RU2087796C1

RU2087796C1 - Plant for producing heat

Info

Publication number: RU2087796C1
Application number: RU94018691/06A
Authority: RU
Inventors: Юрий Константинович Гонтарев; Ua]; Виктор Вячеславович Покрышкин; Виктор В чеславович Покрышкин; Владимир Федорович Присняков; Сергей Васильевич Ткаченко; ков Владимир Федорович Присн; Владимир Владимирович Толстых
Original assignee: Юрий Константинович Гонтарев
Priority date: 1994-05-24
Filing date: 1994-05-24
Publication date: 1997-08-20

Abstract

FIELD: heat engineering. SUBSTANCE: plant is made up as a closed circulating loop that includes cooler 1, condenser 2, settler 4, and steam generator 6 interconnected through pipes. The steam generator is made up as tubular members provided with electric heaters 7. The closed loop is provided with a valving system. EFFECT: enhanced efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области теплообмена и теплопередачи, а более конкретно к устройствам для генерирования пара методом электронагрева, и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства для выработки тепла. The invention relates to the field of heat transfer and heat transfer, and more specifically to devices for generating steam by electric heating, and can be used in any industry for the generation of heat.

Известно парогенерирующее устройство, содержащее цилиндрический корпус с центральной трубой для вывода пара, патрубки подвода и отвода рабочей жидкости, сепарирующее устройство [1]
Известен также парогенератор, включающий подводящий трубопровод с установленным на нем корпусом, внутри которого расположены электронагреватель и датчик уровня воды [2]
Кроме того, известен парогенератор, состоящий из корпуса, внутренняя полость которого разделена коаксиальной цилиндрической обечайкой, в которой установлен электронагреватель, патрубков подвода воды и отвода пара. Обечайка делит корпус на камеру испарения и камеру перегрева [3]
Известные конструкции позволяют повысить эффективность испарения, но сложны в изготовлении, требуют частой замены и ремонта узлов и элементов конструкции.Known steam generating device containing a cylindrical body with a Central pipe for outputting steam, nozzles for supplying and discharging the working fluid, the separating device [1]
A steam generator is also known, including a supply pipe with a housing mounted on it, inside which an electric heater and a water level sensor are located [2]
In addition, a steam generator is known, consisting of a housing, the internal cavity of which is divided by a coaxial cylindrical shell, in which an electric heater is installed, water supply pipes and steam pipes. The shell divides the housing into an evaporation chamber and an overheating chamber [3]
Known designs can increase the efficiency of evaporation, but are difficult to manufacture, require frequent replacement and repair of components and structural elements.

Наиболее близким по технической сущности является электропарогенератор, представляющий собой вертикальный корпус, верхняя часть которого выполнена в виде усеченного конуса, нижний и верхний трубопроводы соответственно подвода воды и отвода пара и электронагреватель, охватывающий верхнюю часть корпуса и патрубок отвода пара [4] прототип. The closest in technical essence is an electric steam generator, which is a vertical body, the upper part of which is made in the form of a truncated cone, the lower and upper pipelines for supplying water and steam, respectively, and an electric heater covering the upper part of the body and the steam outlet [4] prototype.

Недостаток прототипа заключается в большом расходе электроэнергии, частом выходе из строя электронагревателя, что не обеспечивает надежной и устойчивой работы электропарогенератора, а также ограниченность его мощности. The disadvantage of the prototype is the high energy consumption, frequent failure of the electric heater, which does not provide reliable and stable operation of the electric steam generator, as well as its limited power.

Задача изобретения заключается в повышении эксплуатационной надежности при упрощении конструкции устройства, повышении его экономичности путем обеспечения изотермичности за счет равномерного объемного распределения выделяемой тепловой энергии в теплопередающем устройстве, что в конечном счете приводит к повышению качества, надежности и устойчивости работы системы. The objective of the invention is to increase operational reliability while simplifying the design of the device, increasing its efficiency by ensuring isothermal due to the uniform volume distribution of the released heat energy in the heat transfer device, which ultimately leads to an increase in the quality, reliability and stability of the system.

Поставленная задача обеспечивается тем, что установка для получения тепла представляет собой замкнутый циркуляуионный контур, образованный соединенными между собой теплоизолированными трубопроводами холодильником, конденсатором, отстойником и парогенератором, выполненным из образующих замкнутую полость трубчатых элементов, на боковых поверхностях которых закреплены электронагреватели в виде стальной проволоки, электроизолированной от парогенератора. На выходе парогенератора установлены предохранительный клапан, центробежный сепаратор и сигнализатор давления, а параллельно с ним подсоединен уровнемер. Герметичность и надежность замкнутого циркуляционного контура обеспечена системой соединительных и отсечных вентилей, а управление температурным режимом осуществлено через посредство электроконтактных манометров. Для удержания заданного уровня воды в парогенераторе в верхней его части на отметке номинального уровня установлен компенсатор с площадью зеркала воды, превосходящей площадь в парогенераторе в соотношении 1:10. The task is ensured by the fact that the installation for producing heat is a closed circulating loop formed by interconnected thermally insulated pipelines with a refrigerator, a condenser, a sump and a steam generator made of tubular elements forming a closed cavity, on the side surfaces of which electric heaters are fixed in the form of a steel wire, electrically insulated from the steam generator. A safety valve, a centrifugal separator and a pressure switch are installed at the output of the steam generator, and a level gauge is connected in parallel with it. The tightness and reliability of the closed circulation circuit is ensured by a system of connecting and shut-off valves, and the temperature control is carried out by means of electric contact pressure gauges. To maintain a given water level in the steam generator in its upper part at the mark of the nominal level, a compensator is installed with a water mirror area exceeding the area in the steam generator in a ratio of 1:10.

Совокупность существенных признаков предлагаемого изобретения обеспечивает достижение поставленной задачи. Навитая на трубчатые элементы стальная проволока (электронагреватель), по которой проходит ток промышленной частоты, являясь индуктором, нагревает трубчатые элементы, температура которых лежит в тех же пределах, что и температура стенок парогенератора (130-140^oC). Таким образом, постоянно заданный температурный режим не вызывает разрушений как трубчатых элементов, так и электронагревателей, обеспечивая тем самым эксплуатационную надежность установки. Оптимальное распределение выделяемой тепловой энергии в теплопередающем устройстве и изотермичность достигаются за счет выбора проволоки любой марки стали с удельным сопротивлением в пределах ρ = 0,05-0,098 Ом•мм²/м и покрытия нагреваемых поверхностей трубчатых элементов слоем изоляции, что значительно упрощает и удешевляет конструкцию установки для получения тепла. В качестве конденсатора могут быть любые теплонагревательные приборы, устройства, узлы, элементы, то есть установка может быть использована там, где есть потребность в тепле. Набором модулей трубчатых взаимозаменяемых элементов можно создать установку любой мощности по производству тепла.The set of essential features of the invention provides the achievement of the task. A steel wire (electric heater), wound on tubular elements, through which an industrial frequency current passes, being an inductor, heats tubular elements whose temperature lies in the same range as the temperature of the walls of the steam generator (130-140 ^o C). Thus, a constantly set temperature regime does not cause damage to both tubular elements and electric heaters, thereby ensuring the operational reliability of the installation. The optimal distribution of the released heat energy in the heat transfer device and isothermality are achieved by choosing a wire of any steel grade with a specific resistance of ρ = 0.05-0.098 Ohm • mm ² / m and coating the heated surfaces of the tubular elements with an insulation layer, which greatly simplifies and cheapens the design of the installation for heat. As a condenser can be any heaters, devices, units, elements, that is, the installation can be used where there is a need for heat. A set of modules of tubular interchangeable elements can create an installation of any heat production capacity.

Возможность осуществления изобретения раскрыта на примере обогрева греющей плиты этажного пресса. The possibility of carrying out the invention is disclosed by the example of heating a heating plate of a floor press.

Изобретение пояснено схемой обогрева плиты. The invention is illustrated by the heating plate.

Установка для получения тепла представляет собой замкнутый циркуляционный контур, образованный соединенными между собой теплоизолированными трубопроводами холодильником 1, греющей плитой 2 (конденсатор), отстойником 3 с вентилями 4 и 5 и парогенератором 6, выполненным из трубчатых элементов, образующих замкнутую полость, заполняемую рабочей жидкостью. На боковых поверхностях трубчатых элементов закреплены электронагреватели 7 в виде стальной проволоки любой марки стали с удельным сопротивлением ρ = 0,05-0,098 Ом•мм²/м, электроизолированной от корпуса парогенератора. Нагреваемые поверхности трубчатых элементов покрыты слоем изоляции 8. Для предотвращения попаданий жидкой фазы в трубопроводы на выходе из парогенератора 6 установлен центробежный сепаратор 9, давление в контуре и парогенераторе 6 контролируется сигнализатором 10 и предохранительным клапаном 11, настроенными на максимальное давление, которое не превышает двухкратного от заданного. Для дозирования заправки парогенератора 6 рабочей жидкостью параллельно с ним подсоединен электроконтактный уровнемер 12. Греющая плита 2 через сильфоны 13 и вентили 14 и 15 с одной стороны сообщается с холодильником 1 и контуром, а с другой стороны через сильфоны 13 и вентиль 16 с контуром и парогенератором 6. Заправка контура и слив теплоносителя осуществлены через сливной вентиль 17. Поддержание заданного уровня воды в парогенераторе 6 осуществлено через посредство компенсатора 18 с площадью зеркала воды, превосходящей площадь зеркала воды в парогенераторе 6 в соотношении 1: 10, установленного в верхней части парогенератора 6 на отметке его номинального уровня. Управление температурным режимом производится с помощью электроконтактных манометров 19 и 20. Слив теплоносителя из холодильника 1 в контуре осуществлен через вентиль 21.The heat production plant is a closed circulation circuit formed by interconnected thermally insulated pipelines with a refrigerator 1, a heating plate 2 (condenser), a sump 3 with valves 4 and 5, and a steam generator 6 made of tubular elements forming a closed cavity filled with working fluid. On the lateral surfaces of the tubular elements, electric heaters 7 are fixed in the form of steel wire of any steel grade with a specific resistance ρ = 0.05-0.098 Ohm • mm ² / m, electrically insulated from the body of the steam generator. The heated surfaces of the tubular elements are covered with an insulation layer 8. To prevent the liquid phase from entering the pipelines, a centrifugal separator 9 is installed at the outlet of the steam generator 6, the pressure in the circuit and the steam generator 6 is controlled by an alarm 10 and a safety valve 11 that are set to a maximum pressure that does not exceed twice given. To dispense the steam generator 6 with a working fluid, an electrocontact level gauge 12 is connected in parallel with it. The heating plate 2 communicates with the refrigerator 1 and the circuit on the one hand through the bellows 13 and the valves 14 and 15, and on the other hand through the bellows 13 and the valve 16 with the circuit and the steam generator 6. The circuit is filled and the coolant is drained through the drain valve 17. A predetermined water level in the steam generator 6 is maintained through a compensator 18 with a water mirror area exceeding the water mirror area in pa generator 6 in a ratio of 1: 10, installed in the upper part of the steam generator 6 at the mark of its nominal level. The temperature control is carried out using electrocontact gauges 19 and 20. The coolant is drained from the refrigerator 1 in the circuit through the valve 21.

Перед заправкой контура теплоносителем (дистиллированной водой) собранная система должна быть проверена на герметичность. Для этого предохранительный клапан 11 отсоединяют от системы, место его подключения заглушают, все вентили открывают. Затем обмыливают все стыковые соединения и через сливной вентиль 17 опрессовывают систему давлением воздуха 15 атм, после чего по спаду давления наблюдают в течение 24 часов через посредство электроконтактного (технологического) манометра 20. После проверки герметичности и перед заправкой контура теплоносителем вентили 4, 5, 17 закрывают, а вентили 14, 15, 16, 21 открывают, предохранительный клапан 11 снова подсоединяют к системе. Теплоноситель подается из холодильника 1 через вентиль 21 в замкнутую полость контура, включается питание электроконтактного уровнемера 12. По достижении заданного уровня заправки парогенератора 6 зажигается индикаторная лампочка на пульте управления (на чертеже не показано), после чего вентиль 21 закрывается, а вода подается до заполнения конденсатора 1 до заданного уровня. Система готова к работе. Работает система следующим образом. Before filling the circuit with coolant (distilled water), the assembled system must be checked for leaks. To do this, the safety valve 11 is disconnected from the system, the place of its connection is muffled, all valves are opened. Then all the butt joints are washed and the system is pressurized through a drain valve 17 with an air pressure of 15 atm, after which the pressure drop is observed for 24 hours through an electrocontact (technological) pressure gauge 20. After checking the tightness and before filling the circuit with coolant, valves 4, 5, 17 close, and the valves 14, 15, 16, 21 open, the safety valve 11 is again connected to the system. The coolant is supplied from the refrigerator 1 through the valve 21 to the closed cavity of the circuit, the power of the electrical contact level gauge 12 is turned on. Upon reaching the specified level of charging the steam generator 6, the indicator light on the control panel (not shown) is lit, after which the valve 21 closes, and the water is supplied until filling capacitor 1 to a predetermined level. The system is ready to go. The system works as follows.

В исходном состоянии отсечные вентили 16 и 15 открыты. Подается напряжение на электронагреватели 7, ток, проходя по стальной проволоке, создает переменное магнитное поле. В сечении трубчатых элементов парогенератора 6, перпендикулярных вектору магнитного поля, индуцируется ток, который разогревает материал труб, т.е. происходит преобразование электрической энергии в тепловую. Некоторая часть тепла передается к стенкам труб и за счет омического сопротивления проволоки. Тепло от разогретых стенок труб передается рабочей жидкости, которая закипает. In the initial state, the shut-off valves 16 and 15 are open. A voltage is applied to the electric heaters 7, the current passing through the steel wire creates an alternating magnetic field. In the section of the tubular elements of the steam generator 6, perpendicular to the magnetic field vector, a current is induced that heats the pipe material, i.e. there is a conversion of electrical energy into heat. Some of the heat is transferred to the walls of the pipes and due to the ohmic resistance of the wire. Heat from the heated pipe walls is transferred to the working fluid, which boils.

Образовавшийся в парогенераторе 6 пар начинает истекать в замкнутый контур через отводящий патрубок, попадая через вентиль 16 и сильфоны 13 в полость греющей плиты 2, нагревая ее до заданной температуры. Кипение жидкости в парогенераторе 6 сопровождается ростом давления в замкнутом контуре. По достижении давления 1,4-1,5 атм, контролируемого электроконтактным манометром 19, открывается вентиль 14 и через него осуществляется дренаж парогаза через холодильник 1 в атмосферу. Дренаж производится до тех пор, пока в холодильнике 1 не начнется интенсивный процесс конденсации пара, что фиксируется появлением характерного треска в холодильнике 1, свидетельствующего о схлопывании паровых пузырей в объеме жидкости. После этого дренажный вентиль 14 закрывается и давление в системе доводится до уровня рабочего 6-7 атм. Система готова к функционированию, как только на манометре 19 обозначится цифра рабочего давления (6-7 атм). После первого запуска системы в работу в прессовой плите 2 и в коленах, отводящих от плиты конденсат сильфонов 13, скапливается значительное количество теплоносителя, поэтому после первого запуска необходимо произвести дозаправку по описанной выше схеме. The steam formed in the steam generator 6 begins to flow into the closed circuit through the outlet pipe, falling through the valve 16 and the bellows 13 into the cavity of the heating plate 2, heating it to a predetermined temperature. The boiling of the liquid in the steam generator 6 is accompanied by an increase in pressure in the closed loop. Upon reaching a pressure of 1.4-1.5 atm, controlled by an electrocontact pressure gauge 19, valve 14 opens and steam gas is drained through it through the refrigerator 1 into the atmosphere. Drainage is performed until an intensive process of steam condensation begins in refrigerator 1, which is fixed by the appearance of a characteristic crack in refrigerator 1, indicating the collapse of steam bubbles in the volume of liquid. After that, the drain valve 14 is closed and the pressure in the system is brought to a working level of 6-7 atm. The system is ready for operation as soon as the operating pressure figure (6-7 atm) is indicated on the pressure gauge 19. After the first start-up of the system in operation in the press plate 2 and in the elbows, which take the condensate of the bellows 13 away from the plate, a significant amount of coolant accumulates, therefore, after the first start-up, it is necessary to refuel according to the scheme described above.

Как только давление в системе превысит максимальное 10 атм, срабатывает предохранительный клапан 11, открывается вентиль 14 и происходит дренаж парогаза через холодильник 1 в атмосферу, а настроенный также на давление 10 атм сигнализатор давление 10 отключает парогенератор от системы электропитания. As soon as the pressure in the system exceeds a maximum of 10 atm, the safety valve 11 is activated, valve 14 opens and the steam and gas are drained through the refrigerator 1 to the atmosphere, and the pressure switch 10, also set to 10 atm, disconnects the steam generator from the power supply system.

Claims

Installation for receiving heat (heating system), including a steam generator, pipelines, electric heater and pressure gauge, characterized in that the installation (system) is a closed circulation circuit formed by interconnected heat-insulated pipelines, a refrigerator, a condenser, a sump and a steam generator made of forming a closed a cavity of tubular elements, on the side surfaces of which electric heaters are fixed in the form of a steel wire with a specific resistance of 0.05 0.090 Ohm • mm ² / m, moreover, the case of the steam generator is electrically insulated from the heater, while a safety valve, a centrifugal separator and a pressure switch are installed at the output of the steam generator, and a level meter is connected in parallel with the steam generator, in addition, the closed circuit is equipped with a valve system.