СТУПЕНЬ ИСПАРИТЕЛЯ МГНОВЕННОГО ВСКИПАНИЯ

Полезная модель относится к области теплотехники и предназначена для подготовки обессоленной воды, подаваемой на подпитку паровых котлов и теплосети, и может быть использована в нефтехимической, фармацевтической, электронной и некоторых отраслях пищевой промышленности.
Известна ступень испарителя мгновенного вскипания, состоящая из корпуса, разделительной перегородки, разделяющей ступень на камеру испарения и камеру конденсации с горизонтальным трубным пучком и трубными досками, окон, выполненных в верхней части разделительной перегородки, сепаратора, патрубков для отвода, подвода испаряемой воды, в которой камера конденсации снабжена взаимопересекающимися горизонтальной и вертикальной перегородками, плотно соединенными в месте пересечения, причем горизонтальная перегородка со стороны, противоположной месту пересечения, соединена с разделительной перегородкой вдоль окон, а вертикальная перегородка установлена с зазором к потолочной части камеры конденсации и отделяет часть труб трубного пучка, прилегающих к окнам, обе перегородки боковыми сторонами плотно соединены с трубными досками (см. патент РФ на изобретение №2218972, 7 МПК B 01 D 1/26, B 01 D 3/06, приоритет от 2002.10.10,, опубликованное 2003.12.20, «Ступень испарителя мгновенного вскипания»).
Однако в известном устройстве отдельные зоны конденсационных трубок являются недоступными для потоков парогазовой смеси, из-за чего в этих зонах происходит застой воздуха, ведущий к снижению эффективности процесса теплопередачи в камере конденсации и вызывающий процесс коррозии конденсационных трубок, связанный с загрязнением дистиллята железосодержащими элементами.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому техническому решению является ступень испарителя мгновенного вскипания, содержащая корпус, разделительную стенку, разделяющую ступень испарителя на камеры конденсации и расширения, вертикальный жалюзийный сепаратор, закрепленный в разделительной стенке, патрубки для подвода и отвода испаряемой воды, патрубки для отвода дистиллята, в которой выполнена вертикальная перегородка, расположенная вдоль разделительной стенки, образующая две полости, сообщающиеся между собой по пару в нижней части камеры, причем полость, образованная вертикальной перегородкой и корпусом ступени в верхней части снабжена каналами для подвода перегретой воды, по крайней мере, одной вертикальной перегородкой, а полость, образованная вертикальной перегородкой и разделительной стенкой в верхней части
сообщена с камерой конденсации через каналы жалюзийного сепаратора, снабжена отдельной перегородкой, установленной горизонтально с зазором к расширительной стенке и образующей с вертикальной перегородкой канал для прохода пара (см. свидетельство на полезную модель РФ №31337, 7 МПК B 01 D 3/06, приоритет от 2003.03.31 г., опубликованное, 2003.08.10, «Ступень испарителя мгновенного вскипания»).
Недостатком известной конструкции является неравномерность распределения потоков парогазовой смеси в объеме камеры конденсации и, следовательно, неравномерность распределения пара на конденсационных трубках, снижающая эффективность теплообменных процессов в камере конденсации.
В результате неравномерного распределения парогазовой смеси в отдельных зонах камеры конденсации, удаленных от сепаратора, в которых скорость парогазовой смеси минимальна, происходит застой воздушных масс, связанный, с одной стороны, со снижением коэффициента теплопередачи теплообменных трубок, а с другой стороны, с активизацией коррозионных процессов и загрязнением конденсата продуктами коррозии.
Технический результат заявляемой полезной модели состоит в снижении коррозионных процессов в камере конденсации и повышении качества дистиллята, а также повышении эффективности теплообменных процессов за счет обеспечения равномерного прохождения парогазовых потоков во всем объеме камеры конденсации.
Технический результат достигается тем, что в заявляемой ступени испарителя мгновенного вскипания, содержащей корпус, внутри которого размещены камера расширения и камера конденсации, разделенные стенкой, в которой закреплен сепаратор, а камера конденсации снабжена пучком горизонтально расположенных теплообменных трубок и патрубками отвода дистиллята, согласно полезной модели, в камере конденсации по обе стороны от сепаратора выполнены жестко закрепленные на верхней и боковых стенках корпуса вертикальные перегородки, установленные относительно нижней стенки корпуса с зазором, равным 0,2-0,5 ширины корпуса, а пучок горизонтально расположенных теплообменных трубок размещен относительно верхней и нижней стенок корпуса на расстоянии, равном 0,03-0,12 высоты корпуса, при этом в верхней стенке корпуса за вертикальными перегородками выполнены, по крайней мере, два патрубка отвода парогазовой смеси.
Выполнение в камере конденсации по обе стороны от сепаратора жестко закрепленных на верхней и боковых стенках корпуса вертикальных перегородок, установленных относительно нижней стенки корпуса с зазором, равным 0,2-0,5 ширины корпуса, позволяет осуществить организованное движение проходящего через сепаратор
потока пара сначала сверху вниз между вертикальными перегородками через всю центральную часть камеры конденсации, а затем - его раздвоение в торцевые части камеры с дальнейшим проходом пара по всему объему торцевых частей камеры конденсации снизу вверх, что исключает явления застоя воздушных масс в отдельных частях камеры конденсации и обеспечивает высокие скорости потоков парогазовой смеси во всем ее объеме, а также позволяет улучшить условия теплообменных процессов, снизить вероятность коррозии и повысить качество дистиллята.
Зазоры между вертикальными перегородками и нижней стенкой корпуса, равные 0,2-0,5 ширины корпуса, обеспечивают скоростной проход пара в торцевых частях камеры конденсации снизу вверх, повышающий коэффициент теплопередачи конденсационных трубок.
Размещение пучка теплообменных трубок относительно верхней и нижней стенок корпуса на расстоянии, равном 0,03-0,12 высоты корпуса, исключает возможность застоя паровоздушных масс в этих зонах камеры конденсации.
Выполнение патрубков отвода парогазовой смеси в верхней стенке корпуса за вертикальными перегородками, обеспечивает перепад давления и, как следствие, прохождение парогазовой смеси снизу вверх по всему объему торцевых частей камеры конденсации и ее дальнейший выход из камеры.
Наличие в заявляемом техническом решении совокупности отличительных признаков, не известных из уровня техники, позволяет сделать вывод о его соответствии условию патентоспособности «новизна».
Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждено на примере конкретного осуществления.
На фиг.1 изображена ступень испарителя мгновенного вскипания в разрезе, на фиг.2 - изображена камера конденсации ступени испарителя мгновенного вскипания в разрезе, разрез по А-А.
Ступень испарителя мгновенного вскипания содержит корпус 1, внутри которого размещены камера расширения 2 и камера конденсации 3, разделенные стенкой 4, в которой установлен сепаратор 5.
Камера расширения 2 снабжена патрубком подачи 6 и патрубком отвода 7 испаряемой воды.
Камера конденсации 3 снабжена пучком горизонтально расположенных теплообменных трубок 8 и патрубками отвода дистиллята 9.
Пучок горизонтально расположенных теплообменных трубок 8 размещен относительно верхней и нижней стенок корпуса на расстоянии, равном 0,1 высоты корпуса 1.
В камере конденсации 3 по обе стороны от сепаратора 5 выполнены жестко закрепленные на верхней и боковых стенках корпуса 1 вертикальные перегородки 10, установленные относительно нижней стенки корпуса 1 с зазором, равным 0,1 ширины корпуса.
В верхней стенке корпуса 1 за вертикальными перегородками 10 выполнены, по крайней мере, два патрубка 11 отвода парогазовой смеси.
По обе стороны от торцовых стенок 12 камеры конденсации 3 выполнены камеры 13 с патрубком 14 подвода охлаждающей воды и патрубком 15 отвода охлаждающей воды.
Ступень испарителя мгновенного вскипания работает следующим образом.
Перегретая вода через патрубок 6 поступает в камеру расширения 2, где она расширяется и вскипает. Образовавшийся при этом пар поступает к сепаратору 5, установленному в разделительной перегородке 4, а неиспарившаяся вода удаляется из камеры конденсации 3 через патрубок 7.
Поток пара через сепаратор 5 поступает в камеру конденсации 3, и, перемещаясь между вертикальными перегородками 10 сверху вниз, равномерно омывает все теплообменные трубки 8, расположенные в центральной части камеры конденсации 3.
Затем паровоздушная смесь, перемещаясь через зазоры между вертикальными перегородками 10 и нижней стенкой корпуса 1, достигает торцевых стенок 12 камеры конденсации 3 и поступает вверх, омывая пучком горизонтально расположенных теплообменных трубок 8, размещенных в торцевых частях корпуса 1.
Неконденсированные газы собираются в верхней части корпуса 1 между вертикальными перегородками 10 и торцевыми стенками 12, и в составе парогазовой смеси отводятся из камеры конденсации 3 через патрубки 11.
Дистиллированная вода стекает из камеры конденсации через патрубок отвода дистиллята 9.
Использование заявляемой полезной модели по сравнению с известными техническими решениями обеспечивает равномерное прохождение потоков парогазовой смеси во всем объеме камеры конденсации, исключающее застой воздушных масс в отдельных ее зонах, что способствует повышению эффективности теплообменных процессов, снижению коррозионных процессов и повышению качества дистиллята.