RU2075713C1

RU2075713C1 - Condenser

Info

Publication number: RU2075713C1
Application number: RU94022769A
Authority: RU
Inventors: Александр Владимирович Вахламов
Original assignee: Александр Владимирович Вахламов
Priority date: 1994-06-14
Filing date: 1994-06-14
Publication date: 1997-03-20

Abstract

FIELD: contact heat exchange apparatus condensers of vapor from gaseous mixtures. SUBSTANCE: condenser has cylindrical shell provided with vapor-gas mixture supply branch pipe, diffuser and gas phase discharge branch pipe projecting inside shell and terminating in bladed swirler. Cooling pipe lines are tangentially connected to upper part of gas phase discharge branch pipe. Spiral drip former with vapor-gas mixture flow splitter is arranged inside housing. EFFECT: enhanced efficiency. 8 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в качестве контактного тепломассообменного аппарата, в частности конденсатора паров из парогазовой смеси. The invention relates to the field of heat engineering and can be used as a contact heat and mass transfer apparatus, in particular a vapor condenser from a gas-vapor mixture.

В частности, для обеспечения надежности работы котельных со стальными водогрейными и паровыми котлами обязательно удаление из воды растворенных в ней коррозийно-активных газов кислорода и свободной углекислоты. In particular, to ensure the reliability of boiler rooms with steel hot water and steam boilers, it is necessary to remove oxygen and free carbon dioxide dissolved in it from water from corrosive gases.

В последнее время получил практическое применение способ деаэрации воды под вакуумом в котельных и на электростанциях. Recently, a method for deaerating water under vacuum in boiler rooms and power plants has gained practical application.

В существующих контактных аппаратах применяется способ конденсации пара из отсасываемой смеси на каплях воды, образующихся при разбрызгивании потока охлаждающей жидкости на каскадных тарелках, или при распылении через форсунки. In existing contact apparatuses, a method of condensing steam from an aspirated mixture onto water droplets generated by spraying a coolant stream on cascade plates or when spraying through nozzles is used.

Но эти способы имеют ряд недостатков: в первом случае поверхность конденсации незначительна, а во втором требуется создать большое давление охлаждающей жидкости перед форсунками, а это дополнительные затраты энергии. But these methods have several disadvantages: in the first case, the condensation surface is insignificant, and in the second, it is required to create a large pressure of the coolant in front of the nozzles, and this is an additional energy expenditure.

Известен конденсатор [1] контактного типа, содержащий цилиндрический корпус, к которому по касательной присоединены патрубки подвода охлаждающей жидкости, в нижней части которого расположен патрубок отвода отработанной охлаждающей жидкости и отдельно патрубок подвода пара. A contact type condenser [1] is known, which contains a cylindrical body to which the coolant supply pipes are connected tangentially, in the lower part of which there is a pipe for the discharge of spent coolant and a separate pipe for supplying steam.

Недостатком указанной конструкции является низкая интенсивность процесса теплообмена и большие габариты, в частности высота. The disadvantage of this design is the low intensity of the heat transfer process and large dimensions, in particular height.

Цель изобретения повышение интенсивности процесса теплообмена. Эта цель достигается тем, что создается повышенная напряженность конденсационного пространства за счет того, что процесс конденсации паров из парогазовой смеси происходит в несколько стадий: в нижней части конденсатора за счет внезапного расширения потока парогазовой смеси, в средней за счет конденсации на тонких пленках охлаждающей жидкости и каплях, а в патрубке отвода газовой фазы за счет конденсации паров на поверхности винтообразно вращающегося потока охлаждающей жидкости с самой низкой начальной ее температурой. The purpose of the invention to increase the intensity of the heat transfer process. This goal is achieved by creating increased condensation space tension due to the fact that the process of vapor condensation from a gas-vapor mixture occurs in several stages: in the lower part of the condenser due to the sudden expansion of the gas-vapor mixture flow, in the middle due to condensation on thin films of coolant and drops, and in the outlet pipe of the gas phase due to condensation of vapors on the surface of a helically rotating flow of coolant with its lowest initial temperature.

На фиг.1 изображен общий вид конденсатора. На фиг.2 изображен лопаточный завихритель позиция 5, вид спереди и фрагмент. На фиг.3 изображен этот же лопаточный завихритель, только в плане с фрагментом этих же двух лопаток, где уже видно, что лопатка, отогнутая наружу, захватывает поток охлаждающей жидкости. Figure 1 shows a General view of the capacitor. Figure 2 shows the blade swirl position 5, front view and fragment. Figure 3 shows the same blade swirl, only in plan with a fragment of the same two blades, where it can already be seen that the blade, bent outward, captures the flow of coolant.

Конденсатор содержит корпус 1, снабженный патрубком подвода газовой смеси 2, диффузором 3, с углом раскрытия больше 90 градусов, патрубком отвода газовой фазы 4, выступающим внутрь корпуса и заканчивающимся лопаточным завихрителем 5. К верхней части патрубка отвода газовой фазы присоединены по касательной трубопроводы охлаждающей жидкости 6. Внутри корпуса расположен спиральный каплеобразователь 7 с рассекателем потока парогазовой смеси 8, который служит для распределения парогазовой смеси равномерно по всему сечению конденсатора. Смежные лопатки завихрителя 5 отогнуты в чередующемся порядке к центру и периферии корпуса, причем основание лопатки, отогнутой к периферии, выполнено таким образом, что захватывает часть потока охлаждающей жидкости, винтообразно вращающейся в патрубке отвода газовой фазы 4 (на его внутренней поверхности), и выводит его к периферии корпуса. Лопатка, отогнутая к центру корпуса, распределяет часть винтообразно вращающегося потока охлаждающей жидкости уже в центральной части корпуса конденсатора. Трубопроводы подачи охлаждающей жидкости 6, присоединенные по касательной к патрубку 4, обеспечивают винтообразную траекторию охлаждающей жидкости. Спиральный каплеобразователь 7 выгнут из полосовой стали и в плане виден как спираль, причем в нижней кромке полосы каплеобразователя выполнена канавка с целью увеличения плотности каплепотока, так как в этом случае капли охлаждающей жидкости срываются более дисперсным потоком и с большей скоростью. В нижней части каплеобразователя приварен рассекатель в виде радиально расположенных ребер, причем в нижней кромке каждого ребра выполнены канавки, идентичные канавкам каплеобразователя. Диффузор 3, расположенный в нижней части корпуса, имеет угол раскрытия более 90 градусов, что обеспечивает резкое изменение давления в потоке парогазовой смеси на входе в корпус конденсатора, где начинается первая стадия конденсации паров из парогазовой смеси. The condenser includes a housing 1, equipped with a nozzle for supplying a gas mixture 2, a diffuser 3, with an opening angle of more than 90 degrees, a branch pipe for gas phase 4 protruding into the body and ending with a blade swirl 5. To the top of the pipe branch for the gas phase are connected along the tangent coolant pipelines 6. Inside the casing there is a spiral droplet generator 7 with a steam-gas mixture flow divider 8, which serves to distribute the gas-vapor mixture evenly over the entire cross section of the condenser. The adjacent blades of the swirl 5 are bent in alternating order to the center and the periphery of the casing, and the base of the blades bent to the periphery is made in such a way that captures part of the coolant flow, which rotates helically in the branch pipe of the gas phase 4 (on its inner surface), and outputs him to the periphery of the hull. The blade, bent to the center of the casing, distributes a part of the helically rotating flow of coolant already in the central part of the condenser casing. The coolant supply pipes 6 connected tangentially to the pipe 4 provide a helical path of the coolant. The spiral droplet 7 is bent out of strip steel and is visible in a plan view as a spiral, and a groove is made in the lower edge of the droplet strip to increase the density of the droplet flow, since in this case the drops of coolant break off with a more dispersed flow and at a higher speed. In the lower part of the droplet forming element, a divider is welded in the form of radially spaced ribs, and grooves are made in the lower edge of each rib identical to the droplet forming grooves. The diffuser 3, located in the lower part of the housing, has an opening angle of more than 90 degrees, which provides a sharp change in pressure in the vapor-gas mixture flow at the inlet to the condenser housing, where the first stage of vapor condensation from the vapor-gas mixture begins.

Конденсатор работает следующим образом. The capacitor works as follows.

Парогазовая смесь поступает из патрубка 2 в диффузор 3, где происходит резкое расширение потока и начало конденсации. Далее смесь проходит сквозь встречный плотный поток капель охлаждающей жидкости, стекающей с каплеобразователя 7 и рассекателя 8 (вторая стадия конденсации). Третья стадия конденсации происходит на тонких пленках охлаждающей жидкости с лопаточного завихрителя 5, и последняя стадия конденсации паров из парогазовой смеси происходит на поверхности винтообразно вращающегося потока охлаждающей жидкости в патрубке 4, где ее температура наиболее низкая. The gas-vapor mixture flows from the pipe 2 to the diffuser 3, where there is a sharp expansion of the flow and the beginning of condensation. Next, the mixture passes through an oncoming dense stream of drops of coolant flowing down from the droplet former 7 and the divider 8 (second condensation stage). The third stage of condensation occurs on thin films of coolant from the blade swirl 5, and the last stage of condensation of vapors from the vapor-gas mixture occurs on the surface of a spiral-like flow of coolant in the pipe 4, where its temperature is the lowest.

Описанная конструкция конденсатора обеспечивает высокую интенсивность процесса теплообмена за счет сообщения потоку охлаждающей жидкости закрученного направления, развития эффектной пленочной фазы процесса в пространстве и на внутренней поверхности корпуса, образования плотного потока капель охлаждающей жидкости, а также за счет малого гидроаэродинамического сопротивления на входе и выходе из аппарата парогазовой смеси и охлаждающей жидкости. The described design of the condenser provides a high intensity of the heat transfer process by communicating the coolant flow in a swirling direction, the development of an effective film phase of the process in space and on the inner surface of the body, the formation of a dense flow of coolant droplets, and also due to the small hydro-aerodynamic resistance at the inlet and outlet of the apparatus gas-vapor mixture and coolant.

Claims

1. The condenser is a contact type, containing a vertical cylindrical body with a nozzle for supplying a gas mixture located along its axis from below, and a gas phase outlet nozzle with coolant pipelines connected to its upper part tangentially to the walls, characterized in that the upper part of the housing is located scapular swirl, in the middle a spiral droplet former, and in the lower diffuser with a large opening angle.

2. The capacitor according to claim 1, characterized in that the adjacent blades of the swirl are bent in an alternating order to the center and periphery of the housing.

3. The capacitor according to claim 1, characterized in that the droplet is made in the form of a spiral of strip steel.

4. The capacitor according to claims 1 and 3, characterized in that a groove is made along the lower edge of the droplet strip.

5. The capacitor according to claims 1 and 4, characterized in that in the upper part of the droplet former, stiffeners are welded crosswise.

6. The capacitor according to claims 1 and 5, characterized in that a divider is welded in the form of radially spaced ribs in the lower part of the droplet forming element, and grooves are made in the lower part of the edge of each rib identical to the grooves of the droplet forming element.

7. The capacitor according to claim 1, characterized in that a diffuser with an opening angle greater than 90 ^{° is} installed in the lower part of the housing.

8. The condenser according to claim 1, characterized in that the gas phase outlet pipe has an inlet section located inside the housing and an outlet section equipped with a swirl.