Генератор сухого пара

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Объединенный институт энергетических и ядерных исследований - Сосны Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Васильев Николай Иванович Жемжуров Михаил Леонидович Васильев Андрей Николаевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Объединенный институт энергетических и ядерных исследований - Сосны Национальной академии наук Беларуси(57) Генератор сухого пара, включающий корпус с установленным в нем центробежным вихревым колесом с лопатками, причем боковая цилиндрическая стенка корпуса снабжена тангенциальными патрубками для подвода и отвода рабочей жидкости, а одна из торцевых стенок снабжена осевым патрубком для отвода пара и установленными на ней датчиками сплошности, соединенными через блок сравнения и управления с электроприводом центробежного вихревого колеса при этом корпус разделен на входной и выходной вихревые отсеки расположенной между тангенциальными патрубками поперечной перегородкой с центральным отверстием и вертикальными пазами для отвода твердых частиц, а входной вихревой отсек выполнен с переменным расстоянием между торцевой стенкой и поперечной перегородкой, отличающийся тем, что на другой торцевой стенке корпуса 9774 1 2007.10.30 концентрично центральному отверстию поперечной перегородки установлены центробежный сепаратор с центробежным лопаточным завихрителем, лопатки которого имеют форму винтовой поверхности, а под этой торцевой стенкой установлен сочлененный с центробежным сепаратором отражатель остатков влаги, выполненный в виде тарелки с отверстием в центре. Изобретение относится к энергетике паротурбинных установок для получения глубокой осушки пара и может быть использовано в экологии и радиоэкологии для очистки и опреснения загрязненных и радиоактивных жидких сред, а также получения дистиллята высокой степени очистки. Известно парогенерирующее устройство, содержащее цилиндрический корпус, разделенный поперечной перегородкой с центральным отверстием на входной и выходной отсеки, снабженные тангенциальными патрубками для подвода и отвода рабочей жидкости и осевыми патрубками для отвода паров 1. Недостатком такого парогенерирующего устройства является пониженное качество пара из-за выноса капель жидкости вдоль плоских торцов стенок вследствие торцевого эффекта. Известно парогенерирующее устройство, содержащее корпус, в боковой цилиндрической стенке которого закреплены тангенциальные патрубки для подвода и отвода рабочей жидкости, а в торцевых стенках - осевые патрубки для отвода пара, причем корпус разделен поперечной перегородкой с центральным отверстием, расположенной между упомянутыми тангенциальными патрубками, на входной и выходной вихревые отсеки, первый из которых выполнен с переменным расстоянием между торцевой стенкой и перегородкой, уменьшающимися с увеличением текущего радиуса входного отсека 2. Недостатком последнего парогенерирующего устройства является пониженная паропроизводительность, так как во входном отсеке происходит потеря окружной скорости жидкости из-за резкого торможения скорости потока при тангенциальном входе в камеру и невозможности идеально сформировать закрутку потока жидкости, что приводит к уменьшению кипящего объема жидкости и качества пара. Ближайшим техническим решением к предлагаемому является парогенерирующее устройство, содержащее корпус, в боковой цилиндрической стенке которого закреплены тангенциальные патрубки для подвода и отвода рабочей жидкости, корпус разделен поперечной перегородкой с центральным отверстием на входной и выходной вихревые отсеки с центробежным вихревым колесом и прикрепленными на его диске длинными и короткими лопатками, на торцевой стенке корпуса с осевым патрубком для отвода пара установлены датчики сплошности, соединенные через блок сравнения и управления с электроприводом центробежного вихревого колеса, а поперечная перегородка корпуса имеет вертикальные пазы для отвода твердых частиц 3. Недостатком последнего парогенерирующего устройства является вынос мелких капель жидкости за счет динамического воздействия потока пара и высокой скорости выхода пара, а также большой высоты заброса капель из-за пониженного давления на выходе парогенератора. Задачей изобретения является создание генератора сухого пара, обеспечивающего высокое качество сухого пара и отсутствие выброса мелких капель жидкости в поток сухого пара. Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом устройстве, включающем корпус с установленным в нем центробежным вихревым колесом с лопатками, причем боковая цилиндрическая стенка корпуса снабжена тангенциальными патрубками для подвода и отвода рабочей жидкости, а одна из торцевых стенок снабжена осевым патрубком для отвода пара и установленными на ней датчиками сплошности, соединенными через блок 2 9774 1 2007.10.30 сравнения и управления с электроприводом центробежного вихревого колеса при этом корпус разделен на входной и выходной вихревые отсеки расположенной между тангенциальными патрубками поперечной перегородкой с центральным отверстием и вертикальными пазами для отвода твердых частиц, а входной вихревой отсек выполнен с переменным расстоянием между торцевой стенкой и поперечной перегородкой, согласно изобретению на другой торцевой стенке корпуса концентрично центральному отверстию поперечной перегородки установлены центробежный сепаратор с центробежным лопаточным завихрителем, лопатки которого имеют форму винтовой поверхности, а под этой торцевой стенкой установлен сочлененный с центробежным сепаратором отражатель остатков влаги, выполненный в виде тарелки с отверстием в центре. Установленные на другой торцевой стенке корпуса концентрично центральному отверстию поперечной перегородки центробежный сепаратор с центробежным лопаточным завихрителем, лопатки которого имеют форму винтовой поверхности, позволяют вследствие центробежного эффекта отделять мелкие капли, попадающие с потоком пара, и отбрасывать последние на стенки сепаратора, а также установленный под этой же торцевой стенкой сочлененный с центробежным сепаратором отражатель остатков влаги, выполненный в виде тарелки с отверстием в центре, позволяет сливать мелкие капли жидкости от стенок центробежного сепаратора в общий поток жидкости, что разрешает повысить качество пара за счет снижения уноса влаги с потоком сухого пара. На чертеже изображена технологическая схема генератора сухого пара, где 1 - корпус с боковой цилиндрической стенкой, 2 и 3 - торцевые стенки корпуса, 4 - центробежное вихревое колесо, 5 - вертикальные пазы для отвода твердых частиц, 6 и 7 - длинные и короткие лопатки центробежного вихревого колеса, 8 - датчики сплошности, 9 - блок сравнения и управления, 10 - электропривод центробежного вихревого колеса, 11 и 12 тангенциальные патрубки для подвода и отвода рабочей жидкости, 13 - поперечная перегородка, 14 - центральное отверстие, 15 и 16 - соответственно входной и выходной вихревые отсеки, 17 - осевой патрубок для отвода твердых частиц, 18 - осевой патрубок для отвода сухого пара, 19 - центробежный сепаратор, 20 - центробежный лопаточный завихритель, 21 - отражатель остатков влаги, 22 - сепарационная камера. Генератор сухого пара содержит корпус 1 с торцевыми стенками 2 и 3. В корпусе 1 на торцевой стенке 2 установлены центробежный сепаратор 19 с центробежным лопаточным завихрителем 20 и датчики сплошности 8, последние соединены с блоком сравнения и управления 9, а на торцевой стенке 3 установлено центробежное вихревое колесо 4 с прикрепленными на его диске длинными 6 и короткими 7 лопатками, соединенное с электроприводом 10. К обечайке корпуса 1 подсоединены тангенциальные патрубки 11 и 12 для подвода и отвода рабочей жидкости. Корпус 1 дополнительно разделен поперечной перегородкой 13 с центральным отверстием 14, расположенной между патрубками 11 и 12, на входной 15 и выходной 16 вихревые отсеки. В центробежном сепараторе 19 установлен центробежный лопаточный завихритель 20, причем лопатки завихрителя имеют форму винтовой поверхности. Под торцевой стеной 2 установлен отражатель остатков влаги 21,выполненный в виде тарелки с отверстием в центре, и концентрично сочлененный с центробежным сепаратором 19 и центральным отверстием 14 поперечной перегородки 13. Выход пара осуществляется через центробежный сепаратор 19 и осевой патрубок 18, отвод твердых частиц осуществляется через вертикальные пазы 5 и осевой патрубок для отвода твердых частиц 17. Генератор сухого пара работает следующим образом. Рабочая жидкость, подогретая ниже температуры насыщенных паров данной жидкости, поступает через патрубок 11 во входной вихревой отсек 15, а затем подхватывается вихревым потоком, создаваемым центробежным вихревым колесом 4 в выходном вихревом отсеке 16 через центральное отверстие 14, что является насосной частью генератора. В результате закрутки рабочей жидкости под действием центробежных сил, создаваемых 3 9774 1 2007.10.30 центробежным колесом 4, в отсеке 15 происходит увеличение окружной скорости потока вследствие законов сохранения момента количества движения и неразрывности, а давление в ней падает в соответствии с законом Бернулли. Под действием градиента давления,возникающего в результате вращения жидкости, более тяжелые капли жидкости отбрасываются к стенке парогенератора, а пузырьки пара, как более легкие, под влиянием эффекта Бернулли выталкиваются к оси корпуса и собираются в сепарационной камере 22, образуя паровую каверну, из которой пар поступает в центробежный сепаратор 19 с лопаточным завихрителем 20 и далее в патрубок 18. Мелкие капли жидкости, выносимые паром, закручиваются на центробежном лопаточном завихрителе 20 и, концентрируясь на лопастях последнего, отбрасываются к стенке центробежного сепаратора 19 и далее стекают по стенке на отражатель остатков влаги 21 в общий пристенный поток жидкости отсека 15. Неиспарившийся остаток жидкости через центральное отверстие 14 в поперечной перегородке 13 попадает на вход центробежного колеса 4 и вытесняется в тангенциальный патрубок 12, отвод твердых частиц осуществляется через вертикальные пазы 5 и далее вытесняются в осевой патрубок 17 короткими лопатками 7 центробежного вихревого колеса 4. Таким образом, предлагаемый генератор сухого пара обеспечивает высокое качество сухого пара и отсутствие выброса мелких капель жидкости в поток сухого пара. Источники информации 1. А.с. СССР 411269, МПК 22 29/08, 1974. 2. Патент СССР 1828528, МПК 22 29/08, 1993. 3. Патент РБ 121 на полезную модель, МПК 22 29/08, 2000 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4