RU2119890C1

RU2119890C1 - Water deaeration process

Info

Publication number: RU2119890C1
Application number: RU98100004A
Authority: RU
Inventors: О.М. Кувшинов; А.Ф. Цыцаркин
Original assignee: Товарищество с ограниченной ответственностью Многопрофильное предприятие "Кварк"
Priority date: 1998-01-08
Filing date: 1998-01-08
Publication date: 1998-10-10

Abstract

FIELD: water treatment. SUBSTANCE: invention aims at enhancing efficiency at the expense of reducing allowable heating temperature of water to be deaerated to 75 C. Heated water at pressure 1-2 kg/sq.cm is mixed with steam fed at pressure 1.5-2 kg/sq.cm to form drops and steam-gas phase. Because of bubble collapse, reduced pressure occur in the liquid accompanied with shock waves. Then, thus formed stream is accelerated to speed 6- 10 m/s and directed onto curvilinear surface where it acquires centripetal acceleration in the range 500-1400 m/s² for particles moving along surface and creates artificial gravity field facilitating liberation of gas from liquid. Drops coalesce to give stream of deaerated liquid. EFFECT: increased deaeration quality and reduced power consumption. 2 tbl

Description

Изобретение относится к водоочистке. The invention relates to water treatment.

Известен способ деаэрации путем подачи нагретой до 30^oС деаэрируемой воды в колонку и одновременной подачи в колонку в противотоке к воде пара, последующего при взаимодействии потоков при нагреве воды барботаже газовых включений и слива деаэрированной воды в аккумуляторный бак и отвода парогазовой фазы [1].A known method of deaeration by feeding heated to 30 ^o With deaerated water into the column and simultaneously supplying steam to the column in countercurrent to the water, subsequent to the interaction of the flows when the water is bubbled through gas inclusions and the deaerated water is drained into the storage tank and the vapor-gas phase is removed [1].

В качестве ближайшего аналога может быть принят способ, реализованный в устройстве деаэратора нагретой воды путем нагрева деаэрируемой воды, ее ввода в деаэратор под давлением с последующим стоком деаэрированной воды в аккумуляторный бак и отводом парогазовой фазы через трубу выпора [2]. As the closest analogue, the method implemented in the device of the heated water deaerator by heating the deaerated water, introducing it into the deaerator under pressure with subsequent drainage of the deaerated water into the storage tank and removing the vapor-gas phase through the outlet pipe can be adopted [2].

Предлагаемый способ отличается от аналогов более высокой эффективностью при меньших металлоемкости и габаритах при реализации устройств с сопоставимыми параметрами и более качественной деаэрацией. The proposed method differs from analogues in higher efficiency with lower metal consumption and dimensions when implementing devices with comparable parameters and better deaeration.

Указанный эффект достигается за счет сочетания термического и акустического механизмов воздействия на деаэрируемую воду и заключается в том, что температура вводимой деаэрируемой воды составляет 75-90^oС при давлении 1-2 кг/см², одновременно вводят под давлением 1,5-2 кг/см² пар и смешивают его с деаэрируемой водой, при этом происходит образование капель и парогазовой фазы, а в результате схлопывания паровых пузырьков образование в жидкости разреженности и ударных волн, затем сформированный поток ускоряют до скорости 6-10 м/с и подают на криволинейную поверхность, где он приобретает центростремительное ускорение для частиц, следующих вдоль поверхности в диапазоне 500-1400 м/с² и создает искусственное поле тяжести, способствующее выделению газа из жидкости, при этом капли коагулируют, образуя поток деаэрированной жидкости.This effect is achieved through a combination of thermal and acoustic mechanisms of action on deaerated water and lies in the fact that the temperature of the introduced deaerated water is 75-90 ^o C at a pressure of 1-2 kg / cm ² , at the same time it is introduced under a pressure of 1.5-2 kg / cm ² of steam and mixed it with water deaeriruemoy, wherein the formation of droplets and vapor phase, and as a result of the collapse of vapor bubbles formation in the liquid and rarefaction shock waves generated then stream is accelerated to a velocity of 6-10 m / s and fed to the crooked ineynuyu surface, where it acquires the centripetal acceleration to particles following along the surface in the range of 500-1400 m / s ² and creates an artificial field of gravity that promotes separation of gas from liquid, the droplets coalesce, forming a stream of deaerated liquid.

Суть заявленного способа заключается в следующем. The essence of the claimed method is as follows.

Деаэрируемая вода поступает в смеситель деаэратора, например типа инжектора, под давлением 1-2 кг/см² и подогретый в диапазоне 75-90^oС. Одновременно в смеситель подают под давлением 1,5-2 кг/см² пар. При взаимодействии потоков воды и пара образуются капли диаметром 10-100 мкм. При этом благодаря дроблению жидкой фазы и конденсации пара процесс сопровождается интенсивными пульсациями давления и акустическими волнами способствующих выделению газа.Deaerated water enters the mixer of a deaerator, for example of the injector type, at a pressure of 1-2 kg / cm ² and heated in the range of 75-90 ^o C. At the same time, steam is supplied to the mixer at a pressure of 1.5-2 kg / cm ² . When water and steam flows interact, droplets with a diameter of 10-100 microns are formed. Moreover, due to crushing of the liquid phase and condensation of the vapor, the process is accompanied by intense pressure pulsations and acoustic waves that contribute to the evolution of gas.

Далее, с целью усиления деаэрации используют эффект центробежной сепарации, создаваемый за счет подачи потока жидкости на криволинейную поверхность, причем эффект центробежной сепарации зависит от ускорения, которому подвергают жидкость. В нашем случае сформированный поток ускоряют до скорости 6-10 м/с за счет выпуска его из смесителя через узкое, например щелевое, сопло и подают на криволинейную поверхность, образующее центростремительное ускорение а, величину которого определяют из выражения
a = w² / R
где w - скорость истечения потока из сопла, м/с;
R - радиус криволинейной поверхности, м.Further, in order to enhance deaeration, the centrifugal separation effect created by supplying a fluid flow to a curved surface is used, and the centrifugal separation effect depends on the acceleration to which the liquid is subjected. In our case, the formed flow is accelerated to a speed of 6-10 m / s due to its release from the mixer through a narrow, for example, slotted nozzle, and is fed onto a curved surface forming a centripetal acceleration a, the value of which is determined from the expression
a = w ² / R
where w is the flow rate from the nozzle, m / s;
R is the radius of the curved surface, m

При движении жидкости вдоль криволинейной поверхности скорость на самой поверхности вследствие торможения существенно меньше скорости на свободной поверхности, благодаря чему на стенке криволинейной поверхности создается давление, переменное по толщине слоя жидкости, т.е. образуется искусственное поле силы тяготения с градиентом давления по его толщине. When a fluid moves along a curved surface, the speed on the surface itself due to braking is significantly less than the speed on the free surface, due to which a pressure is created on the wall of the curved surface, which varies across the thickness of the liquid layer, i.e. an artificial gravitational force field is formed with a pressure gradient across its thickness.

В результате вышеуказанного создаются дополнительные условия для эффективного разделения парогазовой и жидкой фаз, поскольку скорость всплывания парогазовых пузырьков v (движения от стенки к центру) подчиняется зависимости
v = a•r²/ 3p,
где r - радиус пузырька;
p - коэффициент кинематической вязкости воды,
а в пристенном (пограничном) слое вследствие торможения жидкости возникает градиент давления а_эф с эффективным полем тяготения, определяемым из соотношения
a_эф = w²/2d,
где d - толщина слоя.As a result of the above, additional conditions are created for the effective separation of vapor-gas and liquid phases, since the rate of rise of vapor-gas bubbles v (movement from the wall to the center) obeys the dependence
v = a • r ² / 3p,
where r is the radius of the bubble;
p is the kinematic viscosity coefficient of water,
and in the near-wall (boundary) layer, as a result of the deceleration of the fluid, a pressure gradient arises and _eff with an effective gravitational field, determined from the relation
a _eff = w ² / 2d,
where d is the thickness of the layer.

Совместные действия вышеуказанных факторов приводит к существенному повышению выхода пузырьков в парофазовый объем, который выходит из деаэратора через трубу выпара, а деаэрированная вода стекает в аккумуляторный бак. The combined actions of the above factors leads to a significant increase in the exit of bubbles into the vapor-phase volume, which leaves the deaerator through the vapor pipe, and the deaerated water flows into the storage tank.

Исследования опытного образца деаэратора, реализующего данный способ, основные параметры которого приведены в табл.1, свидетельствуют об эффективности предложенного способа за счет лучшей технологичности и более широкой возможности использования, так как эффективная деаэрация достигается при температуре поступающей деаэрируемой воды 75^oС по сравнению с 100^oС и выше в известных способах деаэрации.Studies of a prototype deaerator that implements this method, the main parameters of which are given in table 1, indicate the effectiveness of the proposed method due to better manufacturability and wider possibilities of use, since effective deaeration is achieved at a temperature of incoming deaerated water of 75 ^o With compared to 100 ^o C and above in the known methods of deaeration.

Источники информации
1. Водоподготовка и водный режим энергообъектов низкого и среднего давления, Справочник, Кострикин Ю.М. и др., М.: Энергоатомиздат, 1990, с. 53-54.Sources of information
1. Water treatment and water regime of power facilities of low and medium pressure, Reference, Kostrikin Yu.M. et al., Moscow: Energoatomizdat, 1990, p. 53-54.

2. Авторское свидетельство СССР N 1245797, кл. F 22 D 1/28, C 02 F 1/20, 1986. 2. USSR author's certificate N 1245797, cl. F 22 D 1/28, C 02 F 1/20, 1986.

Claims

Method for deaerating water by heating deaerated water, injecting it under pressure into the deaerator and giving it centripetal acceleration followed by drainage of deaerated water into the storage tank and venting the vapor-gas phase through the vapor pipe, characterized in that the temperature of the introduced deaerated water is 75 - 90 ^o C at a pressure of 1 - 2 kg / cm ^2, administered at the same time under the pressure of 1.5 - 2 kg / cm ² steam and mixed it with water deaeriruemoy, wherein the formation of droplets and vapor phase, and as a result of the collapse of vapor bubbles transform of a fluid of discharge and shock waves, and then the generated stream is accelerated to a speed of 6 - 10 m / s and fed to a curved surface, where it acquires the centripetal acceleration to particles following along the surface in the range of 500 - 1400 m / s ² and creates an artificial field severity, contributing to the release of gas from the liquid, while the droplets coagulate, forming a stream of deaerated liquid.