способ очистки технической воды от примесей и установка для очистки технической воды от примесей

Формула изобретения

1. Способ очистки технической воды от примесей путем последовательного испарения воды и конденсации с отводом очищенной обессоленной воды, отличающийся тем, что процессы испарения и конденсации осуществляют при подъемном движении воды в обогреваемом канале с подводом тепла к стенке в режиме неразвитого поверхностного кипения соответственно при температуре жидкости в вязком подслое турбулентного пограничного слоя больше температуры кипения и при температуре жидкости в ядре потока меньше температуры кипения, при этом очищенную обессоленную воду отводят из ядра потока, а рассол - солевой раствор отводят из вязкого подслоя турбулентного пограничного слоя.

2. Устройство для очистки технической воды от примесей, включающее входной патрубок, участки испарения и конденсации, патрубки отвода очищенной обессоленной воды и рассола - солевого раствора, отличающееся тем, что устройство выполнено в виде обогреваемого канала с подводом тепла к стенке, на выходе которого концентрично установлены центральный патрубок отвода очищенной обессоленной воды, диаметр которого меньше диаметра обогреваемого канала, и кольцевая периферийная камера с патрубком отвода рассола - солевого раствора, диаметр которой больше диаметра обогреваемого канала, а вход образован зазором между стенкой обогреваемого канала и патрубком отвода очищенной обессоленной воды.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для повышения эффективности и упрощения процесса снижения концентрации различных примесей в системе водоподготовки тепловых, в том числе и атомных, электростанций при простоте конструктивного выполнения устройства для очистки от примесей.

Из уровня техники известен способ очистки воды от примесей путем последовательного испарения и конденсации, применяемый в системе водоподготовки (SU 918275 А, C 02 F 1/02, 1982; В.Я.Рыжкин. Тепловые электрические электростанции, М., Энергетика, 1976, с.115). Процессы испарения и конденсации соответственно с подводом и отводом тепла в данном способе протекают в различных теплообменных аппаратах, что усложняет конструкцию установки.

Известна также установка для очистки воды, содержащая последовательно включенные камеру испарения с патрубком подвода технической очищаемой воды, с патрубками отвода пара и рассола - солевого раствора и конденсатор с парубком отвода очищенной обессоленной воды. При этом камера испарения может быть снабжена источником тепла (SU 1531598 A, F 22 B 1/02, 1994) или, например, кавитатором (SU 946573 A, C 03 F 1/02, 1982), что усложняет как процесс очистки, так и саму установку.

Изобретение направлено на упрощение процесса очистки воды и создание конструктивно простой установки, расширяющей арсенал технических средств для очистки воды в системе водоподготовки тепловых электростанций.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе очистки технической воды от примесей, путем последовательного испарения воды и конденсации пара с отводом очищенной обессоленной воды, согласно изобретению процессы испарения и конденсации осуществляют при подъемном движении воды в обогреваемом канале с подводом тепла к стенке в режиме неразвитого поверхностного кипения, соответственно, при температуре жидкости в вязком подслое турбулентного пограничного слоя больше температуры кипения и при температуре жидкости в ядре потока меньше температуры кипения, при этом очищенную обессоленную воду отводят из ядра потока, а рассол - солевой раствор отводят из вязкого подслоя турбулентного пограничного слоя.

Кроме того, устройство для очистки технической воды от примесей, включающее входной патрубок, участки испарения и конденсации, патрубки отвода очищенной обессоленной воды и рассола - солевого раствора, согласно изобретению выполнено в виде обогреваемого канала с подводом тепла к стенке, на выходе которого концентрично установлены центральный патрубок отвода очищенной обессоленной воды, диаметр которого меньше диаметра обогреваемого канала, и кольцевая периферийная камера с патрубком отвода рассола - солевого раствора, диаметр которой больше диаметра обогреваемого канала, а вход образован зазором между стенкой обогреваемого канала и патрубком отвода очищенной обессоленной воды.

Заявленный технический результат обусловлен тем, что процессы испарения и конденсации протекают одновременно в одном обогреваемом канале в режиме неразвитого поверхностного кипения, при котором паровые пузырьки образуются на стенке и, не достигая отрывного диаметра, конденсируются, поскольку температура жидкости в ядре потока существенно ниже температуры кипения (конденсации). При этом в процессе кипения на стенке канала за счет притока жидкости с примесями из ядра потока концентрация растворимых и нерастворимых примесей в вязком подслое турбулентного пограничного слоя у стенке резко возрастает, а в ядре - основном потоке уменьшается, что и обеспечивает высокую эффективность очистки воды, отводимой по центральному патрубку из ядра потока.

На фиг.1 представлен общий вид установки для очистки воды; на фиг.2 представлена схема процесса неразвитого поверхностного кипения с распределением температуры по сечению обогреваемого канала при реализации заявленного способа.

Установка для очистки воды, реализующая заявленный способ, выполнена в виде обогреваемого канала 1 с подводом тепла к стенке 2, например посредством резистивного электронагрева, на выходе которого концентрично установлены центральный патрубок 3 отвода очищенной обессоленной воды, диаметр которого d₁ меньше диаметра d обогреваемого канала 1, и кольцевая периферийная камера 4 с патрубком 5 отвода рассола - солевого раствора, диаметр d₂ которой больше диаметра d обогреваемого канала 1, а вход образован зазором между стенкой 2 обогреваемого канала 1 и патрубком 3 отвода очищенной обессоленной воды.

Способ очистки технической воды осуществляется следующим образом.

Очищаемую техническую воду подают в обогреваемый канал 1 через входной патрубок 6, нагревают путем подвода тепла Q через стенку 2 до температуры t_ж1 жидкости в вязком подслое 7 турбулентного пограничного слоя больше температуры t_s кипения и на выходном участке обогреваемого канала 1 испаряют в режиме неразвитого поверхностного кипения, при этом поддерживают температуру t_ж2 жидкости в ядре 8 потока меньше температуры t_s кипения, в результате чего паровые пузырьки 9 образуются на стенке 2 и, не достигая отрывного диаметра, конденсируются. Таким образом, в основании пузырьков 9 происходит генерация пара, а в его головной части - конденсация, т.е. каждый пузырек 9 пара одновременно является микроиспарителем и микроконденсатором.

Так как процесс неразвитого поверхностного кипения протекает на стенке 2 обогреваемого канала 1, то за счет притока жидкости с примесями из ядра 8 потока к стенке 2 концентрация растворимых и нерастворимых примесей в вязком подслое 7 турбулентного пограничного слоя у стенки 2 резко (в 10³÷10⁵ раз) возрастает, а в основном потоке уменьшается. Очищенную обессоленную воду отводят из ядра 8 потока по центральному патрубку 3 отвода очищенной обессоленной воды, а рассол - солевой раствор из вязкого подслоя 7 турбулентного пограничного слоя направляют по кольцевому зазору ( =50÷300 мкм), образованному между стенкой 2 обогреваемого канала 1 и патрубком 3 отвода очищенной обессоленной воды, в кольцевую периферийную камеру 4, из которой выводят через патрубок 5 отвода рассола - солевого раствора.