УСТАНОВКА ДЛЯ НАГРЕВА ЖИДКОСТЕЙ

Предлагаемая полезная модель относится к области теплоэнергетики, а именно, к паро-водяным струйным теплообменным аппаратам систем теплоснабжения, горячего водоснабжения.
Для нагревания жидкости паром известны струйные аппараты, описанные в книге Соколова Е.Я. и Зингера Н.М. «Струйные аппараты», Изд. 2-ое, М., «Энергия». 1970 г. Работа аппаратов основана на явлении эжекции затопленной струей рабочей среды (жидкости или пара) пассивной среды (тоже жидкости или пара). Например, на стр.251-270 описан смешивающий струйный подогреватель воды, рабочей средой в котором является вода, а инжектируемой - пар, который при конденсации нагревает воду. Подогреватель состоит из активного сопла, приемной камеры, камеры смешения и диффузора.
Известна конструкция инжектора - питательного насоса котла по материалам статьи В.В.Фисенко, «Новая энергосберегающая технология в системах отопления и горячего водоснабжения», журнал Теплоэнергетика, №1, 2000 г., стр.56-58, Рис.3, представляющего собой паро-водяной струйный аппарат.
Недостатком известного технического решения является его конструктивная сложность и недостаточная эксплуатационная надежность при работе на нестабильных параметрах пара.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом), по мнению авторов, является паро-водяной струйный аппарат «Транссоник», представленный на официальном сайте НПО «Энерго-Транссоник» http://images.yandex.ru, содержащий подводящие коллекторы жидкости и пара, сообщенный с последними паро-водяной струйный аппарат, включающий пароподводящее сопло, установленное в приемной камере, к фланцу которой с помощью опорного бурта прикреплена разгонная труба, снабженная конфузором, смешивающим каналом и диффузором, и приемный коллектор с присоединительным фланцем.
Недостатком известного технического решения является его низкая эксплуатационная надежность вследствие возникновения значительных вибрационных колебаний разгонной трубы паро-водяного струйного аппарата, что со временем приводит к разрушению сварных соединений устройства и в конечном итоге - выходу установки из строя.
Задача, на решение которой направлено техническое решение - повышение эксплуатационной надежности установки для нагрева жидкости за счет уменьшения вибрационных колебаний разгонной трубы паро-водяного струйного аппарата. При этом достигается получение такого технического результата, как повышение комфортабельности за счет снижения уровня шума, а также повышение ремонтопригодности установки.
Вышеуказанные недостатки исключаются тем, что установка для нагрева жидкости, содержащая подводящие коллекторы жидкости и пара, сообщенный с последними паро-водяной струйный аппарат, включающий пароподводящее сопло, установленное в приемной камере, к фланцу которой с помощью опорного бурта прикреплена разгонная труба, снабженная конфузором, смешивающим каналом и диффузором, и приемный коллектор с присоединительным фланцем, снабжена соединительным элементом с фланцами, разгонная труба выполнена составной по длине, по меньшей мере из двух частей, с возможностью сопряжения по их коническим поверхностям и снабжена дополнительным опорным буртом, расположенным на наружной поверхности диффузора, при этом соединительный элемент расположен между опорным и дополнительным опорным буртами разгонной трубы с возможностью взаимодействия с последними и возможностью фиксации с присоединительными фланцами приемного коллектора и приемной камеры паро-водяного струйного аппарата. А соединительный элемент выполнен в виде кожуха участка сопряжения частей разгонной трубы.
Сопоставительный анализ предложенного технического решения с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается от известного своим конструктивным выполнением, а именно, наличием соединительного элемента, выполнением разгонной трубы и их взаимным расположением. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию полезной модели «Новизна».
Так как предлагаемая полезная модель может быть использована в промышленности (теплоэнергетике), а проведение испытаний опытного образца уже показали положительные результаты, следовательно, данное техническое решение соответствует критерию полезной модели «Промышленная применимость».
Сравнительный анализ предложенного технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями, не позволил выявить существенные признаки, присущие заявленному решению. Отсюда следует, что заявленная совокупность существенных отличий позволяет обеспечить получение вышеуказанного технического результата.
Предложенное техническое решение будет понятно из следующего описания и приложенных к нему чертежей:
На фиг.1 - схематично изображен общий вид установки для нагрева жидкости.
Установка для нагрева жидкости состоит из:
подводящих коллекторов 1 и 2 соответственно жидкости и пара, сообщенного с упомянутыми коллекторами паро-водяного струйного аппарата 3 и приемного коллектора 4 с присоединительным фланцем 5. Струйный аппарат 3 содержит пароподводящее сопло 6, установленное в приемной камере 7, к фланцу 8 которой с помощью опорного бурта 9 прикреплена разгонная труба. Разгонная труба состоит из: конфузора 10, смешивающего канала 11 и диффузора 12. Установка снабжена соединительным элементом 13 с фланцами 14,15. Разгонная труба выполнена составной по длине по меньшей мере из двух частей 16 и 17, и снабжена дополнительным опорным буртом 18, расположенным на наружной поверхности диффузора 12. Фиксация двух частей 16 и 17 разгонной трубы обеспечивается сопряжением 19 по их коническим поверхностям (при сборке струйного аппарата). Соединительный элемент 13 расположен между опорным 9 и дополнительным опорным 18 буртами разгонной трубы с возможностью взаимодействия с последними посредством фланцев соответственно 14 и 15, а также с возможностью фиксации с присоединительными фланцами 5 и 8 соответственно приемного коллектора 4 и приемной камеры 7 паро-водяного струйного аппарата 3. А соединительный элемент 13 служит кожухом участка сопряжения частей разгонной трубы 16, 17.
Установка для нагрева жидкости работает следующим образом.
От подводящего коллектора 2 пар подается в подводящее сопло 6 паро-водяного струйного аппарата 3, где смешивается в конфузоре 10 первой части 16 разгонной трубы с нагреваемой водой, и теплоноситель поступает во вторую часть 17 разгонной трубы, где происходит выравнивание скорости потока, который затем через диффузор подается в приемный коллектор 4 и от него по трубопроводу на всас сетевых насосов (на фиг.1 не показано).
Пример.
Предлагаемые установки (в количестве 8 шт.) для нагрева воды были смонтированы на насосной станции №4 теплосилового цеха (ТСЦ) ОАО «НЛМК». Паро-водяные струйные аппараты имели следующие характеристики:
2
- давление пара в коллекторе - 7÷13 кгс/см;
2
- давление воды на входе - 2,5÷3,8 кгс/см;
- температура воды на входе - 50-65°C;
- температура воды на выходе - 68-85°C;
Снабжение разгонной трубы дополнительным опорным буртом, расположенным на наружной поверхности диффузора, с последующей его фиксацией между фланцев соединительного элемента и приемного коллектора, обеспечивает разгонной трубе более высокую жесткость при работе паро-водяного струйного аппарата. А это, в свою очередь, способствует снижению вибрационных колебаний и как следствие - повышает надежность работы всей установки для нагрева воды и ее комфортабельность за счет снижения уровня шума.
Выполнение разгонной трубы составной по длине по меньшей мере из двух частей с возможностью сопряжения по их коническим поверхностям, повышает удобство и производительность сборки струйного аппарата при его монтаже и ремонте.
Расположение соединительного элемента между опорным и дополнительным опорным буртами разгонной трубы с возможностью взаимодействия с ними, а также с возможностью фиксации с присоединительными фланцами приемного коллектора и приемной камеры паро-водяного струйного аппарата обеспечивает более высокую жесткость трубных соединений установки, что в итоге повышает ее эксплуатационную надежность. Выполнение соединительного элемента, в виде кожуха для частей разгонной трубы, обеспечивает защиту и герметичность их взаимного соединения.
Результаты опытных испытаний, проведенных на одном из участков насосной станции №4 ТСЦ ОАО «НЛМК», представлены в таблице №1.
Таблица №1
№ п/п испытаний
Величина давления пара, МПа
Снижение уровня шума,%
Наличие вибрационных колебаний разгонной трубы (виброскорость), мм/с
1
1,2
16
14
2
1,1
18
13
3
1,0
20
11
4
0,9
22
11
5
0,8
23
10
Исходя из вышеизложенного следует, что при использовании предлагаемого технического решения снижается уровень шума в среднем на 20%, а величина вибрационных колебаний (виброскорости) не превышает значений, рекомендуемых РД-10-249-98 (v<15 мм/с).
Промышленные испытания, проведенные на одном из участков насосной станции №4 ТСЦ ОАО «НЛМК» показали, что использование предлагаемого технического решения позволило за счет снижения вибрационных колебаний системы повысить эксплуатационную надежность установки для подогрева воды. Вместе с этим, в результате промышленных испытаний, удалось достичь повышения комфортабельности за счет снижения уровня шума в среднем на 20%.
Отсюда можно сделать вывод, что задача, на решение которой направлено техническое решение - выполняется, при этом достигается получение вышеуказанного технического результата.