KR20170094334A - 가열, 응축, 혼합, 탈기 및 펌핑을 위한 다상 장치 및 시스템 - Google Patents

가열, 응축, 혼합, 탈기 및 펌핑을 위한 다상 장치 및 시스템 Download PDF

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Abstract

에너지를 절감하는 탈기장치(deaerator device)는 수렴하는 측벽을 갖는 원뿔형 입구로부터 발산하는 측벽을 갖는 팽창 챔버로, 수렴하는 측벽을 갖는 압축 챔버로, 출구로의 상기 탈기 장치의 중심축을 일반적으로 따르는 제1유입 경로로서, 상기 압축 챔버의 제1진입 포트는 상기 팽창 챔버의 출구에 의해 한정되는, 제1 유입 경로; 및 상기 압축 챔버의 링 형상의 제2진입 포트를 형성하도록 수렴하는 측벽을 갖는 제2유입 경로로서, 상기 링 형상의 제2진입 포트는 상기 제1진입 포트의 주변에 동심원 상에 배치되는, 제2 유입 경로;를 포함하며, 상기 제1유입 경로 및 상기 제2유입 경로는 상기 압축 챔버에서 수렴하고, 두가지 유입 경로는 상기 출구를 향하여 지향되는 배출 유동 경로를 형성한다.

Description

가열, 응축, 혼합, 탈기 및 펌핑을 위한 다상 장치 및 시스템 {MULTIPHASE DEVICE AND SYSTEM FOR HEATING, CONDENSING, MIXING, DEAERATING AND PUMPING}
본원에 개시된 주제는 녹색(환경 친화적인) 열적, 화학적 및 기계적 엔지니어링에 관한 것이며, 특히 직접 접촉 반응기, 열 교환기, 다양한 가스, 스팀 및 유체의 혼합, 열 생성, 에너지 재생, 스팀의 응축, 탈기 및 유체 및 액체 펌핑에 관한 것이다.
미국 및 전세계의 많은 공익 사업자들은 빌딩에 공간을 가열하기 위한 지역 난방, 냉방 및 가정용 온수를 생성하고 건물에 공급한다. 스팀 응축수는 때때로 스팀 발생원으로 되돌아 가거나 도시 하수도 시스템으로 배출된다. 응축수의 온도를 220F에서 약 140F(도시 하수도 요구 사항)로 줄이기 위해 응축수는 찬 냉각수와 혼합된다. 이러한 시스템은 상당한 전기, 열 및 물 손실 및 하수도 배출율을 수반하여 작동한다. 손실된 응축수는 일반 트레이 타입 또는 스프레이 타입 탈기기(deaerator)에서 처리된 차가운 탈염수(demineralized water)로 전원 또는 보일러 설비에서 보충되어야 한다. 응축수 손실이 큰 지역 스팀 시스템에서 물의 보충률은 공급수 흐름의 100 %에 도달할 수 있다. 이러한 조건에서 탈기기는 큰 가열, 응축 및 탈기 용량을 제공 할 수 없다. 이러한 조건의 결과로서, 탈기기는 수격 현상(water hammer), 성능이 열악하게 된 가열 및 탈기 현상을 경험하게 된다. 이는 발전소 설비 및 지역 스팀 배관의 집중적인 부식을 야기한다.
공급수의 열 탈기는 응축물로부터 응축되지 않는 산소 및 이산화탄소와 같은 가스를 제거하기 위해 전력 및 보일러 설비에 널리 사용된다. 전형적으로, 유입되는 응축수는 탈기기에서 스팀과 함께 탈기기의 압력에 상응하는 포화 온도로 가열된다. 비 응축성 가스는 배기 스팀과 함께 탈기기에서 제거된다. 일반적으로 운용 공정에서 스팀과 함께 손실된 응축물의 작은 부분(약 10 %)은 탈기기에 공급되는 차가운 탈염수로 보완된다. 탈기기에 유입되는 혼합 응축액 및 탈염수의 온도는 일반적으로 탈기기에서 20 내지 40 ℉ 증가한다. 많은 지역 스팀 시스템에서 응축수는 스팀 발생 스테이션으로 되돌아 가지 않으며, 50 - 70F의 온도를 지닌 다량의 냉각 된 탈염수로 보충되어야 한다. 포화 온도가 220F인 대기압 탈기기의 경우 처리된 물의 온도를 수격 현상이 발생하는 150 ~ 170F로 높이면 탈기기 성능이 저하하며 탈기된 급수의 품질의 저하를 초래한다.
전술한 문제점에 대한 일반적인 해결책은 차가운 탈염수를 탈기기에 들어가기 전에 약 180 내지 200 ℉의 온도로 가열시키는 대형 표면 유형의 열교환기를 설치하는 것이다. 이러한 시스템은 값비싼 대형 열교환기 및 전동 펌프가 필요하다. 또한 열교환기의 튜브 시스템은 응축되지 않은 가스가 방출됨으로써 집중적인 부식이 발생할 수도 있다. 열교환기는 표면을 통한 간접 열 전달을 사용하기 때문에, 스케일링으로 막히게 되며, 이는 열 교환 및 효율 저하를 야기시킨다.
벤츄리 히터(venturi heaters), 디-슈퍼히터(de-superheaters), 스팀 배출기(steam ejectors), 제트 배출기(jet exhausters)와 압축기(compressors), 제트 이덕터(jet eductors) 및 제트 진공 펌프(jet vacuum pumps)로서 직접 접촉 제트 장치(JA)가 공지되어 널리 사용된다. JA는 흡입 챔버로 둘러싸인 수렴(작동) 노즐, 혼합 노즐 및 확산기의 세 가지 주요 부분으로 구성된다. 작동하고(추진되고) 주입된(비말된) 유동은 속도가 균등화되고 혼합물의 압력이 증가하는 혼합 노즐로 유입된다. 결합된 유동은 혼합 노즐로부터 디퓨저로 들어가고 여기서 압력은 더 증가된다. 디퓨저는 속도를 점차적으로 줄이고 가능한 한 적은 손실로 에너지를 토출 압력으로 변환시키도록 형상화되어 있다. 이 과정에서 응축되지 않는 가스를 포함한 기포는 붕괴되고 가스는 액체에 용해된다.
스팀 - 액체 주입기 내에서 액체 생성물을 가열하기 위한 방법은 예시적으로 미국 특허 6,299,343; 5,205,648; 5,275,486; 5,544,961; 5,544,961; 및 4,847,043호에 개시되어있다.
기존의 탈기기 및 탈기 장치는 그 의도된 목적에는 적합할 수 있지만, 탈기기의 기술 및 이를 이용하는 시스템은 본원에 개시된 바와 같은 탈기기로 개선될 수 있다.
일 실시예는 에너지 절감형 탈기기로서, 수렴하는 측벽을 갖는 원뿔형 입구로부터 발산하는 측벽을 갖는 팽창 챔버로, 수렴하는 측벽을 갖는 압축 챔버로, 출구로의 상기 탈기기 중심축에 일반적으로 따르는 제1유입 경로와, 상기 압축 챔버의 제1진입 포트는 상기 팽창 챔버의 출구에 의해 한정되며; 상기 압축 챔버의 링 형상의 제2진입 포트를 형성하도록 수렴하는 측벽을 갖는 제2유입 경로로서, 상기 링 형상의 제2진입 포트는 상기 제1진입 포트의 주변에 동심원 상에 배치되며; 상기 제1유입 경로 및 상기 제2유입 경로는 상기 압축 챔버에서 수렴하고, 상기 두 유입 경로는 상기 출구를 향하여 지향되는 배출 유동 경로를 형성한다.
본 발명의 다른 실시예는 에너지 절감형 탈기 시스템으로, 공급수의 공급원; 스팀의 공급원; 상기 공급수 및 상기 스팀을 수용하고, 출구에서 단상의(single-phase) 탈기된 물을 전달하도록 구성된 에너지 절감형 탈기기로서, 상기 설명에 따른 탈기기; 및 상기 단상의 탈기된 물을 수용하는 수용부(receptacle);를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예는 단상의 탈기된 물을 생산하는 에너지 절감형 탈기 방법으로, 에너지 절감형 탈기기에 공급수를 공급하는 단계; 상기 에너지 절감형 탈기기에 스팀을 공급하는 단계를 포함하되, 여기서 상기 에너지 절감형 탈기기는 상기 설명에 따르며 출구에서 단상의 탈기된 물을 생산하도록 되며; 나아가 상기 단상의 탈기된 물을 사용자 또는 저장 수용부에 전달하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예는 유체를 섞기 위한 장치 특히 상이한 온도로 공급된 물 및 응축수를 가스 특히 스팀과 혼합하고, 적절한 온도에서 반응, 파쇄, 탄화수소 과정에 대한 내화, 가열열, 응축, 탈기 및 펌핑을 일으키는 그린(환경 친화적인) 탈기기를 채용한 시스템을 포함한다. 이것은 화석 및 원자력 발전소(후쿠시마 다이 이치 원자력 재해와 유사한 LOCA (냉각재 사고의 손실 방지)), 보일러 플랜트, 합성 연료용 액체 탄화수소의 제조, 일산화탄소와 수소의 혼합물의 액체 탄화수소로의 전환(Bergius-Dyus and Fischer-Troesch 공정), 바이오 가스, 각종 산업, 강화 된 오일 복원(oil recovery), 파쇄, 아스팔트, 유제 및 맥주 생산 설비, 제철소 및 비료 공장, 석탄 액화 및 가스화, 환경 공정(고효율 가스 및 미립자 제거, 연기 및 배기 가스 세정, 습식 세정기에서 각종 가스 스트림의 오염 물질과 직접 접촉하는 중화 시약), 열, 화학, 물 및 화학 재생 및 지역 에너지 시스템을 위해 다양하게 사용될 수 있다.
이들 및 다른 이점들 및 특징들은 도면들과 관련하여 취해진 다음의 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
본 발명의 주제는, 명세서의 결론의 청구 범위에서 구체적으로 언급되고 명백하게 청구된다. 본 발명의 상기 및 다른 특징들 및 이점들은 첨부 도면들과 관련하여 취해진 다음의 상세한 설명으로부터 명백해진다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 중심축 방향 입구 및 두 개의 측면 입구를 갖는 에너지 절감형 탈기기의 중심축을 통과하는 단면의 측면도이다.
도 1B는 도 1a에 도시 된 것과 유사한 에너지 절감형 탈기기의 중심축을 통과하는 단면의 측면도이나, 단지 하나의 측면 입구만을 갖는 본 발명의 일 실시예다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 도 1a 및 도 1b의 탈기기를 이용하는 시스템의 개략도이다.
도 3은 도 2의 시스템이 설치되어 적용된예시를 간단히 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 도 1a 및 도 1b의 탈기기를 스크러버에 이용하는 또 다른 시스템의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 도 1a 및 도 1b의 탈기기를 펌프에 이용하는 또 다른 시스템의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 도 2의 시스템과 가열 시스템의 직접 접속을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 도 2의 시스템과 가열 시스템의 간접 접속을 도시한 도면이다.
본 발명의 실시예를 설명하는 상세한 설명과 특징의 이점은 도면을 참조하여 예로서 설명한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 절감형 탈기 장치(100)의 중심축(102)을 통과하는 측단면도이다. 도 1b는 도 1a에 도시된 것과 유사하게 에너지 절감형 탈기 장치(100')의 중심축을 통과하는 측단면도이나, 단지 하나의 측면 입구만을 가지며, 이하에서 더 논의 될 것이다. 일 실시예에서, 탈기 장치(100)는 수렴하는 측벽(204)을 갖는 원뿔형 입구(202)로부터 발산하는 측벽(208)을 갖는 팽창 챔버(206)로, 수렴하는 측벽(212)을 갖는 압축 챔버(210)로, 출구(214)로의 탈기 장치(100)의 중심축 (102)에 일반적으로 따르는 제1유입 유동 경로(200)를 가지되, 압축 챔버(210)의 제1 진입 포트(216)는 팽창 챔버(206)의 치수 "C"인 출구에 의해 한정된다. 또한 탈기 장치(100)는 압축 챔버(210)의 링 형상의 치수 "B"인 제2진입 포트(304)를 형성하도록 수렴하는 측벽(302)을 갖는 제2유입 유동 경로(300)를 가지며, 링 형상의 제2진입 포트(304)는 제1진입 포트(216)의 주변에 동심원 상에 배치된다. 제1 및 제2유입 유동 경로(200, 300)는 압축 챔버(210)에서 수렴하여, 두 경로 모두 출구(214)를 향하여 배출 유동 경로(400)를 형성한다. 도 1a에 도시 된 바와 같이, 입구(202)는 치수 "D"인 진입 개구(entry opening)를 가지며, 측벽(204)은 축소된 치수 "A"로 수렴한다. 팽창 챔버(206)는 축소된 치수 "A"에서 제1진입 포트(216)의 치수 "C"로 확대한다. 압축 챔버(210)는 치수 "B", "C"및 다시 "B"에 걸쳐 가로 지르는 치수로부터 출구(214)의 치수 "E"로 수렴한다. 제2유입 유동 경로(300)는 치수 "F"인 개구(306)(여기서는 입구로 언급됨)로부터 링 형상의 제2진입 포트(304)의 치수 "B"로 수렴한다. 일 실시예에서, 치수 "D", "A", "C", "E"및 "F"중 하나 이상은 본 명세서에 개시된 바와 같은 각각의 원형 구조의 직경이다. 일 실시예에서, 치수 "B"는 원형 개구를 갖는 제1진입 포트(216)의 외주 주위에 배치된 원형 링 개구(제2진입 포트 (304))를 한정한다.
일 실시예에서, 제1진입 포트(216)("C"에서)는 제1하우징 섹션(104)을 통해 형성되고, 제2진입 포트(304)("B"에서)는 제1하우징 섹션(104)이 제2하우징 섹션(106) 내에 중첩 됨으로써 형성된다. (도 1b를 참조하면 잘 알 수 있다).
제1유입 유동 경로(200)는 제1유동성 매체(220)를 수용하도록 구성되고, 제2유입 유동 경로(300)는 제2유동성 매체(320)를 수용하도록 구성된다. 제1실시예에서, 제1유동성 매체(220)는 스팀을 포함하고, 제2유동성 매체(320)는 물을 포함한다. 제2실시예에서, 제1유동성 매체(220)는 물을 포함하고, 제2유동성 매체(320)는 스팀을 포함한다. 더 큰 유동력(flow force)을 갖는 유동성 매체가 제1유입 경로(200)에 제공된다. 이와 같이, 일 실시예에서, 제1유동성 매체(220)는 제2유동성 매체(320)보다 더 큰 유동력을 갖는다.
제1유동성 매체(220) 및 제2유동성 매체(320)는 압축 챔버(210)에서 결합되어 2상(two-phase) 유동성 매체(410)를 형성하고, 압축 챔버(210)는 2상 유동성 매체(410)를 압축하여 배출 유동 경로(400)가 단상의 탈기 유동성 매체(420)로 구성되도록 한다. 일 실시예에서, 압축 챔버(210) 내의 2상 유동성 매체(410)는 물 및 가스 기포를 포함하고, 압축 챔버(210)는 2상 유동성 매체(410)를 압축하여 가스 기포가 응축되고 배출 유동 경로(400)가 단상의 탈기된 물(또한 참조 번호 420으로 참조됨)로 구성되도록 한다. 일 실시예에서, 압축 챔버(210) 내의 2상 유동성 매체(410)는 초음속으로 흐르고, 탈기 장치(100) 외부의 배출 유동 경로(400) 내의 단상의 탈기 유동성 매체(420)는 음속보다 느린 속도로 흐른다. 일 실시예에서, 제1유동성 매체(220)는 제1유동 압력을 가지며, 제2 유동성 매체(320)는 제2 유동 압력을 가지며, 단상의 탈기 유동성 매체(420)는 제1유동 압력보다 작고 제2유동 압력보다 낮은 제3유동 압력을 갖는다. 일 실시예에서, 제1유동성 매체(220)는 공급수 또는 스팀 중 하나이며, 제2유동성 매체(320)는 공급수 또는 스팀 중 다른 하나이며, 단상의 탈기 유동성 매체(420)는 공급수의 온도 보다 높은 온도의 단상의 탈기된 물로 구성된다.
한편, 도 1a는 예를 들어 스팀을 수용 할 수 있는 하나의 축 방향 원뿔형 입구(202) 및 예를 들어 더 냉각된 급수를 수용 할 수 있는 2개의 측면 입구(306)를 갖는 탈기 장치(100)를 도시하며, 실시예는 하나의 입구(306)만을 가져도 좋으며, 이에 대해서는 아래에서 도 1b와 관련하여 더 논의된다.
문자 A, B, C, D 및 E로 식별되는 치수는 다음 방정식(수학식 1)을 사용하여 결정될 수 있다.
Figure pct00001
여기서 Pd=장치 후의 배출 압력(도 1의 420 에서); Pw=작동 가스 또는 스팀압(도 1의 220에서); Tw1 = Pi / Pw; 여기서 Pi=주입된 액체 압력(도 1의 320에서); fw1 = 작농 노즐 출구의 단면(도 1의 "E"); f3=혼합 챔버 출구의 단면(도 1의 "C"); K1=작동하는 스팀 속도의 계수(도 1의 200에서); φ3=배출 속도의 계수(도 1의 400에서); Twc=Pc/Pw=작동 압력에 대한 작동 노즐(탈기 장치 100)의 임계 단면 내의 압력 비(도 1의 "A"에서); kw=움직이는 흐름의 비열(도 1의 200에서); u=주입과 흐르는 양의 비의 비율과 같은 주입 상수(도 1의 320과 220에서); λw1= 단열 유동에서의 움직이는 흐름 속도와 임계 속도의 비(도 1의 "A"에서); Vd와 Vw= 배출 유량 및 움직이는 유량의 체적(도 1의 400과 200에서); fwc= 작동 노즐의 임계 단면(탈기기 100)(도 1의 "A"에서)
본 명세서에서 임계 단면 및 임계 속도와 같은 용어는 도 1의 단면 "A"를 참조한다. 출구에서 흐르는 최대 유속(도 1의 400에서)은 입구에서의 흐르는 유속(도 1의 200)을 초과할 수 없다. K1 속도 계수 및 φ 속도 계수는 입구 및 출구에서의 난류 손실과 관련되며, 일반적으로 1 미만의 값을 갖는다.
일 실시예에서, 탈기 장치(100)의 출구(214)는 앞서 말한 치수 "E"에 내부적으로 수렴하는 측벽을 가지며, 그 다음에 유체(420)가 탈기 장치(100)를 나올 때 치수 "G"로 발산하고, 이는 유체(420)가 탈기 장치(100)를 빠져나갈 때 유체(420)의 압력 강하 및 팽창을 더 제어할 수 있도록 한다.
유체(420)가 출구상에서 팽창함에 따라, 높은 흡인력이 발생하여, 진공을 포함한 다양한 압력에서 탈기 장치(100)가 흐르는 유체(예를 들어, 220) 및 주입 유체 (예를 들어, 320)를 수용하기에 적합한 자체 공급 흡입 제트로서 작용한다.
이제 도 1a와 유사한 구성들이 비슷하게 번호가 매겨진 도 1b를 다시 참조한다. 도 1b는 링 형상의 제2진입 포트(304)가 제1진입 포트(216) 둘레에 동심원 상에 배치되어 있음을 보다 명확하게 나타내며, 두 진입 포트(216, 304)는 압축 챔버(210)로 흐르는 매체(220) 및 주입된 매체(320)를 유입시킨다. 도 1a의 도시사항과 도 1b의 도시사항을 비교함으로써 알 수 있는 바와 같이, 링 형상의 제2진입 포트(304)는 팽창 챔버(206)의 출구 팁의 외주(제1진입 포트(216)에서, 치수 "C")와 탈기 장치(100)의 하우징의 내측 벽 사이에서 치수 "B"를 갖는다. 또한 도 1b에는 주입 된 매체(320)를 수용하기 위한 단일 측면 입구(306)가 도시된다.
이제 도 2를 참조한다. 도 2는 도 1a 또는 도 1b의 탈기 장치(100)를 이용하는 에너지 절감 탈기 시스템(500)을 도시한다. 일 실시예에서, 시스템 (500)은 공급되는 공급수(502)(도 1a의 320 참조); 공급되는 스팀(504)(도 1a의 220 참조); 및 공급수 및 스팀을 수용하는 탈기 장치(100)를 일반적으로 포함한다. 일 실시예에서, 탈기 장치(100)는 도 1a 및 도 1b와 함께 설명한 바와 같이 단상의 탈기된 물(420)을 생성하도록 구성된다. 시스템 (500)은 단상의 탈기된 물(420)을 수용하기 위한 수용부(506: receptacle)를 더 포함한다. 또한, 시스템(500)은 전략적으로 배치된 하나 이상의 밸브(508), 하나 이상의 자동 조절 밸브(510), 하나 이상의 차단 밸브(512)(예를 들어 전기적으로 온 / 오프 밸브로 작동됨) 및 하나 이상의 체크 밸브(514)를 포함하되, 이들은 모두 공급 라인 (516, 518, 520, 522 및 524)을 통해 상호 연결되어 있다. 일 실시예에서, 단상의 탈기된 물(420)은 공급수(502)의 온도보다 더 높은 온도를 갖는다.
도 2의 시스템(500)은 공급수(차가운 탈염수)(320)가 두 개의 측면 입구(306)를 통해 탈기 장치(100)로 유입되고, 스팀(220)이 상부 원뿔형 입구(202)에 진입함을 나타낸다. 탈기 장치(100)에서, 공급수(320)와 스팀(220)은 전술한 바와 같이 혼합되고 가열되며 탈기된다. 처리된 단상의 탈기된 물의 혼합물(420)은 탈기 장치(100)로부터 배출되어 수용부(506)로 유입되는데, 수용부 그 자체는 탈기기 일 수도 있으나 요구되는 정도의 탈기 처리를 할 수는 없다. 따라서, 시스템 성능을 개선하기 위하여 탈기 장치(100)가 사용된다. 수용부 / 탈기기(506)에서, 비 응축 성 가스가 방출되어 급수 시스템 및 플랜트 장비의 신뢰성 있고 부식이 없는 작동을 보장한다.
도 3은 탈기 장치(100)가 설치된 시스템(530)의 다이아그램을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 2개의 12인치 공급 라인(532)에 연결된 2개의 6인치 파이프는 냉각된 탈염수(320)를 탈기 장치(100)에 공급하고, 스팀(220)은 10인치 공급 라인(534)을 통해 공급된다. 예열된 탈기 물(420)은 10인치 라인(536)을 통해 나가고 수용부(506)로 향하게 된다.(도 2 참조). 열거되지 않았지만, 도시된 바와 같이 시스템(530)은 당 업계에 공지된 방식으로 게이트 밸브, 체크 밸브 및 수위 조절 밸브를 갖추고 있다.
도 4는 유입 유동하는 유체(물(320), 스팀/가스(220))를 탈기시키고, 가열하고 스크럽하여 탈기되어 배출되는 유동(420)을 통해 유입되는 스팀, 가스 또는 연기를 세정하는 히터/스크러버 설비에 탈기 장치(100)(점선으로 둘러싸여 있음)를 사용하는 시스템(500)을 도시한다. 패킹(552)은 스팀/가스/연기 (220)내의 오염물/화학물질/오염물의 제거를 용이하게 하고, 오염물/화학물질/오염물은 수용부(556)의 물(554)에 완전이 결합되어 포획된다. 탈기 공정으로부터의 공기는 공기 통기구(558)를 통해 방출된다. 출구 파이프(560) 및 밸브(562)는 물(554)의 전달 및 후 처리를 위해 제공된다. 도 4에 도시 된 바와 같이, 멀티 노즐 탈기 장치(100)는 시스템(550)의 장치의 상부에 위치된다.
도 5는 체크 밸브(574)와 연결된 통상의 펌프(572)와 두 개의 탈기 장치(100.1, 100.2)를 이용하는 시스템(570)의 개략도를 도시한다. 제1탈기 장치(100.1)는 펌프(572)의 흡입측에 연결되고, 제2 탈기 장치(100.2)는 펌프(572)의 배출측에 연결된다. 전술한 바와 같이, 제1유체 유동(220, 220') 및 제2유체 유동(320, 320')은 각각의 탈기 장치(100.1, 100.2)에 본원에 개시된 목적을 위해 제공되며, 결국 탈기된 물(420)의 말단 유동이 된다. 이와 같이, 흡입 측 및 토출 측 양자에서 펌프를 통한 유체 유동을 배기시킴으로써, 개선 된 펌프 성능이 달성 될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 도 6에 도시된 바와 같이, 예시적인 시스템(600)은 스팀(220) 및 액체(물을 포함)(320)가 혼합되도록 하고, 응축되도록 하며, 비 응축 가스를 방출할 뿐만 아니라 탈기된 온수(420)를 생성하도록 하는 특정 내부 기하학적 구조를 갖는 녹색(친환경적인) 2상 응축 직접 접촉 열 교환기를 포함하는 탈기 장치(100)를 이용한다. 도 6에 도시된 시스템(600)의 다른 구성 요소들은 범례를 통해 식별할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 도 7에 도시된 바와 같이 예시적인 시스템 (700)은 기존 간접 가열 시스템에 비해 이점을 제공한다. 기존의 열 교환기를 사용한 간접 난방은 고가이며 에너지 효율이 떨어지며 오염 될 수 있다. 스팀 히터는 오염되며, 스케일링이 발생하고 산(acid)에 의한 빈번한 청소 또는 튜브의 교체가 필요했다. 이는 생산성을 감소시키고 유지 보수 비용을 증가시킨다. 반대로, 본원에 개시된 바와 같은 탈기 장치(100)의 사용은 간접 열 교환기(702)에 공급하는 자체 세정 능력을 갖는 탈기 된 물(420)을 생성함으로써 스케일링 및 오염을 사실상 제거한다. 탈기 장치(100)는 가동 부품이 없고 자본 및 유지 비용이 적다. 도 7에 도시 된 바와 같이, 그리고 여기에 제공된 다양한 다른 도면에서, 탈기 장치(100)는 시스템 배관에 직접 장착되어 바닥 공간을 자유롭게 하고 필요하다면 제거 및 검사 될 수 있다. 도 7에 도시된 시스템(700)의 다른 구성 요소들은 범례를 통해 식별할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 다시 도 1를 참조하면, 탈기 장치(100)는 다음과 같은 작동 파라미터를 갖는다: 220에서, 스팀 입력은 10 bar, 13.81 ton / hr 인 스팀이며; 200에서, 입구 치수 "D"는 100 mm 이며; 102에서, 노즐에 대한 스팀의 경로가 표시되며; 104에서, 노즐 하우징이 표시되며; 106에서, 제2스테이지 노즐 하우징이 표시되며; 204에서, 측벽은 축(102)에 대해 15 도의 각을 가지며; 206에서, 확장 스팀 통로가 표시되며; 208에서, 노즐의 측벽은 축(102)에 대해 8.2 도의 각을 가지며; 300에서, 혼합 챔버로의 물의 유입구가 표시되며; 302에서, 투입물 공급 혼합 통로가 표시되며; 304에서, 스팀 및 물의 반응하게 되는 임계 단면이 표시되며; 210에서, 2상 유체의 혼합 및 압축으로의 유동이 표시되며; 212에서, 초음속 유동에서의 2상 매체의 압축 챔버가 표시되며; 320에서, 15 ℃ 온도에서 100 톤 / hr의 유량으로 100mm 직경 파이프를 통해 유입되는 물이 표시되며; 노즐 개구 치수 "C"는 57.88mm 이며; 304에서, 물이 스팀과 만나는 임계 개구는 26.43 mm 이며; 개방 치수 "E"는 37.56mm 이며; 400에서, 온수 출력은 21.58 bar 출력 압력에서 105℃ 이며; 410에서, 2 상 매체가 형성되는 것이 표시되며; 420에서, 105℃인 단상 온수가 표시된다.
탈기 장치(100) 또는 이를 이용하는 시스템의 다른 실시예는 일반적인 용어로 설명될 것이다.
일 실시예에 따르면, 본원에 개시된 바와 같이 이용 될 때, 탈기 장치(100)는 액체 입자를 예열 및 분리하여 비 응축성 가스를 방출 할 수 있게 한다. 탈 기기 장치의 입구에서 비 응축성 가스는 배출 스팀과 함께 순간적으로 방출되어 제거되며, 탈기기의 탈기 성능은 배출되는 물이 원하는 농도의 산소(일반적으로 7ppb 미만) 및 이산화 탄소가 없는 레벨(0에 가까운)에 도달하도록 상당히 개선된다.
또 다른 실시예에 따르면, 탈기 장치(100)는 확산기를 가지지 않고, 장치 내의 가열 공정은 초음속으로 2상 단계에서 완료되고, 이 시점에서 모든 비 응축 성 가스가 액체로부터 방출(탈기)되고, 거품의 형태로 존재한다. 배출 및 탈기 된 액체는 이어서 탈기기로 보내지며, 여기서 비 응축성 기포는 액체로부터 순간적으로 떠오르고, 순간적으로 배출 스팀과 함께 제거된다. 남아있는 액체는 실질적으로 비 응축 성 가스의 농도가 매우 낮아서 이들을 제거 하기 위한 탈기기의 부담을 대폭 줄인다. 따라서 탈기기를 떠나는 액체 내의 응축되지 않는 가스의 최종 농도는 실질적으로 감소된다. 결과적으로 보일러의 부식 과정이 실질적으로 제거된다. 본원에 개시된 바와 같은 탈기 장치(100)는 또한 새로운 하류의 탈기기의 크기 및 비용을 감소시킨다.
다른 실시예에 따르면, 탈기 장치(100)를 사용하는 시스템은 표면 유형 열 교환기를 녹색 인라인 2상 컴팩트 직접 접촉 탈기 장치(100)로 대체 할 수 있게 하며, 여기에 개시된 바와 같이 냉수는 탈기되고 스팀으로 가열된다. 가열하는 동안 비 응축성 가스는 미세 기포의 형태로 물에서 집중적으로 방출된다. 하류 탈기기로 들어가면 응축되지 않는 가스가 즉시 배출되어 배출 스팀과 함께 시스템에서 제거되고, 탈기 성능은 하류 탈기기의 물이 원하는 농도의 산소(일반적으로 7ppb 미만) 및 이산화 탄소가 없는 레벨(0에 가까운)에 도달하도록 상당히 개선된다. 이는 종래의 탈기기의 가열 및 탈기 용량을 실질적으로 감소시켜 탈기기의 크기 및 비용을 감소시킨다.
또 다른 실시예에 따르면, 임의의 온도의 냉각 및 탈 금속화 된 보충 유체는 인-라인 탈기 장치(100)로 도입되며, 가스 또는 스팀과 직접 접촉하여 탈기되고 가열된다. 탈기 장치에서 처리하는 동안 유체는 방출된 비 응축성 가스의 거품과 혼합된 미세한 입자로 분해된다. 하류 탈기기로 유입되면, 응축되지 않는 가스가 즉시 배출되어 배출 스팀과 함께 시스템에서 제거되고, 탈기 성능은 물이 원하는 농도의 산소(일반적으로 7ppb 미만) 및 이산화 탄소가 없는 레벨(0에 가까운)에 도달하도록 상당히 개선된다.
다른 실시예에 따르면, 여기에 개시된 바와 같은 탈기 장치(100)는 가열 및 탈기 능력을 상당히 증가시킴으로써 기존의 탈기기의 한계를 극복 할 수 있다.
여기에 개시된 다양한 시스템에서, 가스 또는 스팀은 예를 들어 입구(202)와 같은 대형 제트 노즐을 통해 탈기 장치(100)로 들어간다 (도 1 참조). 차가운 유체는 가령 입구(306)와 같은 하나 또는 복수의 노즐에 의해 공급된다.(도 1) 전술한 혼합 과정 동안, 가스 또는 스팀은 응축되고, 낮은 온도의 배기 유체(스팀보다 낮은 온도, 차가운 유체보다 높은 온도)로 열 에너지를 전달한다. 빠르게 제어되는 스팀 응축은 수격현상을 방지하고, 시스템의 고유한 소음 및 진동을 방지한다. 시스템은 조용하고 진동이 없게 동작된다.
앞선 모두를 고려하여, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 개시된 바와 같은 탈기 장치(100) 및 탈기 장치를 이용하는 시스템을 포함할 뿐만 아니라, 본원에 개시된 바와 같은 탈기 장치(100)를 사용하여 공정 중에 가열될 수 있는 단상의 탈기된 물을 생성하기 위한 에너지 절감 방법을 포함한다. 이 방법은 일반적으로 다음의 단계를 포함한다: 탈기기에 공급수를 공급을 공급하는 단계; 탈기기에 스팀을 공급하는 단계; 상기 탈기기는 본 명세서에 개시된 바와 같이 단상의 탈기된 물을 생성하는 구조를 가지며 본 명세서에 개시된 바와 같이 단상의 탈기된 물을 생성하도록 동작하는 단계; 및 상기 단상의 탈기된 물을 사용자 또는 수용부에 전달하는 단계;를 포함하고, 상기 공급된 단상의 탈기된 물은 상기 공급수의 온도보다 더 높다.
전술 한 모든 것 이외에, 탈기 장치(100)의 다른 실시예는 다음을 포함한다:
제1실시예는 액체, 특히 물의 가열, 응축, 탈기 및 펌핑을 위한 원형, 정사각형, 삼각형 또는 타원형으로 된 기체, 액체, 2상 또는 스팀 노즐을 갖는 녹색(친환경) 2상 직접 접촉 탈기기 형태의 장치를 포함한다.
제2실시예는 제1실시예에 따른 장치를 포함하되, 기체, 스팀, 2상 유체 또는 액체를 위한 단일 또는 다중 입구를 더 포함한다.
제3실시예는 제1 내지 2실시예 중 어느 하나의 실시예에 따른 장치를 포함하되, 입구 노즐 또는 노즐이 혼합 노즐 또는 노즐과 정렬되는 배열체를 더 포함한다.
제4실시예는 제1 내지 제3실시예 중 어느 하나의 실시예에 따른 장치를 포함하되, 혼합 섹션 또는 가스 또는 스팀이 초음속에서 액체와 혼합되는 섹션을 더 포함한다.
제5실시예는 제1 내지 제4실시예 중 어느 하나의 실시예에 따른 장치를 포함하되, 비 응축성 가스가 기포의 형태로 액체부터 방출되도록 되며, 가스 또는 스팀을 응축시키고 액체를 기 설정된 온도로 가열하는 것을 더 포함한다.
제6실시예는 제1 내지 제5실시예 중 어느 하나의 실시예에 따른 장치를 포함하되, 건물 및 산업에서 열, 전기 및 가정용 온수를 생성하기 위해 지역 난방 시스템으로부터 응축물을 수집 및 펌핑하도록 구성된다.
제7실시예는 제1 내지 제6실시예 중 어느 하나의 실시예에 따른 장치를 포함하되, 최대 600 psig의 압력 및 최대 700 ℉의 온도의 다양한 압력의 유입 가스, 스팀, 액체 또는 다상 유체를 조합하는 것을 더 포함한다.
제8실시예는 제1 내지 제7실시예 중 어느 하나의 실시예에 따른 장치를 포함하되, 상기 장치가 가스 및 액체의 상이한 유동을 가열, 응축 및 탈기하는데 사용된다.
제9실시예는 제1 내지 제8실시예 중 어느 하나의 실시예에 따른 장치를 포함하되, 규정된 온도를 갖는 출구 액체를 제공하는 것을 더 포함한다.
제10실시예는 제1 내지 제9실시예 중 어느 하나의 실시예에 따른 장치를 포함하되, 여기서 유입 가스 또는 스팀 노즐의 직경은 압력, 온도 및 양(quantity) 파라미터에 비례하는 인자에 의해 동일한 노즐의 목부분(throat)의 직경보다 크다.
제11실시예는 제1 내지 제10실시예 중 어느 하나의 실시예에 따른 장치를 포함하되, 여기서 배출 가스 또는 스팀 노즐의 직경은 압력, 온도 및 압력에 비례하는 인자에 의해 출구 가스 노즐과 장치 본체 사이의 갭보다 크다.
제12실시예는 제1 내지 제11실시예 중 어느 하나의 실시예에 따른 장치를 포함하되, 여기서 입구 가스 또는 스팀 노즐의 직경이 스팀의 출구 또는 가스 노즐의 직경보다 30%크다.
제13실시예는 제1 내지 제12실시예 중 어느 하나의 실시예에 따른 장치를 포함하되, 여기서 스팀 출구 노즐의 직경이 장치로부터의 2상 혼합물 출구의 직경과 동일하다.
제14실시예는 제1 내지 제13실시예 중 어느 하나의 실시예에 따른 장치를 포함하되, 상기 장치는 입자 및 연기로부터 다양한 액체 및 가스를 가열 및 세정하기 위한 스크러버로서 사용된다.
제15실시예는 제1 내지 제14실시예 중 어느 하나의 실시예에 따른 장치를 포함하되, 상기 장치는 발전소 및 보일러 실의 예열기로서 사용된다.
제16실시예는 제1 내지 제15실시예 중 어느 하나의 실시예에 따른 장치를 포함하되, 작동되어 주입된 유체의 압력보다 낮은 압력과 아음속 속도에서 방출되는 비 응축성 가스의 기포와 액체의 2상 혼합물을 위한 출구 섹션을 더 포함하는 것을 포함한다.
제17실시예는 제1 내지 제16실시예 중 어느 하나의 실시예에 따른 장치를 포함하되, 상기 장치는 캐비테이션을 방지하기 위해 원심 펌프의 입구 및 출구에서 사용된다.
제18실시예는 제1 내지 제17실시예 중 어느 하나의 실시예에 따른 장치를 포함하되, 캐비테이션을 방지하기 위해 원심 펌프의 입구 및 출구에 체크 밸브를 추가로 포함하는 것을 더 포함한다.
제19실시예는 제1 내지 제18실시예 중 어느 하나의 실시예에 따른 장치를 포함하되, 여기서 상기 장치는 중질 원유를 분해하기 위해 사용된다.
제20실시예는 제1 내지 제19실시예 중 어느 하나의 실시예에 따른 장치를 포함하되, 상기 장치는 가열 및 탈기 목적을 위해 상이한 액체 및 기체와 혼합하기 위한 용기의 내부에 설치된다.
제21실시예는 제1 내지 제20실시예 중 어느 하나의 실시예에 따른 장치를 포함하되, 상기 장치는 캐비테이션 힘을 이용하여 지하 우물을 파쇄하는 데 사용된다.
제22실시예는 제1 내지 제21실시예 중 어느 하나의 실시예에 따른 장치를 포함하되, 상기 장치는 개선된 지열 시스템, 강화된 오일 복원 또는 메탄올 생산을 위해 사용된다.
제23실시예는 제1 내지 제22실시예 중 어느 하나의 실시예에 따른 장치를 포함하되, 상기 장치는 다양한 화학적 공정, 식품 가공, 석유, 유제품, 제조, 증류/양조, 담수화, 세정방법, 저온살균, 살균, 물의 가열, 폐열 재생, 열교환, 탈지, 슬러리의 가열, 세탁, 요리, 산을 이용한 세척, 담금질 및 템퍼링과 같은 다양한 공정에 사용된다.
제24실시예는 제1 내지 제23실시예 중 어느 하나의 실시예에 따른 장치를 포함하되, 상기 장치는 발전소, 보일러 플랜트, 합성 연료용 액체 탄화수소의 제조, 또는 일산화탄소와 수소의 혼합물의 액체로의 전환(Bergius-Dyus 및 Fischer-Troesch 공정)을 위한 신규 및 개조된 응용 분야에 사용된다.
제25실시예는 제1 내지 제24실시예 중 어느 하나의 실시예에 따른 장치를 포함하되, 상기 장치는 바이오 가스 생산, 맥주 제조, 강화된 오일 복원, 아스팔트 생산 설비, 제철소 및 식물에 비료를 주는 것에 사용되거나 석탄의 액화 및 가스화에 사용된다.
제26실시예는 제1 내지 제25실시예 중 어느 하나의 실시예에 따른 장치를 포함하되, 상기 장치는 고효율 가스 및 미립자 제거, 연기 및 배기 가스 세정, 또는 습식 스크러버에서 다양한 가스 유동으로부터의 오염 물질을 중화 시약에 직접접촉시키는 것과 같은 환경 프로세스에 사용된다.
제27실시예는 제1 내지 제26실시예 중 어느 하나의 실시예에 따른 장치를 포함하되, 상기 장치는 다양한 상용, 주거 및 산업 가열 공정, 화학 물질 복원 또는 지역 에너지 시스템에 사용된다.
제28 실시예는 제1 내지 제27실시예 중 어느 하나의 실시예에 따른 장치를 포함하되, 상기 장치는 다양한 전력 시스템, 상업적, 주거 및 산업 가열 공정 또는 지역 에너지 시스템에서, 파이프 시스템 내에서의 이동 중의 소음을 방지하기 위해 와류식 탈기기에서 액체의 탈기를 위해 사용된다.
제29 실시예는 제1 내지 제28실시예 중 어느 하나의 실시예에 따른 장치를 포함하되, 상기 장치는 다양한 발전, 상업, 주거 및 산업 가열 공정 또는 지역 에너지 시스템에서, 액체가 탈기기에 들어가기 전에 비 응축성 가스를 제거하기 위한 공기 제거기를 더 포함한다.
제30 실시예는 제1 내지 제29실시예 중 어느 하나의 실시예에 따른 장치를 포함하되, 상기 장치는 다양한 발전, 상업, 주거 및 산업 가열 공정 또는 지역 에너지 시스템에서 에멀젼의 생산에 사용된다.
제31 실시예는 제1 내지 제30실시예 중 어느 하나의 실시예에 따른 장치를 포함하되, 상기 장치는 공급수의 가열 및 탈기를 위한 화석 및 원자력 발전소에서 사용되거나, 냉각수 손실의 사고(LOCA) 동안 반응기를 냉각시킨다.
제32 실시예는 제1 내지 제31실시예 중 어느 하나의 실시예에 따른 장치를 포함하되, 기존의 가열 시스템에서 직접 유압 루프로서 작동하는 천음속 장치, 난류화 된 와류 기체의 제거기 / 탈기기, 제어 펌프 및 다기능 제어 시스템을 더 포함한다.
제33 실시예는 제1 내지 제32실시예 중 어느 하나의 실시예에 따른 장치를 포함하되, 기존의 가열 시스템에서 수력 분리를 제공하는 고도로 난류화된 열 교환기를 더 포함한다.
본 발명은 단지 제한된 수의 실시예와 관련하여 상세히 설명되었지만, 본 발명은 이러한 개시된 실시예에 제한되지 않는다는 것은 쉽게 이해되어야 한다. 오히려, 본 발명은 지금까지 기술되지 않았지만 본 발명의 사상 및 범위와 상응하는 임의의 수의 변형, 변경, 대체 또는 균등 한 구성을 포함하도록 변형 될 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예들이 설명되었지만, 본 발명의 양상들은 설명 된 실시예들 중 일부만을 포함 할 수 있음을 이해해야 한다.
따라서, 본 발명은 전술한 설명에 의해 제한되는 것으로 이해되어서는 안되며, 첨부 된 청구항의 범위에 의해서만 제한된다.
100: 탈기 장치 102: 중심축
200: 제 1 유입 유동 경로 210: 압축 챔버
216: 제 1 진입 포트
300: 제 2 유입 유동 경로 304: 제 2 진입 포트
400: 유출 유동 경로

Claims (16)

  1. 에너지 절감형 탈기 장치(deaerator device)로서,
    수렴하는 측벽을 갖는 원뿔형 입구로부터 발산하는 측벽을 갖는 팽창 챔버로, 수렴하는 측벽을 갖는 압축 챔버로, 출구로의 상기 탈기 장치의 중심축을 일반적으로 따르는 제1유입 경로로서, 상기 압축 챔버의 제1진입 포트는 상기 팽창 챔버의 출구에 의해 한정되는, 제1 유입 경로; 및
    상기 압축 챔버의 링 형상의 제2진입 포트를 형성하도록 수렴하는 측벽을 갖는 제2유입 경로로서, 상기 링 형상의 제2진입 포트는 상기 제1진입 포트의 주변에 동심원 상에 배치되는, 제2 유입 경로;를 포함하며,
    상기 제1유입 경로 및 상기 제2유입 경로는 상기 압축 챔버에서 수렴하고, 두가지 유입 경로는 상기 출구를 향하여 지향되는 배출 유동 경로를 형성하는 탈기 장치.
  2. 제1항에 있어서
    상기 제1유입 경로는 제1유동성 매체를 수용하도록 되고;
    상기 제2유입 경로는 제2유동성 매체를 수용하도록 되고;
    상기 제1유동성 매체 및 상기 제2유동성 매체는 상기 압축 챔버에서 결합되어 2상 유동성 매체를 형성하고;
    상기 압축 챔버는 2상 유동성 매체를 압축하도록 되어, 상기 배출 유동 경로가 단상의 탈기 유동성 매체로 포함하는, 탈기 장치.
  3. 제2항에 있어서
    상기 제1유동성 매체는 스팀을 포함하고;
    상기 제2유동성 매체는 물을 포함하는, 탈기 장치.
  4. 제2항에 있어서
    상기 제1유동성 매체는 물을 포함하고; 및
    상기 제2유동성 매체는 스팀을 포함하는, 탈기 장치.
  5. 제2항에 있어서
    상기 제1유동성 매체는 상기 제2유동성 매체보다 큰 유동력(flow force)을 갖는, 탈기 장치.
  6. 제2항에 있어서
    상기 압축 챔버 내의 상기 2상 유동성 매체는 물 및 가스 기포를 포함하고;
    상기 압축 챔버는 상기 2상 유동성 매체를 압축하도록 되어, 상기 가스 기포가 응축되고 상기 배출 유동 경로는 단상의 탈기된 물을 포함하는, 탈기 장치.
  7. 제2항에 있어서
    상기 압축 챔버 내의 상기 2상 유동성 매체는 초음속으로 유동하고; 및
    상기 탈기 장치 외부의 상기 배출 유동 경로 내의 상기 단상의 탈기 유동성 매체는 음속보다 느린 속도로 유동하는, 탈기 장치.
  8. 제7항에 있어서
    상기 제1유동성 매체는 제1유동 압력을 가지며;
    상기 제2유동성 매체는 제2유동 압력을 가지며; 및
    상기 단상의 탈기 유동성 매체는 상기 제1유동 압력 보다 작고 상기 제2유동 압력보다 낮은 제3유동 압력을 갖는, 탈기 장치.
  9. 제2항에 있어서
    상기 제1유동성 매체는 공급수 또는 스팀 중 하나이며;
    상기 제2유동성 매체는 공급수 또는 스팀 중 다른 하나이며;
    상기 단상의 탈기 유동성 매체는 상기 공급수 보다 높은 온도의 단상의 탈기된 물로 구성되는, 탈기 장치.
  10. 에너지 절감형 탈기 시스템으로서,
    공급수의 공급원;
    스팀의 공급원;
    상기 공급수 및 상기 스팀을 수용하는 에너지 절감형 탈기 장치;를 포함하고
    상기 에너지 절감형 탈기 장치는:
    수렴하는 측벽을 갖는 원뿔형 입구로부터 발산하는 측벽을 갖는 팽창 챔버로, 수렴하는 측벽을 갖는 압축 챔버로, 출구로의 상기 탈기 장치의 중심축에 일반적으로 따르는 제1유입 경로로서, 상기 압축 챔버 제1진입 포트는 상기 팽창 챔버의 출구에 의해 한정되며, 상기 제1유입 경로는 상기 공급수 및 상기 스팀 중 어느 하나를 수용하도록 된, 제1 유입 경로; 및
    상기 압축 챔버의 링 형상의 제2진입 포트를 형성하도록 수렴하는 측벽을 갖는 제2유입 경로로서, 상기 링 형상의 제2진입 포트는 상기 제1진입 포트의 주변에 동심원 상에 배치되며, 상기 제2유입 경로는 상기 공급수 및 상기 스팀 중 다른 하나를 수용하도록 된, 제2 유입 경로;를 포함하되,
    상기 제1유입 경로 및 상기 제2유입 경로는 상기 압축 챔버에서 수렴하고, 두가지 상기 유입 경로는 상기 출구를 향하여 지향되는 배출 유동 경로를 형성하고;
    상기 공급수 및 상기 스팀은 상기 압축 챔버에서 결합되어 물 및 가스 기포로 구성된 2상 유동성 매체를 형성하고;
    상기 압축 챔버는 상기 2상 유동성 매체를 압축하도록 되어, 상기 가스 기포가 응축되고 상기 배출 유동 경로가 단상의 탈기된 물을 포함하며;
    상기 단상의 탈기된 물을 수용하는 수용부를 포함하는, 탈기 시스템.
  11. 제10항에 있어서
    상기 단상의 탈기된 물은 상기 공급수보다 더 높은 온도를 갖는, 탈기 시스템.
  12. 제10항에 있어서
    상기 탈기 장치 및 상기 수용부 사이에 배치된 패킹을 더 포함하고,
    상기 패킹은 구조적으로 배치되고 상기 스팀 내의 오염물, 화학물 또는 오염물의 제거를 용이하게 하고,
    상기 오염물, 화학물 또는 오염물은 상기 수용부의 물에 완전이 결합되고 포획되는, 탈기 시스템.
  13. 제10항에 있어서, 상기 탈기 장치는 제1탈기 장치이고,
    제2탈기 장치; 및
    펌프;를 더 포함하고,
    상기 제1탈기 장치는 상기 펌프의 흡입측에 연결되고, 상기 제2탈기 장치는 상기 펌프의 배출측에 연결되는, 탈기 시스템.
  14. 제11항에 있어서
    구조적으로 구성되고 상기 공급수보다 더 높은 온도를 갖는 상기 단상의 탈기된 물을 수용하도록 배치되는 열 교환기를 더 포함하는, 탈기 시스템.
  15. 단상의 탈기된 물을 생성하는 에너지 절감형 탈기 방법으로서,
    에너지 절감형 탈기 장치에 공급수를 공급하는 단계;
    상기 에너지 절감형 탈기 장치에 스팀을 공급하는 단계; 를 포함하고,
    상기 에너지 절감형 탈기 장치는
    수렴하는 측벽을 갖는 원뿔형 입구로부터 발산하는 측벽을 갖는 팽창 챔버로, 수렴하는 측벽을 갖는 압축 챔버로, 출구로의 상기 탈기 장치의 중심축에 일반적으로 따르는 제1유입 경로로서, 상기 압축 챔버의 제1진입 포트는 상기 팽창 챔버의 출구에 의해 한정되며, 상기 제1유입 경로는 상기 공급수 및 상기 스팀 중 어느 하나를 수용하도록 구성되는, 제1유입 경로; 및
    상기 압축 챔버의 링 형상의 제2진입 포트를 형성하도록 수렴하는 측벽을 갖는 제2유입 경로로서, 상기 링 형상의 제2진입 포트는 상기 제1진입 포트의 주변에 동심원 상에 배치되며, 상기 제2유입 경로는 상기 공급수 및 상기 스팀 중 다른 하나를 수용하도록 구성되는, 제2유입 경로;를 포함하며,
    상기 제1유입 경로 및 상기 제2유입 경로는 상기 압축 챔버에서 수렴하고, 두가지 상기 유입 경로는 상기 출구를 향하여 지향되는 배출 유동 경로를 형성하고;
    상기 공급수 및 상기 스팀은 상기 압축 챔버에서 결합되어 물 및 가스 기포로 구성된 2상 유동성 매체를 형성하고;
    상기 압축 챔버는 상기 2상 유동성 매체를 압축하여 상기 가스 기포가 응축되고 상기 배출 유동 경로가 단상의 탈기된 물로 구성되도록 되며,
    상기 단상의 탈기된 물을 사용자 또는 수용부에 전달하는 단계를 포함하는, 탈기 방법.
  16. 제15항에 있어서
    상기 전달된 단상의 탈기된 물은 상기 공급수보다 더 높은 온도를 갖는, 탈기 방법.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017212726B3 (de) * 2017-07-25 2018-09-13 Robert Bosch Gmbh Strahlpumpeneinheit zum Steuern eines gasförmigen Mediums
US11035570B2 (en) * 2018-08-14 2021-06-15 Airgas, Inc. Method for removing large amounts of condensate from an underground vault steam system during startup
US20220282739A1 (en) * 2021-03-05 2022-09-08 Honeywell International Inc. Mixture entrainment device
US20230093179A1 (en) * 2021-09-21 2023-03-23 Statco Engineering & Fabricators LLC Continuous multi-stream liquid product deaeration system and method

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2050624C (en) * 1990-09-06 1996-06-04 Vladimir Vladimirowitsch Fissenko Method and device for acting upon fluids by means of a shock wave
EP0541925B1 (en) * 1991-09-13 1996-11-20 Kabushiki Kaisha Toshiba Steam injector
CA2129901A1 (en) * 1992-02-11 1993-09-02 Efim Fuks A two-phase supersonic flow system
FR2746484B1 (fr) * 1996-03-25 1998-04-24 Commissariat Energie Atomique Dispositif d'alimentation en eau sous pression de la source d'eau d'un injecteur a vapeur
JP3847962B2 (ja) * 1997-07-30 2006-11-22 株式会社東芝 発電プラントの給水加熱システム
IL122396A0 (en) * 1997-12-02 1998-06-15 Pekerman Oleg Method of heating and/or homogenizing of liquid products in a steam-liquid injector
JP4095737B2 (ja) * 1999-03-29 2008-06-04 日本エア・リキード株式会社 洗浄集塵装置及び排ガス処理設備
IT1311158B1 (it) * 1999-11-30 2002-03-04 Rossi & Catelli Spa Metodo e dispositivo per la sterilizzazione ed omogeneizzazione diprodotti liquidi
US7059591B2 (en) * 2003-10-10 2006-06-13 Bortkevitch Sergey V Method and apparatus for enhanced oil recovery by injection of a micro-dispersed gas-liquid mixture into the oil-bearing formation
JP4402969B2 (ja) * 2004-01-30 2010-01-20 株式会社東芝 ろ過器
JP4551165B2 (ja) * 2004-09-09 2010-09-22 三菱重工業株式会社 除塵装置、有機系燃料のガス化システムおよび液体燃料製造システム
WO2007094434A1 (ja) * 2006-02-15 2007-08-23 National University Corporation Okayama University 脱気・溶解装置及び脱気・溶解方法
US7614614B2 (en) * 2006-02-15 2009-11-10 Exica, Inc. Venturi apparatus
CN101952019B (zh) * 2007-09-07 2014-03-12 湍流能量公司 流体的动态混合
US8834074B2 (en) * 2010-10-29 2014-09-16 General Electric Company Back mixing device for pneumatic conveying systems
GB201111082D0 (en) * 2011-06-29 2011-08-10 Univ Leeds Bubble generation
EP2799117A4 (en) * 2011-12-27 2016-03-30 Sung Woo Kim VENTURISPRINTER FOR SMOKE CONTROL AND DEVICE FOR REMOVING SMOKE AND TOXIC GASES

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