МУЛЬТИФИТИЛЬНЫЙ ПАРОГЕНЕРАТОР-КОНДЕНСАТОР
MULTI-WICK STEAM GENERATOR-CONDENSER

Предлагаемое изобретение относится к гелиотехнике, в частности к средствам получения тепла, холода и электричества с помощью солнечной энергии, и может быть использовано для одновременного получения пара и конденсации отработанного пара.
Известен солнечный энергетический комплекс, содержащий гелиоприемник (парогенератор), выполненный из гелиопокрытия, ступеней подъема, выполненных из пористого материала, и полые паровые камеры, нижний коллектор и верхний барабан, конденсатор, соединенные с потребителями пара [патент РФ №2213912, М. кл. 7 F24J 2/04, 2/28, 2003].
Недостатками известного устройства являются низкая производительность по пару гелиоприемника (парогенератора), обусловленная ограниченной производительностью ступеней подъема, и сложность конструкции, что не позволяет увеличить мощность, снижая таким образом эффективность и надежность устройства.
Более близким к предлагаемому изобретению является теплотрубный энергетический комплекс, включающий гелиоприемник (парогенератор), состоящий из гелиопокрытия, покрытого изнутри решеткой из полос пористого материала, закрывающего короб (корпус), снабженный паровым и конденсатным патрубками, внутри которого помещены подъемные фитили, соединенные с решеткой из полос пористого материала и фитилем-коллектором, закрытые обечайками (кожухами) с зазорами у гелиопокрытия и соединенными с рубашкой, закрывающей фитиль-коллектор, уложенный на перфорированную плиту, полость между которой и днищем короба образует картер, полностью заполненный рабочей жидкостью, сепарационный щит (сепарирующее устройство), конденсатор, связанные трубопроводами с потребителями пара [патент РФ №2381425, М. кл. F24J 2/42, 2/32, 2010].
Основными недостатками известного устройства является сложность конструкции гелиоприемника (парогенератора), ограничивающая производительность, размещение конденсатора в отдельном корпусе и наличие сепарационного щита перед паровым патрубком, создающие значительное аэродинамическое сопротивление, что уменьшает давление получаемого пара, снижая тем самым надежность и эффективность устройства.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности и надежности мультифитильного парогенератора-конденсатора.
Технический результат достигается в мультифитильном парогенераторе-конденсаторе, содержащем корпус, снабженный патрубками пара высокого давления и отработавшего пара, крышка которого, представляющая собой гелиопокрытие, и днище, покрыты изнутри решеткой, выполненной из полос капиллярно-пористого материала, образующих ячейки, соединенной с подъемными фитилями, закрытыми кожухами с зазорами у крышки и днища, сепарирующее устройство. Корпус разделен внутри горизонтальной теплоизоляционной перегородкой на испарительную и конденсационную камеры, внутри него помещены подъемные фитили, расположенные в шахматном порядке, проходящие через вышеупомянутую горизонтальную теплоизоляционную перегородку, соединенные с полосами капиллярно-пористого материала решеток крышки и днища и закрытые кожухами с зазорами, выполненными в виде треугольных прорезей на их верхних и нижних кромках, прикрепленных к внутренней поверхности крышки и днища, причем сепарирующее устройство состоит из внутренней поверхности бортовых стенок корпуса, горизонтальной теплоизоляционной перегородки и кожухов в испарительной камере, покрытой решетками, выполненными из полос капиллярно-пористого материала, образующих ячейки и соединенных с аналогичной решеткой на крышке.
Устройство предлагаемого мультифитильного парогенератора-конденсатора (МФПК) приведено на фиг.1-7 (фиг.1, 2, 5 - разрезы, фиг.3, 4, 6, 7 - узлы МФПК).
МФПК включает корпус 1, снабженный патрубками пара высокого давления 2 и патрубком отработавшего пара 3, крышка 4 которого, представляющая собой гелиопокрытие, и днище 5, покрыты изнутри решеткой 6, выполненной из полос капиллярно-пористого материала, образующих ячейки 7, разделенный внутри горизонтальной теплоизоляционной перегородкой 8 на испарительную и конденсационную камеры 9 и 10 соответственно, внутри которого также помещены подъемные фитили 11, расположенные в шахматном порядке, проходящие через горизонтальную теплоизоляционную перегородку 8, соединенные с полосами капиллярно-пористого материала решеток 6 крышки 4 и днища 5 и закрытые кожухами 12 с зазорами, выполненными в виде треугольных прорезей 13 на их верхних и нижних кромках, прикрепленных к внутренней поверхности крышки и днища 4 и 5 соответственно, причем сепарирующее устройство состоит из внутренней поверхности бортовых стенок корпуса 1, горизонтальной теплоизоляционной перегородки 8 и кожухов 12 в испарительной камере 9, покрытой решетками 14, 15 и 16 соответственно, выполненными из полос капиллярно-пористого материала, образующих ячейки 7 и соединенных с аналогичной решеткой 6 на крышке 4.
Предлагаемый МФПК работает следующим образом.
Предварительно, перед началом работы из полости испарительной и конденсационной камер 9 и 10 удаляют воздух и в фитили 11, полосы капиллярно-пористого материала решеток 6, 14, 15 и 16 закачивают рабочую жидкость, которую выбирают в зависимости от температурного потенциала холодной и горячей сред и требуемого давления пара, до их полного насыщения (штуцера для удаления воздуха и подачи рабочей жидкости на фиг.1-7 не показаны) в количестве, достаточном для заполнения объема их пор и образования пара в паровом пространстве испарительной камеры 9. Затем МФПК устанавливают таким образом, чтобы гелиопокрытие крышки 4 контактировало с горячей средой (например, солнечным излучением), а днище 5 с холодной средой (например, водой) и соединяют патрубки пара высокого давления 2 и отработавшего пара 3 с коммуникациями потребителя пара рабочей жидкости. При нагреве гелиопокрытия крышки 4 происходит испарение рабочей жидкости в ячейках 7, транспортируемой из подъемных фитилей 11 через треугольные прорези 13 полосами капиллярно-пористого материала решетки 6 в зону испарения (внутренняя поверхность крышки 4, находящаяся в ячейках 7), в результате чего образуется пар. Покрытие решетки 6, выполненной из полос капиллярно-пористого материала и образующей ячейки 7 на внутренней поверхности крышки 4, предотвращает образование паровой пленки на ней, что уменьшает термическое сопротивление теплопередаче, и таким образом интенсифицирует процесс испарения. При этом уносимые потоком образовавшегося пара капли неиспарившейся рабочей жидкости при проходе через паровое пространство испарительной камеры 9 сталкиваются на своем пути с сепарирующим устройством, а именно с внутренней поверхностью бортовых стенок корпуса 1, горизонтальной теплоизоляционной перегородки 8 и наружной поверхностью кожухов 12, расположенных в шахматном порядке, поглощаются капиллярно-пористым материалом решеток 14, 15 и 16, в результате чего пар высокого давления освобождается от уносимых капель рабочей жидкости без использования специального сепарационного устройства на выходе из испарительной камеры 9. Очищенный от капель рабочей жидкости пар высокого давления удаляется из испарительной камеры 9 через патрубок 2 и подается потребителю пара (не показан). Отработавший пар низкого давления от потребителя (например, паровой турбины) через патрубок отработавшего пара 3 поступает в конденсационную камеру 10, в которой конденсируется в ячейках 7, находящихся на внутренней поверхности днища 5, покрытой решеткой 6, выполненной из полос капиллярно-пористого материала, что уменьшает толщину пленки конденсата на ней и, таким образом, интенсифицирует процесс конденсации. Образовавшийся конденсат поглощается капиллярно-пористым материалом полос решетки 6, соединенной с фитилями 11 через треугольные прорези 13 на нижних кромках кожухов 12, поднимается по фитилям 11 к крышке 4, распределяется решеткой 6 по внутренней поверхности крышки 4, после чего цикл повторяется. [В.В.Харитонов и др. Вторичные теплоэнергоресурсы и охрана окружающей среды. - Минск: Выш. школа, 1988, с.106; Тепловые трубы и теплообменники: от науки к практике. Сборник научн. трудов. М.: - 1990, с.22]. Покрытие фитилей 11 кожухами 12, прикрепленных к крышке 4 и днищу 5, придает конструкции МФПК механическую прочность, что позволяет повысить давление получаемого пара, выполнение на их кромках прорезей 13 обеспечивает непрерывное и равномерное поступление (или отвод) рабочей жидкости в решетки 6 (или из решеток 6), а возможность размещения неограниченного числа фитилей 11 в полости испарительной и конденсационной камер 9 и 10 позволяет также неограниченно увеличивать площадь теплообмена МФПК и, следовательно, его производительность по пару.
Таким образом, устройство предлагаемого МФПК значительно упрощает конструкцию и повышает производительность за счет возможности многократного увеличения площади контакта с горячей и холодными средами, обеспечивает уменьшение аэродинамического сопротивления, что позволяет повысить давление получаемого пара, увеличивая тем самым его надежность и эффективность.