CN106556208B - 一种强迫循环流动条件下低压出口环境维持系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种强迫循环流动条件下低压出口环境维持系统，包括与发热设备出口连通的出口管道，出口管道的出口端与常压水箱连通，常压水箱通过连接管道与发热设备的入口连通，所述连接管道上设置有循环泵，所述常压水箱与余汽排放管道连通。本发明所述的发热设备直接与常压水箱连通，常压水箱通过余汽排放管道连通大气环境，通过在发热设备的出口设置一个常压水箱，能够缩减发热设备出口管路长度，即可以在强迫循环条件下将加热设备出口压力环境维持在接近常压的环境。

Description

一种强迫循环流动条件下低压出口环境维持系统
技术领域
本发明涉及环境压力维持设备技术领域，具体涉及一种强迫循环流动条件下低压出口环境维持系统。
背景技术
现有的强迫循环流动下，为了维持长期稳定的强迫循环流动，需要在发热设备的出口下游设置换热器等设备以带走发热设备产生的热量，这些设备会对发热设备的出口压力产生影响，使得发热设备的出口压力不能维持的常压，导致不安全因素。
发明内容
本发明的目的在于提供一种强迫循环流动条件下低压出口环境维持系统，解决现有发热设备的出口不能维持常压的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种强迫循环流动条件下低压出口环境维持系统，包括与发热设备出口连通的出口管道，出口管道的出口端与常压水箱连通，常压水箱通过连接管道与发热设备的入口连通，所述连接管道上设置有循环泵，所述常压水箱与余汽排放管道连通。
现有的强迫循环流动条件下，需要在发热设备出口下游设置换热器等设备以带走发热设备产生的热量，这些设备会对发热设备的出口压力产生影响，使得发热设备的出口压力不能维持常压。
本发明通过启动循环泵，使得发热设备处于强迫循环工况条件下。
优选地，出口管道的直径大于等于发热设备的当量直径的1.5倍，且小于等于发热设备的当量直径的3倍，出口管道的长度小于1m。
本发明所述的发热设备直接与常压水箱连通，常压水箱通过余汽排放管道连通大气环境，通过在发热设备的出口设置一个常压水箱，能够缩减发热设备出口管路长度，此时发热设备出口处的绝对压力仅相当于大气环境压力加上出口管道内的流体重力压降、摩擦压降和加速压降。由于出口管道长度较小，且当量直径较大，出口管道内的流体重力压降、摩擦压降、加速压降三者之和较小(对发热设备出口的压力影响可以忽略不计)，即可以在强迫循环条件下将加热设备出口压力环境维持在接近常压的环境。
进一步地，还包括储水箱，所述储水箱与常压水箱之间通过连接管道连通，所述连接管道上在水流方向依次设置有抽水泵和换热器，所述储水箱与循环管道连通，循环管道与循环泵的入口连通，所述循环泵的出口与发热设备的入口通过预热管道连通，所述预热管道上设置有预热器。
优选地，在连接管道上设置有与抽水泵配合的变频器调节器。
所述抽水泵从常压水箱抽水，通过变频器调节抽水泵抽水量，保持常压水箱液位，常压水箱液位高度需要低于出口管道与常压水箱的接口位置，常压水箱的多余的水通过换热器降温后流入到储水箱，通过循环泵将储水箱内的水泵入到发热设备，通过设置预热器，调节预热器功率，将发热设备入口前的流体加热至所需温度。
本发明通过在常压水箱和发热设备入口端之间设置储水箱，将储水箱中的水泵入发热设备之前先通过预热器对预热管道内的液体进行加热，使液体的温度恒定在一定的范围值，如此，本发明实现了在强迫循环流动条件下，保持加热设备入口冷却剂温度恒定在较低温度值的同时，维持加热设备的出口压力环境为常压。
进一步地，储水箱通过补水管道与水源连通，所述补水管道上设置有补水泵。
通过补水泵能够为储水箱进行补水，确保储水箱的液位。
进一步地，还包括混合管道，所述混合管道一端与常压水箱连通，另一端与预热管道连通，混合管道与预热管道的连通位置设置在预热器和循环泵之间，所述常压水箱上设置有常压水箱温度计，混合管道上设置有混合调节阀。
通过调节混合管道上的混合调节阀，可以调节混合管道内的流体流量，将储水箱内温度较低的流体注入常压水箱，对常压水箱内的流体进行降温，确保常压水箱内的水始终低于75℃，避免常压水箱内的水温度过高影响抽水泵的使用性能及使用寿命。
进一步地，常压水箱上设置有常压水箱液位计和常压水箱溢流阀。
常压水箱液位计用于测定常压水箱的液位，当常压水箱内的液位达到常压水箱溢流阀的高度时，常压水箱溢流阀对常压水箱内的液体进行排放，避免因液位过高导致的不安全因素，常压水箱溢流阀的安装高度需要不高于出口管道与常压水箱的接口位置。
进一步地，储水箱上设置有储水箱液位计和储水箱溢流阀。
储水箱液位计用于测定储水箱的液位，当储水箱内的液位达到储水箱溢流阀时，储水箱溢流阀启对储水箱内的液体进行排放，避免因液位过高导致的不安全因素。
进一步地，常压水箱和储水箱的底部均设置有排污阀。
排污阀的设置能够定期实现对常压水箱和储水箱的清洗。
进一步地，出口管道倾斜设置或出口管道包括相互连通的竖直放置部分和倾斜部分，所述竖直放置部分与发热设备出口连通，所述倾斜部分与常压水箱连通。
出口管道倾斜设置能够减小震动，提高对发热设备出口压力维持的稳定性。
进一步地，出口管道的倾斜角度为30°～60°。
所述倾斜角度为倾斜部分与常压水箱的夹角。上述夹角能够起到最大的减震效果。
进一步地，出口管道上设置有出口背压阀，所述发热设备的入口端和出口端均设置有压力传感器。
通过设置出口背压阀能够对加热设备出口压力环境进行调节，使可变出口压力范围0.1MPa～30MPa。本发明所述的环境位置装置能够将发热设备出口的压力维持在0.1MPa～30Mpa。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明所述的发热设备直接与常压水箱连通，常压水箱通过余汽排放管道连通大气环境，通过在发热设备的出口设置一个常压水箱，能够缩减发热设备出口管路长度，即可以在强迫循环条件下将加热设备出口压力环境维持在接近常压的环境。
2、本发明能够实现在强迫循环流动条件下，保持加热设备入口冷却剂温度恒定在较低温度值的同时，维持加热设备的出口压力环境为常压。
3、本发明为一种强迫循环流动条件下低压出口环境维持系统，能够对加热设备出口压力环境进行调节，使可变出口压力范围0.1MPa～30MPa。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为低压出口环境维持系统的结构示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-发热设备；2-压力传感器；3-出口背压阀；4-出口管道；5-常压水箱溢流阀；6-常压水箱；7-常压水箱液位计；8-常压水箱出口截止阀；9-排污阀；10-抽水泵；11-换热器截止阀；12-换热器；13-储水箱截止阀；14-储水箱溢流阀；15-储水箱；16-储水箱液位计；17-储水箱出口截止阀；18-循环泵；19-循环截止阀；20-预热器；21-预热截止阀；22-补水截止阀；23-补水泵；24-连接管道；25-循环管道；26-预热管道；27-补水管道；28-混合管道；29-混合调节阀；30-余汽排放管道；31-余汽排放截止阀；32-常压水箱温度计。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1所示，一种强迫循环流动条件下低压出口环境维持系统，包括与发热设备1出口连通的出口管道4，出口管道4的出口端与常压水箱6连通，常压水箱6通过连接管道24与发热设备1的入口连通，所述连接管道24上设置有循环泵18，所述常压水箱6与余汽排放管道30连通。
具体地，所述发热设备1的入口端和出口端均设置有压力传感器2，所述出口管道4上设置有出口背压阀3，所述余汽排放管道30上设置有余汽排放截止阀31。
实施例2：
如图1所示，本实施例基于实施例1，还包括储水箱15，所述储水箱15与常压水箱6之间通过连接管道24连通，所述连接管道24上在水流方向依次设置有抽水泵10和换热器12，所述储水箱15与循环管道25连通，循环管道25与循环泵18的入口连通，所述循环泵18的出口与发热设备1的入口通过预热管道26连通，所述预热管道26上设置有预热器20。
具体地，连接管道24上在常压水箱6与抽水泵10之间设置有常压水箱出口截止阀8，连接管道24上在换热器12与抽水泵10之间设置有换热器截止阀11，连接管道24上在换热器12与储水箱15之间设置有储水箱截止阀13，预热管道26上在循环泵18和预热器20之间设置有循环截止阀19，预热管道26上在发热设备1入口和预热器20之间设置有预热截止阀21。
实施例3：
如图1所示，本实施例基于实施例1或实施例2，所述储水箱15通过补水管道27与水源连通，所述补水管道27上设置有补水泵23；还包括混合管道28，所述混合管道28一端与常压水箱6连通，另一端与预热管道26连通，混合管道28与预热管道26的连通位置设置在预热器20和循环泵18之间，所述常压水箱6上设置有常压水箱温度计32，混合管道28上设置有混合调节阀29；所述常压水箱6上设置有常压水箱液位计7和常压水箱溢流阀5；所述储水箱15上设置有储水箱液位计16和储水箱溢流阀14；所述常压水箱6和储水箱15的底部均设置有排污阀9；所述出口管道4倾斜设置或出口管道4包括相互连通的竖直放置部分和倾斜部分，所述竖直放置部分与发热设备1出口连通，所述倾斜部分与常压水箱6连通；所述出口管道4的倾斜角度为60°。
具体地，在补水管道27上设置有补水截止阀22。
优选地，各个各管道及设备参数的确定：
假设发热设备的当量直径为D发热(m)，发热设备的最大发热功率为NE发热(kW)，发热设备最高入口温度为TMin(℃)，发热设备的最大冷却流量为M发热(t/h)，出口管道顶部与常压水箱相连接处的标高为LT出口(m)，抽水泵处饱和单相水密度为ρl(kg/m3)，发热设备入口工质密度为ρ入口(kg/m3)，发热设备出口的标高为0(m)。
出口管道的直径D出口可由下式确定：
1.5×D发热≤D出口≤3×D发热
出口管道可分为竖直放置部分和倾斜部分，也可仅包括倾斜部分。出口管道倾斜部分的倾斜角度范围为30°～60°，倾斜角度指倾斜部分与竖直方向的夹角。
出口管道顶部与常压水箱相连接处的标高LT出口可由下式确定：
LT出口≤1
常压水箱顶部标高LT常压可由下式确定：
LT常压＝LT出口+0.3
常压水箱高度H常压可由下式确定：
H常压≥2.3
常压水箱横截面积S常压可由下式确定：
余汽排放管道的直径取出口管道直径的0.3倍和30mm之间的大值，即D余排＝max(30mm,0.3×D出口)。
抽水泵可使用饱和水作为工质，抽水流量可通过变频器调节，其额定流量Q抽水泵可由下式确定：
抽水泵扬程H抽水泵范围30～50mH2O。
抽水泵标高L抽水泵可由下式确定：
L抽水泵＝LT常压-H常压-2
换热器额定热负荷QE换热器可由下式确定：
1.1×NE≤QE换热器≤1.5×NE
换热器一次侧最大流量Q1换热器＝Q抽水泵。
换热器一次侧压降ΔP1换热器不高于50kPa。
连接管道的直径D连接＝D出口。
储水箱顶部标高LT储水箱＝LT常压。
储水箱横截面积没有特殊要求，储水箱高度H储水箱不小于2m，储水箱的容积需设置为常压水箱容积的2～3倍。
循环泵额定流量Q循环泵可由下式确定：
循环泵扬程H循环泵范围50～100mH2O。
循环泵标高L循环泵可由下式确定：
L循环泵＝LT储水箱-H储水箱-4
预热器最大加热功率NE预热器可由下式计算：
循环管道的直径D循环可由下式计算：
预热管道的直径D预热＝D循环。
补水管道的直径D补水＝D循环。
混合管道的直径D混合＝D预热。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种强迫循环流动条件下低压出口环境维持系统，其特征在于，包括与发热设备(1)出口连通的出口管道(4)，出口管道(4)的出口端与常压水箱(6)连通，常压水箱(6)通过连接管道(24)与发热设备(1)的入口连通，所述连接管道(24)上设置有循环泵(18)，所述常压水箱(6)与余汽排放管道(30)连通；所述出口管道(4)的直径大于等于发热设备(1)的当量直径的1.5倍，且小于等于发热设备(1)的当量直径的3倍，出口管道(4)的长度小于1m。
2.根据权利要求1所述的一种强迫循环流动条件下低压出口环境维持系统，其特征在于，还包括储水箱(15)，所述储水箱(15)与常压水箱(6)之间通过连接管道(24)连通，所述连接管道(24)上在水流方向依次设置有抽水泵(10)和换热器(12)，所述储水箱(15)与循环管道(25)连通，循环管道(25)与循环泵(18)的入口连通，所述循环泵(18)的出口与发热设备(1)的入口通过预热管道(26)连通，所述预热管道(26)上设置有预热器(20)。
3.根据权利要求2所述的一种强迫循环流动条件下低压出口环境维持系统，其特征在于，所述储水箱(15)通过补水管道(27)与水源连通，所述补水管道(27)上设置有补水泵(23)。
4.根据权利要求2所述的一种强迫循环流动条件下低压出口环境维持系统，其特征在于，还包括混合管道(28)，所述混合管道(28)一端与常压水箱(6)连通，另一端与预热管道(26)连通，混合管道(28)与预热管道(26)的连通位置设置在预热器(20)和循环泵(18)之间，所述常压水箱(6)上设置有常压水箱温度计(32)，混合管道(28)上设置有混合调节阀(29)。
5.根据权利要求1或2所述的一种强迫循环流动条件下低压出口环境维持系统，其特征在于，所述常压水箱(6)上设置有常压水箱液位计(7)和常压水箱溢流阀(5)。
6.根据权利要求2所述的一种强迫循环流动条件下低压出口环境维持系统，其特征在于，所述储水箱(15)上设置有储水箱液位计(16)和储水箱溢流阀(14)。
7.根据权利要求2所述的一种强迫循环流动条件下低压出口环境维持系统，其特征在于，所述常压水箱(6)和储水箱(15)的底部均设置有排污阀(9)。
8.根据权利要求1或2所述的一种强迫循环流动条件下低压出口环境维持系统，其特征在于，所述出口管道(4)倾斜设置或出口管道(4)包括相互连通的竖直放置部分和倾斜部分，所述竖直放置部分与发热设备(1)出口连通，所述倾斜部分与常压水箱(6)连通。
9.根据权利要求8所述的一种强迫循环流动条件下低压出口环境维持系统，其特征在于，所述出口管道(4)的倾斜角度为30°～60°。
10.根据权利要求1或2所述的一种强迫循环流动条件下低压出口环境维持系统，其特征在于，所述出口管道(4)上设置有出口背压阀(3)，所述发热设备(1)的入口端和出口端均设置有压力传感器(2)。
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