УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВОДЫ ПЕРЕД ПОДАЧЕЙ ЕЕ В ТЕПЛООБМЕННУЮ АППАРАТУРУ

Полезная модель относится к области теплотехники и предназначено для обработки воды перед подачей ее в теплообменную аппаратуру, паровых и водяных котлов низкого и среднего давления, водоподогревателей, кормозапарников и т.д., а так же применяется для целей поения животных и птиц.
Известны изобретения см. например а.свид. СССР №2145467, №839421 и др. содержащие импульсный электрический генератор и магнитострикционный излучатель, колебания которого передаются на металлоконструкцию того или иного технологического аппарата.
Для снижения интенсивности роста солевых отложений на рабочих поверхностях нагрева в последние годы широко применяются так называемые безреагентные методы обработки с использованием магнитных, электромагнитных и электростатических полей - см. авт. свид СССР №101981, патент США №3585122, авт. свид. СССР №478784, №835075, №1692948. Известные изобретения несмотря на простоту технического использования электромагнитных и электростатических устройств для предупреждения отложений, имеют серьезные недостатки, основные заключаются в трудности определения оптимальных режимов обработки для вод с различными физико-химическими составами.
В качестве прототипа нами выбран патент России №2177912 кл. C02F 1/48, 2002, как одна из перспективных разработок, выполненных в последнее время. Устройство включает в себя водовод, выполненный из двух соосно размещенных труб, одна из которых большего диаметра, устройство для электромагнитной обработки, патрубок для слива воды, насыщенной солями, а другой трубопровод меньшего диаметра установлен на выходе водовода и предназначен для подачи воды в теплообменную аппаратуру, источник ионизационного излучения, с внутренней стороны трубопровода большего диаметра размещены изолированные полусферические электроды, подключенные к регулируемому источнику высокого напряжения.
++
--
--
++
3
4
Несмотря на несомненные достоинства в процессе практической реализации выяснились и некоторые недостатки. Так для эффективного отклонения ионизированных частиц накипеобразующих солей (Са, СО , SO , Mg, и т.д.) требуются значительные энергозатраты т.к. ток в отклоняющих обмотках трубопровода достигает нескольких десятков ампер. Учитывая тенденцию к непрерывному росту цен на энергоносители, затраты на эксплуатацию энергоустановки достигают значительной величины, что практически неприемлемо при эксплуатации пароводяных котлов низкого давления. Кроме того есть данные о коррозионной активности воды при обработки мощным электромагнитным полем, в частности были проведены эксперименты на Харьковской электростанции, установлено, что действительно магнитное поле способствует интенсивности снижения скорости образования солевых отложений, однако в то же время происходит мощная коррозия металла корпуса конденсатора турбины поэтому предстоит тщательно рассчитать, что является определяющим с точки зрения экономического эффекта.
Техническим решением задачи является устранение указанных недостатков, повышение надежности и эффективности работы установки при существенном снижении эксплуатационных затрат.
Задача достигается тем, что устройство для обработки воды перед подачей ее в теплообменную аппаратуру, включающее водовод, выполненный из двух соосно размещенных труб, одна из которых большего диаметра, устройство для электромагнитной обработки, патрубок для слива воды, насыщенной солями, а другой трубопровод меньшего диаметра установлен на выходе водовода и предназначен для подачи воды в теплообменную аппаратуру, источник ионизационного излучения с внутренней стороны трубопровода большего диаметра размещены изолированные полусферические электроды, подключенные к статическому преобразователю.
Новизна заявляемого предложения обусловлена тем, что вода, поступающая в теплообменный аппарат, подвергается комплексному воздействию ионизирующего излучения, а так же электрического поля большой напряженности.
На чертеже представлена общая схема конструкции устройства.
Устройство состоит из металлического цилиндрического корпуса 1, внутри которого размещен источник излучения 2, имеющий жесткий ультрафиолетовый спектр излучения, например, лампа ДРТ - 1000. отводящая труба отработанной воды 3, расположенная по оси корпуса и электроды 4, находящиеся в пристенной зоне корпуса 1, помещенные в электроизоляционные фторопластовые прокладки 5 и подключенные к статическому преобразователю 6.
Устройство работает следующим образом.
14
16
Вода, подлежащая обработке, по подводящему трубопроводу поступает в корпус 1 и омывает источник излучения, например, газонаполненную (как правило, ртутными парами) лампу 2, имеющую спектр излучения с преобладанием жестких ультрафиолетовых лучей спектра частот порядка 7,5·10-3·10 Гц.
Под действием ультрафиолетового излучения происходит ионизация молекул накипеобразующих солей кальция и магния (основных накипеобразователей) в результате чего уменьшается их способность отлагаться на теплообменной поверхности за счет изменения силы адгезии (в сторону ее уменьшения).
Другими словами ионы накипеобразующих солей будут объединяться в конгломераты и находиться во взвешенном состоянии. Это явление в общем-то известно, т.к. магнитное и электрическое воздействие так же приводит к нарушению электрических связей молекул. Однако, отличительной особенностью и достоинством предлагаемого устройства является то, что подавляющее число (до 90%) ионизирующих молекул практически не допускается в теплообменную аппаратуру. Это осуществляется за счет регулируемого высоковольтного электростатического поля, подаваемого на электроды 4 от статического преобразователя 6, и электрически изолированные от воды фторопластовыми прокладками 5. При прохождении потока воды с ионами солей по корпусу происходит их расслоение:
3
--
--
++
++
отрицательные ионы типа СO , SO и т.д. будут двигаться к электроду 4, имеющий положительный заряд, а положительные ионы типа Ca Mg и т.д. к электроду 4, имеющему отрицательный заряд.
В силу несмачиваемости фторопласта, не имея возможности нейтрализоваться, ионы увлекаются потоком воды и скользят вдоль пристенного слоя, практически не отклоняясь на величину более 5-10 мм.
Регулируя потенциал напряжения на электродах, добиваются в центральной части потока зоны низкого содержания ионов накипеобразующих солей и производят отбор воды для теплообменной аппаратуре или других технологических целей.
Предложенное техническое решение позволяет не только существенно повысить эффективность обработки воды, но и снизить, по проведенным расчетам, на два порядка расход электроэнергии, за счет использования электрического (электростатического) поля. Это особенно важно, учитывая тенденцию к непрерывному росту цен на энергоносители.
Оптимальная напряженность статического преобразователя выбрана в пределах 120-200 кВ/см, частотный диапазон 120-200 кГц. Режимы определены учитывая максимальную значимость общей жесткости и щелочность воды предназначенной для обработки.
Обратим внимание что обработка воды может применяться для решения других задач с/х производства, а именно поения животных.