способ работы деаэратора перегретой воды

Формула изобретения

Способ работы деаэратора перегретой воды, по которому осуществляют движение пароводяной смеси в сопле переменного поперечного сечения, присоединенном к корпусу деаэратора и состоящем из последовательно расположенных конфузорного, цилиндрического и диффузорного участков, причем в диффузорном участке скорость пароводяного потока становится сверхзвуковой, отличающийся тем, что к основному потоку деаэрируемой воды подводят перегретую воду через коническое сопло, расположенное в конфузорном участке сопла переменного поперечного сечения, для вскипания воды и разгона пароводяного потока до скорости звука на входе в цилиндрический участок.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в установках для деаэрации питательной воды паровых котлов и подпиточной воды тепловых сетей.

Известен аналог - способ работы деаэратора перегретой воды (см. А.с. СССР №635045, БИ №44, 1978), по которому перегретую деаэрируемую воду подают в сопло переменного поперечного сечения, присоединенное к корпусу деаэратора и состоящее из последовательно расположенных конфузорного, цилиндрического и диффузорного участков, вода вскипает при падении статического давления вследствие увеличения скорости движения потока, причем паровые пузырьки возникают в конфузорном участке сопла, на выходе из цилиндрического участка происходит вскипание воды во всем ее объеме, и пароводяная смесь разгоняется до скорости звука, а в диффузорном участке скорость пароводяного потока становится сверхзвуковой вследствие снижения давления в потоке до давления в корпусе деаэратора. Данный аналог принят в качестве прототипа.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа работы деаэратора перегретой воды, принятого за прототип, относится то, что в известном способе работы деаэратора перегретой воды не осуществляется вскипание деаэрируемой воды во всем объеме конфузорного участка сопла и не на всех режимах работы деаэратора обеспечивается образование устойчивой паровой фазы и разгон потока до скорости звука на выходе из цилиндрического участка сопла. В этих случаях в диффузорном участке сопла не достигается сверхзвуковая скорость при любом давлении в камере истечения, то есть в корпусе деаэратора, что снижает эффективность деаэрации вследствие низкой интенсивности процесса десорбции газов, так как не происходит интенсификации турбулизации потока и, как следствие, активизации выделения растворенных в воде газов в паровую фазу.

Кроме того, при достаточно большом давлении в корпусе деаэратора (противодавлении), что характерно для деаэраторов, установленных на линиях основного конденсата и питательной воды котлов ТЭС, происходит обычное движение воды: в наиболее узком сечении давление воды достигает минимального значения без образования паровой фазы, а затем в диффузорном участке давление вновь восстанавливается (см. Повх И.Л. Техническая гидромеханика. 2-е изд., доп. - Л.: Машиностроение, 1976. С.117). В этом случае деаэрация воды вообще не осуществляется.

Сущность изобретения заключается в следующем. Для повышения эффективности деаэрации воды на всех режимах работы деаэратора целесообразно осуществлять подвод перегретой воды через коническое сопло, расположенное в конфузорном участке сопла переменного поперечного сечения, для вскипания деаэрируемой воды, разгона пароводяного потока до скорости звука на входе в цилиндрический участок и достижения сверхзвуковой скорости в диффузорном участке сопла переменного поперечного сечения на всех режимах работы деаэратора.

Технический результат - повышение эффективности работы деаэратора перегретой воды путем создания устойчивой паровой фазы во всем ее объеме на входе в цилиндрический участок сопла и получения сверхзвуковой скорости пароводяного потока на выходе из сопла на всех режимах работы деаэратора.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе работы деаэратора перегретой воды осуществляют движение пароводяной смеси в сопле переменного поперечного сечения, присоединенном к корпусу деаэратора и состоящем из последовательно расположенных конфузорного, цилиндрического и диффузорного участков, причем в диффузорном участке скорость пароводяного потока становится сверхзвуковой. Особенность заключается в том, что к основному потоку деаэрируемой воды подводят перегретую воду через коническое сопло, расположенное в конфузорном участке сопла переменного поперечного сечения, для вскипания воды и разгона пароводяного потока до скорости звука на входе в цилиндрический участок.

На чертеже представлена схема деаэратора перегретой воды, реализующая предлагаемый способ.

Деаэратор перегретой воды содержит корпус 1 с патрубком 2 подвода основного потока деаэрируемой воды, патрубок 3 с коническим соплом 4 подвода перегретой воды, патрубки 5 и 6 отвода соответственно деаэрированной воды и выпара. На выходе патрубка 2 подвода деаэрируемой воды размещено сопло переменного поперечного сечения, состоящее из последовательно расположенных конфузорного 7, цилиндрического 8 и диффузорного 9 участками. Конфузорность участка 7 составляет 45÷60°, угол раскрытия диффузорного участка 9 - 4÷10°. Длина цилиндрического участка 8 выбирается в пределах 2÷4 его диаметров. Коническое сопло 4 расположено в конфузорном участке 7 сопла переменного поперечного сечения.

Способ реализуется следующим образом.

Основной поток деаэрируемой воды подают по патрубку 2, в конфузорном участке сопла переменного поперечного сечения в основной поток деаэрируемой воды по патрубку 3 через коническое сопло 4 подводят перегретую воду. При этом в сечении конфузорного участка 7, расположенном на выходе конического сопла, вследствие высокой скорости истечения перегретой воды из конического сопла 4 скоростной напор возрастает, а статическое давление падает и становится ниже давления насыщения пара при температуре деаэрируемой воды на входе в установку, что приводит к вскипанию общей массы воды и образованию устойчивой паровой фазы во всем ее объеме в конце конфузорного участка 7, то есть на входе в цилиндрический участок 8. Вследствие образования паровой фазы объем потока возрастает и на входе в цилиндрический участок 8 скорость потока становится равной скорости звука в данной среде. В цилиндрическом участке 8 происходит выравнивание скоростных и температурных полей по сечению потока. В диффузором участке 9 давление в потоке снижается до давления, равного давлению в корпусе 1, что вызывает разгон потока до сверхзвуковой скорости. Вследствие достижения сверхзвуковой скорости интенсифицируются процессы кипения и турбулизации потока, увеличивается поверхность массообмена и, как следствие, активизируется процесс выделения растворенных газов в паровую фазу.

Таким образом, подвод перегретой воды через коническое сопло, расположенное в конфузорном участке сопла переменного поперечного сечения, приводит к вскипанию воды и образованию устойчивой паровой фазы во всем ее объеме, разгону пароводяного потока до скорости звука на входе в цилиндрический участок и достижению сверхзвуковой скорости в диффузорном участке сопла переменного поперечного сечения на всех режимах работы деаэратора, что повышает эффективность деаэрации воды.