устройство для предотвращения образования накипи

Формула изобретения

Устройство для предотвращения образования накипи в теплообменной аппаратуре, содержащее устройство для электромагнитной обработки воды и водовод, выполненный из двух соосно размещенных труб, одна из которых, большего диаметра, изготовлена из диамагнитного материала, с внешней стороны которой размещена обмотка-индуктор, подключенная к источнику тока, и имеет патрубок для слива воды, насыщенной солями, а другая - меньшего диаметра, установлена на выходе водовода и предназначена для подачи воды в теплообменную аппаратуру, при этом на входе водовода установлен источник ионизированного излучения, отличающееся тем, что по центру трубы меньшего диаметра установлен ферромагнитный стержень с высокой магнитной проницаемостью.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое устройство предназначено для предотвращения образования солевых отложений (накипи) в различной теплообменной аппаратуре: паровых и водяных котлах, теплообменниках, водоподогревателях и т.д.

Известно устройство для предотвращения образования солевых отложений в теплообменной аппаратуре (см. патент России С1, F 28 G 7/00 №2125220). Известное изобретение имеет, на наш взгляд, серьезный недостаток, в частности это связано с трудностями определения оптимальной амплитуды и частоты следования колебаний, при которых предупреждение отложений будет проходить наиболее эффективно.

Известен патент России С1, F 28 G 7/00 №2124686. Устройство состоит из генератора импульсов с электродами, функцию которого выполняет стенка котла, выполненная в виде параболоида. Изобретение имеет существенные недостатки, в частности требуется периодическая замена электродов, т.к. происходит их интенсивный износ, вследствие чего эффективность предупреждения отложений существенно уменьшается. Кроме того, для монтажа в стенке котла излучателя колебаний (параболоида) требуется специальное разрешение Госкотлонадзора и дополнительные испытания на прочность, что приводит к серьезным затратам и затрудняет практическую реализацию.

В качестве прототипа выбран патент России №2177912, кл. С 02 F 1/48, С 02 F 103/02. Устройство для предотвращения образования накипи в теплообменной аппаратуре, содержащее устройство для электромагнитной обработки воды, имеющее водовод, выполненный из двух соосно размещенных труб, одна из которых, большего диаметра, изготовлена из диамагнитного материала с обмоткой, подключенной к источнику тока, и имеет патрубок для слива воды, насыщенной солями, а другая - меньшего диаметра установлена на выходе водовода и предназначена для подачи воды в теплообменную аппаратуру, при этом на входе водовода установлен источник ионизированного излучения.

Известное изобретение, как показал опыт его эксплуатации, имеет серьезный недостаток. Источник тока, питающий обмотку, потребляет значительное количество энергии для создания сил Лоренца, что отрицательно сказывается на экономических показателях работы теплообменного оборудования, учитывая тенденцию к непрерывному росту цен на энергоносители.

Техническим решением задачи является повышение эффективности устройства для предотвращения солевых отложений в теплообменной аппаратуре за счет значительного увеличения энергии электромагнитного поля при общем существенном снижении энергозатрат.

Задача достигается тем, что по центру трубы меньшего диаметра установлен ферромагнитный стержень с высокой магнитной проницаемостью.

Новизна заявляемого предложения заключается в том, что по центру трубы меньшего диаметра установлен ферромагнитный стержень с высокой магнитной проницаемостью. Магнитная индукция В₀ или интенсивность магнитного поля, создаваемого внутри водовода обмоткой, подключенной к источнику тока, определяется как:

B₀= ₀·H, [Тл],

где ₀=4 ·10^-7 Гн - магнитная постоянная или магнитная проницаемость свободного пространства или вакуума, Гн/м;

Напряженность магнитного поля внутри водовода можно определить:

где I - величина тока, А;

W - число витков в обмотке;

l - ширина обмотки, м.

Магнитная индукция В для катушки с сердечником:

B₀= ₀· ·H, [Тл],

где - относительная магнитная проницаемость.

Начальная относительная магнитная проницаемость карбонильного железа равна 2000...3000, а максимальная достигает 20000 (см. Л.Г.Прищеп. Учебник сельского электрика. М., Колос. 1973. С.54, 59-60).

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

На фиг.1, 2 представлена общая схема конструкции устройства. Оно состоит из устройства для электромагнитной обработки воды и водовода, выполненного из двух соосно размещенных труб, одна из которых, большего диаметра, выполнена из диамагнитного материала (например, из нержавеющей стали) 1, с внешней стороны которой размещена обмотка-индуктор 2, подключенная к источнику тока 3, и имеет патрубок 4 для слива воды, насыщенной солями, а другая - меньшего диаметра 5 установлена на выходе водовода и предназначена для подачи обессоленной воды в теплообменную аппаратуру 6, а на входе водовода установлен источник ионизирующего излучения 7. По центру трубы 5 меньшего диаметра, на растяжках, установлен ферромагнитный стержень 8.

Устройство работает следующим образом. Вода по водоводу поступает в трубу 1, выполненную из диамагнитного материала, где подвергается воздействию источника ионизирующего излучения 7, например лампы с жестким ультрафиолетовым спектром излучения (или радиационным), вследствие чего соли жесткости, в основном кальциевые или магниевые, подвергаются ионизации - Са⁺⁺, Mg⁺⁺, СО₃ ^-- , SO₄ ^-- и т.д. и далее на них воздействует электромагнитное поле, создаваемое обмоткой 2, подключенной к источнику тока 3, вследствие чего положительные и отрицательные ионы под воздействием сил Лоренца перемещаются к внутренней поверхности трубы 1, а в трубу 5 и далее в теплообменный аппарат 6 поступает практически обессоленная вода, что позволяет обеспечить безнакипный режим работы на рабочих поверхностях нагрева теплообменной аппаратуры. За счет установленного на растяжках ферромагнитного стержня 8 по центру трубы 5 магнитная индукция внутри водовода увеличивается, по крайней мере, на два, три порядка, что, в свою очередь (см. формулу), позволяет снизить на два, три порядка величину тока в обмотке 2 и соответственно значительно уменьшить энергозатраты источника тока, что особенно актуально, учитывая тенденцию к непрерывному росту цен на энергоносители. Стержень 8, как отмечалось, установлен на растяжках или закрепляется четырьмя электродами таким образом, что он практически не оказывает сопротивления поступающему потоку воды.

Оптимальный режим работы регулируется величиной тока от источника 3 в обмотке 2, и вода с повышенным содержанием солей выходит через патрубок 4.

Предложенное техническое решение позволяет существенно повысить эффективность работы устройства, снизить энергозатраты, а также трудозатраты на профилактические и капитальные ремонты теплотехнического оборудования.