UA18484U

UA18484U - Condensation installation

Info

Publication number: UA18484U
Application number: UAU200604707U
Authority: UA
Inventors: Oleksdandr Pavlovych Nischyk; Oleksandr Naumovych Hershuni
Original assignee: Kyiv Polytechnical Institute
Priority date: 2006-04-27
Filing date: 2006-04-27
Publication date: 2006-11-15

Abstract

A condensation installation has a chamber for supply of waste steam and a stack with hermetic partition between those, in which bundle of heat pipes is fixed, evaporation sections of those are placed in the chamber for waste steam supply, and condensation sections - in the stack, at that the exhaust tower is equipped with sprinkling unit connected by pipeline to the chamber for waste steam supply installed lower than that unit, and storage basin.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Корисна модель відноситься до галузі енергетики і може бути використана в якості конденсатора на теплових 2 таатомних електростанціях.The useful model belongs to the field of energy and can be used as a capacitor at thermal 2 tao atomic power plants.

Відома установка для охолодження |див. авторське свідоцтво СРСР Мо1326864, МПК Е2881/06, опубл. 1985р.), що містить камеру підведення відпрацьованої пари з випаровувальними ділянками пакета теплових труб в ній та конденсаційні оснащені ребрами ділянки пакета теплових труб зовні камери в потоці повітря, утворюваного вентилятором. 70 В цьому технічному рішенні досягнуті досить висока ефективність та надійність роботи установки за рахунок застосування теплових труб, встановлених так, що їх випаровувальні ділянки знаходяться в камері підведення відпрацьованої пари, а конденсаційні - в навколишньому повітрі. Теплові труби інтенсифікують процеси теплообміну між відпрацьованою парою та довкіллям. В цій установці використовується примусова конвекція повітря для охолодження ділянок конденсації теплових труб, що може привести до сильного обмерзання 72 нагнітального вентилятора (вентиляторів) взимку. Застосування вентилятора для створення потоку повітря потребує також додаткових витрат електроенергії на його живлення. До недоліків цієї установки відноситься також те, що ефективність установки для охолодження знаходиться ще на невисому рівні, так як площа поверхні, на якій відбувається теплообмін відпрацьованої пари з випаровувальними ділянками теплових труб відносно невелика внаслідок відсутності ребер на них. 20 В якості прототипу вибрана найбільш близька по технічній суті повітряно-конденсаційна установка |див. деклараційний патент на корисну модель Мо947, МПК Р2881/06, опубл. 2001р.|), що містить камеру підведення відпрацьованої пари та витяжну башту з герметичною перегородкою між ними, в якій закріплено пакет теплових труб, випаровувальні ділянки яких розміщено в камері підведення відпрацьованої пари, а конденсаційні ділянки - у витяжній башті. Теплові труби споряджені ребрами по всій їх довжині. В пій повітряно-конденсаційній 25 установці підвищено ефективність, надійність роботи та економічні показники роботи. Ефективність пт») повітряно-конденсаційної установки підвищено за рахунок створення більш сприятливих умов для збирання теплоти в камері підведення відпрацьованої пари шляхом створення більшої площі теплообміну, так як ділянки випаровування теплових труб споряджено ребрами. Відсутність потреби у використанні вентилятора дозволяє забезпечити більш високий рівень надійності внаслідок усунення небезпеки обмерзання нагнітального З 30 вентилятора (вентиляторів) взимку, а також знизити витрати електроенергії на живлення вентилятора. сKnown installation for cooling | see author's certificate of the USSR Mo1326864, IPC E2881/06, publ. 1985), which contains a chamber for supplying spent steam with evaporating sections of the heat pipe package in it and condensing areas equipped with fins of the heat pipe package outside the chamber in the air flow generated by the fan. 70 In this technical solution, a fairly high efficiency and reliability of the installation is achieved due to the use of heat pipes installed in such a way that their evaporating sections are in the exhaust steam supply chamber, and the condensing sections are in the surrounding air. Heat pipes intensify the processes of heat exchange between the spent steam and the environment. This installation uses forced air convection to cool the condensation areas of the heat pipes, which can lead to severe icing of the 72 discharge fan(s) in winter. The use of a fan to create an air flow also requires additional electricity costs for its power supply. The disadvantages of this installation also include the fact that the efficiency of the cooling installation is still at a low level, since the surface area on which the heat exchange of the spent steam with the evaporating sections of the heat pipes takes place is relatively small due to the absence of ribs on them. 20 As a prototype, the air-condensing unit closest in terms of technical essence was chosen | see declaratory patent for utility model Mo947, IPC P2881/06, publ. 2001|), which contains an exhaust steam supply chamber and an exhaust tower with a hermetic partition between them, in which a package of heat pipes is fixed, the evaporation sections of which are located in the exhaust steam intake chamber, and the condensation sections are located in the exhaust tower. Heat pipes are equipped with ribs along their entire length. In the air-condensing 25 installation, the efficiency, reliability of work and economic indicators of work have been increased. The efficiency of the air-condensing unit is increased due to the creation of more favorable conditions for collecting heat in the exhaust steam supply chamber by creating a larger heat exchange area, since the evaporation sections of the heat pipes are equipped with fins. The absence of the need to use a fan makes it possible to ensure a higher level of reliability due to the elimination of the danger of icing of the discharge fan (fans) in winter, as well as to reduce the cost of electricity for powering the fan. with

В той же час ця установка має наступні недоліки, характерні для радіаторних або сухих градирень.At the same time, this installation has the following disadvantages, typical for radiator or dry cooling towers.

Температура охолодженої води в такій установці в теплий період року значно вища, а зимою нижча, ніж в З звичайних градирнях. В теплий період вона на 15--202С може бути вищою від температури повітря, а мінімальна о температура охолодженої води в зимовий період може складати всього 5:62С |див., наприклад, книгу 35 Фарфоровский Б.С., Фарфоровский В.Б. Охладители циркуляционной водьі. - Л.: Знергия, Ленинградское -- отделение, 1972.-112с.ї. Тому в зимовий період існує небезпека замерзання води в радіаторах, особливо в районах з суворою зимою. Для попередження цього явища потрібно передбачати спеціальні заходи, в тому числі у випадку несподіваного зниження температури охолодженої води нижче заданої межі (ї6 22) повинно « 20 передбачатися автоматичне включення підігрівання охолоджуваної води гострою парою. зThe temperature of the cooled water in such an installation is much higher in the warm period of the year, and lower in winter than in conventional cooling towers. In the warm period, it can be 15--202C higher than the air temperature, and the minimum temperature of cooled water in the winter period can be only 5:62C | see, for example, the book 35 Farforovsky B.S., Farforovsky V.B. Circulating water coolers. - L.: Znergia, Leningradskoe -- department, 1972.-112 pp. Therefore, in winter there is a danger of water freezing in radiators, especially in areas with severe winters. To prevent this phenomenon, special measures should be taken, including in the case of an unexpected drop in the temperature of the cooled water below the specified limit (І6 22), automatic activation of heating of the cooled water with hot steam should be provided. with

Крім того, вартість сухої градирні (а установка- прототип відноситься саме до цього типу охолоджуючих с пристроїв) при фіксованих вимогах до охолодження значно більша, ніж вартість градирні з прямим контактом :з» води та повітря. Наприклад, вартість сухої градирні для турбогенератора потужністю 120МВт приблизно в 2 рази більша вартості градирні випаровувального типу. Збільшення вартості пов'язано із заміною порівняно недорогої насадки теплообмінниками та, в деякій мірі, з необхідністю використання витяжної башти більшого розміру, ніж - для градирні з прямим контактом охолоджуваної води та повітря при однаковій потужності. Тобто, при заданій потужності розміри сухих градирень значно більші. (ее) В основу корисної моделі поставлено задачу створення конденсаційної установки, в якій нова будова їх витяжної башти дозволила б забезпечити підвищення ефективності та зниження вартості.In addition, the cost of a dry cooling tower (and the prototype installation refers to this type of cooling devices) with fixed cooling requirements is much higher than the cost of a cooling tower with direct contact between water and air. For example, the cost of a dry cooling tower for a 120MW turbine generator is about 2 times higher than the cost of an evaporative cooling tower. The increase in cost is associated with the replacement of a relatively inexpensive nozzle with heat exchangers and, to some extent, with the need to use an exhaust tower of a larger size than for a cooling tower with direct contact of cooled water and air at the same capacity. That is, with a given power, the dimensions of dry cooling towers are much larger. (ee) The basis of a useful model is the task of creating a condensing unit, in which the new structure of their exhaust tower would allow to ensure an increase in efficiency and a decrease in cost.

Поставлена задача вирішується тим, що в повітряно-конденсаційній установці, що містить камеру підведення (ее) відпрацьованої пари та витяжну башту з герметичною перегородкою між ними, в якій закріплено пакет тепловихThe problem is solved by the fact that in the air-condensing unit, which contains a chamber for supplying (ee) spent steam and an exhaust tower with a hermetic partition between them, in which a package of thermal

Т» труб, випаровувальні ділянки яких розміщено в камері підведення відпрацьованої пари, а конденсаційні ділянки - у витяжній башті, згідно з корисною моделлю витяжну башту споряджено розбризкуючим пристроєм, з'єднаним трубопроводом з камерою підведення відпрацьованої пари, насадкою, встановленою нижче цього пристрою, та водозбиральним басейном, причому теплові труби можуть бути споряджені ребрами в камері підведення відпрацьованої пари або у витяжній башті або по всій їх довжині. с Спорядження витяжної башти розбризкуючим пристроєм, з'єднаним трубопроводом з камерою підведення відпрацьованої пари, насадкою, встановленою нижче цього пристрою, та водозбиральним басейном, причому теплові труби можуть бути споряджені ребрами в камері підведення відпрацьованої пари або у витяжній башті во або по всій їх довжині, дозволяє забезпечити ефективність конденсаційної установки за рахунок зниження температури охолоджуваної води шляхом застосування у пропонованій установці механізму випаровувального охолодження, пов'язаного з відриванням деякої кількості молекул рідини, що мають таку кінетичну енергію, величина якої дозволяє переважити силу зчеплення між молекулами. Вода втрачає найбільш рухливі молекули, а середня кінетична енергія молекул при цьому зменшується, наслідком чого є зниження температури. При невеликому тиску пари в повітрі, що відповідає його малій відносній вологості, межа охолодження води може б5 бути значно нижчою температури повітря, що є характерною перевагою випаровувальних охолоджувачів. В той же час за допомогою "сухої" частини установки можна отримати температуру охолодженої води тільки вище температури повітря по сухому термометру і ця частина виконує функцію попереднього охолодження води. "Суха" частина установки також сприяє зменшенню витрат води. Зниження вартості забезпечується поєднанням переваг випаровувального та сухого способів охолодження води, що приводить до зменшення розмірів установки порівняно з розмірами повністю сухої установки, а відповідно, і до зниження вартості.T" pipes, the evaporation sections of which are located in the exhaust steam supply chamber, and the condensing sections - in the exhaust tower, according to a useful model, the exhaust tower is equipped with a sprinkler device connected by a pipeline to the exhaust steam intake chamber, a nozzle installed below this device, and water collection basin, and the heat pipes can be equipped with fins in the exhaust steam supply chamber or in the exhaust tower or along their entire length. c Equipping the exhaust tower with a sprinkler device connected by a pipeline to the exhaust steam supply chamber, a nozzle installed below this device and a water collection basin, and the heat pipes can be equipped with fins in the exhaust steam supply chamber or in the exhaust tower in or along their entire length , allows you to ensure the efficiency of the condensing unit by reducing the temperature of the cooled water by using the evaporative cooling mechanism in the proposed unit, associated with the detachment of a certain number of liquid molecules that have such kinetic energy, the value of which allows to overcome the force of adhesion between molecules. Water loses its most mobile molecules, and the average kinetic energy of molecules decreases, resulting in a decrease in temperature. With a small vapor pressure in the air, which corresponds to its low relative humidity, the cooling limit of water can be much lower than the air temperature, which is a characteristic advantage of evaporative coolers. At the same time, with the help of the "dry" part of the installation, it is possible to obtain a temperature of chilled water only higher than the temperature of the air according to a dry thermometer, and this part performs the function of pre-cooling the water. The "dry" part of the installation also helps to reduce water consumption. The cost reduction is provided by the combination of the advantages of evaporative and dry water cooling methods, which leads to a reduction in the size of the installation compared to the size of a completely dry installation, and, accordingly, to a reduction in cost.

Технічна суть та принцип дії запропонованої конденсаційної установки пояснюється кресленням.The technical essence and principle of operation of the proposed condensing unit is explained by the drawing.

На кресленні зображена конденсаційна установка в розрізі. Конденсаційна установка включає в себе корпус 1, камеру підведення відпрацьованої пари 2 та витяжну башту 3, які відокремлені одна від одної герметичною /о перегородкою 4. Пакет теплових труб 5 закріплено у перегородці 4 так, що їх випаровувальні ділянки 6 знаходяться в камері 2, а конденсаційні 7- у витяжній башті 3. В башті З розміщено розбризкуючий пристрій 8, який трубопроводом 9 з'єднаний з камерою 2. Насадка 10 встановлена в башті З нижче пристрою 8. Внизу витяжної башти З встановлено водозбиральний басейн 11. Турбіна 12 трубопроводом відпрацьованої пари 13 з'єднана з камерою 2. Басейн 11 споряджено трубопроводом охолодженої води 14 з насосом 15.The drawing shows the condensing unit in section. The condensing unit includes a housing 1, an exhaust steam supply chamber 2, and an exhaust tower 3, which are separated from each other by a hermetic partition 4. A package of heat pipes 5 is fixed in the partition 4 so that their evaporation sections 6 are in the chamber 2, and condensation 7- in the exhaust tower 3. In the tower Z there is a sprinkler device 8, which is connected to the chamber 2 by a pipeline 9. A nozzle 10 is installed in the tower C below the device 8. At the bottom of the exhaust tower Z there is a water collection basin 11. The turbine 12 is connected to the exhaust steam pipeline 13 is connected to chamber 2. The pool 11 is equipped with a chilled water pipeline 14 with a pump 15.

Конденсаційна установка працює наступним чином. Відпрацьована пара з турбіни 12 по паропроводу відпрацьованої пари 13 потрапляє в камеру підведення відпрацьованої пари 2. Відпрацьована пара в камері 2 нагріває випаровувальні ділянки 6 пакета теплових труб 5, одночасно конденсуючись. Теплоносій в теплових трубах 5 випаровується або кипить і у вигляді пари перемішується на конденсаційні їх ділянки 7 з камери 2 у витяжну башту 3, переносячи за рахунок прихованої теплоти пароутворення відібрану від відпрацьованої пари 2о теплоту. Найбільш сприятливі умови для теплообміну між відпрацьованою парою і випаровувальними ділянками 6 теплових труб 5 та між потоком повітря у витяжній башті З та конденсаційними ділянками 7 теплових труб 5 створює велика площа теплообміну, утворена ребрами на випаровувальних б та конденсаційних 7 ділянках теплових труб 5. У витяжній башті З за рахунок теплообміну розгалуженої поверхні теплообміну з потоком повітря, утворюваного за рахунок тяги в башті 3, конденсаційні ділянки 7 теплових труб 5 охолоджуються і теплоносій в них конденсується. Далі теплоносій теплових труб 5 повертається у вигляді рідини на випаровувальні ділянки б теплових труб 5. Далі цикл повторюється. Утворюваний в камері 2 конденсаційної т установки конденсат відпрацьованої пари подається по трубопроводу 9 на розбризкуючий пристрій 8, де розбризкується на насадку 10. Насадка 10 розподіляє охолоджувану воду на струмені та краплі, при взаємодії яких з потоком повітря, утворюваного в башті З за рахунок тяги відбувається подальше охолодження води. «Е зо Охолоджена вода відкачується з басейну 11 по трубопроводу охолодженої води за допомогою насоса 15.The condensing unit works as follows. The spent steam from the turbine 12 through the spent steam pipe 13 enters the spent steam supply chamber 2. The spent steam in the chamber 2 heats the evaporation sections 6 of the heat pipe package 5, simultaneously condensing. The heat carrier in the heat pipes 5 evaporates or boils and in the form of steam is mixed into their condensing sections 7 from the chamber 2 to the exhaust tower 3, transferring the heat taken from the spent steam 2o due to the latent heat of steam formation. The most favorable conditions for heat exchange between the spent steam and the evaporating sections 6 of the heat pipes 5 and between the air flow in the exhaust tower C and the condensing sections 7 of the heat pipes 5 are created by a large area of heat exchange formed by the ribs on the evaporating b and condensing sections 7 of the heat pipes 5. In the exhaust tower C due to the heat exchange of the branched surface of the heat exchange with the flow of air, formed due to the draft in the tower 3, the condensing sections 7 of the heat pipes 5 are cooled and the coolant is condensed in them. Next, the coolant of the heat pipes 5 returns in the form of a liquid to the evaporating sections b of the heat pipes 5. Then the cycle is repeated. The condensate of the spent steam formed in the chamber 2 of the condensing unit is fed through the pipeline 9 to the spraying device 8, where it is sprayed onto the nozzle 10. The nozzle 10 distributes the cooled water into a jet and drops, when interacting with the flow of air formed in the tower Z due to draft, further cooling of the water. Cooled water is pumped from pool 11 through the chilled water pipeline using pump 15.

Виготовлена та досліджена модель конденсаційної установки, що мала в своєму складі парову камеру з со блоком нагрівання, кілька теплових труб, випаровувальні ділянки яких вмонтовані в герметичну камеру, що «Е імітувала камеру підведення відпрацьованої пари, а конденсаційні ділянки виведені через ізолюючі ущільнення в імітатор витяжної башти. Нижче конденсаційних ділянок було розміщено трубу з отворами у верхній її частині, со з5 що являла собою імітатор розбризкуючого пристрою. Парова камера була приєднана паропроводом до «- герметичної камери у верхній її частині. Нижня частина герметичної камери була приєднана до імітатора розбризкуючого пристрою. Нижче імітатора розбризкуючого пристрою було встановлено дерев'яну решітку, що імітувала насадку, а нижче неї - ємність для збирання охолодженого конденсату.A model of a condensing unit was manufactured and tested, which included a steam chamber with a heating unit, several heat pipes, the evaporating sections of which were mounted in a hermetic chamber, which simulated the exhaust steam supply chamber, and the condensing sections were removed through insulating seals into the exhaust hood simulator towers A pipe with holes in its upper part was placed below the condensation areas, which was an imitator of a sprinkler device. The steam chamber was connected by a steam pipe to the sealed chamber in its upper part. The lower part of the sealed chamber was attached to a sprayer simulator. Below the simulator of the sprinkler device was installed a wooden grid imitating a nozzle, and below it - a container for collecting cooled condensate.

В результаті проведених випробувань встановлено наступне: « - Через деякий час після ввімкнення нагрівача парової камери в ній починала утворюватися пара і надходити з с в герметичну камеру з випаровувальними ділянками теплових труб, про що свідчило підвищення температури теплових труб, яка контролювалась; ;» - після прогрівання теплових труб в камері - імітаторі витяжної башти починався рух повітря за рахунок тяги в ній, а в нижній частині герметичної камери починав накопичуватися конденсат, який потрапляв в трубу-імітатор розбризкуючого пристрою, розподілявся на дерев'яну решітку та падав у вигляді струменів та - крапель у ємність для збирання конденсату; - застосування в конденсаційній установці як сухої частини у вигляді пакету теплових труб з со випаровувальними ділянками у герметичній камері та конденсаційними у імітаторі витяжної башти, так і ї5» випаровувальної частини з розбризкувачем, насадкою та водозбиральним басейном дозволить підвищити 5р ефективність конденсаційної установки за рахунок як високих показників роботи замкнутого со випаровувально-конденсаційного циклу, реалізованого в пакеті теплових труб, так і за рахунок достоїнств ї» випаровувального охолодження конденсату; - висока надійність конденсаційної установки обумовлена високою надійністю роботи теплових труб; - зниження вартості установки забезпечуються за рахунок зменшення Її габаритів та маси. сAs a result of the conducted tests, the following was established: "- Some time after the steam chamber heater was turned on, steam began to form in it and flow from c into the hermetic chamber with the evaporation sections of the heat pipes, which was evidenced by the increase in the temperature of the heat pipes, which was monitored; ;" - after warming up the heat pipes in the chamber - an exhaust tower simulator, air movement began due to draft in it, and condensate began to accumulate in the lower part of the sealed chamber, which entered the pipe-simulator of the sprinkler device, was distributed on a wooden grate and fell in the form of jets and - drops in a container for collecting condensate; - the use in the condensing unit of both a dry part in the form of a package of heat pipes with evaporation sections in a hermetic chamber and condensing sections in an exhaust tower simulator, as well as a 5" evaporating part with a sprinkler, a nozzle and a water collection basin will allow to increase the efficiency of the condensing unit due to both high performance indicators of the closed co-evaporation-condensation cycle implemented in the package of heat pipes, as well as due to the advantages of evaporative cooling of condensate; - the high reliability of the condensing unit is due to the high reliability of the heat pipes; - reduction in the cost of the installation is ensured by reducing its dimensions and mass. with

Claims

The formula of the invention

1. A condensing unit containing an exhaust steam supply chamber and an exhaust tower with an airtight partition between them, in which a package of heat pipes is fixed, the evaporation sections of which are located in the exhaust steam intake chamber, and the condensing sections are located in the exhaust tower, which differs in that that the exhaust tower is equipped with a sprinkler device, connected by a pipeline to the exhaust steam supply chamber, a nozzle installed below this device, and a water collection basin. 65

2. The condensing unit according to claim 1, which differs in that the heat pipes are equipped with fins in the exhaust steam supply chamber.

3. The condensing unit according to claim 1, which differs in that the heat pipes are equipped with fins in the exhaust tower.

4. The condensing unit according to claim 1, which is characterized by the fact that the heat pipes are equipped with ribs along their entire length. - « (ee) « (ee) h- -

with . and? - (ee) sh» ge» SHY s» s 60 b5