RU2013686C1 - Heat accumulator - Google Patents
Heat accumulator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2013686C1 RU2013686C1 SU4951859A RU2013686C1 RU 2013686 C1 RU2013686 C1 RU 2013686C1 SU 4951859 A SU4951859 A SU 4951859A RU 2013686 C1 RU2013686 C1 RU 2013686C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steam
- chamber
- heat
- water
- receiving compartment
- Prior art date
Links
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к паро- и теплоснабжению сельскохозяйственного производства от паровой котельной. The invention relates to a power system, in particular to steam and heat supply of agricultural production from a steam boiler.
Известен водогрейный бак с трубчатым теплообменником, подсоединенным к основной системе водяного отопления, снабженный тремя водяными камерами, который служит для отопления и горячего водоснабжения и не может использоваться для получения вторичного пара из перегретой воды [1] . Known hot water tank with a tubular heat exchanger connected to the main water heating system, equipped with three water chambers, which serves for heating and hot water supply and cannot be used to produce secondary steam from superheated water [1].
Известен также аккумулятор нагретой воды переменного уровня, обогреваемый насыщенным паром и допускающий пароснабжение вторичным паром из объема перегретой воды [2] . Однако в нем исключается разделение конденсата пара от жидкого теплоносителя отопительного контура и подпиточной воды. Also known is a battery of heated water of a variable level, heated by saturated steam and allowing steam supply with secondary steam from the volume of superheated water [2]. However, it excludes the separation of steam condensate from the liquid coolant of the heating circuit and make-up water.
В качестве прототипе выбран аккумулятор теплоты, который обогревается паром, например, из парового электрокотла при исключении перемешивания получаемого конденсата с водой из отопительного контура и с подпиточной при возможности получения вторичного пара из камеры жидкого теплоносителя от вскипания перегретой воды отопительного контура [3] . В этих обстоятельствах питание электрокотла (источника пара) осуществляется собственным конденсатом греющего пара, который конденсаируется благодаря прокачиванию по трубам теплообменника, погруженного в камеру конденсата охлажденной обратной воды из линии теплосети, чем гарантируется безнакипный режим работы парового котла. As a prototype, a heat accumulator was selected, which is heated by steam, for example, from a steam electric boiler with the exception of mixing the resulting condensate with water from the heating circuit and with make-up if it is possible to obtain secondary steam from the liquid coolant chamber from boiling overheated water of the heating circuit [3]. In these circumstances, the electric boiler (steam source) is supplied with its own condensate of heating steam, which is condensed by pumping through the pipes of the heat exchanger immersed in the condensate chamber of the cooled return water from the heat supply line, which guarantees a non-scale operation of the steam boiler.
Однако наличие встроенного трубчатого теплообменника значительно усложняет эксплуатацию и удорожает конструкцию аккумулятора теплоты. Потери теплоты через стенки корпуса аккумулятора, в особенности через стенки паровой камеры, включая ее крышку, снижают полезную паропроизводительность аккумулятора в режиме технологического пароснабжения. Кроме того, подпитка по схеме прототипа для восполнения потерь конденсата из контура котла с продувкой и выпаром осуществляется технической водой линии отопления. However, the presence of an integrated tubular heat exchanger greatly complicates the operation and increases the cost of the heat accumulator. Heat losses through the walls of the battery housing, in particular through the walls of the steam chamber, including its cover, reduce the useful steam productivity of the battery in the process of steam supply. In addition, replenishment according to the prototype scheme to compensate for condensate losses from the boiler circuit with purging and evaporation is carried out by the technical water of the heating line.
Целью изобретения является снижение капитальных затрат и повышение эксплуатационной надежности аккумулятора теплоты. The aim of the invention is to reduce capital costs and increase the operational reliability of the heat accumulator.
Это достигается тем, что приемный отсек аккумулятора теплоты, соединенный с обратной линией теплосети, установлен в верхней части корпуса на крышке паровой камеры, причем выполнен он заодно с корпусом аккумулятора и сообщен с паровой камерой перепускным патрубком. Кроме того, сам перепускной патрубок совмещен с Y-образным гидрозатвором, соединяющим паровую камеру с приемным отсеком, сообщенным с атмосферой для исключения превышения расчетного давления в контуре парового котла и аккумулятора. This is achieved by the fact that the receiving compartment of the heat accumulator connected to the return line of the heating network is installed in the upper part of the housing on the lid of the steam chamber, moreover, it is integral with the battery housing and is connected to the steam chamber by a bypass pipe. In addition, the bypass pipe itself is combined with a Y-shaped water lock that connects the steam chamber with a receiving compartment in communication with the atmosphere to avoid exceeding the design pressure in the steam boiler and battery circuit.
Согласно предложенной конструктивной схеме аккумулятора теплоты охлажденная обратная вода температурой 40-65оС из линии теплосети под напором сетевого насоса подается в приемный отсек камеры жидкого теплоносителя, установленный на выпуклой во вне крышке паровой камеры, насыщенный пар в которой имеет температуру от 110-115оС в конце "зарядки" до 85-100оС после "разрядки" аккумулятора. В этих условиях конденсация насыщенного пара неизбежна на внутренней стенке крышки паровой камеры, кривизна которой характеризуется выпуклостью во вне. Образующийся конденсат будет стекать по стенке крышки и собираться в периферийной камере конденсата, выполненной в виде обечайки, установленной коаксиально корпусу в верхней его части, снабженной кольцевым днищем с примыканием своим центральным и периферийным участками соответственно к обечайке и стенке корпуса. Поток теплоты конденсации пара будет передан через стенку крышки паровой камеры к воду из обратной линии теплосети в приемном отсеке, расположенном на крышке паровой кеамеры и выполненном заодно с корпусом аккумулятора. Верхнее расположение приемного отсека позволяет совместить перепускной патрубок с гидрозатвором, а сам приемный отсек, сообщенный с атмосферой, использовать в качестве расширительного бачка.According to the proposed design scheme of the heat accumulator, cooled return water with a temperature of 40-65 о С is supplied from the heat supply line under the pressure of the mains pump to the receiving compartment of the liquid coolant chamber mounted on the convex inside the lid of the steam chamber, the saturated steam in which has a temperature of 110-115 о C at the end of the "charge" to 85-100 o C after the "discharge" of the battery. Under these conditions, condensation of saturated steam is inevitable on the inner wall of the lid of the steam chamber, the curvature of which is characterized by convexity outside. The resulting condensate will drain along the wall of the lid and collect in the peripheral condensate chamber, made in the form of a shell, mounted coaxially to the housing in its upper part, equipped with an annular bottom with its central and peripheral sections adjoining the shell and the housing wall, respectively. The heat flux of steam condensation will be transmitted through the wall of the lid of the steam chamber to the water from the return line of the heating network in the receiving compartment, located on the lid of the steam chamber and made integral with the battery case. The upper location of the receiving compartment allows you to combine the bypass pipe with a water seal, and the receiving compartment, in communication with the atmosphere, can be used as an expansion tank.
На чертеже приведена общая конструктивная схема предлагаемого аккумулятора теплоты. The drawing shows a General structural diagram of the proposed heat accumulator.
Аккумулятор теплоты содержит вертикальный цилиндрический корпус 1, камеру жидкого теплоносителя 2 с приемным отсеком 3, соединенным с обратной линией теплосети 4, паровую камеру 5, ограниченную выпукелой во вне крышкой 6, камеру конденсата 7, выполненную в виде обечайки 8, установленной коаксиально корпусу 1 в верхней его части, снабженной кольцевым днищем 9 с примыканием своим центральным 10 и периферийным 11 участками соответственно к обечайке 8 и стенке корпуса 1, и перепускной патрубок 12, выполненный в виде Y-образного гидрозатвора, соединяющего паровую камеру 5 с приемным отсеком 3, сообщенным с атмосферой через клапан 13. Подача греющего пара в отсек жидкого теплоносителя 2 осуществлена по паропроводу 14, а отвод конденсата из камеры конденсата 7 - через конденсатопровод 15. Аккумулятор соединен с системой отопления подающей линией 16, с системой дренажа - сливом 17 и дренажным патрубком 18. The heat accumulator comprises a vertical cylindrical body 1, a liquid heat carrier chamber 2 with a receiving compartment 3 connected to the return line of the heating network 4, a steam chamber 5 limited by a lid 6 convex inwardly, and a condensate chamber 7 made in the form of a shell 8 mounted coaxially to the housing 1 in its upper part, equipped with an annular bottom 9 adjacent to its central 10 and peripheral 11 sections, respectively, to the shell 8 and the wall of the housing 1, and the bypass pipe 12, made in the form of a Y-shaped valve, connecting the steam chamber 5 with a receiving compartment 3 connected to the atmosphere through the valve 13. The heating steam was supplied to the liquid coolant compartment 2 via the steam line 14, and the condensate was removed from the condensate chamber 7 through the condensate line 15. The battery is connected to the heating system by a supply line 16, with drainage system - drain 17 and drain pipe 18.
Аккумулятор теплоты работает следующим образом. The heat accumulator operates as follows.
После фазы технологического пароснабжения 19 камеры 5 по паропроводу технологического пароснабжения 19 температура насыщенного пара и воды в камере жидкого теплоносителя 2 снижается до 100-102оС, что соответствует состоянию "разрядки" аккумулятора теплоты на фазе пароснабжения. В это время вода в приемном отсеке 3 из обратной линии теплосети 4 прогрета до максимальной температуры и поток теплоты через крышку 6 паровой камеры 5 минимальный. Однако по мере отвода теплоты в отопительную систему по линии 16 в приемный отсек по линии 4 будет возвращаться охлажденный жидкий теплоноситель температурой 40-65оС при снижении температуры подаваемой воды от 100 до 75-80оС. На этой стадии разрядки аккумулятора теплоты на отопительную систему температурный напор между паровой камерой 5 и приемным отсеком 3 вызывает тепловой поток с конденсацией вторичного пара на стенке крышки 6 паровой камеры 5. Благодаря выпуклой во вне форме крышки 6 возникающий конденсат будет стекать в камеру конденсата 7, выполненную по периферии камеры жидкого теплоносителя 2 в верхней части ее в виде обечайки 8, установленной коаксиально вертикальному корпусу 1, снабженной кольцевым днищем 9 с плотным примыканием своим центральным 10 и периферийным 11 участками соответственно к обечайке 8 и стенке корпуса 1 при исключении перемешивания содержимого в камерах жидкого теплоносителя 2 и конденсата 7.After 19 phase process of steam supply chamber 5 through the steam line 19 steam supply process temperature of saturated steam and water heat transfer fluid in the chamber 2 decreases to 100-102 ° C, which corresponds to the state of "discharging" the heat accumulator to steam supply phase. At this time, the water in the receiving compartment 3 from the return line of the heating network 4 is warmed up to a maximum temperature and the heat flux through the cover 6 of the steam chamber 5 is minimal. However, as the removal of heat to the heating system via line 16 to the receiving compartment via line 4 to return cooled liquid coolant temperature 40-65 ° C when the temperature of feed water 100 to 75-80 ° C. At this stage, the heat accumulator for heating the discharge the system the temperature head between the steam chamber 5 and the receiving compartment 3 causes a heat flux with condensation of the secondary steam on the wall of the cover 6 of the steam chamber 5. Due to the convex outside the shape of the cover 6, the resulting condensate will drain into the condensate chamber 7 made on the periphery of the liquid coolant chamber 2 in the upper part of it in the form of a shell 8, mounted coaxially to the vertical housing 1, provided with an annular bottom 9 with a tight fit with its central 10 and peripheral 11 sections, respectively, to the shell 8 and the wall of the housing 1 with the exception of mixing the contents in chambers of liquid heat carrier 2 and condensate 7.
Собираемый в камере 7 конденсат по конденсатопроводу 15 может питать источник пара, а греющий пар по паропроводу 14 будет поступать под уровень воды в камере жидкого теплоносителя 2. Пузырьки греющего пара в процессе барботажа будут конденсироваться, нагревая воду и "заряжая" аккумулятор до максимальной температуры воды 110-112оС в камере жидкого теплоносителя 2 и максимального давления насыщенного пара в паровой камере 5 около 0,15 МПа (с учетом давления гидростатического столба воды в аккумуляторе). При первышении давления греющего пара в камере 5 выше предельного расчетного столб воды из соединительного канала 12, выполненного в виде Y-образного гидрозатвора, будет выброшен в приеемный отсек 3 и избыток давления в паровой камере 5 вместе с расходом пара через гидрозатвор 12 будет сброшен в приемный отсек 3, а из него - черпез атмосферный клапан 13 в атмосферу. При понижении давления в паровой камере 5 при "разрядке" аккумутора столб воды в гидрозатворе 12 из внешнего колена будет выдавлен во внутренний его патрубок, поддерживая герметичность системы до значений разрежения порядка 0,05 МПа, что соответствует температуре насыщенного пара в паровой камере около 80оС, "разряжать" аккумулятор ниже этой температуры нецелесообразно. Для этого необходимо снова обеспечить подачу греющего пара по паропроводу 14, поднять температуру воды и пара до максимальных расчетных значений, после чего цикл повторяется.Condensate collected in the chamber 7 through the condensate line 15 can feed the steam source, and the heating steam through the steam line 14 will go under the water level in the liquid coolant chamber 2. The heating steam bubbles will condense during bubbling, heating the water and “charging” the battery to the maximum water temperature 110-112 о С in the liquid heat carrier chamber 2 and the maximum saturated vapor pressure in the steam chamber 5 is about 0.15 MPa (taking into account the pressure of the hydrostatic column of water in the battery). When the pressure of the heating steam in the chamber 5 is higher than the maximum calculated column of water from the connecting channel 12, made in the form of a Y-shaped hydraulic lock, will be released into the receiving compartment 3 and the excess pressure in the steam chamber 5 along with the steam flow through the hydraulic lock 12 will be released into the receiving compartment 3, and from it - through the atmospheric valve 13 through the atmosphere. By lowering the pressure in the steam chamber at 5 "detente" akkumutora water column in the water seal 12 of the outer knee will be forced into the inner pipe it, maintaining integrity of the system prior to dilution values of about 0.05 MPa, which corresponds to the temperature of saturated steam in the steam chamber 80 of C, "discharge" the battery below this temperature is impractical. To do this, it is necessary to again ensure the supply of heating steam through the steam line 14, raise the temperature of water and steam to the maximum design values, after which the cycle repeats.
Технико-экономические параметры предлагаемого аккумулятора теплоты и прототипа таковы, что для парового электродного котла на 500 кВт, работающего в режиме зарядки 8 ч ночью в период провала электронагрузки необходимы 2 бака аккумулятора по 25 м3 полезной емкости габаритнами около 5 м высоты и 2,8 м в диаметре. Для данного диаметра крышки 5 паровой камеры 6 эффективнеая поверхность сбора конденсата составит Fк = 5 м2.The technical and economic parameters of the proposed heat accumulator and prototype are such that for a steam electrode boiler of 500 kW working in the charging mode for 8 hours at night during the period of failure of the electric load, 2 battery tanks of 25 m 3 of useful capacity with dimensions of about 5 m in height and 2.8 are needed m in diameter. For a given diameter of the cover 5 of the steam chamber 6, the effective condensate collection surface will be F k = 5 m 2 .
Конденсация пара и его сбор в камере конденсата в течение 24 ч должны компенсировать потерю конденсата в контуре парового котла, равную его производительности за 8 ч ночной работы при смешении греющего пара в камере жидкого теплоносителя с водой из отопительного контура. Балансу паропроизводительности и конденсации пара соответствует следующий баланс теплоты парообразования и теплоты конденсации, который можно выразить формулой
8Wэкηэк= 24·2, где Wэк - мощность электрического парового котла, кВт;
ηэк - КПД электрического котла по производству пара;
D - диаметр корпуса аккумулятора, соответствующий расчетному диаметру крышки паровой камеры и площади конденсации пара, м2;
αк - коэффициент теплоотдачи конвекций в большом объеме приемного отсека с внешней стороны крышки паровой камеры, в первом приближении соответствующий коэффициенту теплопередачи через эту теплообменную стенку, кВт (м2˙K);
- среднелогарифмический (во времени в течение суток) температурный напор между паровой камерой и приемным отсеком, К.The condensation of steam and its collection in the condensate chamber within 24 hours should compensate for the loss of condensate in the steam boiler circuit, equal to its capacity for 8 hours of night work when mixing the heating steam in the liquid heat carrier chamber with water from the heating circuit. The balance of steam production and steam condensation corresponds to the following balance of the heat of vaporization and the heat of condensation, which can be expressed by the formula
8W ek η ek = 24 · 2 where W ek - power of the electric steam boiler, kW;
η ek - the efficiency of the electric boiler for steam production;
D is the diameter of the battery housing, corresponding to the estimated diameter of the lid of the steam chamber and the area of vapor condensation, m 2 ;
α k is the heat transfer coefficient of convection in a large volume of the receiving compartment from the outside of the steam chamber lid, to a first approximation, corresponding to the heat transfer coefficient through this heat-exchange wall, kW (m 2 ˙ K);
- average logarithmic (in time during the day) temperature head between the steam chamber and the receiving compartment, K.
Из последнего выражеения получаем формулу для оценки необходимой расчетной величины диаметра корпуса аккумулятора
D =
Среднелогарифмический температурный напор составит
= = = 30°C где Тпк, Тоб - температура в паровой камере и температура обратной воды системы; Тмакс, мин - индексы максимального и минимального значений температур, оС.From the last expression we obtain the formula for estimating the required estimated value of the diameter of the battery case
D =
The average log temperature head will be
= = = 30 ° C where T pc , T about - the temperature in the steam chamber and the temperature of the return water of the system; T max, min - the indices of the maximum and minimum temperatures, about C.
Коэффициент теплоотдачи конвекций в большом объеме наж выпуклой вверх поверхностью согласно эмпирическим данным составляет 150-200 Вт/(м2˙К). Однако в данном случае эта величина может быть не менее чем в 2 раза увеличина благодаря впрыску обратной воды струями на теплообменную поверхность под напором сетевого насоса системы отопления. Таким образом, учитывая высокие значения коэффициента теплоотдачи со стороны конденсации (порядка 5000-10000 Вт/(м2˙К), можно считать К = α≥ 400 Кт/(м2˙К). Тогда расчетная величина диаметра корпуса аккумулятора и крышки паровой камеры составит согласно полученной выше формулы
D = 2,8 м♂♂♂
Величина расчетного среднелогарифмического напора может быть еще увеличена путем установки в приемном отсеке аккумулятора змеевика 20 системы горячего водоснабжения и подпитки. Таким образом, поставленная цель в рассматриваемом численном примере легко может быть достигнута, т. е. отказ от рекуперативного теплообменника, встроенного согласно конструктивной схеме прототипа в камеру конденсата, не уменьшит количество конденсата в контуре парового электрокотла, позводит отказаться от подпитки котлового контура водяным теплоносителем теплосети, что приведет к сокращению тепловых потерь в окружающую среду, упростит эксплуатацию, профилактические осмотры и ремонты, удешевит конструкцию теплового аккумулятора.The heat transfer coefficient of convection in a large volume is pressed upward by a convex surface according to empirical data is 150-200 W / (m 2 ˙K). However, in this case, this value can be no less than 2 times increased due to the injection of return water with jets onto the heat exchange surface under the pressure of the heating system network pump. Thus, taking into account the high values of the heat transfer coefficient on the condensation side (of the order of 5000-10000 W / (m 2 ˙K), we can assume that K = α≥ 400 Kt / (m 2 ˙K). Then the calculated value of the diameter of the battery case and steam cover cameras will be according to the above formula
D = 2.8 m♂♂♂
The value of the calculated average logarithmic pressure can be further increased by installing a coil 20 of the hot water supply and recharge system in the receiving compartment of the battery. Thus, the goal in the considered numerical example can be easily achieved, i.e., the rejection of a recuperative heat exchanger integrated in the condensate chamber according to the design scheme of the prototype will not reduce the amount of condensate in the steam electric boiler circuit, and will make it unnecessary to refuel the boiler circuit with a water heating medium , which will lead to a reduction in heat losses to the environment, simplify operation, routine inspections and repairs, and reduce the cost of the design of the heat accumulator.
При расчете в рабочем проекте масса и конструкция исходного варианта корпуса практически не изменится и усложнится. Но при этом исключается конструктивно сложный и металлоемкий трубчатый теплообменник, упрощается конструкция трубопроводов подвода греющего пара, ликвидируется расширительный бачок. Это обеспечивает снижение капитальных затрат и улучшение эксплуатационных характеристи аккумулятора теплоты. When calculating in a working draft, the mass and design of the original version of the case will practically not change and become more complicated. But at the same time, a structurally complex and metal-intensive tubular heat exchanger is eliminated, the design of heating steam supply pipelines is simplified, and the expansion tank is eliminated. This provides a reduction in capital costs and improved performance of the heat accumulator.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4951859 RU2013686C1 (en) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | Heat accumulator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4951859 RU2013686C1 (en) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | Heat accumulator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013686C1 true RU2013686C1 (en) | 1994-05-30 |
Family
ID=21582639
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4951859 RU2013686C1 (en) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | Heat accumulator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2013686C1 (en) |
-
1991
- 1991-06-28 RU SU4951859 patent/RU2013686C1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104603570B (en) | Device for energy production | |
JP5612096B2 (en) | Self-supporting pump for heated liquid, and heat-driven liquid closed-loop automatic circulation system using the same | |
RU2013686C1 (en) | Heat accumulator | |
Sudhakar et al. | Analysis and simulation of a solar water pump for lift irrigation | |
CN111397248A (en) | Green heat pump refrigerating and heating device applied to working of steam turbine | |
CN215208564U (en) | Low-temperature negative pressure distillation device | |
US4177020A (en) | Heat-powered water pump | |
CN210118730U (en) | Boiler steam recovery system | |
CN210069822U (en) | High-pressure high-temperature condensed water flash evaporation recovery system | |
CN106813411A (en) | Useless geothermal well reutilization system and its construction method | |
CN218469309U (en) | Circulating heating device for steam boiler | |
RU2249162C1 (en) | Solar steam turbine plant | |
CN201277065Y (en) | Biomass generator | |
US4416116A (en) | Thermal engine arrangement | |
CN106567811A (en) | Power generation system comprising steam heat accumulator | |
CN221005508U (en) | Dual-power energy storage hot water system | |
CN2665603Y (en) | Vacuum evaporation heating system | |
CN215216189U (en) | Drainage and exhaust steam recovery device for power plant | |
CN216924491U (en) | Heat storage system for peak shaving of heating unit | |
CN217538922U (en) | Solar-assisted coal-fired power generation system with deep peak regulation | |
CN209801456U (en) | Environment-friendly type periodical pollution discharge capacity expander used in biological thermoelectric process | |
CN217763365U (en) | Heat accumulating type modular molten salt steam production system | |
CN209991477U (en) | Waste heat utilization device of biomass gas making boiler | |
CN212882377U (en) | Recovery unit for outer steam discharge during sodium silicate production | |
CN219264244U (en) | Power grid depth peak regulation structure for once-through boiler |