RU2738749C1 - Многослойный кожухотрубчатый капиллярный конденсатор - Google Patents
Многослойный кожухотрубчатый капиллярный конденсатор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2738749C1 RU2738749C1 RU2020127448A RU2020127448A RU2738749C1 RU 2738749 C1 RU2738749 C1 RU 2738749C1 RU 2020127448 A RU2020127448 A RU 2020127448A RU 2020127448 A RU2020127448 A RU 2020127448A RU 2738749 C1 RU2738749 C1 RU 2738749C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chamber
- steam
- cavity
- vertical
- condensation
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28B—STEAM OR VAPOUR CONDENSERS
- F28B1/00—Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Предлагаемое изобретение относится к энергомашиностроению, а именно к теплообменной аппаратуре, и может быть использовано для конденсации отработанного пара без использования хладагента. В многослойном кожухотрубном капиллярном конденсаторе, содержащем корпус с верхней и нижней крышками, образующими паровоздушную и камеру сбора конденсата, снабженный патрубками входа пара и выхода конденсата, воздушным патрубком, в котором в отверстия верхней и нижней трубных решеток вставлены вертикальные многослойные перфорированные трубы, образующие конденсационные камеры, межтрубное пространство между которыми образует паровую камеру, сообщающуюся с полостью камеры сбора конденсата через перфорацию в нижней трубной решетке, причем конденсационные камеры представляют собой вставленные друг в друга n вертикальных перфорированных труб, с зазором между собой, равным Δ, изготовленных из гидрофильного материала или покрытых его слоем, причем внутренняя поверхность каждой трубы снабжена вертикальными транспортными канавками, верхний торец центральной трубы в каждой конденсационной камере сообщается с полостью паровоздушной камеры, нижние торцы всех вертикальных перфорированных труб и полостей зазоров сообщаются с полостью камеры сбора конденсата, перфорация в стенках вертикальных труб и в нижней трубной решетке выполнена в виде конических капилляров, расположенных таким образом, что их большие отверстия обращены в сторону паровой камеры, малые отверстия - в полость конденсационных камер и камеру сбора конденсата. 6 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к энергомашиностроению, а именно, к теплообменной аппаратуре и может быть использовано для конденсации отработанного пара без использования хладоагента.
Известен капиллярный конденсатор, содержащий корпус с верхней и нижней крышками, снабженный патрубками входа отработанного пара и выхода конденсата (рабочего тела), воздушным патрубком, внутри которого между верхней и нижней крышками размещены вертикальные прямоугольные перегородки, соединенные между собой через одну попарно снизу и сверху горизонтальными полосами–днищами, образуя паровые камеры и камеры сбора конденсата, причем каждая вертикальная перегородка состоит из нескольких вертикальных перфорированных пластин, размещенных с зазором между собой, покрытых слоем гидрофильного материала или изготовленных из него, отверстия в которых выполнены в виде горизонтальных конических капилляров, расположенных таким образом, что малые отверстия конических капилляров предыдущей пластины располагаются против больших отверстий конических капилляров последующей пластины, при этом в полость каждой паровой камеры пластины вертикальных перегородок обращены большими отверстиями конических капилляров, а в полость каждой камеры сбора конденсата, наоборот, пластины вертикальных перегородок обращены малыми отверстиями конических капилляров [Патент РФ № 2390688, МПК F22В37/26, В01D5/00, 2010].
Недостатками известного капиллярного конденсатора являются недостаточная удельная поверхность паровых камер, размещение в них значительного количества рядов пластин с узкими щелями между ними, что уменьшает площадь контакта пара с входными отверстиями капилляров, конденсата с гидрофильными поверхностями, создает высокое гидравлическое сопротивление паровых камер, снижает скорость фильтрации пара и конденсата через конические капилляры и, в конечном итоге, усложняет конструкцию известного устройства и снижает его эффективность.
Более близким к предлагаемому изобретению является кожухотрубчатый капиллярный конденсатор, содержащий корпус с верхней и нижней крышками, снабженный патрубками входа отработанного пара и выхода конденсата, воздушным патрубком, внутри которого под верхней крышкой размещена трубная решетка, в отверстия которой вставлены вертикальные перфорированные трубы, заглушенные снизу заглушками, образующие паровые камеры, межтрубное пространство между которыми образует камеру остаточной конденсации, сообщающуюся с полостью нижней крышки, образующей камеру сбора конденсата, причем вертикальные перфорированные трубы паровых камер покрыты снаружи слоем гидрофильного материала или изготовлены из него, перфорация в них выполнена в виде горизонтальных конических капилляров, расположенных таким образом, что большие отверстия конических капилляров обращены в сторону паровой камеры, малые отверстия в полость камеры остаточной конденсации, при этом гидрофильное покрытие наружной поверхности труб выполнено игольчатым, шаг между иглами равен среднему диаметру капилляров, а по периметру наружной гидрофильной поверхности по всей высоте труб устроены вертикальные транспортные канавки [Патент РФ №2567922, МПК F22В37/26, В01D5/00, 2015].
Основными недостатками известного кожухотрубчатого капиллярного конденсатора являются недостаточная производительность, сложность изготовления гидрофильной поверхности, обусловленная ее игольчатой формой и отсутствие многоступенчатой конденсации, что усложняет конструкцию и эксплуатацию известного устройства и снижает его эффективность.
Техническим результатом, на решение которого направлено предлагаемое изобретение, является упрощение конструкции и повышение эффективности работы многослойного кожухотрубчатого капиллярного конденсатора.
Технический результат достигается тем, что в многослойном кожухотрубчатом капиллярном конденсаторе, содержащем корпус с верхней и нижней крышками, снабженный патрубками входа пара и выхода конденсата, воздушным патрубком, паровую камеру, камеру сбора конденсата, внутри которого под верхней крышкой размещена верхняя трубная решетка, в отверстия которой вставлены вертикальные перфорированные трубы, покрытые снаружи слоем гидрофильного материала или изготовленные из него, перфорация в них выполнена в виде горизонтальных конических капилляров, расположенных таким образом, что большие отверстия конических капилляров обращены в сторону паровой камеры, малые отверстия в полость камеры конденсации, при этом по периметру гидрофильной поверхности по всей высоте труб устроены вертикальные транспортные канавки, отличающийся тем, что в полости между верхней крышкой и верхней трубной решеткой расположена паровоздушная камера с воздушным патрубком, нижний торец корпуса снабжен нижней трубной решеткой, полость между которой и нижней крышкой образует камеру сбора конденсата, в отверстия верхней и нижней трубных решеток вставлены вертикальные многослойные перфорированные трубы, образующие конденсационные камеры, межтрубное пространство между которыми образует паровую камеру, сообщающуюся с полостью камеры сбора конденсата через перфорацию в нижней трубной решетке, снабженную патрубком входа отработанного пара, причем вертикальные многослойные перфорированные трубы конденсационных камер представляют собой вставленные друг в друга n вертикальных перфорированных труб, с зазором между собой равным Δ, верхний торец центральной вертикальной перфорированной трубы в каждой конденсационной камере сообщается с полостью паровоздушной камеры, нижние торцы всех вертикальных перфорированных труб и полостей зазоров сообщаются с полостью камеры сбора конденсата, а перфорация в нижней трубной решетке выполнена в виде конических капилляров.
На фиг. 1 представлен общий вид, на фиг. 2 – разрез, на фиг 3–6 – основные узлы предлагаемого многослойного кожухотрубчатого капиллярного конденсатора (МСКТКК).
Многослойный кожухотрубчатый капиллярный конденсатор (МСКТКК) содержит корпус 1 с верхней и нижней крышками 2 и 3, образующими паровоздушную и камеру сбора конденсата 4 и 5, соответственно, снабженный патрубками входа пара 6 и выхода конденсата 7, воздушным патрубком 8, торцы корпуса 1 снабжены верхней и нижней трубными решетками 9 и 10, в отверстия которых вставлены вертикальные многослойные перфорированные трубы (ВМСПТ) 11, образующие конденсационные камеры 12, межтрубное пространство между которыми образует паровую камеру 13, сообщающуюся с полостью камеры сбора конденсата 5 через перфорацию в нижней трубной решетке 10, причем ВМСПТ 11 конденсационных камер 12 представляют собой вставленные друг в друга n вертикальных перфорированных труб 14 с зазором 15 между собой равным Δ, изготовленных из гидрофильного материала или покрытых его слоем 16, причем верхний торец центральной вертикальной перфорированной трубы 14 в каждой конденсационной камере 12 сообщается с полостью паровоздушной камеры 4, снабженной воздушным патрубком 6, нижние торцы всех труб 14 и полостей зазоров 15 сообщаются с полостью камеры сбора конденсата 5, перфорация в стенках вертикальных труб 14 и в нижней трубной решетке 10 выполнена в виде конических капилляров 17, расположенных таким образом, что их большие отверстия обращены в сторону паровой камеры 13, малые отверстия – в полость конденсационных камер 12 и камеру сбора конденсата 5, соответственно, при этом внутренняя поверхность вертикальных труб 14 снабжена вертикальными транспортными канавками 18, размещенными между коническими капиллярами 17.
В основу работы предлагаемого МСКТКК положены особенности движения жидкости (пара) в конических капиллярах 17, а именно: движение осуществляется от большего сечения к меньшему, при этом в широкой части капилляра происходит испарение жидкости, в узкой части капилляра – конденсация пара [Лыков А. В. Тепломассообмен: (Справочник). 2–е изд., перераб. и доп. –М.: Энергия, 1978, с. 365, 366].
МСКТКК работает следующим образом. Отработанный пар (например, после турбин) при температуре насыщения через патрубок входа пара 6 подают в паровую камеру 13 МСКТКК, где он распределяется по всему сечению аппарата, после чего пар поступает через большие отверстия в конические капилляры 17 наружных перфорированных труб 14 ВМСПТ 11, в которых под действием капиллярных сил перемещается к их малым отверстиям, в которых происходит его частичная конденсация с выделением тепла конденсации Qri. Мениски образовавшейся жидкости (конденсата) в капиллярах 17 соприкасаются с гидрофильным материалом 16, свободно распределяются по его внешней поверхности, благодаря его гидрофильных свойств, затрачивая при этом выделившееся тепло конденсации Qri на образование свободной поверхности, после чего образовавшийся конденсат собирается в вертикальные транспортные канавки 18 и под действием силы тяжести стекает вниз в камеру сбора конденсата 4. При этом несконденсировавшийся пар, выходящий вместе с конденсатом из малых отверстий капилляров 17через зазор 15 поступает в большие отверстия капилляров 17 следующей вертикальной трубы 14, где происходят вышеописанные процессы его капиллярной конденсации с выделением тепла конденсации Qri, образования свободной поверхности жидкости на гидрофильной поверхности 16 с затратой этого тепла, после чего образовавшийся конденсат собирается в вертикальные транспортные канавки 18 и под действием силы тяжести стекает вниз в камеру сбора конденсата 5. Аналогичные процессы конденсации пара с образованием конденсата и образования свободной поверхности жидкости на гидрофильном материале 16 происходят в последующих трубах 14 вплоть до конечной центральной трубы 14 во всех ВМСПТ 11. Одновременно часть пара из паровой камеры 13 поступает в капилляры 17 нижней решетки 10, из которых конденсат стекает в камеру сбора конденсата 5. В центральных трубах 14 конденсат также по канавкам 18 стекает в камеру сбора конденсата 5, а несконденсировавшийся пар и газы (О2, СО2, N2) выводятся в паровоздушную камеру 3, откуда через воздушный патрубок 8 выбрасываются в атмосферу. При этом многократное взаимное фазовое превращение и преодоление сил трения при перемещении парожидкостной смеси по капиллярам 17 и зазора 15 между трубами 14 в многочисленных трубах 14 ВМСПТ 11 и конденсация пара в в капиллярах 17 нижней трубной решетка 10 в предлагаемом МСКТКК позволяет проводить процесс конденсации пара без использования хладоагента.
Количество ВМСПТ 11 и труб 14 в них в МСКТКК, их диаметр, высоту, шаг между ними принимают такими, чтобы обеспечить конденсацию большей части исходного отработанного пара, поступившего в аппарат. Размеры конических капилляров 17, их конусность зависят от свойств жидкости, поэтому определяются опытным путем. Величину Δ зазора 15 определяют из условий надежного отсутствия контакта между соседними трубами 14, проскока пара в камеру сбора конденсата 10 и также определяют экспериментально.
Таким образом, предлагаемый многослойный кожухотрубчатый капиллярный конденсатор обеспечивает упрощение конструкции аппарата, увеличение ступеней конденсации, что увеличивает его производительность и, в конечном итоге, повышает его надежность и эффективность.
Claims (2)
-
- Многослойный кожухотрубчатый капиллярный конденсатор, содержащий корпус с верхней и нижней крышками, снабженный патрубками входа пара и выхода конденсата, воздушным патрубком, паровую камеру, камеру сбора конденсата, внутри которого под верхней крышкой размещена верхняя трубная решетка, в отверстия которой вставлены вертикальные перфорированные трубы, покрытые снаружи слоем гидрофильного материала или изготовленные из него, перфорация в них выполнена в виде горизонтальных конических капилляров, расположенных таким образом, что большие отверстия конических капилляров обращены в сторону паровой камеры, малые отверстия в полость камеры конденсации, при этом по периметру гидрофильной поверхности по всей высоте труб устроены вертикальные транспортные канавки, отличающийся тем, что в полости между верхней крышкой и верхней трубной решеткой расположена паровоздушная камера с воздушным патрубком, нижний торец корпуса снабжен нижней трубной решеткой, полость между которой и нижней крышкой образует камеру сбора конденсата, в отверстия верхней и нижней трубных решеток вставлены вертикальные многослойные перфорированные трубы, образующие конденсационные камеры, межтрубное пространство между которыми образует паровую камеру, сообщающуюся с полостью камеры сбора конденсата через перфорацию в нижней трубной решетке, снабженную патрубком входа отработанного пара, причем вертикальные многослойные перфорированные трубы конденсационных камер представляют собой вставленные друг в друга n вертикальных перфорированных труб, с зазором между собой равным Δ, верхний торец центральной вертикальной перфорированной трубы в каждой конденсационной камере сообщается с полостью паровоздушной камеры, нижние торцы всех вертикальных перфорированных труб и полостей зазоров сообщаются с полостью камеры сбора конденсата, а перфорация в нижней трубной решетке выполнена в виде конических капилляров.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020127448A RU2738749C1 (ru) | 2020-08-18 | 2020-08-18 | Многослойный кожухотрубчатый капиллярный конденсатор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020127448A RU2738749C1 (ru) | 2020-08-18 | 2020-08-18 | Многослойный кожухотрубчатый капиллярный конденсатор |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2738749C1 true RU2738749C1 (ru) | 2020-12-16 |
Family
ID=73835068
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020127448A RU2738749C1 (ru) | 2020-08-18 | 2020-08-18 | Многослойный кожухотрубчатый капиллярный конденсатор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2738749C1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050121181A1 (en) * | 2002-01-17 | 2005-06-09 | Claire Szulman | Heat exchange fin and the production method thereof |
RU2465529C2 (ru) * | 2010-10-28 | 2012-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Конденсатор с капиллярной насадкой |
RU2567922C1 (ru) * | 2014-05-21 | 2015-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Кожухотрубный капиллярный конденсатор |
RU2578773C1 (ru) * | 2015-01-28 | 2016-03-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Секционный конденсатор с капиллярной насадкой |
US20170333941A1 (en) * | 2014-10-28 | 2017-11-23 | President And Fellows Of Harvard College | High energy efficiency phase change device using convex surface features |
RU2671288C1 (ru) * | 2017-11-14 | 2018-10-30 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Секционный капиллярный конденсатор |
-
2020
- 2020-08-18 RU RU2020127448A patent/RU2738749C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050121181A1 (en) * | 2002-01-17 | 2005-06-09 | Claire Szulman | Heat exchange fin and the production method thereof |
RU2465529C2 (ru) * | 2010-10-28 | 2012-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Конденсатор с капиллярной насадкой |
RU2567922C1 (ru) * | 2014-05-21 | 2015-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Кожухотрубный капиллярный конденсатор |
US20170333941A1 (en) * | 2014-10-28 | 2017-11-23 | President And Fellows Of Harvard College | High energy efficiency phase change device using convex surface features |
RU2578773C1 (ru) * | 2015-01-28 | 2016-03-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Секционный конденсатор с капиллярной насадкой |
RU2671288C1 (ru) * | 2017-11-14 | 2018-10-30 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Секционный капиллярный конденсатор |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2567922C1 (ru) | Кожухотрубный капиллярный конденсатор | |
KR100639169B1 (ko) | 응축기 | |
RU2738749C1 (ru) | Многослойный кожухотрубчатый капиллярный конденсатор | |
RU2465529C2 (ru) | Конденсатор с капиллярной насадкой | |
US4141410A (en) | Evaporator | |
US3349839A (en) | Heat exchange apparatus | |
RU143575U1 (ru) | Пластинчатый капиллярный конденсатор | |
RU146878U1 (ru) | Пластинчатый капиллярный конденсатор | |
US8833744B2 (en) | Condenser | |
RU2578773C1 (ru) | Секционный конденсатор с капиллярной насадкой | |
RU2525999C1 (ru) | Устройство для капиллярной конденсации отработавшего пара турбин | |
RU2671288C1 (ru) | Секционный капиллярный конденсатор | |
RU2670728C1 (ru) | Кольцевой капиллярный конденсатор | |
JP4618432B2 (ja) | 多段フラッシュ蒸発型造水装置 | |
RU2265782C1 (ru) | Теплообменный аппарат с сотовыми элементами | |
RU2805472C1 (ru) | Мультитеплотрубный пластинчатый теплообменник | |
CN103968686A (zh) | 一种高效防堵塞换热器 | |
RU2296914C1 (ru) | Горизонтальный подогреватель | |
SU1435888A1 (ru) | Теплообменник | |
CN111282295A (zh) | 一种提高热管加热效率的再沸器 | |
RU2264592C1 (ru) | Теплообменник | |
SU1731248A1 (ru) | Пленочный испаритель | |
JPH0344964Y2 (ru) | ||
RU2489645C1 (ru) | Пароводяной подогреватель | |
SU1339388A1 (ru) | Теплообменник |