RU2802313C1 - Ambient conditions steam condenser - Google Patents

Ambient conditions steam condenser Download PDF

Info

Publication number
RU2802313C1
RU2802313C1 RU2023104696A RU2023104696A RU2802313C1 RU 2802313 C1 RU2802313 C1 RU 2802313C1 RU 2023104696 A RU2023104696 A RU 2023104696A RU 2023104696 A RU2023104696 A RU 2023104696A RU 2802313 C1 RU2802313 C1 RU 2802313C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
insert
spiral
housing
steam
ribs
Prior art date
Application number
RU2023104696A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Петрович Дорошенко
Original Assignee
Акционерное общество "ТАНЕКО"
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "ТАНЕКО" filed Critical Акционерное общество "ТАНЕКО"
Application granted granted Critical
Publication of RU2802313C1 publication Critical patent/RU2802313C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: heat engineering.
SUBSTANCE: ambient conditions steam condenser, including a vertical cylindrical body, made with the possibility of removing non-condensable gases from above and equipped with side upper inlet steam and lower condensate outlet branch pipes, an internal hollow coaxial insert and a spiral, which is installed between the body and the insert, and a spray device installed on top of the body. The inner insert is made in the form of a hollow tube with vertical internal heat exchange ribs and the upper edge located above the body, which is equipped with external heat exchange ribs, and at the top it is equipped with an upwardly expanding socket equipped with an inlet pipe with an angle of 60°-110° at the top and base 1.3–1.8 times the body diameter. Below the inlet pipe, a grate is inserted into the socket, assembled from vertical plates and made of a high heat-rejection material with a hydrophilic surface. The spraying device is made in the form of a horizontal hollow distributor installed evenly above the grate, connected to the inlet pipe and equipped with nozzles at the bottom for direction of steam on the grate plates at an angle of 45°-60°. At least one lower turn of the spiral is hermetically connected to the body and the insert, and the lower edge of the spiral is equipped with a baffle that is not sealed at the top, forming a condensate collector at the bottom of the spiral, which is connected to the outlet pipe. At the bottom, the housing is provided with an adjusting plate made with the possibility of moving upwards longitudinally relative to the housing with closing of the housing and the insert at the bottom during the cold season to exclude air draft, or downward - with opening of the housing and the insert and regulation of the air flow rate through them. The area of the external ribs of the housing is made with the possibility of maintaining the temperature of the condensate flowing from the outlet pipe at least +7°C in the cold season, and the area of internal ribs and the height above the insert body shall maintain temperature not higher than +40°C during the warm season.
EFFECT: new design.
1 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к охлаждающим и конденсирующим пар устройствам, в которых пар непосредственно соприкасается с охлаждающей средой – естественно холодным воздухом.The invention relates to devices for cooling and condensing steam, in which the steam is in direct contact with the cooling medium - naturally cold air.

Известно устройство теплообмена жидкостей и газов (патент RU № 2517844, МПК F25D 1/00, A01J 9/04, опубл. 10.06.2014 Бюл. № 16), включающее как минимум одну теплообменную конструкцию, которую располагают ниже поверхности земли, в нижней части теплообменной конструкции содержится подземный резервуар, выше подземного резервуара расположен водяной теплообменник для использования в теплое время года, отличающееся тем, что дополнительно содержит погружной насос, расположенный в теплое время года на дне корпуса центральной замораживающей установки, с нагнетающим шлангом, соединенным с входом водяного теплообменника, и сливной шланг, соединенный с выходом водяного теплообменника и резервуаром.A device for heat exchange of liquids and gases is known (patent RU No. 2517844, IPC F25D 1/00, A01J 9/04, publ. the heat exchange structure contains an underground tank, above the underground tank there is a water heat exchanger for use in the warm season, characterized in that it additionally contains a submersible pump located in the warm season at the bottom of the body of the central freezing unit, with a discharge hose connected to the inlet of the water heat exchanger, and a drain hose connected to the outlet of the water heat exchanger and the tank.

Недостатками данного устройства являются высокая металлоемкость из-за наличия насосного оборудования, дополнительного водяного теплообменника и большого количества вертикальных трубок вставляемых корпус, которые должен всё это умещать в себе, размещение как минимум одной теплообменной конструкции ниже поверхности земли, что ведет к отсутствию мобильности и необходимости для каждого пар генерирующего устройства использовать отдельное устройство, а также обязательное наличие внешнего источника питания для работы погружного насоса, что приводит к необходимости подвода проводов питания к каждой установке производство дополнительных работ по устройству подземной емкости..The disadvantages of this device are high metal consumption due to the presence of pumping equipment, an additional water heat exchanger and a large number of vertical tubes inserted into the body, which must contain all this in itself, the placement of at least one heat exchange structure below the ground, which leads to a lack of mobility and the need for use a separate device for each pair of the generating device, as well as the obligatory presence of an external power source for the operation of the submersible pump, which leads to the need to supply power wires to each installation.

Наиболее близким по технической сущности является тепломассообменное устройство вихревого типа (патент RU № 2502929, МПК F28B 3/00, опубл. 27.12.2013 Бюл. № 36), содержащее цилиндрический корпус, крышку с распыливающей центробежной форсункой, днище с патрубком для отвода конденсата, внутри корпуса соосно установлена регулярная перфорированная насадка, представляющая собой полый усеченный конус с отверстиями, расположенными по окружности насадки, по меньшей мере, четырьмя ярусами, между ярусами выполнен пояс дренажных отверстий, на противоположных сторонах корпуса над и под верхней кромкой насадки размещены два патрубка для ввода пара, причем в крышке расположен патрубок для отвода неконденсируемых газов, отверстия каждого яруса насадки расположены в коридорном порядке по винтовой линии, причем диаметр отверстий верхнего яруса равен 2÷4 мм, нижнего - 10÷14 мм, межцентровое расстояние равно 1,1÷4 диаметра отверстия, при этом диаметр отверстий каждого последующего яруса больше диаметра отверстий предыдущего, а диаметр дренажных отверстий составляет 14÷20 мм с межцентровым расстоянием 1,5÷3 диаметра отверстия, на насадке перпендикулярно ее наружной и внутренней поверхностям закреплены по спирали перфорированные спиралеобразные ленты переменной ширины так, что свободный край наружной ленты соприкасается с внутренней стороной корпуса, свободный край внутренней ленты образует внутри насадки цилиндрическое пространство, патрубки для ввода пара имеют в поперечном сечении форму эллипсов, большие оси которых параллельны оси устройства.The closest in technical essence is a vortex-type heat and mass transfer device (patent RU No. 2502929, IPC F28B 3/00, publ. 27.12.2013 Bull. No. 36), containing a cylindrical body, a cover with a spraying centrifugal nozzle, a bottom with a pipe for draining condensate, a regular perforated nozzle is installed coaxially inside the body, which is a hollow truncated cone with holes arranged around the circumference of the nozzle in at least four tiers, a belt of drainage holes is made between the tiers, on opposite sides of the body above and below the upper edge of the nozzle there are two nozzles for inlet steam, and in the lid there is a branch pipe for the removal of non-condensable gases, the holes of each tier of the nozzle are located in a corridor along a helix, and the diameter of the holes of the upper tier is 2÷4 mm, the lower one is 10÷14 mm, the center-to-center distance is 1.1÷4 diameter of the hole, while the diameter of the holes of each subsequent tier is greater than the diameter of the holes of the previous one, and the diameter of the drainage holes is 14 ÷ 20 mm with an intercenter distance of 1.5 ÷ 3 hole diameters, on the nozzle perpendicular to its outer and inner surfaces, perforated spiral tapes of variable width so that the free edge of the outer tape is in contact with the inner side of the body, the free edge of the inner tape forms a cylindrical space inside the nozzle, the steam inlet pipes have the shape of ellipses in cross section, the major axes of which are parallel to the axis of the device.

Недостатками данного устройства являются сложность изготовления и ремонта из-за наличия насосного оборудования, охлаждающей жидкости и закрытого корпуса и большого количества деталей (конусная насадка, наружная и внутренняя спирали), которые должны быть точно подогнаны и иметь перфорационные отверстия строго определенных размеров и расположения по ярусам, использования патрубков для ввода пара в корпус, имеющих в поперечном сечении форму эллипсов, большие оси которых параллельны оси устройства, и центробежной форсунки для распыления охлаждающей жидкости, а также обязательное наличие внешнего источника питания для нагнетания насосом охлаждающей жидкости через центробежную форсунку, .The disadvantages of this device are the complexity of manufacturing and repair due to the presence of pumping equipment, coolant and a closed housing and a large number of parts (conical nozzle, external and internal spirals), which must be accurately fitted and have perforations of strictly defined sizes and arrangement in tiers. , the use of nozzles for introducing steam into the housing, having a cross-sectional shape of ellipses, the major axes of which are parallel to the axis of the device, and a centrifugal nozzle for spraying coolant, as well as the obligatory presence of an external power source for pumping coolant through the centrifugal nozzle, .

Техническим решением является создание конденсатора пара в условиях окружающей среды, позволяющего производить охлаждение и конденсацию пара простыми конструктивно и технологическими элементами (открытого сверху и снизу корпуса, одной спирали и внутренней насадки- вставки без перфораций, простых патрубков, располагаемых без учета ориентации в пространстве) без внешнего подвода охлаждающей среды, без использования насосного оборудование, дополнительных жидкостей, а только за счет естественной циркуляции воздуха окружающей среды (естественной конвекции).The technical solution is to create a steam condenser in ambient conditions, which allows for cooling and condensing steam with simple structural and technological elements (open at the top and bottom of the body, one spiral and an internal nozzle-insert without perforations, simple nozzles located without regard to orientation in space) without external supply of the cooling medium, without the use of pumping equipment, additional liquids, but only due to the natural circulation of the ambient air (natural convection).

Технический результат достигается конденсатором пара в условиях окружающей среды, включающим вертикальный цилиндрический корпус, выполненный с возможностью отвода сверху неконденсируемых газов и оснащенный боковыми верхним подводящим пар и нижним отводящим конденсат патрубками, внутренней полой коаксиальной вставкой и спиралью, которая установлена между корпусом и вставкой, и распыляющее устройство, установленное сверху корпуса.The technical result is achieved by a steam condenser in ambient conditions, including a vertical cylindrical body, made with the possibility of removing non-condensable gases from above and equipped with lateral upper inlet steam and lower condensate outlet nozzles, an internal hollow coaxial insert and a spiral, which is installed between the body and the insert, and spraying device mounted on top of the case.

Новым является то, что внутренняя вставка изготовлена в виде полой трубки с теплообменными вертикальными внутренними ребрами и верхним краем расположенным выше корпуса, который снабжен теплообменными наружными ребрами, а сверху оснащен расширяющимся вверх раструбом, снабженным подводящим патрубком, с углом при вершине 60º–110º и основанием в 1,3–1,8 раз больше диаметра корпуса, ниже подводящего патрубка в раструб вставлена решетка, собранная из вертикальных пластин и изготовленная из хорошо отводящего тепло материала с гидрофильной поверхностью, распыляющее устройство изготовлено в виде горизонтального полого распределителя, установленного равномерно над решеткой, сообщенного с подводящим патрубком и оснащённого снизу форсунками для направления под углом 45º–60º от горизонтали пара на пластины решетки, как минимум один нижний виток спирали герметично соединен с корпусом и вставкой, а нижний край спирали оснащен не герметичной сверху перегородкой, образуя внизу спирали сборник конденсата, который сообщен с отводящим патрубком, при этом снизу корпус снабжен регулировочной пластиной выполненной с возможностью продольного относительно корпуса перемещения вверх с закрытием снизу корпуса и вставки в холодное время года для исключения тяги воздуха, или вниз – с открытием корпуса и вставки и регулированием скорости потока воздуха через них, причем площадь наружных ребер корпуса выполнена с возможностью поддержания температуры истекающего из отводящего патрубка конденсата не ниже +7ºС в холодное время года, а площадь внутренних ребер и высота над корпусом вставки – не выше +40ºС в теплое время года.What is new is that the inner insert is made in the form of a hollow tube with heat-exchange vertical inner fins and an upper edge located above the body, which is equipped with heat-exchange outer fins, and from above it is equipped with a socket expanding upwards, equipped with an inlet pipe, with an angle at the top of 60º–110º and a base 1.3–1.8 times the diameter of the body, below the inlet pipe, a grate is inserted into the socket, assembled from vertical plates and made of a material with a hydrophilic surface that removes heat well, the spraying device is made in the form of a horizontal hollow distributor installed evenly above the grate, communicated with the inlet pipe and equipped with nozzles from below to direct steam at an angle of 45º–60º from the horizontal to the grate plates, at least one lower coil of the spiral is hermetically connected to the body and insert, and the lower edge of the spiral is equipped with a baffle that is not sealed from above, forming a condensate collector at the bottom of the spiral , which is connected with the outlet pipe, while the bottom of the body is equipped with an adjusting plate made with the possibility of moving longitudinally relative to the body up with closing the bottom of the body and insert in the cold season to exclude air draft, or down - with the opening of the body and insert and regulation of the air flow rate through them, and the area of the outer ribs of the body is designed to maintain the temperature of the condensate flowing from the discharge pipe not lower than +7ºC in the cold season, and the area of the inner ribs and the height above the insert body - not higher than +40ºC in the warm season.

На фиг. 1 изображен конденсатор пара в изометрии.In FIG. 1 shows a steam condenser in isometry.

На фиг. 2 изображен вид сбоку конденсатора параIn FIG. 2 is a side view of the steam condenser

На фиг. 3 изображен вид спереди конденсатора параIn FIG. 3 is a front view of the steam condenser

На фиг. 4 изображен разрез А-А фиг. 3 конденсатора параIn FIG. 4 shows section A-A of FIG. 3 steam condensers

На фиг. 5 изображен вид сбоку конденсатора параIn FIG. 5 is a side view of the steam condenser

На фиг. 6 изображен разрез Б-Б фиг. 5 конденсатора параIn FIG. 6 shows a section B-B of Fig. 5 steam condensers

Конденсатор пара в условиях окружающей среды включает в себя вертикальный цилиндрический корпус 1 (фиг. 1–4, 6), выполненный с возможностью отвода сверху неконденсируемых газов за счет открытого верха и оснащенный боковыми верхним подводящим 2 (фиг. 1–5) пар и нижним отводящим 3 (фиг. 1–4) конденсат патрубками, внутренней полой коаксиальной вставкой 4 (фиг. 1-5) в виде полой трубки и спиралью 5 (фиг. 4 и 6), которая установлена между корпусом 1 (фиг. 4) и вставкой 4, и распыляющее устройство 6 (фиг. 1, 4-6), установленное сверху корпуса 1. Внутренняя вставка 4 оснащена теплообменными вертикальными внутренними ребрами 7 (фиг. 1 и 4) и верхним краем 8, расположенным выше корпуса 1 для увеличения тяги (скорости восходящего потока воздуха во вставке 4). Корпус 1 снабжен теплообменными наружными ребрами 9 (фиг. 1-3 и 6), а сверху оснащен расширяющимся вверх раструбом 10 (фиг. 1-6), снабженным подводящим патрубком 2, с углом при вершине (фиг. 4) а =60º–110º и основанием D (фиг. 2) в 1,3–1,8 раз больше диаметра d корпуса 1 (D=(1,3÷1,8)⋅d).The steam condenser in ambient conditions includes a vertical cylindrical body 1 (Fig. 1–4, 6), made with the possibility of removing non-condensable gases from above due to the open top and equipped with lateral upper supply 2 (Fig. 1–5) steam and a lower draining 3 (Fig. 1-4) condensate pipes, an internal hollow coaxial insert 4 (Fig. 1-5) in the form of a hollow tube and a spiral 5 (Fig. 4 and 6), which is installed between the housing 1 (Fig. 4) and insert 4, and a spray device 6 (Fig. 1, 4-6) mounted on top of the housing 1. The inner insert 4 is equipped with heat exchange vertical internal ribs 7 (Fig. 1 and 4) and the top edge 8 located above the housing 1 to increase thrust (velocity of the upward air flow in box 4). Housing 1 is equipped with heat-exchange outer ribs 9 (Fig. 1-3 and 6), and from above it is equipped with an upward expanding socket 10 (Fig. 1-6), equipped with an inlet pipe 2, with an angle at the top (Fig. 4) a = 60º– 110º and base D (Fig. 2) 1.3–1.8 times the diameter d of body 1 (D=(1.3÷1.8)⋅d).

Как показала практика испытаний на объектах акционерного общества «ТАНЕКО» группы компаний публичного акционерного общества «Татнефть» им. В.Д, Шашина (далее – АО «ТАНЕКО») диаметр основания D=(1,3÷1,8) ⋅d позволяет улавливать до 90% конденсата осаждаемого из воздуха (особенно при температурах близких 0ºС и ниже) выше корпуса 1, а угол а =60º–110º (фиг. 4) при вершине раструба 10 позволяет конденсируемой жидкости стекать внутрь корпуса без задержек при конденсации пара температурой 105–170 ºС. Все элементы конденсатора рекомендуется изготавливать для эффективного отвода тепла из материалов с теплопроводностью при 100ºС не ниже 65 Вт/(м⋅ ºК) (λ≥65 Вт/(м⋅ ºК)), таких как железо, сталь, сплавы металлов, кроме высоколегированных и т.п.As the practice of testing at the facilities of the joint-stock company "TANECO" of the group of companies of the public joint-stock company "Tatneft" them. V.D., Shashina (hereinafter referred to as TANECO JSC) base diameter D=(1.3÷1.8) ⋅d allows to capture up to 90% of condensate deposited from the air (especially at temperatures close to 0ºС and below) above building 1, and the angle a = 60º–110º (Fig. 4) at the top of the socket 10 allows the condensed liquid to drain into the body without delay during the condensation of steam at a temperature of 105–170 ºС. All capacitor elements are recommended to be made for efficient heat removal from materials with a thermal conductivity at 100ºС of at least 65 W/(m⋅ ºK) (λ≥65 W/(m⋅ ºK)), such as iron, steel, metal alloys, except for high-alloyed and etc.

Ниже подводящего патрубка 2 в раструб 10 вставлена решетка 11 (фиг. 1, 4 и 5), закрывающая корпус 1 сверху, собранная из вертикальных пластин и изготовленная из хорошо отводящего тепло материала (теплопроводностью λ≥150 Вт/(м⋅ ºК) при 100ºС – алюминий, медь или т.п.) с гидрофильной (смачиваемой водой) поверхностью.Below the inlet pipe 2, a grate 11 is inserted into the socket 10 (Fig. 1, 4 and 5), covering the body 1 from above, assembled from vertical plates and made of a material that removes heat well (thermal conductivity λ≥150 W/(m⋅ ºK) at 100ºС - aluminum, copper, etc.) with a hydrophilic (water-wetted) surface.

Распыляющее устройство 6 (фиг. 1 и 4) изготовлено в виде горизонтального полого распределителя (кольца, не показанных на фиг. полых лучей, коллектора с полыми лучами или т.п.), установленного равномерно над решеткой 11, сообщенного с подводящим патрубком 2 и оснащённого снизу форсунками 12 (фиг. 4 и 6) для направления под углом 45º–60º от горизонтали пара на пластины решетки 11. Как показала практика испытаний на объектах АО «ТАНЕКО» при соударении пара под углом 45º–60º от горизонтали с пластинами сетки 11 наиболее эффективно (примерно на 10–12% больше жидкости конденсируется, чем при других углах) происходит осаждение и капель воды и отражения этих капель от пластин решетки 11 внутрь корпуса 1 (на 9–12% больше жидкости конденсируется, чем при других углах).The spraying device 6 (FIGS. 1 and 4) is made in the form of a horizontal hollow distributor (a ring of hollow beams not shown in Fig., a collector with hollow beams, or the like) installed evenly above the grate 11, communicated with the inlet pipe 2 and equipped with nozzles 12 from below (Figs. 4 and 6) for directing steam at an angle of 45º–60º from the horizontal to the grate plates 11. As the practice of testing at the facilities of TANECO JSC showed when steam collides at an angle of 45º–60º from the horizontal with the grid plates 11 The most efficient (approximately 10–12% more liquid condenses than at other angles) is the precipitation of water droplets and the reflection of these drops from grate plates 11 into housing 1 (9–12% more liquid condenses than at other angles).

Для исключения слива конденсата из корпуса (фиг. 4) 1 как минимум один нижний виток спирали 5 герметично соединен с корпусом 1 и вставкой 4, а нижний край спирали 5 оснащен не герметичной сверху перегородкой 13 (фиг. 4 и 6), образуя внизу спирали сборник конденсата, который сообщен отверстием 14 (фиг. 6) с отводящим патрубком 3 (фиг. 4).To exclude the drain of condensate from the housing (Fig. 4) 1, at least one lower coil of the spiral 5 is hermetically connected to the housing 1 and insert 4, and the lower edge of the spiral 5 is equipped with a baffle 13 that is not sealed from above (Fig. 4 and 6), forming at the bottom of the spiral a condensate collector, which is connected by a hole 14 (Fig. 6) with an outlet pipe 3 (Fig. 4).

Снизу корпус 1 (фиг. 2) снабжен регулировочной пластиной 15 выполненной с возможностью продольного благодаря направляющим 16 относительно корпуса 1 перемещения вверх с закрытием снизу корпуса 1 и вставки 4 в холодное время года для исключения тяги воздуха, или вниз – с открытием корпуса 1 и вставки 4 и регулированием (например, при помощи гаек 17, пружинных сопоров, штырей или т.п. – не показаны) скорости потока воздуха через корпус 1 и вставку 4, благодаря естественной конвекции. Суммарная площадь наружных ребер 9 корпуса 1 подобрана эмпирическим путем так, что температура истекающего из отводящего патрубка 3 конденсата для исключения его промерзания (перекрытия образующимся льдом) поддерживается не ниже +7ºС в холодное время года, а суммарная площадь внутренних ребер 7 (фиг. 1, 4 и 5) и высота над корпусом 1 (фиг. 2-4) вставки 4 – не выше +40ºС в теплое время года, за счет естественной конвекции (тяги) внутри вставки 4 (согласно требований п.7.6.8 «Правил безопасной эксплуатации и охраны труда для нефтеперерабатывающих производств» ПБЭ НП-2001 и п.329 «Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности "Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств").From the bottom, the case 1 (Fig. 2) is equipped with an adjusting plate 15 made with the possibility of longitudinal movement due to the guides 16 relative to the case 1 upwards with the closing of the case 1 and the insert 4 from the bottom in the cold season to exclude air draft, or down - with the opening of the case 1 and the insert 4 and regulation (for example, using nuts 17, spring nozzles, pins, etc. - not shown) of the air flow rate through the body 1 and insert 4 due to natural convection. The total area of the outer ribs 9 of the housing 1 is selected empirically so that the temperature of the condensate flowing from the outlet pipe 3 to prevent its freezing (overlapping by the formed ice) is maintained at least + 7ºС in the cold season, and the total area of the inner ribs 7 (Fig. 1, 4 and 5) and the height above the body 1 (Fig. 2-4) of the insert 4 - not higher than +40ºС in the warm season, due to natural convection (draft) inside the insert 4 (according to the requirements of clause 7.6.8 of the "Rules for Safe Operation and labor protection for oil refining industries" PBE NP-2001 and clause 329 of the "Federal norms and rules in the field of industrial safety" General rules of explosion safety for explosive chemical, petrochemical and oil refining industries ").

Конденсатор пара в условиях окружающей среды работает следующим образом.Steam condenser in ambient conditions works as follows.

Конденсатор пара в сборе (фиг. 1) доставляется на механической платформе или вручную к месту работы. Регулировочную пластину 15 (фиг. 2) на направляющих 16 при помощи, например, гаек 17 предварительно устанавливают в среднем положении, подводящий патрубок 2 герметично соединяют с выходом пара (не показан), а отводящий патрубок 3 (фиг. 2 и 4) – с системой водосбора (ливневой канализацией, водоводом низкого давления или т.п. – не показаны). Пар из подводящего патрубка 2 поступает в распыляющее устройство 6 (фиг. 4), из сопел 12 которого под углом направляется на относительно холодные пластины сетки 11. На сетке 11 пар конденсируется в воду, смачивая её гидрофильную поверхность, на которой удерживается в виде тонкого слоя, излишки воды с решетке 11 стекают внутрь корпуса 1. Сетка 11 за счет свой теплопроводности интенсивно отводит тепло к корпусу 1 и вставке 4, охлаждая также слой воды на своей поверхности. Тепло от корпуса 1 и вставки 4 интенсивно отводится в атмосферу, благодаря наружным 9 и внутренним 7 ребрам соответственно. При дальнейшем поступлении пара на решетку 11, соударяясь со слоем воды, имеющей большую теплоемкость, на поверхности решетки 11 пар резко охлаждается и конденсируется, а его капли слипаются друг с другом (происходит коагуляция), увеличиваясь в размере и стекая при температуре 90–95ºС внутрь корпуса 1. При этом воздух сверху раструба 10 (фиг. 1) насыщается паром (образуя насыщенный пар) и начинают при увеличении количества пара конденсироваться и осаждаться на поверхности раструба 10, откуда стекают в также внутрь корпуса 1. Особенно это интенсивно происходит при около нулевой температуре окружающей среды и ниже. А при отрицательных температурах на раструбе 10 осаждаются мелкие кристаллы льда, которые тая дополнительно остужают раструб и решетку 11, обеспечивая интенсивное конденсированные пара.The steam condenser assembly (Fig. 1) is delivered on a mechanical platform or manually to the place of work. The adjusting plate 15 (Fig. 2) on the guides 16 using, for example, nuts 17 is pre-installed in the middle position, the inlet pipe 2 is hermetically connected to the steam outlet (not shown), and the outlet pipe 3 (Fig. 2 and 4) - with catchment system (storm sewer, low pressure water conduit, etc. - not shown). Steam from the inlet pipe 2 enters the spray device 6 (Fig. 4), from the nozzles 12 of which it is directed at an angle to the relatively cold plates of the grid 11. On the grid 11, the steam condenses into water, wetting its hydrophilic surface, on which it is held in the form of a thin layer , excess water from the grate 11 flows into the body 1. The grid 11, due to its thermal conductivity, intensively removes heat to the body 1 and insert 4, also cooling the water layer on its surface. Heat from the housing 1 and insert 4 is intensively removed to the atmosphere, thanks to the outer 9 and inner 7 ribs, respectively. With further steam entering grate 11, colliding with a layer of water having a large heat capacity, steam cools sharply and condenses on the surface of grate 11, and its droplets stick together (coagulation occurs), increasing in size and flowing down at a temperature of 90–95ºС inside body 1. At the same time, the air from above the socket 10 (Fig. 1) is saturated with steam (forming saturated steam) and, with an increase in the amount of steam, begins to condense and deposit on the surface of the socket 10, from where it also flows into the inside of the body 1. This is especially intense at near zero ambient temperature and below. And at negative temperatures, small ice crystals are deposited on the bell 10, which additionally cool the bell and the grate 11, providing intense condensed steam.

Стекающая с раструба 10 (фиг. 4) и решетки 11 внутрь корпуса 1 на спираль 5 горячая вода нагревает внутри корпуса 1 и вставки 4 и воздух, который увеличивается в объеме, становится менее плотным из-за чего поднимется на верх внутри корпуса 1 и вставки 4, замещаясь снизу холодным приточным воздухом, который дополнительно охлаждает стекающую по спирали 5 воду и вставку 4 за счет интенсивного охлаждения потоком воздуха внутренних ребер 7 (фиг. 1 и 5). За счет стекания по спирали 5 (фиг. 4) воды, время контакта её с охлаждающимися ребрами 9 (фиг. 3) и 7 (фиг. 1) соответственно корпусом 1 (фиг. 4) и вставкой 4 увеличивается, позволяя более интенсивно охлаждаться до температуры не выше +40ºС. Внизу спирали 5 стекающий скапливается в сборнике конденсата, образующимся благодаря перегородке 13 (фиг. 4 и 6), из которого через отверстие 14 (фиг. 6) отводящим патрубком 3 (фиг. 4) конденсат (вода) выводится из корпуса 1 в систему водосбора. Так как перегородка 13 (фиг. 4 и 6) не герметична сверху, то она не препятствует притоку воздуха снизу корпуса 1 внутрь.The hot water flowing from the socket 10 (Fig. 4) and the grate 11 inside the body 1 onto the spiral 5 heats up inside the body 1 and the insert 4 and the air, which increases in volume, becomes less dense due to which it rises to the top inside the body 1 and the insert 4, being replaced from below by cold supply air, which additionally cools the water flowing along the spiral 5 and the insert 4 due to the intensive cooling of the internal ribs 7 by the air flow (Figs. 1 and 5). Due to the flow of water along the spiral 5 (Fig. 4), the time of its contact with the cooling ribs 9 (Fig. 3) and 7 (Fig. 1), respectively, the body 1 (Fig. 4) and the insert 4 increases, allowing more intensive cooling up to temperature not higher than +40ºС. At the bottom of the spiral 5, the flowing accumulates in the condensate collector, formed due to the partition 13 (Fig. 4 and 6), from which through the hole 14 (Fig. 6) the outlet pipe 3 (Fig. 4) condensate (water) is discharged from the housing 1 into the catchment system . Since the partition 13 (Fig. 4 and 6) is not airtight from above, it does not prevent the flow of air from the bottom of the housing 1 inside.

Температуру воды в отводящем патрубке 3 (фиг. 4) контролируют датчиком температуры (не показан). При приближении температуры к нижней границе (+7ºС) регулировочную пластину 15 приподымают или прижимают снизу к корпусу 1 и вставке 4, уменьшая приток воздуха или полностью перекрывая их и, как следствие, снижая интенсивность охлаждения воздухом внутри корпуса 1 и вставки 4, тем самым увеличивая температуру воды в отводящем патрубке 3. При приближении температуры к верхней границе (+40ºС) регулировочную пластину 15 отодвигают от корпуса 1 и вставки 4, увеличивая приток воздуха и, как следствие, повышая интенсивность охлаждения воздухом внутри корпуса 1 и вставки 4, тем самым уменьшая температуру воды в отводящем патрубке 3The water temperature in the outlet pipe 3 (Fig. 4) is controlled by a temperature sensor (not shown). When the temperature approaches the lower limit (+7ºС), the adjusting plate 15 is lifted or pressed from below to the body 1 and insert 4, reducing the air flow or completely blocking them and, as a result, reducing the intensity of air cooling inside the body 1 and insert 4, thereby increasing water temperature in the outlet pipe 3. When the temperature approaches the upper limit (+40ºС), the adjusting plate 15 is moved away from the housing 1 and insert 4, increasing the air flow and, as a result, increasing the intensity of air cooling inside the housing 1 and insert 4, thereby reducing water temperature in outlet pipe 3

Все операции проводятся без использования внешнего питания, только за счет естественной конвекции воздуха.All operations are carried out without the use of external power, only due to natural air convection.

Предлагаемый конденсатор пара в условиях окружающей среды позволяет производить охлаждение и конденсацию пара простыми конструктивно и технологическими элементами (открытого сверху и снизу корпуса, одной спирали и внутренней вставки без перфораций, простых патрубков, располагаемых без учета ориентации в пространстве) без внешнего подвода охлаждающей среды, без использования насосного оборудование, дополнительных жидкостей, а только за счет естественной циркуляции воздуха окружающей среды (естественной конвекции).The proposed steam condenser under ambient conditions makes it possible to cool and condense steam with simple structural and technological elements (open at the top and bottom of the body, one spiral and an internal insert without perforations, simple nozzles located without regard to orientation in space) without an external supply of a cooling medium, without the use of pumping equipment, additional fluids, but only due to the natural circulation of ambient air (natural convection).

Claims (1)

Конденсатор пара в условиях окружающей среды, включающий вертикальный цилиндрический корпус, выполненный с возможностью отвода сверху неконденсируемых газов и оснащенный боковыми верхним подводящим пар и нижним отводящим конденсат патрубками, внутренней полой коаксиальной вставкой и спиралью, которая установлена между корпусом и вставкой, и распыляющее устройство, установленное сверху корпуса, отличающийся тем, что внутренняя вставка изготовлена в виде полой трубки с теплообменными вертикальными внутренними ребрами и верхним краем расположенным выше корпуса, который снабжен теплообменными наружными ребрами, а сверху оснащен расширяющимся вверх раструбом, снабженным подводящим патрубком, с углом при вершине 60°–110° и основанием в 1,3–1,8 раз больше диаметра корпуса, ниже подводящего патрубка в раструб вставлена решетка, собранная из вертикальных пластин и изготовленная из хорошо отводящего тепло материала с гидрофильной поверхностью, распыляющее устройство изготовлено в виде горизонтального полого распределителя, установленного равномерно над решеткой, сообщенного с подводящим патрубком и оснащённого снизу форсунками для направления под углом 45°-60° от горизонтали пара на пластины решетки, как минимум один нижний виток спирали герметично соединен с корпусом и вставкой, а нижний край спирали оснащен не герметичной сверху перегородкой, образуя внизу спирали сборник конденсата, который сообщен с отводящим патрубком, при этом снизу корпус снабжен регулировочной пластиной выполненной с возможностью продольного относительно корпуса перемещения вверх с закрытием снизу корпуса и вставки в холодное время года для исключения тяги воздуха, или вниз – с открытием корпуса и вставки и регулированием скорости потока воздуха через них, причем площадь наружных ребер корпуса выполнена с возможностью поддержания температуры истекающего из отводящего патрубка конденсата не ниже +7°С в холодное время года, а площадь внутренних ребер и высота над корпусом вставки – не выше +40°С в теплое время года.Vapor condenser at ambient conditions, including a vertical cylindrical body, made with the possibility of removing non-condensable gases from above and equipped with side upper inlet steam and lower condensate outlet branch pipes, an internal hollow coaxial insert and a spiral, which is installed between the body and the insert, and a spray device installed on top of the body, characterized in that the inner insert is made in the form of a hollow tube with heat-exchange vertical inner ribs and an upper edge located above the body, which is equipped with heat-exchange outer fins, and from above it is equipped with a socket expanding upwards, equipped with an inlet pipe, with an angle at the top of 60°– 110° and the base is 1.3–1.8 times larger than the diameter of the housing, below the inlet pipe, a grid is inserted into the socket, assembled from vertical plates and made of a material that removes heat well with a hydrophilic surface, the spraying device is made in the form of a horizontal hollow distributor installed evenly above the grate, communicated with the inlet pipe and equipped with nozzles from below to direct steam at an angle of 45°-60° from the horizontal to the grate plates, at least one lower coil of the spiral is hermetically connected to the body and insert, and the lower edge of the spiral is equipped with a baffle that is not sealed from above , forming a condensate collector at the bottom of the spiral, which is in communication with the outlet pipe, while the bottom of the body is equipped with an adjusting plate made with the possibility of moving longitudinally relative to the body up with closing the bottom of the body and inserting it in the cold season to exclude air draft, or down - with the opening of the body and inserts and regulation of the air flow rate through them, moreover, the area of the outer ribs of the body is designed to maintain the temperature of the condensate flowing from the outlet pipe at least +7 ° C in the cold season, and the area of \u200b\u200bthe internal ribs and the height above the insert body - not higher than +40 ° C during the warm season.
RU2023104696A 2023-03-02 Ambient conditions steam condenser RU2802313C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2802313C1 true RU2802313C1 (en) 2023-08-24

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU745384A3 (en) * 1974-09-02 1980-06-30 Алютерв Алюминиумипари Тервезе Валлалат (Инопредприятие) Mixing type condenser
CN202814140U (en) * 2012-10-11 2013-03-20 无锡多灵环保工程设备有限公司 Condensing device for water mist in smoke
RU2502929C1 (en) * 2012-06-05 2013-12-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КНИТУ") Heat and mass exchange vortex-type device
RU2517844C2 (en) * 2012-07-11 2014-06-10 Федеральное государственное бюджетное Учреждение науки - Институт мерзлотоведения им П.И. Мельникова Сибирского отделения Российской академии наук Gas and fluid heat-exchange device
RU2569790C2 (en) * 2014-02-06 2015-11-27 Открытое акционерное общество "Свердловский научно-исследовательский институт химического машиностроения" (ОАО "СвердНИИхиммаш") Method of heat-mass-exchange and device for its implementation
CN205119856U (en) * 2015-10-27 2016-03-30 金华凯力特自动化科技有限公司 Condenser device of make -up machine is moulded to bubble

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU745384A3 (en) * 1974-09-02 1980-06-30 Алютерв Алюминиумипари Тервезе Валлалат (Инопредприятие) Mixing type condenser
RU2502929C1 (en) * 2012-06-05 2013-12-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КНИТУ") Heat and mass exchange vortex-type device
RU2517844C2 (en) * 2012-07-11 2014-06-10 Федеральное государственное бюджетное Учреждение науки - Институт мерзлотоведения им П.И. Мельникова Сибирского отделения Российской академии наук Gas and fluid heat-exchange device
CN202814140U (en) * 2012-10-11 2013-03-20 无锡多灵环保工程设备有限公司 Condensing device for water mist in smoke
RU2569790C2 (en) * 2014-02-06 2015-11-27 Открытое акционерное общество "Свердловский научно-исследовательский институт химического машиностроения" (ОАО "СвердНИИхиммаш") Method of heat-mass-exchange and device for its implementation
CN205119856U (en) * 2015-10-27 2016-03-30 金华凯力特自动化科技有限公司 Condenser device of make -up machine is moulded to bubble

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR930000655B1 (en) Cooling apparatus
CN101052854B (en) Falling film evaporator
KR20180132659A (en) Systems, methods and filters for ventilation
US8092580B2 (en) Condensation process and containment vessel
CN107796239A (en) Hybrid fluid cooling means and device
US3012416A (en) Evaporative cooling apparatus
RU2802313C1 (en) Ambient conditions steam condenser
CN106555354A (en) A kind of soda pop contact heat exchanger
US1966802A (en) Air and water cooling apparatus
CN209475918U (en) The condensation water recovery and use system of high temperature cigarette vapour
RU2685627C1 (en) Gas-distributing station
KR100858669B1 (en) device and method for distillation
CN105627787A (en) Full-evaporation air cooling condenser and using method thereof
CN206459524U (en) Pre-cooling type surface evaporation air cooler
US2524715A (en) Evaporator apparatus
CN204255134U (en) Pervaporation air cooling tubes condenser
US2121999A (en) Vertical heat exchanger
RU2802112C1 (en) Cooling system with fan cooling tower (options)
CN220061957U (en) Water drenching device, drainage equipment and air conditioner
CN211876801U (en) Novel multifunctional air-cooling water-spraying heat exchanger
RU1776953C (en) Cooling tower
KR20020020060A (en) Device for recycling of spray water and steam in cooling tower
RU2614266C1 (en) Shell-and-tube heat exchanger
RU175458U1 (en) TWO PHASE THERMOSIPHONE
CN206709654U (en) A kind of dry and wet combination air cooler