CS251898B1 - Zařízení ke generaci proudu přehřáté páry - Google Patents

Abstract

Účelem řešení je jednoduchá konstrukce zařízení pro generaci proudu přehřáté páry o, žádaném průtoku, čehož se dosáhne umístěním vypařovací trubky ve tvaru šroubovice kolem válcovitého expandéru, přičemž přívod páry z vypařovací trubky do expandéru je proveden u jeho dna a odvod páry z expandéru je proveden ve středu horního· dna expandéru. Přívod vypařované kapaliny do: Qdpařovací trubky je řešen kapilárou.

Description

Vynález se týká zařízení ke generaci proudu přehřáté páry.

Potřeba přípravy proudu páry o· přesném, nastavitelném průtoku se vyskytuje v podmínkách laboratoří, pokusných a malých provozů, zejména v chemickém a biologickém průmyslu. Účelem je buď dávkování páry do procesů, které probíhají s kvantitativně (kupř. stechiOmetricky) podmíněnou účastí vypařené kapaliny nebo· příprava paroplynných směsí o nastaveném složení, vytvářející vhodné podmínky chemických, fyzikálních nebo· biologických procesů anebo sloužících ke kalibraci analyzátorů složení dané směsi.

Pro tyto· účely se používá několik známých zařízení, jejichž možnosti jsou omezené.

Generace proudu páry· zahříváním vsádky vypařované kapaliny v nádobě (vařáku) tepelným zdrojem o konstantní intenzitě nesplňuje náročnější požadavky kvůli dlouhé době náběhu do ustáleného stavu a vzhledem k tepelným ztrátám, empirickému vztahu mezi příkonem a velikostí generovaného proudu.

Řízení průtoku ze zásobníku páry, kupř. vodní páry z energetického rozvodu, odvozené z údaje průtokOměru rovněž nevyhovuje při obvykle kolísajících parametrech páry v místě regulace, kteiré ovlivňují složitým způsobem hustotu páry a tím měřený údaj průtoku.

Mž^:ko,vé vypařování proudu přesně dávkované kapaliny vyžaduje značnou koncentraci energie. Proto se pro zvláštní účely používá plazmový ohřev, který je nepřiměřeně náročný.

Paroplynné směsi se generují nejčastěji sycením proudu plynu jeho· stykem s vypařovanou kapalinou. Přesnost složení generované směsi je zde nepříznivě ovlivněna jednak účinností sycení, která závisí na intenzitě styku plynné a kapalné fáze, jednak teplotním gradientem, který vzniká v sytiči v důsledku výměny tepla a který znesnadňuje definici teploty sycení.

Alternativním způsobem generace proudu piaroplynmé směsi je karburiace, tj. rozprášení vypařované kapaliny do proudu plynu. Při vyšším obsahu páry ve směsi je zapotřebí vysokého přehřátí vstupujícího syceného· plynu proto, aby se kompenzovala výparná eintalpie kapaliny.

Pro dané účely se jeví výhodnějším zařízení ke generaci proudu přehřáté páry s přesným a nastavitelným průtokem podle předkládaného vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že sestává z vypařovací trubky šroubovicovitě uspořádané kolem svislé válcové plochy expandéru s vnějším ohřevem, přičemž přívod páry z vypařoivací trubky do expandéru je proveden u dna expandéru tečně vůči válcovému pOvrchu expandéru přívod kapaliny do· vypařovací trubky je proveden shora trubkou o· průměru alespoň o 50 % menším než je průměr vypařovací trubky a odvod parní fáze z expandéru je proveden ve středu horního· dna expainidéru. Mezi závity vypařovací trubky může být ve šroubovicl stejných parametrů navinuta trubka pro· rozved topného· plynu, Opatřená na temenní křivce otvory pro rozvod plynu. Vypařovací trubka a expaindér mohou být obklopeny elektrickými topnými odporovými elementy. Vypařovací trubka a ěxpandér mohou být vyrobeny z elektricky· vodivého materiálu a připojeny přímo· na svorky elektrického napětí nebo· umístěny v jádře indukční cívky.

Vynález řeší jednoduché mžikové vypařování proudu kapaliny. Bylo zjištěno, že toto vypařování probíhá s vysokou 'intenzitou na vnitřní stěně šroubovícové trubky zvenčí nahřívané, kdy odstředivá síla vyvolaná rychlostí vznikající páry přitlačuje dosud nevypařenou kapalinu k teplosměoné stěně trubky. Podmínkou vysoké intenzity celkového prostupu tepla je vysoká teplota vnější stěny trubky, kterou lze docílit buď působením souvisle rozloženého přímého plamene nebo elektrickým ohřevem. Při prudkém vypařování diskrétních kapek, na které se dělí proud dávkované kapaliny, vznikají v trubce drobné tlakové rázy. Proto je neoddělitelnou součástí vynálezu následná expanze vznikající páry spojená s cyklónovým odloučením a odpařením zbylých kapének kapaliny.

Zařízení podle vynálezu se oproti dosud používaným vyznačuje jednoduchostí a přesností středního průtoku páry, která je dána přesností dávkování kapaliny.

Zařízení ke generaci proudu přehřáté páry s nastavitelným průtokem podle vynálezu tvdří vypařovací trubka, stočená do· tvaru šroubovice s vertikální osou, do níž je na horním konci zavedena ténká trubka pro· přívod vypařované kapaliny a která je na spodním konci tečně zavedena do· expandéru. Válcový expaindér je situován tak, aby jeho· Osa byla shodná s osou šroubpvice vypařovací trubky a sVoiu délkou tuto šroubovlci vyplňoval.

Pokud se k ohřevu používá topný plyn, opatří se expaindér šrouboVicovou trubkou pro· rozvod plynu. Tato trubka má stejné parametry šroubovice jako trubka vypařovací a je z důvodů snadné demontáže umístěna tak, aby přiléhala svrchu a souose na vypařovací trubku v části jejích závitů. Trubka pro riozvlod plynu je na temenní křivce opatřena řadou otvOirů k vytvoření souvislé řadiy plaménků. Stoupání šroubOvice obou trubek je pak vzájemně laděno s výškou plaménků.

Zařízení podle vynálezu může být v případě plynového ohřevu opatřeno válcovým pláštěm, jímž se příznivě ovlivní přirozený tah vzduchu potřebného ke spalování. Umístění expandéru v ose šroubovice vypařovací trubky pak s výhodou využívá tepla částečně ochlazených spalin.

Varianta zařízení podle vynálezu, která využívá elektrický ohřev doplňuje základní verzí buď trapnými elementy přiléhajícími k vypařovací trubce a expaindéiru nebo vytvořením vypařovací trubky a expandéra z elektricky vodivého materiálu a jejich přímým odporovým nebo indukčním ohřevem.

Aby se potlačil vliv tlakových rázů ve vypařovací trubce je výhodné řídit průtok dávkované kapaliny škrcením proudu kapaliny ze zásobníku, který je pod stálým přetlakem značně převyšujícím velikost tlakových rázů v odpařovací trubce nebo- objemovým čerpáním s velkou tlakovou výškou.

Měření teplot uvnitř expandéra umožňuje nastavit přehřátí vznikající páry a signalizovat současně nebezpečí přehřátí celého zařízení v případě přerušení dodávky odpařované kapaliny. Automatickou regulací zmíněné teploty je podmíněna bezpečná funkce v případě, že se odpařuje kapalina, která je při vyšší teplotě nestabilní.

Na přiloženém obr. je schematicky znázorněno- zařízení podle vynálezu s plynovým otOpe-m, které je v dalším popsáno.

Vypařovací trubka 1 je na svém horním k-onci ohnuta vzhůru a do svislé koncovky je připojena kapilára 2 pro, přívod odpařo.vainé kapaliny. V prostoru vymezeném závity vypařovací trubky 1 je umístěn expandér 3 ve tvaru válce. Spodní konec vypalovací tr-ubky 1 je zaveden tečným způsobem do s-podní části válcové stěny expandéra 3. Do dna expandéra 3 zasahuje centrálně ze spodu jímka 4 teploměru. Výstu-p-em páry je trubka 5 vyvedená středově z horního -dna expandéra 3. Do sroubovice vypařovací trubky 1 je volně našroubována shodná sroubovice trubky 6 pro rozvod plynu tak, aby přiléhala svrchu k vyp-ařtoVací trubce 1 a v této poloze je fixována. Trubka 6 pro rozvod plynu je v temenní křivce opatřena v pravidelných roztečích otvory. Celé zařízení je kryto válcovým pláštěm 7.

Zařízení s vypařovací trubkou 1 světlosti 10 mm, které je zvenčí ohříváno plynovým plamenem v délce 1 m produkuje přehřátou vodní páru -o teplotě 100 až 300 ^QC, tlaku nepříliš převyšující atmosférický v nastaveném průtoku do- 4 kg/h.

Claims (5)

1. PŘEDMĚT

   1. Zařízení ke generaci proudu přehřáté páry s přesným a nastavitelným průtokem, vyznačené tím, že sestává z vypařovací trubky (lj šroubovicovitě uspořádané kolem svislé válcové plochy expandéra (3j s vnějším ohřevem, př'čcmž přívod páry z vypařovaní trubky (1) do expandéra (3) je p-roveden u dna expandéra (3j tečně vůči válcoivému povrchu expandéra (3), přived kapaliny do vypařovací trubky (1) je proveden shora trubkou o průměru alespoň o 50 % menším než je průměr vypařovací trubky (1) a oidpoid parní fáze z expainidéru (3) j-e proveden ve středu horního dna expandér u (3).
2. 2. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že mezi závity vypařovací trubky (lj je ve

   VYNÁLEZU šroubravici stejných parametrů navinuta trubka, (G) pro rozvod topného plynu, opatřená na temenní křivce otvory pro- rozvod plynu.
3. 3. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že vypařovací trubka (1) a expandér (3) jsou obklopeny elektrickými topnými odporovými elementy.
4. 4. Zařízení podle ledu 1, vyznačené tím, že vypařovací trubka (1) a expandér (3) jsOu vyrobeny z elektricky vodivého materiálu a připojeny přímo na svorky elektrického' napětí.
5. 5. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že vypařovací trubka (1) ia- expandér (3j jsou vyrobeny z elektricky vodivého- materiálu a umístěny v jádře indukční cívky.