RU2269735C1 - Устройство для предотвращения образования накипи - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области теплотехники и предназначено для предотвращения образования накипи на рабочих поверхностях нагрева теплообменной аппаратуры. Устройство для предотвращения образования накипи содержит импульсный ультразвуковой генератор, волноводную колебательную систему с обмоткой возбуждения. Устройство дополнительно содержит соленоид с ферромагнитным сердечником внутри, последовательно включенный с обмоткой волноводной колебательной системы ультразвукового импульсного генератора. Такое выполнение устройства для предотвращения образования накипи позволяет повысить его эффективность за счет комплексного воздействия на процесс солевых отложений (образование накипи). 1 ил.

Description

Изобретение относится к области теплотехники и предназначено для предупреждения солевых отложений (накипи) на рабочих поверхностях нагрева теплообменного оборудования: паровых и водяных котлов низкого и среднего давления, теплообменниках, водонагревателях, кормозапарниках и т.д. Отложения приводят к серьезным экономическим затратам, т.к. необходимо более часто проводить профилактические и капитальные ремонты.

Существует много методов, способов и устройств для решения этой проблемы, однако она далека от своего окончательного решения в виду сложности проблемы.

Известно изобретение (авт. свид. СССР №480898, кл. F 28 G 7/00 - из наиболее ранних), в котором противонакипный эффект создается за счет возбуждения колебаний на поверхностях нагрева и водной среде создаваемых пневматическим шариковым вибратором, отличительная особенность состоит в том, что сопла вибратора размещены на установленном внутри обоймы подводящего патрубка, оси сопла расположены в плоскости волновода. Известное изобретение, как показал опыт, имеет серьезный недостаток, заключающийся в том, что оно возбуждает ограниченный спектр частот, до 400 Гц, что во многих случаях, а именно на водах с высокой общей жесткостью не позволяет достичь положительного эффекта (см. справочник "Вибрации в технике", том 4, М., Машиностроение, 1988 г., стр.296).

Известно изобретение (авт. свид. СССР №848963, кл. F 28 G 7/00), являющееся усовершенствованием изобретения №480898, но ему присуще те же недостатки.

В качестве прототипа нами выбрано изобретение (авт. свид. СССР №839421, кл. F 28 G 7/00, 1981 г. "Импульсный ультразвуковой генератор"), предназначенное для предупреждения отложений в теплообменной аппаратуре. Известное изобретение, как показал многолетний опыт его применения (разработка одного из авторов данной заявки) наряду с несомненными достоинствами имеет и серьезные недостатки, заключающиеся в следующем. Первое - амплитуда колебаний возбуждаемых в металлоконструкциях и водных теплообменных системах не всегда является достаточной для предупреждения солевых отложений, т.к. она является зависимой от величины металлоемкости того или иного теплообменного аппарата. Второе - магнитостриктор, применяемый в генераторе, имеет достаточно ограниченный спектр частот, не превышающий 40 кГц, т.к. изготовить преобразователь с более высоким спектром частот по конструктивным соображениям не представляется возможным.

Указанные недостатки существенно уменьшают возможности применения известного устройства (генератора) в различных технологических процессах.

Техническим решением задачи является повышение эффективности работы устройства за счет расширения технических характеристик, в частности использования энергии электромагнитного поля магнитострикционного преобразователя для предварительной обработки воды перед подачей ее в теплообменную аппаратуру.

Задача достигается тем, что устройство для предотвращения образования накипи, содержащее импульсный ультразвуковой генератор, волноводную колебательную систему с обмоткой возбуждения, отличающееся тем, что устройство содержит соленоид с ферромагнитным сердечником, последовательно включенный с обмоткой волноводной колебательной системы импульсного ультразвукового генератора.

Такое конструктивное решение позволяет существенно повысить эффективность работы устройства за счет комплексного воздействия на процесс солевых отложений (образования накипи) следующих факторов:

1) импульсного электромагнитного поля, создаваемого в соленоиде перед подачей воды;

2) импульсных механических колебаний, создаваемых волноводной колебательной системой в металлоконструкции теплообменного аппарата;

3) импульсных колебаний, передаваемых в водное пространство котла, что позволяет нарушать центр кристаллизации и существенно снизить скорость роста (интенсивность) солевых отложений.

Предложенное техническое решение не требует серьезных конструктивных изменений по сравнению с ранее известными разработками, и достижение положительного эффекта осуществляется практически при неизменных энергетических затратах.

По данным патентной и научно-технической литературы не обнаружено аналогичного предложения, что позволяет судить об изобретательском уровне заявляемой совокупности признаков.

На чертеже представлена схема конструкции устройства.

Устройство состоит из трубопровода 1 и отрезка трубы 2 из диамагнитного материала (латунь, алюминий, медь, нержавеющая сталь и т.д.), внутри которой размещен стержень из ферромагнитного материала 3, поверх трубы 2 размещена обмотка соленоида 4, служащая для создания импульсного магнитного поля и соединенная последовательно с обмоткой волноводной колебательной системы 5, состоящей из магнитострикционного пакета 6 (наиболее распространенный пакет из никеля или сплава NiCoSi) и волновода 7, один конец которого спаян с пакетом 6, а второй соединен (электросварка) с трубной доской теплообменника 8, в которой развальцованы трубки 9, в свою очередь трубные доски встроены в общий корпус теплообменного аппарата 10.

Обмотка соленоида 4 и обмотка волноводной колебательной системы 5 соединены последовательно и подключены к импульсному электрическому генератору 11. Обработанная вода выходит из теплообменника по трубопроводу 12, нагрев воды осуществляется паром, поступающим через паропровод 13, а выход пара и конденсата из паротрубного пространства через паропровод 14.

Устройство работает следующим образом.

При подаче воды по трубопроводу 1 включается импульсный ультразвуковой генератор 11 и одновременно через паропровод 13 подается пар для нагрева воды, идущей по трубкам 9. Вода, проходя по отрезку трубы 2 подвергается воздействию мощного импульсного электромагнитного поля, а наличие в центре трубы ферромагнитного стержня усиливает напряженность, создаваемую в центре отрезка трубы 2, по крайней мере, на два порядка (см. Справочник по расчету параметров катушек индуктивности. М., Энергоиздат, 1981 г., авторы М.В.Немцов, Ю.М.Шамаев).

Соли кальция и магния, растворенные в воде и обработанные магнитным полем, в значительной степени теряют способность к отложению на рабочих поверхностях нагрева (см. В.И.Классен. Омагничивание водных систем. М., Химия, 1982 г., стр.182, "Уменьшение образования накипи и других инкрустаций", Е.Ф.Тебенихин, Б.Т.Гусев. Обработка воды магнитным полем в теплоэнергетике. М., Энергия, 1970 г.). Далее вода поступает в теплообменник, где на процесс солевых отложений воздействуют импульсные механические колебания, создаваемые волноводной системой (5, 6, 7) и передаваемые через трубную доску 8 на все трубы 9, по которым вода поступает на выход.

С другой стороны импульсные колебания через воду нарушают центры кристаллизации, что также в значительной степени снижает интенсивность роста отложений.

Предложенное техническое решение, а именно комплексная обработка процесса солевых отложений, позволило значительно повысить эффективность установки по предотвращению солевых отложений в теплообменной аппаратуре различного назначения.

Следует также отметить, что решение поставленной задачи практически не потребовало экономических затрат.

Claims (1)

1. Устройство для предотвращения образования накипи, содержащее импульсный ультразвуковой генератор, волноводную колебательную систему с обмоткой возбуждения, отличающееся тем, что устройство содержит соленоид с ферромагнитным сердечником внутри, последовательно включенный с обмоткой волноводной колебательной системы ультразвукового импульсного генератора.