CS229352B1

CS229352B1 - Cooling water heat recovery equipment

Info

Publication number: CS229352B1
Application number: CS951480A
Authority: CS
Inventors: Tomas Hruska
Original assignee: Tomas Hruska
Priority date: 1980-12-30
Filing date: 1980-12-30
Publication date: 1984-06-18

Abstract

Vynález řeží přeměnu nízké teplotní hladiny průmyslových chladicích vod na hladinu blízkou bodu varu paroproudovým zařízením. Na obrázku znázorněné zařízení na využití tepla chladicí vody aeatává z výpamíku a přívodem a odvodem chladicí vody, na který je nepojeno ejektorové odsávání par. Na ejektorové odsávání jsou postupné napojeny směšovací dýza 6, expanzní dýza £1, usměrňovači dýza £, kondenzační dýza 10. výtlačný ventil H, ehloptací ventil 12 a vývěva 13. Hnací pára přiváděná do Lavalový dýzy £ „ejektorového odsávání vytváří potřebný nízký tlak pro odpařování vody ve výpamíku 2 a ejektorové odsáváni par vháněných do směšovací dýzy £, současně se využívá velké ' rychlosti par ze směšovací dýzy £ k injek- torovému nasávání expandované pracovní vody z flýzy 81 a vhánění směsi všech par do usměrňovači dýzy £ a kondenzační dýzy 10. Kondenzace par je vyvozena změnou průřezů kondenzační dýzy 10. Výtlačným ventilem 11 odvádí ae horká voda. Chloptací ventil 12 a vývěva 13 jaou určeny pro spouštění zařízení do provozu. Možnost využití je u všech průmyslových zařízení chlazených vodou a větším množstvím chladicí vody, v potravinářském, papírenském a chemickém průmyslu pro přímé chlazení roztoků odpařováním nebo pro využiti tepla z teplých přírodních pramenů.The invention concerns the conversion of the low temperature level of industrial cooling waters to a level close to the boiling point by a steam jet device. The device shown in the figure for utilizing the heat of cooling water consists of a sump and a cooling water inlet and outlet, to which an ejector steam extraction is connected. The mixing nozzle 6, the expansion nozzle £1, the rectifying nozzle £, the condensation nozzle 10, the discharge valve H, the exhaust valve 12 and the vacuum pump 13 are successively connected to the ejector suction. The driving steam supplied to the Laval nozzle £ of the ejector suction creates the necessary low pressure for the evaporation of water in the evaporator 2 and the ejector suction of the steam injected into the mixing nozzle £, at the same time the high steam velocity from the mixing nozzle £ is used for the injector suction of the expanded working water from the flask 81 and the injection of a mixture of all steam into the rectifying nozzle £ and the condensation nozzle 10. The condensation of steam is brought about by changing the cross-sections of the condensation nozzle 10. The discharge valve 11 discharges hot water. The exhaust valve 12 and the vacuum pump 13 are intended for starting up equipment. They can be used in all industrial equipment cooled by water and larger amounts of cooling water, in the food, paper and chemical industries for direct cooling of solutions by evaporation or for using heat from warm natural springs.

Description

Hnací pára přiváděná do Lavalový dýzy £ „ejektorového odsávání vytváří potřebný nízký tlak pro odpařování vody ve výpamíku 2 a ejektorové odsáváni par vháněných do směšovací dýzy £, současně se využívá velké ' rychlosti par ze směšovací dýzy £ k injektorovému nasávání expandované pracovní vody z flýzy 81 a vhánění směsi všech par do usměrňovači dýzy £ a kondenzační dýzy 10. Kondenzace par je vyvozena změnou průřezů kondenzační dýzy 10. Výtlačným ventilem 11 odvádí ae horká voda. Chloptací ventil 12 a vývěva 13 jaou určeny pro spouštění zařízení do provozu.The driving steam supplied to the Laval nozzle 6 of the ejector suction generates the necessary low pressure to evaporate the water in the effluent 2 and the ejector suction of the vapors injected into the mixing nozzle 6, while utilizing the high vapor velocity from the mixing nozzle 6 to inject the and injecting a mixture of all vapors into the rectifier nozzle 8 and the condensation nozzle 10. The vapor condensation is caused by varying the cross-sections of the condensation nozzle 10. The hot water is discharged through the discharge valve 11. The take-up valve 12 and the vacuum pump 13 are intended to start the plant into operation.

Možnost využití je u všech průmyslových zařízení chlazených vodou a větším množstvím chladicí vody, v potravinářském, papírenském a chemickém průmyslu pro přímé chlazení roztoků odpařováním nebo pro využiti tepla z teplých přírodních pramenů.It is possible to use it in all industrial equipment cooled by water and large amount of cooling water, in food, paper and chemical industry for direct cooling of solutions by evaporation or for utilization of heat from warm natural springs.

229 352229 352

229 3S2229 3S2

Vynález se týká zařízení na využití tepla chladicí vody z průmyslových zařízení s nízkou teplotní hladinou v případech, kdy přímé využití tepla není možné a odvádí se prostřednitvím chladicích věží do atmosféry nebo spolu s vodou nenávratně ae vypouští do kanalizace.The invention relates to a device for utilizing cooling water heat from industrial devices with a low temperature level in cases where direct use of heat is not possible and is discharged via cooling towers to the atmosphere or together with water irreversibly and discharged into the sewer.

Dosavadní zařízení na využití tepla chladicích vod spočívají v odnímání tepla odpařováním při odpovídajícím nízkém tlaku, stlačení vzniklých par kompresorem nebo v difuzoru pároproudových tepelných čerpadel. Stupen přeměny tepla s nízkou teplotní hladinou na hladinu vyšší je závislý na stupni stlačení odsávaných par.Existing cooling water heat recovery systems consist of removing heat by evaporation at a correspondingly low pressure, compressing the vapors generated by the compressor or in a diffuser of steam-jet heat pumps. The degree of heat conversion with a low temperature level to a higher level is dependent on the degree of compression of the exhausted vapors.

Z důvodu investičně a provozně nákladných kompresorových způsobů přeměny tepla vznikla snaha využití méně nákladných a provozně spolehlivých paroproudových zařízení. Při požadovaném stupni stlačení par v difuzoru těchto zařízení nutno však použít několika stupňů se značnou spotřebou hnací páry.Due to the costly and operationally costly compressor methods of heat conversion, efforts have been made to use less expensive and operationally reliable steam-jet systems. However, at the desired vapor compression level in the diffuser of these devices, several stages with a considerable consumption of propellant steam have to be used.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje zařízení na využití tepla chladicí vody paroproudovým způsobem jehož podstatou je, že na směšovací dýzu jsou napojeny postupně expanzní dýz», usměrňovači dýza, kondenzační dýza, výtlačný ventil, při čemž zúžený průřez před expanzní dýzou je napojen na přívod pracovní vody a na kondenzační dýzu je napojen chloptací ventil a vývěva.The aforementioned drawbacks are eliminated by a steam-water cooling system utilizing the principle that the expansion nozzle, the rectifier nozzle, the condensation nozzle, the discharge valve are connected successively to the mixing nozzle, and the tapered cross section prior to the expansion nozzle is connected to the working water supply. the condensation nozzle is connected to the valve and vacuum pump.

Napojením expanzní dýzy přes zú>ený průřez v přívodu pracovní vody na směšovací dýzu dociluje se snížení teploty přiváděné pracovní vody, možnost jejího injektorového nasávání a vhánění velkou rychlostí do usměrňovači a kondenzační dýzy za předpokladu probíhající již kondenzece vháněných par. Při spouštění zařízení nutno proto počáteční kondenzaci urychlit vpuštěním studené vody do přívodu pracovní vody a odvádět nezkondenzované páry chloptacím ventilem, případně zapojit za chloptací ventil vývěvu. Po náběhu kondenzace a docílení potřené rychlosti proudění par uzavře se přívod studené vody a otevře se přívod teplé pracovní vody. Změnou průřeeů v kondenzační dýze nastává zvyšování tlaku a skupenství proudících • >229 3S2 par mění se na horkou vodu. Uvolnáným skupenským teplem dochází k dalšý zvýšení teploty zkondenzované vody a kinetická energie proudících par při současném snižování rychlosti mění se na statický tlak vřelé vody, který otvírá výtlačný ventil.By connecting the expansion nozzle through a narrowed cross-section in the working water inlet to the mixing nozzle, the temperature of the supplied working water is reduced, the injector can be sucked in and injected at high speed into the rectifier and condensation nozzle, assuming condensation of the injected vapors. When starting the device, it is therefore necessary to accelerate the initial condensation by letting cold water into the working water inlet and to remove non-condensed vapors through the flap valve, or to connect a vacuum pump after the flap. After the condensation has started and the required vapor flow rate is reached, the cold water supply is closed and the hot working water supply is opened. By changing the cross-sections in the condensation nozzle, the pressure increases and the state of the vapor flowing>> 229 3S2 becomes hot water. Released latent heat further increases the temperature of the condensed water and the kinetic energy of the flowing vapors, while decreasing the velocity, changes to the static pressure of the hot water that opens the discharge valve.

Názorný příklad řešení zařízení na využití tepla chladicí vody znázorňuje obrázek.An illustration of a cooling water heat recovery system is shown in the figure.

Výpainík 2 je znázorněn s nepřímým ochlazováním chladící vody v potrubí 1. Ejektorové odsávání par z výparuíku 2 je Lavalovou dýzou 5 ⁸ přívodem J hnací páry. Směšovací dýza 6 je znázorněna jako přímé pokračování kolena ejektorového odsávání. Urychlovací dýza 7 je napojena na směšovací dýzu 6, Přívod 8 pracovní vody je znázorněn prstencem na vnější Části směšovací dýzy 6 a od expanzní dýzy 81 oddělen zúženým průřezem. Usměrňovači dýza 9 je napojena na expanzní dýzu 81 a jejím pokračováním je kondenzační dýza 10 s vyznačenými výřezy. Soustavu dýz paroproudového zařízení uzavírá výtlačný ventil 11 před napojením na horkovodní rozvod 14. Chloptací ventil 12 je připojen na vnější část kondenzační dýzy 10 opatřené otvory nebo odklopnou částí a na něj Je připojena vývěva 15.Výpainík 2 shows indirect cooling with cooling water in line 1 of the vapor ejector suction výparuíku 2 is a Laval nozzle inlet 5 ⁸ J motive steam. The mixing nozzle 6 is shown as a direct continuation of the ejector suction elbow. The acceleration nozzle 7 is connected to the mixing nozzle 6. The working water supply 8 is shown by a ring on the outer part of the mixing nozzle 6 and separated from the expansion nozzle 81 by a tapered cross-section. The rectifier nozzle 9 is connected to the expansion nozzle 81 and is followed by a condensation nozzle 10 with marked slots. The steam valve nozzle assembly is closed by the discharge valve 11 before being connected to the hot water distribution system 14. The puff valve 12 is connected to the outer part of the condensation nozzle 10 provided with openings or a hinged part and a vacuum pump 15 is connected thereto.

Přeměna teplotní hladiny probíhá ve třech navazujících funkčních stupních.The temperature level is transformed in three successive functional stages.

T prvém stupni mění se tepelná energie hnací páry v Lavalově dýze 2 na kinetickou energii a vytváří potřebný nízký tlak ve výpar niku 2 pro vypařování. Tím dochází k ochlazování chladicí vody na požadovanou teplotu. Odsávaná pára z výparníku 2 a expandovaná hnací pára z Lavalovy dýzy 2 mísí se ve směšovací dýze 6, případně se urychluje v následující urychlovací dýze J.In the first stage, the thermal energy of the propellant vapor in the Laval nozzle 2 is converted to kinetic energy and produces the necessary low evaporator pressure 2 for evaporation. This cools the cooling water to the desired temperature. The aspirated vapor from the evaporator 2 and the expanded propellant vapor from the Laval nozzle 2 are mixed in the mixing nozzle 6 or accelerated in the following acceleration nozzle J.

Druhý stupeň tvoří přívod 8 vymezeného množství pracovní vody škrcením před vstupem do expanzní dýzy 81, kde vlivem nízkého tlaku « prvého stupně mění ee na mokrou páru. Odňaté výparné teplo snižuje teplotu pracovní vody na úroveň teploty proudících par ze směšovací dýzy 6, případně z urychlovači dýzy částečně mění se v kinetickou energii proudící mokré páry.The second stage forms an inlet 8 of a defined amount of working water by throttling before entering the expansion nozzle 81, where it changes ee to wet steam due to the low pressure of the first stage. The extracted heat of vaporization decreases the temperature of the working water to the temperature level of the flowing vapors from the mixing nozzle 6 or from the nozzle accelerator partially transforming into the kinetic energy of the flowing wet steam.

Y třetím stupni mísí ee páry z prvého a druhého stupně v usměr-4229 3S2 novací dýze a vzniklá směs mokré páry je vháněna do kondenzační dýzy JO. Změnou průřezů kondenzační dýzy 10 mění proudící páry své skupenství a kinetickou energii předávají horké vodě ε tlakem potřebným pro otevření výtlačného ventilu 11 pro odvod do horkovodního rozvodu Při náběhu zařízení do provozu odvádí se vzduch a nezkondenzovaná pára otvory v kondenzační dýze 10 nebo její odklopnou Částí ku chloptacímu ventilu 12 a vývěvou 13 mimo dýzy. Odvod přebytku vody vzniklé kondenzací hnací a odsávané páry je veden pres plovákový ventil 15 zpět do výparníku 2 a dalěí část je znázorněna jako větev pro odvádění do parního kotle.In the third stage, the steam from the first and second stages is mixed in the rectifier 42293S2 nozzle and the resulting wet steam mixture is blown into the condensation nozzle 10. By varying the cross-section of the condensation nozzle 10, the flowing vapor changes its state and imparts kinetic energy to the hot water ε by the pressure required to open the discharge valve 11 to the hot water distribution system. a vacuum valve 12 and a vacuum pump 13 outside the nozzle. The excess water resulting from the condensation of the drive and exhaust steam is led through the float valve 15 back to the evaporator 2 and the other part is shown as a branch for discharge to the steam boiler.

Vysoká tepelná účinnost je dána paroproudovým způsobem přeměny tepla, při kterém velké rychlost proudění par omezují tepelné ztráty ze zařízení do okolí na minimum. Ztráty uvnitř zařízení třením par o stěny nebo vířením na rozhraní proudů rozdílných rychlostí mohou ovlivnit převážně jen tepelný obsah par na úkor jejich rychlosti. Možno proto považovat součet tepelné a kinetické energie dodávané do zařízení za přibližně rovný součtu tepelné a kinetické energie odváděné. Další výhodou zařízení dle vynálezu jeou nízké provozní a investiční náklady.The high thermal efficiency is given by the steam current heat conversion process, where the high vapor flow rate minimizes heat loss from the equipment to the environment. Losses inside the equipment by friction of the vapors against the walls or by vortexing at the interface of currents of different velocities can mainly affect the thermal content of the vapor at the expense of their velocity. Therefore, the sum of thermal and kinetic energy supplied to the device can be considered to be approximately equal to the sum of thermal and kinetic energy dissipated. Another advantage of the device according to the invention is the low operating and investment costs.

Claims

Cooling water heat recovery plant consisting of an evaporator 8 by supplying hot cooling water and extracting cooled cooling water, an ejector suction by a Laval nozzle connected to an evaporator and a mixing nozzle connected to an ejector suction coaxial with a Laval nozzle indicated by a mixing nozzle (6) are connected sequentially to the expansion nozzle (81), the rectifier nozzle (9), the condensation nozzle (10), the discharge valve (11), the tapered cross section before the expansion nozzle (81) being connected to the inlet (8) (10) is connected by ehloptation valve (12) and vacuum pump (13).