RU2428624C1 - Cavitation power plant and cavitation steam generator (versions) - Google Patents
Cavitation power plant and cavitation steam generator (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2428624C1 RU2428624C1 RU2009145668/06A RU2009145668A RU2428624C1 RU 2428624 C1 RU2428624 C1 RU 2428624C1 RU 2009145668/06 A RU2009145668/06 A RU 2009145668/06A RU 2009145668 A RU2009145668 A RU 2009145668A RU 2428624 C1 RU2428624 C1 RU 2428624C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steam
- cavitation
- chamber
- pipe
- sea water
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
- Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
- Y02P80/15—On-site combined power, heat or cool generation or distribution, e.g. combined heat and power [CHP] supply
Landscapes
- Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к энергетическим установкам, позволяющим переводить в парообразное состояние различные жидкие среды без использования различного вида котлов с нагревом жидкой среды путем сжигания топлива. В частности изобретение позволяет использовать свойство жидкой среды испаряться при резком понижении давления при формировании кавитационного режима течения жидкой среды, что позволяет использовать данную установку в различных технологических установках, в частности для получения пресной воды, особенно в районах, где отсутствуют источники питьевой воды как таковые, например на буровых морских платформах или в засушливых районах на берегу морей и океанов.The invention relates to power plants, allowing to translate into a vapor state various liquid media without using different types of boilers with heating the liquid medium by burning fuel. In particular, the invention allows the use of the property of a liquid medium to evaporate during a sharp decrease in pressure during the formation of a cavitation mode of flow of a liquid medium, which allows the use of this installation in various technological installations, in particular for fresh water, especially in areas where there are no sources of drinking water as such, for example, on offshore drilling platforms or in arid areas on the shores of the seas and oceans.
Известна энергетическая установка для опреснения воды, содержащая испаритель с внешним нагревателем опресняемой жидкости, по меньшей мере один рекуперационный теплообменник возврата в испаритель тепла, получаемого испаряемой жидкостью в рабочем процессе опреснения, нагнетатель пара из испарителя в конденсатор, каналы для подвода опресняемой жидкости к испарителю и каналы слива дистиллята и рассола (см. патент RU №2077488, кл. B01D 3/06, 20.04.1997).Known power plant for desalination of water, containing an evaporator with an external heater desalinated liquid, at least one recuperative heat exchanger return to the evaporator of heat received by the evaporated liquid in the desalination process, a steam supercharger from the evaporator to the condenser, channels for supplying desalinated liquid to the evaporator and channels discharge of distillate and brine (see patent RU No. 2077488, class B01D 3/06, 04/20/1997).
Данное техническое решение достаточно просто конструктивно, но, однако, не обеспечивает рекуперации теплоты парообразования, которая сбрасывается через конденсатор и непроизводительно теряется. Кроме того, нагрев испаряемой жидкости посредством высокотемпературных источников тепла приводит к возникновению отложений солей на нагревательных поверхностях, что существенно усложняет эксплуатацию и снижает производительность данного типа дистилляционных опреснителей.This technical solution is quite simple structurally, but, however, does not provide for the recovery of the heat of vaporization, which is discharged through the condenser and unproductive lost. In addition, the heating of the evaporated liquid by means of high-temperature heat sources leads to the occurrence of salt deposits on the heating surfaces, which greatly complicates the operation and reduces the performance of this type of distillation desalination plant.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату в части, касающейся энергетической кавитационной установки, является энергетическая кавитационная установка, содержащая трубопровод подачи морской воды, насос подачи морской воды, первый и второй рекуперативные теплообменники, кавитационный парогенератор, паровой компрессор и трубопровод сброса рассола из установки (см. патент RU №2234354, кл. B01D 3/06, 20.08.2004).The closest to the invention in technical essence and the achieved result in terms of energy cavitation installation, is an energy cavitation installation comprising a sea water supply pipe, a sea water pump, first and second recuperative heat exchangers, a cavitation steam generator, a steam compressor and a brine discharge pipe from installation (see patent RU No. 2234354, CL B01D 3/06, 08/20/2004).
Данная установка является достаточно трудоемкой в изготовлении и энергозатратной, поскольку предполагает для реализации сложную в изготовлении и эксплуатации установку. Кроме того, необходимость тонкой регулировки системы и, главное, невозможность получения опресненной воды, безопасной для бытового применения, что связано с тем, что по мере удаления солей и примесей из морской воды резко увеличивается концентрация гидроокислов дейтерия и трития, концентрация которых в морской воде даже до опреснения в несколько раз превышает их концентрацию в природной пресной воде.This installation is quite time-consuming to manufacture and energy-consuming, since it involves installation that is difficult to manufacture and operate. In addition, the need for fine adjustment of the system and, most importantly, the inability to obtain desalinated water, safe for domestic use, due to the fact that with the removal of salts and impurities from seawater, the concentration of deuterium and tritium hydroxides sharply increases, the concentration of which in seawater even Before desalination, it is several times higher than their concentration in natural fresh water.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату в части, касающейся кавитационного парогенератора, является кавитационная опреснительная установка, содержащая камеру испарения, расположенный в ней кавитатор, патрубок для ввода воды, выполненный в виде конфузора, и пароотводную трубку, при этом кавитатор снабжен стержнем, подключенным к источнику колебаний, а пароотводная трубка расположена внутри стержня, причем камера испарения и пароотводная трубка снабжены электродами (см. авторское свидетельство SU №952745, кл. B01D 1/26, 23.08.1982).The closest to the invention in terms of technical nature and the achieved result in terms of cavitation steam generator, is a cavitation desalination plant containing an evaporation chamber, a cavitator located in it, a water inlet pipe made in the form of a confuser, and a steam outlet, while the cavitator is equipped with a rod connected to the source of oscillation, and the vapor drain pipe is located inside the rod, and the evaporation chamber and the vapor drain pipe are equipped with electrodes (see copyright certificate SU No. 952745, class B01D 1/26, 08.23.1982).
Данная установка позволяет переводить жидкую среду в парообразное состояние в режиме кавитационного течения, однако наличие привода колебаний вала, сквозь который проходит пароотводная трубка усложняет конструкцию устройства и увеличивает энергозатраты при эксплуатации установки.This installation allows you to translate the liquid medium into a vapor state in the cavitation flow mode, however, the presence of a shaft oscillation drive through which the steam pipe passes complicates the design of the device and increases energy consumption during operation of the installation.
Другим наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату в части, касающейся кавитационного парогенератора, является кавитационный генератор, содержащий корпус с внутренней рабочей камерой и расположенным на боковой стенке корпуса патрубком отвода из нее жидкости, размещенный в камере приводной вал, введенный в камеру через одну из торцевых стенок корпуса и установленный на валу активатор, выполненный в виде диска, на боковых поверхностях которого на стойках установлены подвижные кавитаторы, перекрывающие рабочую камеру с зазором от торцевых стенок корпуса, на которых на стойках между подвижными кавитаторами установлены подобные им неподвижные кавитаторы (см. патент RU №2115176, кл. B01F 11/02, 10.07.1998).Another closest to the invention in terms of technical nature and the achieved result in terms of cavitation steam generator is a cavitation generator comprising a housing with an internal working chamber and a pipe for discharging liquid from it located on the side wall of the housing, a drive shaft inserted in the chamber, introduced into the chamber through one of the end walls of the housing and the activator mounted on the shaft, made in the form of a disk, on the side surfaces of which movable cavitators are installed on the racks, I overlap working chamber with a gap from the end walls of the housing, on which similar stationary cavitators are installed on the posts between the movable cavitators (see patent RU No. 2115176, class B01F 11/02, July 10, 1998).
Недостатком этой конструкции является малоэффективное использование периферийных зон емкости изделия, где благодаря высокому давлению от центробежных сил кавитация отсутствует.The disadvantage of this design is the ineffective use of the peripheral zones of the product’s capacity, where, due to the high pressure from centrifugal forces, cavitation is absent.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка конструктивно простой и экономичной установки для получения парообразной фазы с возможностью получения пресной воды из морской воды.The problem to which the invention is directed, is to develop a structurally simple and economical installation for producing a vapor phase with the possibility of obtaining fresh water from sea water.
Технический результат заключается в том, что достигается повышение эффективности парообразования, снижение вредных для здоровья примесей трития и дейтерия в конденсате парообразной фазы и упрощение эксплуатации установки и кавитационных парогенераторов.The technical result consists in that an increase in the efficiency of vaporization is achieved, a reduction in the health of tritium and deuterium impurities in the vapor phase condensate and a simplification of the operation of the installation and cavitation steam generators are achieved.
Указанная задача решается, а технический результат достигается в части энергетической кавитационной установки, как объекта изобретения за счет того, что энергетическая кавитационная установка содержит трубопровод подачи морской воды, насос подачи морской воды, первый и второй рекуперативные теплообменники, кавитационный парогенератор, паровой компрессор и трубопровод сброса рассола из установки, при этом установка дополнительно снабжена прямоточным устройством магнитной обработки морской воды, гидроциклоном, системой очистки пара, конденсатором пара, емкостью сбора пресной воды и гидроударной системой конденсации пара, выполненной в виде установленного в трубопроводе подачи сжатого пара из парового компрессора затвора и подключены к трубопроводу подачи сжатого пара через клапаны, установленные один перед затвором, а другой - за затвором по ходу в трубопроводе сжатого пара, камеры пониженного и камеры повышенного давления, при этом трубопровод подачи морской воды подключен через первый рекуперативный теплообменник к насосу подачи морской воды, который выходом через прямоточное устройство магнитной обработки морской воды, гидроциклон и расположенный в конденсаторе второй рекуперитавный теплообменник подключен к входу, выполненного с плазматроном кавитационного парогенератора, который выходом рассола подключен через первый рекуперативный теплообменник к трубопроводу сброса рассола из установки и выходом пара подключен через систему очистки пара к паровому компрессору, который выходом сжатого пара подключен к трубопроводу подачи сжатого пара с установленной на нем гидроударной системой конденсации пара с камерами пониженного и повышенного давления и затвором, причем камера пониженного давления подключена к входу в паровой компрессор, а камера повышенного давления подключена к конденсатору, который подключен входом к трубопроводу подачи сжатого пара и выходом - к емкости сбора пресной воды.This problem is solved, and the technical result is achieved in terms of the energy cavitation installation as an object of the invention due to the fact that the energy cavitation installation contains a sea water supply pipe, a sea water supply pump, first and second recuperative heat exchangers, a cavitation steam generator, a steam compressor and a discharge pipe brine from the installation, while the installation is additionally equipped with a direct-flow device for magnetic treatment of sea water, a hydrocyclone, a steam treatment system , a steam condenser, a fresh-water collection tank and a hydro-shock steam condensation system made in the form of a valve installed in the compressed steam supply pipe from the steam compressor and connected to the compressed steam supply pipe through valves installed one in front of the valve and the other behind the valve in the direction the compressed steam pipeline, the low-pressure chamber and the high-pressure chamber, while the sea water supply pipe is connected through the first recuperative heat exchanger to the sea water supply pump, which Through a direct-flow seawater magnetic treatment device, a hydrocyclone and a second recuperative heat exchanger located in the condenser are connected to an input made with a plasmatron of a cavitation steam generator, which is connected through the first recuperative heat exchanger to the brine discharge pipe from the unit and the steam outlet is connected through the steam cleaning system to the steam the compressor, which is connected to the compressed steam supply line with a compressed steam output with a hydraulic shock system installed on it; steam condensation with low and high pressure chambers and a shutter, and the low pressure chamber is connected to the inlet of the steam compressor, and the high pressure chamber is connected to a condenser, which is connected by an input to the compressed steam supply pipe and by an outlet to a fresh water collection tank.
Указанная задача решается, а технический результат достигается в части кавитационного парогенератора, как объекта изобретения за счет того, что кавитационный парогенератор содержит камеру испарения, подключенную к патрубку подвода морокой воды, патрубку отвода рассола и пароотводной трубке, при этом камера испарения выполнена в виде винтовой спирали и снабжена плазматроном, подключенным через установленные в камере испарения анод и катод к источнику электрического тока, причем к камере испарения подключены дополнительные пароотводные трубки, все пароотводные трубки подключены к внутренней стенке камеры испарения вдоль нее по ходу потока в камере испарения морской воды, анод плазматрона выполнен в виде сетки, например никелевой, расположенной на входе в каждую пароотводную трубку и в виде внутреннего покрытия наружной стенки камеры, а катод плазматрона выполнен в виде катодных свечей с вольфрамовыми электродами, установленных через изоляторы на наружной стенке камеры испарения напротив входа в каждую пароотводную трубку.This problem is solved, and the technical result is achieved in part of the cavitation steam generator, as an object of the invention due to the fact that the cavitation steam generator contains an evaporation chamber connected to the seawater supply pipe, the brine outlet pipe and the steam pipe, the evaporation chamber is made in the form of a spiral and equipped with a plasmatron connected through an anode and a cathode installed in the evaporation chamber to an electric current source, with additional steam outlet connected to the evaporation chamber pipes, all the steam pipes are connected to the inner wall of the evaporation chamber along it along the flow in the sea water evaporation chamber, the plasma torch anode is made in the form of a grid, for example, nickel, located at the entrance to each steam pipe and in the form of an inner coating of the outer chamber wall, and the plasma torch cathode is made in the form of cathode candles with tungsten electrodes mounted through insulators on the outer wall of the evaporation chamber opposite the entrance to each vapor pipe.
Указанная задача решается, а технический результат достигается в части другого варианта выполнения кавитационного парогенератора, как объекта изобретения за счет того, что кавитационный парогенератор содержит корпус с внутренней рабочей камерой и расположенным на боковой стенке корпуса патрубком отвода из нее жидкости, размещенный в камере приводной вал, введенный в камеру через одну из торцевых стенок корпуса и установленный на валу активатор, выполненный в виде диска, на боковых поверхностях которого на стойках установлены подвижные кавитаторы, перекрывающие рабочую камеру с зазором от торцевых стенок корпуса, на которых на стойках между подвижными кавитаторами установлены подобные им неподвижные кавитаторы, при этом кавитационный парогенератор снабжен плазматроном, приводной вал выполнен полым для подвода через него в рабочую камеру морской воды и снабжен струенаправляющим диском, противоположная валу торцевая стенка в ее осевой области выполнена с патрубком отвода пара, снабженным расположенным в камере полым с пористыми стенками никелевым анодом плазматрона, пропущенным через выполненное в активаторе отверстие, а боковая стенка корпуса снабжена катодными свечами плазматрона с вольфрамовыми электродами, изолированными от внутренних стенок камеры, выполняющих функции анода.This problem is solved, and the technical result is achieved in part of another embodiment of the cavitation steam generator, as an object of the invention due to the fact that the cavitation steam generator includes a housing with an internal working chamber and a pipe for removing fluid from it located on the side wall of the housing, the drive shaft located in the chamber, an activator mounted on a shaft through one of the end walls of the housing and mounted on a shaft, made in the form of a disk, on the side surfaces of which are mounted movable e cavitators that overlap the working chamber with a gap from the end walls of the housing, on which similar stationary cavitators are mounted on racks between the movable cavitators, while the cavitation steam generator is equipped with a plasmatron, the drive shaft is hollow for supplying sea water through it into the working chamber and is equipped with a directional disk the end wall opposite to the shaft in its axial region is made with a steam outlet pipe equipped with a plasmatron nickel anode hollow with porous walls located in the chamber on, passed through a hole made in the activator, and the side wall of the housing is equipped with cathode candles of a plasmatron with tungsten electrodes isolated from the inner walls of the chamber that perform the functions of the anode.
На фиг.1 представлена блок-схема энергетической кавитационной установки.Figure 1 presents a block diagram of a power cavitation installation.
На фиг.2 представлен первый вариант исполнения кавитационного парогенератора.Figure 2 presents the first embodiment of the cavitation steam generator.
На фиг.3 представлен второй вариант исполнения кавитационного парогенератора.Figure 3 presents a second embodiment of a cavitation steam generator.
Энергетическая кавитационная установка содержит трубопровод 1 подачи морской воды, насос 2 подачи морской воды, первый 3 и второй 4 рекуперативные теплообменники, кавитационный парогенератор 5, паровой компрессор 6 и трубопровод 7 сброса рассола из установки. Установка дополнительно снабжена прямоточным устройством 8 магнитной обработки морской воды, гидроциклоном 9, системой 10 очистки пара, конденсатором пара 11, емкостью 12 сбора пресной воды и гидроударной системой 13 конденсации пара, выполненной в виде установленного в трубопроводе 14 подачи сжатого пара из парового компрессора 6 затвора 15 и подключенных к трубопроводу 14 подачи сжатого пара через клапаны 16 и 17, установленные один 16 перед затвором 15, а другой 17 - за затвором 15 по ходу в трубопроводе 14 сжатого пара, камеры 18 пониженного и камеры 19 повышенного давления. Трубопровод 1 подачи морской воды подключен через первый рекуперативный теплообменник 3 к насосу 2 подачи морской воды, который выходом через прямоточное устройство 8 магнитной обработки морской воды, гидроциклон 9 и расположенный в конденсаторе пара 11 второй рекуперитавный теплообменник 4 подключен к входу, выполненного с плазматроном кавитационного парогенератора 5, который выходом рассола подключен через первый рекуперативный теплообменник 3 к трубопроводу 7 сброса рассола из установки и выходом пара подключен через систему 10 очистки пара к паровому компрессору 6, который выходом сжатого пара подключен к трубопроводу 14 подачи сжатого пара с установленной на нем гидроударной системой 13 конденсации пара с камерами пониженного 18 и повышенного 19 давления и затвором 15, причем камера 18 пониженного давления подключена к входу в паровой компрессор 6, а камера 19 повышенного давления подключена к конденсатору 11, который подключен входом к трубопроводу 14 подачи сжатого пара и выходом - к емкости 12 сбора пресной воды.The energy cavitation installation comprises a sea water supply pipe 1, sea water supply pump 2, first 3 and second 4 recuperative heat exchangers, a cavitation steam generator 5, a steam compressor 6 and a brine discharge pipe 7 from the installation. The installation is additionally equipped with a direct-flow device 8 for magnetic treatment of sea water, a hydrocyclone 9, a steam purification system 10, a steam condenser 11, a fresh water collecting tank 12 and a steam shock condensing system 13 made in the form of a shutter installed in the pipeline 14 for supplying compressed steam from a steam compressor 6 15 and connected to the pipeline 14 for supplying compressed steam through valves 16 and 17, installed one 16 in front of the valve 15, and the other 17 - behind the valve 15 along the pipeline 14 of the compressed steam, chamber 18 low and camera 19 Accelerating pressure. The pipeline 1 for supplying sea water is connected through the first recuperative heat exchanger 3 to the pump 2 for supplying sea water, which is exited through a direct-flow device 8 for magnetic treatment of sea water, a hydrocyclone 9 and a second recuperative heat exchanger 4 located in the steam condenser 11 are connected to an input made with a plasmatron of a cavitation steam generator 5, which is connected through the first recuperative heat exchanger 3 to the brine outlet pipe 7 to the brine discharge pipe from the installation and the steam outlet is connected through the cleaning system 10 steam to the steam compressor 6, which is connected by an outlet of compressed steam to the compressed steam supply line 14 with a hydraulic shock condensing system 13 for condensing steam with chambers of reduced 18 and high pressure 19 and a shutter 15, wherein the reduced pressure chamber 18 is connected to the inlet of the steam compressor 6 and the pressure chamber 19 is connected to a condenser 11, which is connected by an input to a compressed steam supply pipe 14 and an output to a fresh water collecting tank 12.
Кавитационный парогенератор 5 по первому варианту его исполнения содержит камеру испарения 20, подключенную к патрубку 21 подвода морской воды (вход в кавитационный парогенератор), патрубку 22 отвода рассола (выход рассола из кавитационного парогенератора) и пароотводной трубке 23 (выход пара из кавитационного парогенератора). Камера испарения 20 выполнена в виде винтовой спирали и снабжена плазматроном, состоящим из анода 24 и катода 25, подключенных к источнику электрического тока (не показан) и установленных в камере испарения 20. К камере испарения 20 подключены дополнительные пароотводные трубки 26. Все пароотводные трубки 23 и 26 подключены к внутренней стенке 27 камеры испарения 20 вдоль нее по ходу потока в камере испарения 20 морской воды, анод 24 плазматрона выполнен в виде сетки, например никелевой, расположенной на входе в каждую пароотводную трубку 23 и 26 и в виде внутреннего покрытия наружной стенки 28 камеры 20, а катод 25 плазматрона выполнен в виде катодных свечей с вольфрамовыми электродами, установленных через изоляторы на наружной стенке 28 камеры испарения 20 напротив входа в каждую пароотводную трубку 23 и 26.The cavitation steam generator 5 according to the first embodiment has a
Таким образом, катодные свечи являются важными элементами кавитационного парогенератора 5. Вольфрамовый электрод катодной свечи навинчивается на медный сердечник, обеспечивающий высокую электропроводность и теплоотдачу, что повышает надежность работы вольфрамового электрода, фарфорового изолятора и катодной свечи в целом.Thus, cathode candles are important elements of the cavitation steam generator 5. The tungsten electrode of the cathode candle is screwed onto the copper core, which provides high electrical conductivity and heat transfer, which increases the reliability of the tungsten electrode, porcelain insulator and the cathode candle as a whole.
Кавитационный парогенератор 5 по второму варианту его исполнения содержит корпус 29 с внутренней рабочей камерой 30 и расположенным на боковой стенке 31 корпуса 29 патрубком 32 отвода из нее жидкости (выход рассола из кавитационного парогенератора), размещенный в камере 30 приводной вал 33, введенный в камеру 30 через одну из торцевых стенок корпуса 29 и установленный на приводном валу 33 активатор 34, выполненный в виде диска, на боковых поверхностях которого на стойках установлены подвижные кавитаторы 35, перекрывающие рабочую камеру 30 с зазором от торцевых стенок корпуса 29, на которых на стойках между подвижными кавитаторами 35 установлены подобные им неподвижные кавитаторы 36. Кавитационный парогенератор 5 снабжен плазматроном, состоящим из анода 24 и катода 25, подключенных к источнику электрического тока (не показан). Приводной вал 33 выполнен полым для подвода через него в рабочую камеру морской воды (вход в кавитационный парогенератор) и снабжен струенаправляющим диском 37, противоположная валу торцевая стенка в ее осевой области выполнена с патрубком 38 отвода пара (выход пара из кавитационного парогенератора), снабженным расположенным в камере 30 полым с пористыми стенками никелевым анодом (анод 24) плазматрона, пропущенным через выполненное в активаторе 34 отверстие, а боковая стенка 31 корпуса 29 снабжена катодными свечами (катод 25) плазматрона с вольфрамовыми электродами, изолированными от внутренних стенок камеры, выполняющих функции анода 24.The cavitation steam generator 5 according to the second embodiment comprises a
Морская вода по трубопроводу 1 насосом 2 подается через первый рекуперативный теплообменник 3, и прямоточное устройство 8 магнитной обработки морской воды в гидроциклон 3. После воздействия на морскую воду магнитного поля омагниченная вода становится более структурированной, чем вода обычная. В ней увеличивается скорость химических реакций и кристаллизации растворенных веществ, интенсифицируются процессы адсорбции, улучшается коагуляция примесей и выпадение их в осадок. В результате магнитной обработки растворенные известковые соединения кристаллизуются. Магнитная обработка воды так же влияет на электрокинетический потенциал и агрегативную устойчивость взвешенных частиц, ускоряя их осаждение. Эти процессы (удаление исходных взвесей и продуктов кристаллизации) реализуются в гидроциклоне 3, из которого свободная от физических примесей вода слегка подогревается в расположенном в конденсаторе пара 11 втором рекуперативном теплообменнике 4, после чего поступает в кавитатационный парогенератор 5, снабженный плазматроном для формирования плазменного пламени в электростатическом поле, которое вместе с острыми кавитационными процессами обеспечивает интенсивное образование пара относительно низкой температуры (до 60°С), освобожденного от примесей тяжелой воды. Такое освобождение осуществляется за счет захвата ионов дейтерия, трития и их производных вольфрамовыми катодами, расположенными на периферии рабочей камеры 30 или камеры испарения 20 (в зависимости от варианта исполнения кавитационного парогенератора 5) в зоне высокого давления потока воды, на удалении от центральной зоны, обеспечивающей отвод пара из кавитационного парогенератора 5 в систему 10 очистки пара.Sea water is piped 1 through a pump 2 through a first recuperative heat exchanger 3, and a once-through device 8 for magnetic treatment of sea water into a hydrocyclone 3. After exposure to sea water in a magnetic field, magnetized water becomes more structured than ordinary water. It increases the rate of chemical reactions and crystallization of dissolved substances, adsorption processes are intensified, coagulation of impurities and their precipitation are improved. As a result of magnetic treatment, the dissolved calcareous compounds crystallize. Magnetic treatment of water also affects the electrokinetic potential and the aggregative stability of suspended particles, accelerating their deposition. These processes (removal of the initial suspension and crystallization products) are realized in a hydrocyclone 3, from which water free of physical impurities is slightly heated in the second recuperative heat exchanger 4 located in the steam condenser 11, and then it enters the cavitational steam generator 5 equipped with a plasmatron to form a plasma flame in the electrostatic field, which, together with acute cavitation processes, provides intensive formation of steam at a relatively low temperature (up to 60 ° C), freed water from heavy water impurities. This release is carried out by trapping the ions of deuterium, tritium and their derivatives with tungsten cathodes located on the periphery of the
Очищенный пар поступает в паровой компрессор 6 и под повышенным давлением (до 6 ати) поступает по трубопроводу 14 сжатого пара в гидроударную систему 13 конденсации пара с камерами пониженного 18 и повышенного 19 давления и затвором 15.The cleaned steam enters the steam compressor 6 and under high pressure (up to 6 atm) enters through a compressed steam line 14 into the hydraulic shock system 13 for condensation of steam with chambers of reduced 18 and high pressure 19 and a shutter 15.
Отличительной особенностью участка конденсации пара является использование эффекта изотермического гидравлического удара в потоке пара, обеспечивающего повышение давления перед затвором 15 и понижение давления (вакуум) за ним. Повышение давления на напорной стороне затвора в трубопроводе 14 сжатого пара и понижение его на стороне низкого давления за затвором 15 осуществляется за счет нестационарных, ударных явлений. Принцип использования таких явлений состоит в следующем. На начальном этапе работы пар свободно движется по трубопроводу 14 сжатого пара со скоростью U. В некоторый момент закрывается затвор 15, вызывая ударную волну, бегущую навстречу течению, за фронтом которой давление составляетA distinctive feature of the steam condensation section is the use of the effect of isothermal hydraulic shock in the steam stream, providing an increase in pressure in front of the shutter 15 and a decrease in pressure (vacuum) behind it. The increase in pressure on the pressure side of the valve in the pipeline 14 of compressed steam and lowering it on the low pressure side behind the valve 15 is due to non-stationary, shock phenomena. The principle of using such phenomena is as follows. At the initial stage of operation, the steam moves freely along the pipeline 14 of compressed steam at a speed U. At some point, the shutter 15 closes, causing a shock wave running towards the flow, behind which the pressure is
P=ρ·U·c,P = ρ · U · c,
где ρ - плотность паровоздушной смеси в трубке конденсатора, U - скорость потока до торможения, с - скорость звука в паровоздушной смеси.where ρ is the density of the vapor-air mixture in the condenser tube, U is the flow velocity before braking, and s is the speed of sound in the vapor-air mixture.
Скорость течения в этот момент равна нулю.The current velocity at this moment is zero.
После достижения ударной волной парового компрессора 6 или запорного элемента на трубопроводе 14 сжатого пара, если он на нем установлен, волна отражается. Одновременно с закрытием затвора 15 открываются клапаны 16 и 17. При этом часть пара высокого давления из области перед затвором 15 переходит в камеру 19 повышенного давления, которое поддерживается в камере 19, а другая часть пара из зоны пониженного давления за затвором 15 переходит в камеру 18 пониженного давления. После этого клапаны 16 и 17 закрываются, а затвор 15 открывается и в трубопроводе 14 восстанавливается свободное движение пара. В камере 19, которая конструктивно может находиться в конденсаторе пара 11 благодаря высокому давлению и низкой температуре, происходит конденсация пара.After the shock wave reaches the steam compressor 6 or the shut-off element on the pipeline 14 of compressed steam, if it is installed on it, the wave is reflected. At the same time as the shutter 15 is closed, the valves 16 and 17 open. In this case, part of the high-pressure steam from the area in front of the shutter 15 passes to the high-pressure chamber 19, which is maintained in the chamber 19, and the other part of the steam from the low-pressure zone behind the shutter 15 passes to the chamber 18 low pressure. After that, the valves 16 and 17 are closed, and the shutter 15 opens and free movement of steam is restored in the pipeline 14. In the chamber 19, which may be structurally located in the steam condenser 11 due to the high pressure and low temperature, steam condensation occurs.
Из камеры 18 пониженного давления пар возвращается на вход парового компрессора 6, а из камеры 19 повышенного давления пар направляется в конденсатор пара 11, где происходит окончательная конденсация пара под охлаждающим действием свежей морской воды из гидроциклона 9. Из конденсатора пара 11 дистиллят (пресная вода) направляется в емкость 12 сбора пресной воды. При необходимости дистиллят из емкости 12 может быть направлен на повторную очистку в параллельную цепочку, начинающуюся с кавитационного парогенератора (не показано).From the low-pressure chamber 18, steam is returned to the inlet of the steam compressor 6, and from the high-pressure chamber 19, the steam is sent to the steam condenser 11, where the final condensation of the steam occurs under the cooling effect of fresh sea water from the hydrocyclone 9. Distillate from the steam condenser 11 (fresh water) sent to the tank 12 for collecting fresh water. If necessary, the distillate from the tank 12 can be sent for re-cleaning in a parallel chain starting with a cavitation steam generator (not shown).
Вода из кавитационного парогенератора 5, не обратившаяся в пар (рассол), поступает в сепаратор 39 и оттуда частично в первый рекуперативный теплообменник 3, где нагревает морскую воду, а частично возвращается в кавитационный парогенератор 5 для повторной обработки.Water from the cavitation steam generator 5, which has not turned into steam (brine), enters the separator 39 and from there partially into the first recuperative heat exchanger 3, where it heats the sea water, and partially returns to the cavitation steam generator 5 for reprocessing.
Принципиальное значение имеют конструкции кавитационных парогенераторов 5.Of fundamental importance are the designs of cavitation steam generators 5.
При установке кавитационного парогенератора 5 в соответствии с первым вариантом его исполнения морская вода поступает в выполненную в виде винтовой спирали камеру испарения 20. Во вращающейся жидкости развиваются значительные центробежные силы, формируется градиент давления в радиальном направлении. Благодаря резкому падению давления в приосевой зоне со стороны внутренней стенки 27 камеры испарения 20 морская вода вскипает и кавитационные пузырьки, наполненные паром интенсивно выбрасываются в указанную приосевую зону камеры испарения 20, из которой через пароотводные трубки 23 и 26 и систему 10 очистки пара последний отсасывается паровым, предпочтительно безмаслянным, компрессором 6 и направляется в конденсатор пара 11 через гидроударную систему 13 конденсации пара. Благодаря градиенту давления в камере испарения 20 пламя, образованное катодами 25 и анодами 24 плазматрона, будет располагаться почти строго по радиусу камеры испарения 20 в сторону центра вращения.When installing a cavitation steam generator 5 in accordance with the first embodiment, seawater enters the
Весьма важными элементами кавитационного парогенератора 5 являются катодные свечи (катоды 25), расположенные на наружной стенке 28 камеры испарения 20. Вольфрамовый электрод в виде наконечника навинчивается на медный сердечник, обеспечивающий высокую электропроводность и теплоотдачу, что повышает надежность работы вольфрамового электрода, установленного в фарфоровом изоляторе. На внутренней стенке 27, в том числе на входе в пароотводные трубки 23 и 26 и на наружной стенке 28 в камере испарения 20, размещены выполненные из сетки аноды 24 и в наружной стенке 28 установлены катодные свечи (катоды 25) с вольфрамовыми электродами.Very important elements of the cavitation steam generator 5 are cathode candles (cathodes 25) located on the
Подключенные к источнику электрической энергии анод 24 и катод 25 вызывает электрический ток ионов воды. По мере увеличения напряжения сначала на катоде 25 выделяется водород, затем на катоде 25 возникает объемно-диффузный разряд, эффективность которого регулируется (в частности) цветом его свечения, а температура плазмы может достигать ~10000К, при этом выделяется тепло. Вольфрамовый электрод катода 25 в момент, когда идет выделение энергии, покрыт светящейся оболочкой из плазмы. Здесь возникают условия для протекания химических и ядерных реакций. Происходят здесь и другие процессы, типичные для обычного электролиза, например образование молекул водорода. При электролизе воды достаточно часто происходит захват электрона непосредственно ядром тяжелого водорода - дейтерия с образованием особой элементарной частицы динейтрона (двойного нейтрона). Живут они очень не долго, но при этом успевают попасть в кристаллическую решетку вольфрама с образованием изотопа вольфрама - 184, что позволяет устранить из воды элементы тяжелой воды.Connected to a source of electrical energy, the
При установке кавитационного парогенератора 5 в соответствии со вторым вариантом его исполнения морская вода поступает в выполненную рабочую камеру 30 через полый приводной вал 33. Струенаправляющим диском 37 подогретая морская вода отбрасывается на периферию к боковой стенке 31 корпуса 29. При взаимодействии морской воды с неподвижными 36 и подвижными 35, приведенные во вращение приводным валом 33 кавитаторами, морская вода приводится во вращение в рабочей камере 30 с формированием зоны пониженного давления в приосевой зоне рабочей камеры 30. Во вращающейся жидкости развиваются значительные центробежные силы, формируется градиент давления в радиальном направлении. Благодаря отмеченному выше резкому падению давления в приосевой зоне морская вода вскипает и кавитационные пузырьки, наполненные паром интенсивно выбрасываются в указанную приосевую зону рабочей камеры 30. «Холодный» пар из кавитирующей зоны проходит через пористый никелевый анод 24, где задерживаются ионы дейтерия и его производных (пар свободен от тяжелой компоненты и слегка подогрет горящей плазмой), патрубок 38 отвода пара и далее через систему 10 очистки пара последний отсасывается паровым компрессором 6 и направляется в конденсатор пара 11 через гидроударную систему 13 конденсации пара. Благодаря градиенту давления в рабочей камере 30 пламя, образованное катодами 25 и анодом 24, расположенным по оси рабочей камеры 30 и выполненным из пористого никеля, будет располагаться почти строго по радиусу рабочей камеры 30. В остальном происходящие в кавитационном парогенераторе 5 процессы аналогичны описанным выше.When installing the cavitation steam generator 5 in accordance with the second embodiment, seawater enters the completed working
Настоящее изобретение может быть использовано в энергетике при обработке различных жидких сред, преимущественно для опреснения преимущественно морской воды и очистки природных вод от разнообразных загрязнителей.The present invention can be used in energy in the treatment of various liquid media, mainly for desalination of predominantly sea water and purification of natural waters from various pollutants.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009145668/06A RU2428624C1 (en) | 2009-12-10 | 2009-12-10 | Cavitation power plant and cavitation steam generator (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009145668/06A RU2428624C1 (en) | 2009-12-10 | 2009-12-10 | Cavitation power plant and cavitation steam generator (versions) |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009145668A RU2009145668A (en) | 2011-06-20 |
RU2428624C1 true RU2428624C1 (en) | 2011-09-10 |
Family
ID=44737444
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009145668/06A RU2428624C1 (en) | 2009-12-10 | 2009-12-10 | Cavitation power plant and cavitation steam generator (versions) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2428624C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017200414A1 (en) * | 2016-05-20 | 2017-11-23 | Александр Петрович АРХИПОВ | Method and device for producing steam |
RU2759460C1 (en) * | 2021-02-19 | 2021-11-15 | Общество с ограниченной ответственностью «ТяжПромИнжиниринг» | Method for producing steam and device for its implementation |
-
2009
- 2009-12-10 RU RU2009145668/06A patent/RU2428624C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017200414A1 (en) * | 2016-05-20 | 2017-11-23 | Александр Петрович АРХИПОВ | Method and device for producing steam |
RU2759460C1 (en) * | 2021-02-19 | 2021-11-15 | Общество с ограниченной ответственностью «ТяжПромИнжиниринг» | Method for producing steam and device for its implementation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009145668A (en) | 2011-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10857478B2 (en) | Stacked type falling film evaporator, zero liquid discharge system comprising the same, and zero liquid discharging method using the same | |
CA2751701C (en) | Method and system for recovering oil and generating steam from produced water | |
TW201840485A (en) | Water treatment and desalination | |
RU2656036C2 (en) | Method and apparatus for recycling water | |
El-Dessouky et al. | Plastic/compact heat exchangers for single-effect desalination systems | |
US20190344194A1 (en) | Vapor compression desalination system for seawater | |
CN211676353U (en) | Non-scaling MVR evaporator | |
RU2428624C1 (en) | Cavitation power plant and cavitation steam generator (versions) | |
Jiang et al. | Proof-of-concept study of an integrated solar desalination system | |
KR100733696B1 (en) | Freshwater apparatus of seawater | |
CN104843922A (en) | Low-temperature evaporative type high-salt wastewater treatment device using wastewater waste heat | |
KR20020066502A (en) | The method of seawater desalination by utilization of solar heat and it`s equipment | |
US20050115878A1 (en) | System for desalinating and purifying seawater and devices for the system | |
CN204644039U (en) | Utilize the low-temperature evaporation formula high slat-containing wastewater treatment unit of waste water residual heat | |
CN104030379A (en) | Evaporator for treating oily sewage | |
Hamed | Evolutionary developments of thermal desalination plants in the Arab Gulf region | |
RU64200U1 (en) | DISTILLER | |
US20180282181A1 (en) | Fresh water and salable energy without environmental harm1 | |
RU2461772C1 (en) | Method of producing pure steam with subsequent condensation thereof to obtain desalinated water | |
Zhou et al. | Desalination performance of shale gas produced water by flow-electrode capacitive deionisation process | |
CN107129089B (en) | Water purifying equipment | |
RU2280011C1 (en) | Installation for desalination of the salt water and the method of desalination of the salt water with usage of the installation | |
US20050115819A1 (en) | System for desalinating and purifying seawater and devices for the system (II type) | |
KR20030019126A (en) | Method for reducing the erosion corrosion in connecting lines in primary circuit of a nuclear power plant of candu type | |
CN108249499A (en) | The method and device concentrated using hot industry waste water to high-salt wastewater low-temperature evaporation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121211 |