, идущей по трубкам 9. Вода, проходя по отрезку трубы 2 подвергается воздействию мощного импульсного электромагнитного поля, а наличие в центре трубы ферромагнитного стержня усиливает напряженность, создаваемую в центре отрезка трубы 2, по крайней мере, на два порядка (см. Справочник по расчету параметров катушек индуктивности. М., Энергоиздат, 1981 г., авторы М.В.Немцов, Ю.М.Шамаев).

Соли кальция и магния, растворенные в воде и обработанные магнитным полем, в значительной степени теряют способность к отложению на рабочих поверхностях нагрева (см. В.И.Классен. Омагничивание водных систем. М., Химия, 1982 г., стр.182, "Уменьшение образования накипи и других инкрустаций", Е.Ф.Тебенихин, Б.Т.Гусев. Обработка воды магнитным полем в теплоэнергетике. М., Энергия, 1970 г.). Далее вода поступает в теплообменник, где на процесс солевых отложений воздействуют импульсные механические колебания, создаваемые волноводной системой (5, 6, 7) и передаваемые через трубную доску 8 на все трубы 9, по которым вода поступает на выход.

С другой стороны импульсные колебания через воду нарушают центры кристаллизации, что также в значительной степени снижает интенсивность роста отложений.

Предложенное техническое решение, а именно комплексная обработка процесса солевых отложений, позволило значительно повысить эффективность установки по предотвращению солевых отложений в теплообменной аппаратуре различного назначения.

Следует также отметить, что решение поставленной задачи практически не потребовало экономических затрат.