UA81989C2

UA81989C2 - Steam former

Info

Publication number: UA81989C2
Application number: UAA200605266A
Authority: UA
Inventors: Андрей Александрович Гайкевич
Original assignee: Андрей Александрович Гайкевич
Priority date: 2006-05-15
Filing date: 2006-05-15
Publication date: 2008-02-25

Abstract

The invention relates to field of heat engineering, in particular to steam generators, and can be used as source of technological steam. Steam generator has body 1 arranged with formation of mixing chamber 2, confuser 3 and diffuser 4 placed in sequence one after another at one axis, plasmatrone 5 installed on the this axis as well, system for cold water supply 6 and system of steam takeoff 7. Mixing chamber 2 is arranged as truncated cone with conical surface 8 and is turned with larger base to side of plasmatron 5 and with smaller base - to side of confuser 3. Confuser is arranged as cylinder with diameter that is equal to diameter of smaller base of mixing chamber. Plasmatron is equipped with control element and is installed at one axis with mixing chamber with formation of plasma zone of confusor and with provision of circular gap between cone-like surface of mixing chamber and outer surface of control element of plasmatrone head. Plasmatrone is installed with possibility of axial displacement for change of amount of circular clearance and for provision of pressure control in system of cold water supply. Heat exchange zone is formed in mixing chamber and confuser, and steam takeoff system is connected to diffuser. The invention provides minimal inertia of steam former, increases efficiency, decreases first cost of production of weight unit of technological steam. Large pressure of steam at outlet of steam generator excludes need in use of pumps in system of steam consumption, brings to minimum overall dimensions and metal consumption of steam generator per power unit.

Description

до стану пари, що негативно позначається на бік плазмотрона, а конфузора - у вигляді циліндра досягненні високого ККД установки. діаметром, що дорівнює діаметру меншої основиto the state of steam, which negatively affects the plasmatron side, and the confusor - in the form of a cylinder, achieving high efficiency of the installation. with a diameter equal to the diameter of the smaller base

Метою створення пароутворювача, що камери змішування, дозволяє знімати тепло з заявляється, є розробка конструкції, що дозволяє плазменого стовпа за рахунок високого ступеня забезпечити мінімальну інерційність гомогенізації створюваного однорідного пароутворювача і за рахунок цього підвищити його двофазного потоку, що прискорюється за рахунокThe purpose of creating a steam generator that allows the removal of heat from the mixing chamber is the development of a design that allows the plasma column due to a high degree to ensure the minimum inertia of homogenization of the created homogeneous steam generator and due to this increase its two-phase flow, which is accelerated due to

ККД у цілому з одночасним досягненням ефекту звуження камери змішування в результаті значного тиску пари на виході. віджимання води парою, що утворилася відEfficiency in general with the simultaneous achievement of the effect of narrowing the mixing chamber as a result of significant vapor pressure at the outlet. wringing out water with steam formed from

Поставлене завдання вирішується тим, що в контакту з плазменим стовпом, що забезпечує пароутворювачі, що містить корпус, у якому мінімальну інерційність пароутворювача, організована зона теплообміну, систему подачі підвищення його ККД у цілому з одночасним холодної води, систему паровідводу і плазмотрон, досягненням ефекту значного тиску пари на згідно з винаходом корпус пароутворювача виході. виконаний з утворенням послідовно розташованих Забезпечення плазмотрона регулювальним на одній осі камери змішування, конфузора і елементом і установка на одній осі з камерою дифузора, причому камера змішування виконана у змішування з утворенням плазменої зони вигляді зрізаного конуса, більшою основою конфузора і з забезпеченням кільцевого зазору зверненого у бік плазмотрона, а конфузор між конусоподібною поверхнею камери виконаний у вигляді циліндра діаметром, що змішування і зовнішньою поверхнею дорівнює діаметру меншої основи камери регулювального елемента голівки плазмотрона, змішування, при цьому плазмотрон забезпечений дозволяє регулювати подачу води в камеру регулювальним елементом і установлений на змішування й уникнути явища перекидання одній осі з камерою змішування з утворенням (виходу нагрітого гомогенізованого однорідного плазменої зони конфузора і з забезпеченням двофазного середовища, що віджимається, в кільцевого зазору між конусоподібною поверхнею патрубок подачі холодної води за рахунок явного камери змішування і зовнішньою поверхнею перепаду тиску подачі холодної води 5в-0,75- регулювального елемента голівки плазмотрона, 0,975 Зк.3. і оінжекторного ефекту в зоні причому система подачі холодної води виконана конфузора), що забезпечує працездатність примусовою з боку корпуса плазмотрона через пароутворювача з одночасним досягненням кільцевий зазор між конусоподібною поверхнею ефекту значного тиску пари на виході. камери змішування і зовнішньою поверхнею Виконання системи подачі холодної води регулювального елемента, зона теплообміну примусовою з боку корпуса плазмотрона через утворена в камері змішування і конфузорі, а кільцевий зазор між конусоподібною поверхнею система паровідводу приєднана до дифузора, при камери змішування і зовнішньою поверхнею цьому камера змішування виконана відповідно до регулювального елемента, утворення зони співвідношення: теплообміну в камері змішування і конфузорі, іThe task is solved by the fact that in contact with the plasma column, which provides steam generators, containing a housing in which the minimum inertia of the steam generator is organized, the heat exchange zone is organized, the supply system increases its efficiency as a whole with simultaneous cold water, the steam removal system and the plasmatron, achieving the effect of significant steam pressure at the outlet of the steam generator body according to the invention. made with the formation of serially arranged Provision of the plasmatron with an adjustment on one axis of the mixing chamber, a confusor and an element and installation on the same axis with the diffuser chamber, and the mixing chamber is made in mixing with the formation of a plasma zone in the form of a truncated cone, a larger base of the confusor and with the provision of an annular gap facing in side of the plasmatron, and the confusor between the cone-shaped surface of the chamber is made in the form of a cylinder with a diameter that mixing and the outer surface is equal to the diameter of the smaller base of the chamber of the adjusting element of the plasmatron head, mixing, while the plasmatron is equipped with a regulating element that allows you to regulate the supply of water to the chamber and is set for mixing and avoid the phenomenon of overturning one axis with the mixing chamber with the formation (output of the heated homogenized homogeneous plasma zone of the confuser and with the provision of a two-phase medium that is squeezed into the annular gap between the cone-shaped surface of the cold supply nozzles of water due to the apparent mixing chamber and the external surface of the cold water supply pressure drop 5v-0.75- adjusting element of the plasmatron head, 0.975 Zk.3. and the injector effect in the zone, and the cold water supply system is made of a confusor), which ensures operability by forcing from the plasmatron body through the steam generator while simultaneously achieving the annular gap between the cone-shaped surface of the effect of significant steam pressure at the outlet. the mixing chamber and the outer surface of the cold water supply system of the regulating element, the heat exchange zone is forced from the plasmatron body side through the mixing chamber and the confusor, and the annular gap between the cone-shaped surface of the vapor extraction system is connected to the diffuser, with the mixing chamber and the outer surface of this mixing chamber is made according to the regulating element, the formation of a ratio zone: heat exchange in the mixing chamber and confusor, and

Ї к.с.«|, де: приєднання системи паровідводу до дифузораWhere: connection of the steam extraction system to the diffuser

Ї к.с. - довжина камери змішування, дозволяє забезпечити працездатністьShe k.s. - the length of the mixing chamber allows to ensure efficiency

І - довжина плазменого стовпа плазмотрона, а пароутворювача з одночасним досягненням діаметр конфузора - відповідно до співвідношення: ефекту значного тиску пари на виході і широкогоAnd - the length of the plasma column of the plasmotron, and the diameter of the vapor generator with the simultaneous achievement of the confusor - in accordance with the ratio: the effect of a significant vapor pressure at the outlet and a wide

З«Оконф./Ос.плазм. «20, де: регульованого температурного діапазону наFrom "Okonf./Os.plazm. "20, where: adjustable temperature range on

Оконф. - діаметр конфузора, виході.Okonf. - the diameter of the confusor, outputs.

Ос.плазм. - діаметр сопла плазмотрона, крім Виконання камери змішування відповідно до цього плазмотрон виконаний із забезпеченням співвідношення: плазменого стовпа відповідно до співвідношення: Їк.с.«І, де:Os. plasma - the diameter of the plasmatron nozzle, except for the execution of the mixing chamber in accordance with this, the plasmatron is made with the provision of the ratio: plasma column in accordance with the ratio: Yk.s.«I, where:

Ос.плазм.«І -30 Ос.плазм. і встановлений із Ї к.с. - довжина камери змішування, забезпеченням оплазменої зони конфузора І - довжина плазменого стовпа плазмотрона, а довжиною відповідно до співвідношення: діаметра конфузора - відповідно до 0,01 І «Іс1/3Ї, де: співвідношення: - довжина плазменої зони конфузора. Зз«Оконф./Ос.плазм.«20, де:Os. plasm.«I -30 Os. plasm. and installed with Y k.s. - the length of the mixing chamber, providing the plasma zone of the confusor I - the length of the plasma column of the plasmatron, and the length in accordance with the ratio: the diameter of the confusor - in accordance with 0.01 I "Is1/3Y", where: ratio: - the length of the plasma zone of the confusor. Zz"Okonf./Os.plazm.«20, where:

Крім цього, регулювальний елемент на Оконф. - діаметр конфузора, плазмотроні виконаний у вигляді шайби, що Ос.плазм. - діаметр сопла плазмотрона, крім встановлена на голівці плазмотрона З цього плазмотрона - із забезпеченням забезпеченням співвідношення: плазменного стовпа відповідно до співвідношення:In addition, the adjusting element on Okonf. - the diameter of the confusor, the plasmatron is made in the form of a washer that Os.plazm. - the diameter of the plasmatron nozzle, except for the one installed on the plasmatron head. From this plasmatron - with the provision of the ratio: plasma column in accordance with the ratio:

Ов-0,8-0,975 5К.3., де: 15 Ос.плазм.«і «30 ЮОс.плазм. і установка зOv-0.8-0.975 5K.3., where: 15 Os. plasma and "30 JuOs. plasma. and installation of

Зв - площа перетину підвідного патрубка води, забезпеченням плазменої зони конфузораZv - the cross-sectional area of the water inlet pipe, providing the plasma zone of the confusor

Зк.3. - площа перетину кільцевого зазору між довжиною відповідно до співвідношення: конусоподібною поверхнею камери змішування і 0,01 І «І«1/3 |, де: І - довжина плазменої зони зовнішньою поверхнею регулювального елемента конфузора, дозволяє забезпечити працездатність голівки плазмотрона. пароутворювача з одночасним досягненнямTest 3. - the area of intersection of the annular gap between the length according to the ratio: the cone-shaped surface of the mixing chamber and 0.01 И «И«1/3 |, where: И - the length of the plasma zone with the outer surface of the adjusting element of the confusor, allows to ensure the performance of the plasmatron head. steam generator with simultaneous achievement

Виконання корпуса пароутворювача "з ефекту значного тиску пари на виході, виготовляти утворенням послідовно розташованих на одній осі пароутворювач у широкому діапазоні типорозмірів, камери змішування, конфузора і дифузора, розрахованих під конкретно поставлені завдання у причому виконання камери змішування у вигляді всьому діапазоні необхідних технологічних зрізаного конуса, більшою основою зверненого у навантажень, при використанні в системах паропостачання, опалення і гарячого змішування 2 відбуваються складні водопостачання. термодинамічні процеси. При контакті з плазменимExecution of the body of the steam generator "from the effect of significant steam pressure at the outlet, to produce a steam generator in a wide range of standard sizes, a mixing chamber, a confusor and a diffuser, designed for specific tasks, and the execution of a mixing chamber in the form of the entire range of necessary technological truncated cones , the greater basis of the loads turned into, when used in steam supply, heating and hot mixing systems 2 complex water supply takes place. thermodynamic processes. When in contact with plasma

Викладене вище дозволяє забезпечити: стовпом 13 вода, що одержала тепловий імпульс - мінімальну інерційність пароутворювача; від плазми, переходить у парову фазу і - підвищення ККД пароутворювача за рахунок відбувається явище віджимання води парою від зниження втрат тепла в навколишнє середовище; плазменого стовпа 13, але одночасно у камері - зниження собівартості виробництва одиниці змішання 2, що звужується, вода перемішується з ваги технологічної пари; парою і створюється гомогенізований однорідний - значний тиск пари на виході пароутворювача, двофазний потік, що дозволяє ефективно знімати що виключає необхідність використання насосів у температуру з плазменого стовпа, подальша системі споживання пари; робота відбувається на основі феномена - мінімальні габарити пароутворювача на підвищеної стисливості однорідного двофазного одиницю потужності; потоку для процесів енерго-, масо-, |і - простоту конструкції і низьку металоємність; теплоперенесення. У результаті тиск води на - широкий регульований температурний виході з апарата значно перевищує тиск води на діапазон пари на виході; вході. - низькі капітальні витрати при переобладнанні Регулювання подачі води і величини існуючих систем паро-, теплопостачання; плазменого стовпа дозволяє досягати широкого - екологічність. температурного діапазону води, що нагрівається,The above allows you to ensure: column 13 water that has received a thermal impulse - the minimum inertia of the steam generator; from the plasma, passes into the vapor phase and - increasing the efficiency of the steam generator due to the phenomenon of water being squeezed out by steam from the reduction of heat loss to the environment; of the plasma column 13, but at the same time in the chamber - a reduction in the production cost of the mixing unit 2, which narrows, water is mixed from the weight of the technological steam; steam and homogenized homogeneous is created - significant steam pressure at the outlet of the steam generator, two-phase flow, which allows to effectively remove that eliminates the need to use pumps in the temperature from the plasma column, further steam consumption system; the work takes place on the basis of the phenomenon - the minimum dimensions of the steam generator on the increased compressibility of a homogeneous two-phase unit of power; flow for processes of energy, mass, and - simplicity of construction and low metal consumption; heat transfer As a result, the water pressure at the wide adjustable temperature outlet from the device significantly exceeds the water pressure at the outlet steam range; during. - low capital costs for re-equipment Regulation of water supply and size of existing steam and heat supply systems; plasma column allows to achieve a wide - environmental friendliness. the temperature range of the heated water,

На кресленні представлений пароутворювач, на виході, до температури насиченої пари, готової що пропонується, загальний вигляд. до прямого застосування в парових машинах.The drawing shows the steam generator, at the outlet, up to the temperature of saturated steam, ready, what is offered, general view. for direct use in steam engines.

Пароутворювач містить корпус 1, виконаний з Якщо дотримувати співвідношення: утворенням камери змішування 2, конфузора З і З«Оконф./Ос.плазм.«10, тоді пристрій працює як дифузора 4, розташованих послідовно один за пароутворювач, якщо: 10«Оконф./Ос.плазм.«20, одним она одній осі, плазмотрон 5, також тоді пристрій працює як нагрівач води. установлений на останній, систему подачі Апарат можна використовувати в широкому холодної води 6 і систему паровідводу 7. Камера діапазоні типорозмірів розрахованих під конкретно змішування 2 виконана у вигляді зрізаного конуса з поставлені завдання в усьому діапазоні конічною поверхнею 8 і звернена великою навантажень, при використанні в системах основою у бік плазмотрона 5, а меншою основою у парозабезпечення, опалення і гарячого бік конфузора 3. Плазмотрон 5 містить електрод 9 водопостачання. і сопло 10, установлений з можливістю осьового переміщення і забезпечений регулювальним | ддокх елементом 11 у вигляді шайби. Між зовнішньою є НИ поверхнею останнього і конічною поверхнею 8 - ше : п : тертя, камери змішування 2 утворений кільцевий зазор У зайн ще и бе 8. її 55 12 (показаний умовно), а сам плазмотрон 5 р ДА «ШО установлений таким чином, що при горінні : й сосен 4 Н рик ЗЕМ Х хе ц онфуеорі З стовпа 13 (показаний умовно) у шин й Ж ця ьо і узорі З утвориться плазменна зона 14. шо ши ще хThe steam generator contains a body 1, made of If the ratio is observed: the formation of the mixing chamber 2, the confusor Z and Z"Oconf./Os.plazm."10, then the device works as a diffuser 4, located in series one behind the steam generator, if: 10"Oconf. /Os.plazm.«20, one on one axis, plasmatron 5, also then the device works as a water heater. installed on the latter, the supply system The device can be used in a wide range of cold water 6 and a steam extraction system 7. The camera range of standard sizes designed for specific mixing 2 is made in the form of a truncated cone with a conical surface 8 and is exposed to large loads, when used in systems the base towards the plasmatron 5, and the smaller base towards the steam supply, heating and hot side of the confusor 3. The plasmatron 5 contains the water supply electrode 9. and the nozzle 10, installed with the possibility of axial movement and provided with an adjustment | ddokh element 11 in the form of a puck. Between the external surface of the latter and the conical surface 8 - she: n: friction, mixing chamber 2, an annular gap is formed. In addition, there is 8. her 55 12 (shown conditionally), and the plasmatron itself 5 r DA "SHO is installed in this way, that when burning: y pine 4 N rik ZEM X he c onfueori From column 13 (shown conditionally) in tires y Х this yo and pattern Z a plasma zone 14 will be formed.

Пароутворювач працює таким чином. зі Ди ню з енThe steam generator works like this. with Dy nu with en

Рідина, що нагрівається, подається під тиском щі п через систему подачі холодної води 6. При цьому ши і холодна вода заповнює вільний простір корпуса 1 і рухається, минаючи зовнішню поверхню регулювального елемента 11, у камеру змішування 2 через кільцевий зазор 12. Величину витрати холодної води регулюють збільшенням чи зменшенням тиску в системі подачі холодної води 6 і шляхом зміни величини кільцевого зазору 12 за рахунок осьового переміщення плазмотрона 5.The heated liquid is supplied under high pressure through the cold water supply system 6. At the same time, cold water fills the free space of the body 1 and moves, bypassing the outer surface of the adjusting element 11, into the mixing chamber 2 through the annular gap 12. The flow rate of cold water is regulated by increasing or decreasing the pressure in the cold water supply system 6 and by changing the size of the annular gap 12 due to the axial movement of the plasmatron 5.

При горінні плазменого стовпа 13, що виходить із сопла 10 плазмотрона, холодна вода, що надходить через кільцевий зазор 12, миттєво нагрівається і змішується з утвореною парою, причому в плазменої зоні 14 конфузора 3 проводиться догрівання пари, що утворюється, тиск якої змушує рухатися пароводяну суміш конфузором З і далі дифузором 4 у систему паровідводу 7. Величину догрівання пари в плазменій зоні 14 конфузора З регулюють за рахунок зміни сили струму, що пропускається через електрод 9 плазмотрона 5. Через систему паровідводу 7 пару направляють споживачу.During the combustion of the plasma column 13, which comes out of the nozzle 10 of the plasmatron, the cold water entering through the annular gap 12 is instantly heated and mixed with the formed steam, and in the plasma zone 14 of the confusor 3, the steam formed is reheated, the pressure of which causes the steam-water to move the mixture through the confusor Z and further through the diffuser 4 into the steam removal system 7. The amount of steam reheating in the plasma zone 14 of the confusor Z is regulated by changing the current strength passing through the electrode 9 of the plasmatron 5. Through the steam removal system 7, the steam is directed to the consumer.

Причому слід зазначити, що в камеріAnd it should be noted that in the camera