RU2303475C1

RU2303475C1 - Multi-stage evaporator

Info

Publication number: RU2303475C1
Application number: RU2005139072/15A
Authority: RU
Inventors: Владимир Сергеевич Петин (RU); Владимир Сергеевич Петин; Евгений Владимирович Петин (RU); Евгений Владимирович Петин
Original assignee: Владимир Сергеевич Петин
Priority date: 2005-12-14
Filing date: 2005-12-14
Publication date: 2007-07-27

Abstract

FIELD: heat power engineering.

SUBSTANCE: multistage evaporator comprises housing, separating baffle with ports for flowing vapor, expansion chambers, condensation chambers provided with the heat exchange pipes, and guiding vertical baffles. The space between the vertical baffles receives horizontal plates that are tightly abuts against the separating and vertical baffles. The horizontal plates are mounted with a spaced relation to the housing of the evaporator. The vertical deflecting baffles are tightly abuts against the separating baffle and provided with at least one passage for flowing vapor. The edge of vertical baffle opposite to the separating wall projects out of the housing of the evaporator and tightly abuts against the housing.

EFFECT: enhanced efficiency and reliability.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в технологии получения пресной воды из солоноватой или морской воды.The invention relates to the field of power engineering and can be used in the technology of producing fresh water from brackish or sea water.

Известны испарители мгновенного вскипания (патент №2218972), состоящие из камеры расширения и конденсации.Known evaporators of instant boiling (patent No. 2218972), consisting of an expansion chamber and condensation.

Однако в этих испарителях в камерах конденсации не исключены нарушения аэродинамики паровых потоков, приводящих к загазованности трубных пучков, что снижает эффективность теплообмена, а следовательно, производительность испарителя.However, in these evaporators in the condensation chambers, aerodynamics of steam flows are not ruled out, leading to gas contamination of the tube bundles, which reduces the heat transfer efficiency and, consequently, the efficiency of the evaporator.

Наиболее близкой по технической сущности и достижимому техническому результату к заявляемому техническому решению является конструкция, выполненная по патенту №2259514, содержащая корпус, разделительную перегородку с окнами для прохода пара, камеру расширения, камеру конденсации с теплообменными трубками, патрубки для подвода и отвода испаряемой воды и дистиллята, вертикальные направляющие перегородки.The closest in technical essence and achievable technical result to the claimed technical solution is the design made according to patent No. 2259514, comprising a housing, a dividing wall with windows for the passage of steam, an expansion chamber, a condensation chamber with heat transfer tubes, pipes for supplying and discharging evaporated water and distillates, vertical guide walls.

Однако этот испаритель, принятый за прототип, имеет недостатки.However, this evaporator, taken as a prototype, has disadvantages.

Из-за отсутствия системы разделяющих перегородок в камере конденсации возможно неорганизованное движение парового потока, которое приводит к образованию множественных застойных зон с большим содержанием несконденсирующихся газов, препятствующих проникновению пара в эти зоны, что в конечном счете выводит из теплообмена поверхности нагрева конденсатора, находящиеся в этих зонах, снижает эффективность теплообмена, производительность испарителя, кроме того, вертикальные перегородки в месте сварки с корпусом подвержены коррозии.Due to the lack of a system of dividing walls in the condensation chamber, an unorganized movement of the vapor stream is possible, which leads to the formation of multiple stagnant zones with a high content of non-condensable gases that impede the penetration of steam into these zones, which ultimately removes the condenser heating surfaces located in these zones, reduces the heat transfer efficiency, the performance of the evaporator, in addition, the vertical partitions in the place of welding with the body are subject to corrosion.

Заявленное изобретение направлено на решение задачи, связанной с повышением эффективности работы известного испарителя мгновенного вскипания.The claimed invention is aimed at solving the problem associated with improving the efficiency of the known instant boiling evaporator.

Эта задача решается в испарителе мгновенного вскипания, содержащем корпус, разделительную перегородку с окнами для прохода пара, камеры расширения, камеры конденсации с теплообменными трубками, патрубки для отвода и подвода испаряемой воды, дистиллята, вертикальные направляющие перегородки, отличающемся тем, что пространство между вертикальными направляющими перегородками снабжено горизонтальными пластинами, плотно соединенными с разделительной перегородкой и вертикальными направляющими перегородками и установленными с зазором к корпусу испарителя, причем вертикальные направляющие перегородки плотно соединены с разделительной перегородкой и снабжены по меньшей мере одним паровым каналом для прохода пара, а кромка вертикальной перегородки, противоположная разделительной стенке, выступает за пределы корпуса и плотно соединена с последним.This problem is solved in an instant boiling-up evaporator, comprising a housing, a separation wall with windows for steam passage, an expansion chamber, a condensation chamber with heat exchange tubes, pipes for removing and supplying evaporated water, distillate, vertical guide walls, characterized in that the space between the vertical guides the baffles are provided with horizontal plates tightly connected to the dividing baffle and vertical guide baffles and installed with a gap to the case of the evaporator, and the vertical guide walls are tightly connected to the separation wall and provided with at least one steam channel for the passage of steam, and the edge of the vertical partition opposite the separation wall protrudes beyond the housing and is tightly connected to the latter.

Требуемый технический результат по повышению эффективности работы испарителя достигается за счет установки горизонтальной пластины между вертикальными направляющими перегородками, обеспечивающими рациональную организацию движения образовавшегося низкопотенциального пара (t_S=40-100°С) в камере конденсации. Благодаря горизонтальным пластинам пар последовательно проходит трубки трубного пучка, что уменьшает вероятность его перемешивания, а в сочетании с направляющими вертикальными перегородками с паровыми каналами обеспечивает его однонаправленное, рациональное движение с оптимальной скоростью, что обеспечивает хорошую вентиляцию теплообменных трубок. Необходимо заметить, что при контакте пара с холодной поверхностью трубок, охлаждаемых холодной водой, часть пара конденсируется. Поэтому количество пара уменьшается и для сохранения необходимой его скорости сечение (площадь) каналов уменьшают за счет уменьшения расстояния между направляющими вертикальными пластинами. После последней перегородки перед трубной доской конденсатора несконденсирующиеся газы отсасываются через патрубки на эжектирующее устройство (не показаны) или в камеры более низкого давления в многоступенчатых схемах, а коррозия швов вертикальных пластин исключается за счет выноса кромок пластин за пределы корпуса и их приварки к корпусу с наружной стороны.The required technical result to increase the efficiency of the evaporator is achieved by installing a horizontal plate between the vertical guide walls, providing a rational organization of the movement of the formed low-grade steam (t _S = 40-100 ° С) in the condensation chamber. Thanks to the horizontal plates of steam, the tubes of the tube bundle pass sequentially, which reduces the likelihood of mixing, and in combination with guide vertical partitions with steam channels ensures its unidirectional, rational movement with optimal speed, which ensures good ventilation of the heat exchange tubes. It should be noted that upon contact of steam with the cold surface of tubes cooled by cold water, part of the steam condenses. Therefore, the amount of steam is reduced and in order to maintain its necessary speed, the cross-section (area) of the channels is reduced by reducing the distance between the guide vertical plates. After the last baffle in front of the condenser tube plate, non-condensable gases are sucked out through the nozzles to an ejection device (not shown) or to lower pressure chambers in multi-stage circuits, and corrosion of the vertical plate seams is eliminated due to the removal of the plate edges outside the casing and their welding to the casing from the outside side.

Опытными исследованиями установили, что за счет предложенной конструкции удалось поддержать коэффициент теплопередачи на уровне 3000 ккал/м²·ч·°С, в тоже время без перегородок этот показатель снижался до 1000 ккал/м²·ч·°С.Experimental studies have established that due to the proposed design, it was possible to maintain the heat transfer coefficient at the level of 3000 kcal / m ² · h · ° C, at the same time, without partitions, this indicator decreased to 1000 kcal / m ² · h · ° C.

Повышенная эффективность теплообмена позволяет уменьшить недогрев и тем самым повысить тепловую экономичность испарителя и его производительность. Повышение производительности испарителя объясняется увеличением возможности генерации пара за счет адиабатного расширения, а последнее определяется возможностью конденсатора сконденсировать этот генерируемый пар или отвести скрытое тепло парообразования, выделяемое при конденсации пара.Increased heat transfer efficiency allows to reduce underheating and thereby increase the thermal efficiency of the evaporator and its productivity. The increase in evaporator productivity is explained by the increase in the possibility of generating steam due to adiabatic expansion, and the latter is determined by the ability of the condenser to condense this generated steam or to remove the latent heat of vaporization generated during steam condensation.

Новизна заявляемого изобретения подтверждается наличием отличительных признаков по сравнению с прототипом.The novelty of the claimed invention is confirmed by the presence of distinctive features in comparison with the prototype.

Перечень фигур чертежей.The list of figures drawings.

Фиг.1 - многоступенчатый испаритель мгновенного вскипания (вид с боку).Figure 1 - multistage evaporator instant boiling (side view).

Фиг.2 - многоступенчатый испаритель мгновенного вскипания (вид сверху).Figure 2 - multi-stage evaporator instant boiling (top view).

Испаритель мгновенного вскипания состоит из корпуса 1, разделительной перегородки 2, камеры конденсации 3, камеры расширения 4, окон 5, выполненных в разделительной перегородке, патрубков для перетока испаряемой жидкости 6, патрубков для отвода несконденсирующихся газов 9, теплообменника трубок 10, вертикальной направляющей перегородки 7, горизонтальных пластин 8, трубной доски 11, парового канала 12, патрубка отвода дистиллята 13, выступающих кромок 14, отверстий для перетока дистиллята 15 (не показаны).The flash boil-off evaporator consists of a housing 1, a separation partition 2, a condensation chamber 3, an expansion chamber 4, windows 5 made in the separation partition, nozzles for the overflow of evaporated liquid 6, nozzles for the removal of non-condensing gases 9, a tube heat exchanger 10, a vertical guide wall 7 , horizontal plates 8, tube plate 11, steam channel 12, branch pipe for distillate 13, protruding edges 14, holes for overflow of distillate 15 (not shown).

Испаритель мгновенного вскипания работает следующим образом. Перегретая вода через 6 поступает в расширительную камеру 4, где вскипает, образовавшийся пар через окно 5 поступает в камеру конденсации 3, где благодаря горизонтальным пластинам 8 и перегородкам 7 разделяется на параллельные потоки, движущиеся однонаправлено, причем скорость потоков регулируется паровыми каналами 12, выполненными в направляющих перегородках 7, они же обеспечивают оптимальное омывание паром трубных пучков теплообменных труб 10. Скапливаемые неконденсирующиеся газы перед трубной доской 11 отводятся через 9 на эжектор и далее в атмосферу. Конденсат пара (дистиллят) через отверстия отводится из вышестоящей камеры в нижестоящую и далее через 13 выводится из испарителя.The evaporator instant boiling is as follows. The superheated water through 6 enters the expansion chamber 4, where it boils, the steam formed through the window 5 enters the condensation chamber 3, where, thanks to the horizontal plates 8 and partitions 7, it is divided into parallel flows moving unidirectionally, and the flow rate is regulated by steam channels 12 made in guide walls 7, they also provide optimal steam washing of tube bundles of heat exchange tubes 10. Accumulated non-condensable gases in front of tube plate 11 are discharged through 9 to the ejector and to the atmosphere. Steam condensate (distillate) is discharged through openings from a higher chamber to a lower chamber and then through 13 is discharged from the evaporator.

Такая конструкция камеры конденсации обеспечивает оптимальное движение парового потока, исключая образование застойных зон, обеспечивая минимальное сопротивление паровому потоку, что в конечном счете повышает эффективность работы испарителя мгновенного вскипания.This design of the condensation chamber ensures optimal movement of the vapor stream, eliminating the formation of stagnant zones, providing minimal resistance to the vapor stream, which ultimately increases the efficiency of the flash boil-off evaporator.

Claims

A multi-stage instant boiling-off evaporator comprising a housing, a separation wall with windows for steam passage, an expansion chamber, a condensation chamber with heat exchange tubes, vertical guides, characterized in that the space between the vertical partitions in the condensation chamber is provided with horizontal plates tightly connected to the separation and vertical partitions and installed with a gap to the body of the evaporator, and the vertical guide partitions are tightly connected to the section a partition wall and provided with at least one channel for the passage of steam, the edge of the vertical partition opposite the dividing wall, protrudes beyond the evaporator body and is tightly connected to the latter from the outside.