[go: up one dir, main page]

RU2392230C1 - Jet vortex deaerator - Google Patents

Jet vortex deaerator Download PDF

Info

Publication number
RU2392230C1
RU2392230C1 RU2008141077/15A RU2008141077A RU2392230C1 RU 2392230 C1 RU2392230 C1 RU 2392230C1 RU 2008141077/15 A RU2008141077/15 A RU 2008141077/15A RU 2008141077 A RU2008141077 A RU 2008141077A RU 2392230 C1 RU2392230 C1 RU 2392230C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
cowling
vapor
swirl
spiral channels
Prior art date
Application number
RU2008141077/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008141077A (en
Inventor
Дмитрий Валерьевич Васильев (RU)
Дмитрий Валерьевич Васильев
Original Assignee
Дмитрий Валерьевич Васильев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дмитрий Валерьевич Васильев filed Critical Дмитрий Валерьевич Васильев
Priority to RU2008141077/15A priority Critical patent/RU2392230C1/en
Publication of RU2008141077A publication Critical patent/RU2008141077A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2392230C1 publication Critical patent/RU2392230C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Degasification And Air Bubble Elimination (AREA)
  • Physical Water Treatments (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: deaerator includes vertical case with side pipe of heated water feed, swirler with spiral channels, mounted coaxially in the top case part, and cowling mounted coaxially in the bottom case part. Spiral channels in external surface of swirler feature alternate cross-section converging from inlet to outlet. Swirler is hollow, with axial channel for vapour removal. Channel inlet has bell shape and is lowered against outlet edges of spiral channels so that external surface of bell, together with internal surface of case wall, forms annular sudden expansion chamber converging towards cowling. Cowling is mounted in the case by support with water drainage holes, so that an annular diffuser is formed between external surface of the cowling and internal case surface. Cylindrical rotation chamber with shaped internal surface is formed between bottom edge of swirler and top edge of cowling.
EFFECT: enhanced efficiency of fluid drop separation from vapour flow, reduced residual oxygen content in deaerated water, reduced spray entrainment.
2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам термической деаэрации воды и может быть использовано в малогабаритных отопительных и блочно-модульных котельных для удаления коррозионно-активных газов из питательной воды для паровых и водогрейных котлов, а также из подпиточной воды для тепловых сетей.The invention relates to devices for thermal deaeration of water and can be used in small-sized heating and block-modular boiler rooms to remove corrosive gases from feed water for steam and hot water boilers, as well as from make-up water for heating networks.

Известен циклонный деаэратор (патент №2102329), который содержит корпус, размещенный вертикально. Патрубок подвода нагретой деаэрируемой воды расположен в его верхней части тангенциально. Воронка с патрубком деаэрированной воды размещена в нижней части корпуса. Труба выпара установлена соосно внутри корпуса. В патрубок подвода нагретой деаэрируемой воды врезан дробящий узел, содержащий дробящую решетку. Известен также циклонный деаэратор (патент № 12407), содержащий вертикально размещенный корпус с патрубками подвода нагретой деаэрируемой воды в верхней его части, трубой выпара, установленной соосно внутри корпуса, и патрубком слива деаэрированной воды в нижней части, отличающийся тем, что дополнительно он снабжен не менее чем одной трубчатой вставкой, при этом трубчатые вставки установлены внутри корпуса соосно с разделением полости корпуса вокруг трубы выпара на кольцевые секции, кроме того, каждый патрубок подвода нагретой деаэрируемой воды выполнен с форкамерой, и форкамера со стороны трубы выпара ограничена верхней частью одной из имеющихся вставок или боковой стенки корпуса, частью, в которую вмонтированы сопловые аппараты с тангенциально ориентированной щелью.Known cyclone deaerator (patent No. 2102329), which contains a housing placed vertically. The nozzle for supplying heated deaerated water is located tangentially in its upper part. A funnel with a pipe of deaerated water is located in the lower part of the housing. The vapor pipe is installed coaxially inside the housing. A crushing unit containing a crushing grid is cut into the nozzle for supplying heated deaerated water. Also known is a cyclone deaerator (patent No. 12407), containing a vertically placed housing with nozzles for supplying heated deaerated water in its upper part, a vapor pipe installed coaxially inside the housing, and a drain nozzle for deaerated water in the lower part, characterized in that it is additionally not equipped less than one tubular insert, while the tubular insert is installed coaxially inside the housing with the separation of the housing cavity around the vapor pipe into annular sections, in addition, each nozzle of the heated supply is deaerated of water is made with a prechamber, and the prechamber from the side of the vapor pipe is bounded by the upper part of one of the existing inserts or the side wall of the housing, the part into which nozzle devices with a tangentially oriented slot are mounted.

Основным недостатком известных устройств является невозможность реализации с их использованием (при работе в вакуумном режиме) компактных компоновочных решений. При работе под вакуумом данные деаэраторы должны быть расположены на отметке 9-10 м над аккумуляторной емкостью, в которую производится слив воды, чтобы обеспечить свободный слив и исключить возможность всасывания деаэрированной воды эжектором через выпарную трубу. Однако это невозможно в условиях ограниченного конструкционного пространства блочно-модульной котельной.The main disadvantage of the known devices is the inability to implement with their use (when working in a vacuum mode) compact layout solutions. When working under vacuum, these deaerators should be located at a height of 9-10 m above the battery capacity into which water is drained to ensure free drainage and to prevent the possibility of suction of deaerated water by the ejector through an evaporator pipe. However, this is not possible in the limited construction space of a modular boiler room.

Вторым недостатком известных устройств является унос деаэрируемой воды через трубу выпара. В деаэраторах (№ 2102329) и (№ 12407) труба выпара размещена вертикально, в связи с чем вода попадает на нее с внешней стороны, свободно стекает вниз и сносится с нижней кромки трубы восходящим потоком выпара. Для уменьшения брызгоуноса приходится снижать скорость движения выпара путем увеличения внутреннего объема устройства, что негативно сказывается на массогабаритных характеристиках деаэратора. Таким образом, данные устройства не позволяют добиться минимальных массогабаритных характеристик при условии отсутствия брызгоуноса, так как данные условия получаются взаимоисключающими.The second disadvantage of the known devices is the entrainment of deaerated water through the vapor pipe. In the deaerators (No. 2102329) and (No. 12407) the vapor pipe is placed vertically, in connection with which water enters it from the outside, freely flows down and is carried off from the bottom edge of the pipe by an ascending vapor stream. To reduce the mudguard it is necessary to reduce the speed of the vapor by increasing the internal volume of the device, which negatively affects the overall dimensions of the deaerator. Thus, these devices do not allow to achieve the minimum weight and size characteristics in the absence of mud spray, since these conditions are mutually exclusive.

В качестве наиболее близкого аналога может быть принят центробежный деаэратор (патент №2246446), содержащий цилиндрический корпус, завихритель, укрепленный на входе в деаэратор, трубу выпара, началом которой внутри корпуса является полое тело вращения, наружная поверхность которого вместе с внутренней поверхностью цилиндрического корпуса образует сопло с сужающейся до минимального сечения и далее расширяющейся частью. Спрямляющие лопатки укреплены продольно на трубе выпара.As the closest analogue, a centrifugal deaerator (patent No. 2246446) may be adopted, comprising a cylindrical body, a swirl mounted at the inlet of the deaerator, a vapor pipe, the start of which inside the body is a hollow body of revolution, the outer surface of which together with the inner surface of the cylindrical body forms nozzle with tapering to a minimum section and then expanding part. Rectifier blades mounted longitudinally on the vapor pipe.

Основным недостатком данного устройства является зависимость качества деаэрации от высоты расположения деаэратора над аккумуляторной емкостью. Чем ниже над аккумуляторной емкостью расположен деаэратор, тем выше получается рабочее противодавление. При этом давление в газовой полости деаэратора остается постоянным и равным давлению насыщения при температуре деаэрируемой воды. Чем больше получается разница между давлением в полости деаэратора и противодавлением, тем больше возрастает толщина вращающегося слоя воды внутри деаэратора. Учитывая, что за счет действия центробежных сил давление в ядре вращающегося потока воды (то есть между стенкой деаэратора и поверхностью раздела жидкой и газообразной фаз) всегда больше, чем давление насыщенных паров в газовой полости, то происходит только поверхностное вскипание воды на границе раздела фаз. При вскипании газовая полость заполняется парами воды, в связи с чем снижается парциальное давление кислорода над поверхностью воды пропорционально его мольной доле в парогазовой смеси. Это приводит к нарушению равновесной концентрации кислорода в воде и к диффузии кислорода через свободную поверхность жидкости в газовую среду. То есть происходит десорбция кислорода. При этом эффективно деаэрируется только поверхностный слой потока жидкости. Деаэрация ядра потока жидкости происходит менее эффективно по мере того, как частицы жидкости, составляющие ядро потока, попадают в поверхностный слой вследствие конвективного перемешивания в процессе движения. Однако при увеличении толщины вращающегося слоя воды ухудшаются условия конвективного массопереноса в ядре потока воды и одновременно снижается скорость молекулярной диффузии кислорода через поверхностный пограничный слой. В результате коэффициент массопередачи между фазами жидкость-газ уменьшается, десорбция кислорода ухудшается, остаточное содержание кислорода в ядре потока растет. Кроме того, часть потока жидкости, непосредственно примыкающая к внутренней поверхности стенки корпуса и образующая пристеночный ламинарный пограничный слой, вовсе не перемешивается с турбулентным ядром потока, поэтому концентрация кислорода в данном слое остается равной начальной концентрации. Практически это приводит к тому, что при компактном расположении данного деаэратора на одном уровне с емкостью в диапазоне температур деаэрируемой воды до 75°С добиться снижения содержания кислорода до заявленного значения 50 мкг/л невозможно.The main disadvantage of this device is the dependence of the quality of deaeration on the height of the deaerator above the battery capacity. The lower the deaerator is located above the battery capacity, the higher is the working back pressure. The pressure in the gas cavity of the deaerator remains constant and equal to the saturation pressure at the temperature of the deaerated water. The greater the difference between the pressure in the cavity of the deaerator and the back pressure, the more the thickness of the rotating layer of water inside the deaerator increases. Considering that due to the action of centrifugal forces, the pressure in the core of the rotating water flow (i.e. between the deaerator wall and the interface between the liquid and gaseous phases) is always greater than the pressure of saturated vapors in the gas cavity, only surface boiling of water occurs at the interface. When boiling, the gas cavity is filled with water vapor, in connection with which the partial pressure of oxygen above the surface of the water decreases in proportion to its molar fraction in the vapor-gas mixture. This leads to a violation of the equilibrium concentration of oxygen in water and to diffusion of oxygen through the free surface of the liquid into the gaseous medium. That is, oxygen desorption occurs. In this case, only the surface layer of the fluid flow is effectively deaerated. The deaeration of the core of the fluid flow occurs less efficiently as the fluid particles making up the core of the flow enter the surface layer due to convective mixing during movement. However, with an increase in the thickness of the rotating water layer, the conditions of convective mass transfer in the core of the water flow deteriorate and the molecular oxygen diffusion rate through the surface boundary layer decreases simultaneously. As a result, the mass transfer coefficient between the liquid-gas phases decreases, oxygen desorption worsens, and the residual oxygen content in the flow core increases. In addition, the part of the fluid flow directly adjacent to the inner surface of the casing wall and forming the wall laminar boundary layer does not mix at all with the turbulent core of the flow; therefore, the oxygen concentration in this layer remains equal to the initial concentration. In practice, this leads to the fact that with the compact arrangement of this deaerator at the same level as the capacity in the temperature range of the deaerated water to 75 ° C, it is impossible to reduce the oxygen content to the declared value of 50 μg / L.

Вторым недостатком данного устройства является неполное исключение брызгоуноса через трубу выпара, обусловленное выбранным расположением входа парогазовой смеси в выпарную трубу в конце камеры вращения (со стороны выхода воды из деаэратора). Поскольку на выходе из спиральных каналов в камеру вращения происходит взрывообразное выделение основного количества выпара, то образуется большое количество мелкодисперсных капель, причем значительная часть капель имеет осевую составляющую скорости, направленную непосредственно в сторону входа в канал для удаления выпара, что и является причиной повышенного брызгоуноса.The second disadvantage of this device is the incomplete exclusion of mud spray through the vapor pipe, due to the selected location of the gas-vapor mixture inlet to the vapor pipe at the end of the rotation chamber (from the outlet of water from the deaerator). Since the main quantity of vapor is explosive at the exit from the spiral channels to the rotation chamber, a large number of fine droplets are formed, and a significant part of the droplets has an axial velocity component directed directly towards the entrance to the channel to remove the vapor, which is the reason for the increased spraying.

Третьим недостатком является периодическое затягивание воды в трубу выпара, обусловленное формой спиральных каналов. Поскольку завихритель данного устройства имеет каналы, образованные спирально навитыми ребрами на цилиндрическом теле вращения, то сечение каждого канала получается постоянным по всей длине. Известно, что при течении воды в протяженном узком канале постоянного сечения на входе в канал происходит местное сужение потока. В соответствии с законом Бернулли сужение потока сопровождается местным увеличением скорости потока и снижением статического давления в потоке. А поскольку для обеспечения вскипания давление на выходе из канала завихрителя (в камере вращения) должно получаться равным давлению насыщенных паров жидкости, то в зоне местного сужения давление в канале снижается ниже давления насыщенных паров. Особенно это проявляется при работе в области температур более 85°С. Это приводит к локальному вскипанию жидкости внутри канала и к возникновению снарядного течения двухфазной среды в канале, что в свою очередь является причиной неравномерного истечения жидкости в камеру вращения и появления механических пульсаций во вращающемся потоке жидкости. Кроме того, за счет действия сил вязкого трения между слоем быстро вращающейся воды и неподвижной внутренней поверхностью корпуса происходит интенсивное торможение потока воды, поэтому ближе к выходу из деаэратора окружная скорость движения воды получается значительно ниже, чем в начале камеры вращения. Известно, что центробежная сила прямо пропорциональна квадрату окружной скорости и обратно пропорциональна радиусу окружности. Снижение окружной скорости приводит к уменьшению радиуса вихря и увеличению толщины вращающегося слоя воды ближе к выходу из деаэратора. Поэтому толщина вращающегося слоя воды со стороны выхода всегда получается больше, чем со стороны входа. При этом внутренняя граница слоя воды подходит слишком близко к краю входа в канал для удаления выпара, который расположен в конце камеры вращения. А поскольку внутренняя граница слоя воды при работе деаэратора претерпевает механические пульсации, вызванные неравномерностью истечения воды через каналы завихрителя, то данное обстоятельство способствует периодическому затягиванию воды в трубу для отвода выпара.The third disadvantage is the periodic drawdown of water into the vapor pipe, due to the shape of the spiral channels. Since the swirl of this device has channels formed by spirally wound ribs on a cylindrical body of revolution, the cross section of each channel is constant over the entire length. It is known that during the flow of water in an extended narrow channel of constant cross section, local narrowing of the flow occurs at the channel inlet. In accordance with Bernoulli's law, the narrowing of the flow is accompanied by a local increase in flow velocity and a decrease in static pressure in the flow. And since to ensure boiling, the pressure at the outlet of the swirl channel (in the rotation chamber) must be equal to the pressure of saturated vapor of the liquid, then in the zone of local narrowing, the pressure in the channel decreases below the pressure of saturated vapor. This is especially evident when working in the temperature range of more than 85 ° C. This leads to local boiling of the liquid inside the channel and to the occurrence of a slug flow of a two-phase medium in the channel, which in turn is the cause of the uneven flow of liquid into the rotation chamber and the appearance of mechanical pulsations in the rotating fluid flow. In addition, due to the action of viscous friction forces between the layer of rapidly rotating water and the stationary inner surface of the casing, the water flow is decelerated intensively, therefore, closer to the exit from the deaerator, the peripheral water velocity is much lower than at the beginning of the rotation chamber. It is known that centrifugal force is directly proportional to the square of the peripheral speed and inversely proportional to the radius of the circle. A decrease in peripheral velocity leads to a decrease in the radius of the vortex and an increase in the thickness of the rotating layer of water closer to the exit from the deaerator. Therefore, the thickness of the rotating layer of water from the outlet side always turns out to be greater than from the inlet side. In this case, the inner boundary of the water layer comes too close to the edge of the entrance to the channel to remove the vapor, which is located at the end of the rotation chamber. And since the internal boundary of the water layer during mechanical operation of the deaerator undergoes mechanical pulsations caused by the uneven flow of water through the swirl channels, this circumstance contributes to the periodic drawing of water into the pipe to remove the vapor.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является улучшение условий конвективного массопереноса в ядре потока воды, увеличение коэффициента массопередачи между жидкой и газообразной фазами, повышение эффективности сепарации капель жидкости из потока выпара, устранение механических пульсаций внутренней границы вихря.The problem to which this invention is directed is to improve the conditions of convective mass transfer in the core of a water stream, increase the mass transfer coefficient between the liquid and gaseous phases, increase the efficiency of separation of liquid droplets from the vapor stream, and eliminate mechanical pulsations of the inner boundary of the vortex.

Техническим результатом, достигаемым при использовании предлагаемой конструкции струйного вихревого деаэратора, является снижение остаточного содержания кислорода в деаэрированной воде, уменьшение величины брызгоуноса, исключение втягивания воды в трубу выпара. Данный технический результат достигается за счет следующих технических решений.The technical result achieved by using the proposed design of a jet vortex deaerator is to reduce the residual oxygen content in deaerated water, reduce the size of the spray nozzle, and prevent water from being drawn into the vapor pipe. This technical result is achieved due to the following technical solutions.

1. Внутренняя поверхность камеры вращения выполнена профилированной при помощи пластин, вваренных в стенку камеры. Это позволяет разрушить пристеночный ламинарный пограничный слой, примыкающий к поверхности, повысить конвективный массоперенос в ядре потока, в связи с чем обновление поверхностного пограничного слоя происходит более интенсивно, следовательно, скорость диффузии кислорода через поверхностный пограничный слой возрастает, остаточное содержание кислорода снижается.1. The inner surface of the rotation chamber is profiled using plates welded into the chamber wall. This makes it possible to destroy the wall laminar boundary layer adjacent to the surface and increase the convective mass transfer in the flow core; therefore, the surface boundary layer is updated more intensively; therefore, the diffusion rate of oxygen through the surface boundary layer increases and the residual oxygen content decreases.

2. Выпар из деаэратора удаляют со стороны входа воды. Для этого завихритель выполнен полым с осевым каналом для удаления выпара. Диаметр осевого канала выбирается таким, чтобы обеспечить скорость движения выпара в самом узком сечении канала 30-50 м/с.2. The vapor from the deaerator is removed from the water inlet side. For this, the swirl is made hollow with an axial channel to remove the vapor. The diameter of the axial channel is chosen so as to ensure the speed of the vapor in the narrowest section of the channel 30-50 m / s.

3. На входе в каналы выполнена приемная камера для равномерного распределения потока по каналам. Спиральные каналы на внешней поверхности завихрителя, примыкающей к внутренней поверхности цилиндрического корпуса, нарезаны так, чтобы обеспечивалось непрерывное сужение сечения канала от входа к выходу.3. At the entrance to the channels, a receiving chamber is made for uniform distribution of the flow through the channels. The spiral channels on the outer surface of the swirl adjacent to the inner surface of the cylindrical body are cut so as to ensure a continuous narrowing of the channel section from entrance to exit.

4. На выходе из спиральных каналов выполнена камера внезапного расширения. Для этого вход в канал выпара выполнен в виде раструба и смещен в глубину камеры вращения относительно выходных кромок спиральных каналов на величину не менее 1 диаметра осевого канала. При этом между внешней поверхностью раструба и внутренней поверхностью цилиндрического корпуса образуется полость кольцевого сечения, сужающаяся к выходу. Сечение выхода камеры внезапного расширения выбирают таким, чтобы обеспечить скорость движения выпара на выходе камеры 100-150 м/с.4. At the exit from the spiral channels, a sudden expansion chamber is made. For this, the entrance to the vapor channel is made in the form of a bell and is shifted in depth of the rotation chamber relative to the output edges of the spiral channels by at least 1 diameter of the axial channel. In this case, an annular cavity is formed between the outer surface of the socket and the inner surface of the cylindrical body, tapering towards the exit. The exit cross section of the sudden expansion chamber is selected so as to provide a vapor velocity of 100-150 m / s at the camera exit.

Конструкция струйного вихревого деаэратора раскрыта более подробно на приведенных чертежах, где показаны:The design of the jet vortex deaerator is disclosed in more detail in the drawings, which show:

фиг.1 - деаэратор на виде сверху;figure 1 - deaerator in top view;

фиг.2 - деаэратор на виде сбоку в разрезе по линии А-А по фиг.1;figure 2 - deaerator in a side view in section along the line aa in figure 1;

фиг.3 - камера вращения в разрезе по линии Б-Б по фиг.2.figure 3 - camera rotation in section along the line BB in figure 2.

На фиг.2 видно, что струйный вихревой деаэратор состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1 с боковым патрубком 2 и фланцем 3 для присоединения трубы, подводящей нагретую воду. В верхней части корпуса соосно установлен завихритель 4. На внешней поверхности завихрителя, примыкающей к внутренней поверхности цилиндрического корпуса, нарезаны спиральные каналы 5 с непрерывно сужающимся сечением по всей длине каналов. В зоне расположения бокового патрубка между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью завихрителя образована форкамера 6 кольцевого сечения, необходимая для равномерного распределения воды по входам в спиральные каналы. Для отвода выпара завихритель имеет осевой канал 7. Вход в канал выпара выполнен в виде раструба 8, который смещен в глубину камеры вращения относительно выходных кромок спиральных каналов на величину не менее одного диаметра осевого канала. При этом между внешней поверхностью раструба 8 и внутренней поверхностью цилиндрического корпуса 1 образуется камера внезапного расширения 9, имеющая кольцевое сечение и сужающаяся в направлении осевого движения потока. В нижней части корпуса соосно установлен обтекатель 10, имеющий опору, наружная поверхность которого вместе с внутренней поверхностью цилиндрического корпуса образует кольцевой диффузор 11. Между нижним краем завихрителя 4 и верхним краем обтекателя 10 в корпусе образована цилиндрическая камера вращения 12. Как показано на фиг.3, внутренняя поверхность камеры вращения выполнена профилированной при помощи пластин 13, вваренных в стенку камеры. Опора обтекателя снабжена отверстиями 14 для выпуска воды. Корпус имеет нижний фланец 15 и верхний фланец 16, к которым присоединяются трубы для слива деаэрированной воды и отвода выпара.Figure 2 shows that the jet vortex deaerator consists of a vertical cylindrical body 1 with a side pipe 2 and a flange 3 for connecting a pipe supplying heated water. In the upper part of the casing, a swirler 4 is coaxially mounted. On the outer surface of the swirl adjacent to the inner surface of the cylindrical casing, spiral channels 5 are cut with a continuously tapering section along the entire length of the channels. In the zone of location of the side pipe between the inner surface of the casing and the outer surface of the swirler, a prechamber 6 of annular cross section is formed, which is necessary for even distribution of water at the entrances to the spiral channels. For removal of the vapor, the swirl has an axial channel 7. The entrance to the vapor channel is made in the form of a socket 8, which is offset at least one diameter of the axial channel relative to the output edges of the spiral channels. In this case, between the outer surface of the socket 8 and the inner surface of the cylindrical body 1, a sudden expansion chamber 9 is formed, having an annular section and tapering in the direction of the axial movement of the flow. A cowl 10 is mounted coaxially in the lower part of the body, having a support, the outer surface of which, together with the inner surface of the cylindrical body, forms an annular diffuser 11. A cylindrical rotation chamber 12 is formed in the body between the lower edge of the swirler 4 and the upper edge of the cowl 10. As shown in FIG. 3 , the inner surface of the rotation chamber is profiled using plates 13 welded into the chamber wall. The cowling support is provided with openings 14 for discharging water. The housing has a lower flange 15 and an upper flange 16, to which pipes are connected to drain the deaerated water and to remove the vapor.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Вода, нагретая до температуры 70-90°С, через патрубок 2 поступает в форкамеру 6 и равномерно распределяется по входам в спиральные каналы 5. Проходя через непрерывно сужающиеся спиральные каналы, вода постепенно разгоняется и закручивается вокруг оси деаэратора. По мере увеличения скорости статическое давление в каналах снижается. В выходном сечении каналов вода приобретает максимальную скорость и минимальное давление. При выходе из каналов вода попадает в камеру внезапного расширения 9, где происходит мгновенное вскипание потока. В этой зоне из ядра потока воды выделяется основное количество выпара, что приводит к существенному снижению парциального давления кислорода в газовой фазе и обеспечивает десорбцию кислорода из потока воды в выпар. Образовавшийся выпар, как более легкая фаза, под действием центробежных сил вытесняется ближе к оси, а вода прижимается к стенке корпуса 1. Однако часть потока жидкости, непосредственно примыкающая к внутренней поверхности стенки корпуса и образующая пристеночный ламинарный пограничный слой, вскипеть не может, так как за счет действия центробежных сил находится под давлением более высоким, чем давление насыщенных паров. Кроме того, жидкость, составляющая пристеночный пограничный слой, движется ламинарно, то есть не перемешивается с ядром потока, следовательно, концентрация кислорода в данном слое остается равной начальной концентрации. В камере вращения 12 за счет профилированной поверхности происходит разрушение пристеночного ламинарного пограничного слоя и обеспечивается интенсивное перемешивание потока. При этом усиливается конвективный массоперенос в ядре потока и возрастает скорость молекулярной диффузии кислорода через поверхностный пограничный слой в поток выпара. Выпар, выделившийся в камере внезапного расширения 9, содержит большое количество воды в мелкодисперсном капельном состоянии. Благодаря сужению, образованному между наружной поверхностью раструба 8 и внутренней поверхностью корпуса 1, на выходе из камеры внезапного расширения 9 происходит разгон газовой фазы в осевом направлении. При этом на входе в камеру вращения 12 осевая скорость движения потока выпара достигает 150 м/с и направлена вдоль поверхности потока вращающейся воды от завихрителя к обтекателю. Ближе к обтекателю поток выпара меняет свое направление и движется в приосевой зоне от обтекателя к завихрителю в направлении входа в трубу выпара. Поскольку плотность жидкой фазы более чем в 1000 раз превышает плотность газовой фазы, то при изменении направления движения потока выпара на противоположное под действием сил инерции происходит сепарация капель жидкости из потока выпара. Поэтому приосевой поток выпара получается осушенным и содержит значительно меньше капель жидкости. Таким образом, в камере вращения формируется газожидкостный вихрь со сложной структурой. Периферийная пристеночная область вихря занята потоком воды, движущимся вдоль стенки по спирали в направлении от завихрителя к обтекателю. Центральная приосевая область занята осушенным потоком выпара, движущимся в осевом направлении от обтекателя 10 к завихрителю 4. Пограничная область между потоком жидкости и осушенным потоком выпара занята двухфазным капельным потоком, движущимся с высокой скоростью вдоль границы раздела фаз от завихрителя 4 к обтекателю 10. Из камеры вращения 12 деаэрированная вода попадает в горловину кольцевого диффузора 11, который обеспечивает плавное расширение потока воды, приводящее к снижению скорости и восстановлению статического давления. Из корпуса деаэратора деаэрированная вода выходит через отверстия в опоре 14 и отводится по трубопроводу, присоединенному к нижнему фланцу 15. Выпар отводится по трубопроводу, присоединенному к верхнему фланцу 16.Water heated to a temperature of 70-90 ° C, through the pipe 2 enters the prechamber 6 and is evenly distributed at the entrances to the spiral channels 5. Passing through continuously narrowing spiral channels, the water gradually accelerates and swirls around the axis of the deaerator. As the speed increases, the static pressure in the channels decreases. In the outlet section of the channels, water acquires maximum speed and minimum pressure. When leaving the canals, water enters the chamber of sudden expansion 9, where the flow instantly boils up. In this zone, the bulk of the vapor is extracted from the core of the water stream, which leads to a significant decrease in the partial pressure of oxygen in the gas phase and ensures the desorption of oxygen from the water stream to the vapor. The resulting vapor, as a lighter phase, is displaced closer to the axis under the action of centrifugal forces, and the water is pressed against the wall of the housing 1. However, the part of the fluid flow directly adjacent to the inner surface of the housing wall and forming a wall laminar boundary layer cannot boil, since due to the action of centrifugal forces, it is under a pressure higher than the saturated vapor pressure. In addition, the fluid constituting the parietal boundary layer moves laminarly, that is, does not mix with the core of the flow, therefore, the oxygen concentration in this layer remains equal to the initial concentration. In the rotation chamber 12, due to the profiled surface, the parietal laminar boundary layer is destroyed and intensive mixing of the flow is ensured. In this case, convective mass transfer in the flow core is enhanced and the rate of molecular diffusion of oxygen through the surface boundary layer to the vapor stream increases. The vapor released in the sudden expansion chamber 9 contains a large amount of water in a finely divided drip state. Due to the narrowing formed between the outer surface of the socket 8 and the inner surface of the housing 1, the gas phase is accelerated in the axial direction at the exit from the sudden expansion chamber 9. Moreover, at the entrance to the rotation chamber 12, the axial velocity of the vapor stream reaches 150 m / s and is directed along the surface of the flow of rotating water from the swirl to the fairing. Closer to the cowling, the vapor stream changes its direction and moves in the axial zone from the cowling to the swirl in the direction of entry into the vapor pipe. Since the density of the liquid phase is more than 1000 times higher than the density of the gas phase, when the direction of movement of the vapor stream is reversed under the influence of inertia, the droplets of liquid separate from the vapor stream. Therefore, the axial flow of the vapor is drained and contains significantly fewer drops of liquid. Thus, a gas-liquid vortex with a complex structure is formed in the rotation chamber. The peripheral parietal region of the vortex is occupied by a stream of water moving along the wall in a spiral in the direction from the swirl to the fairing. The central near-axis region is occupied by a drained vapor stream moving axially from the cowl 10 to the swirl 4. The boundary region between the liquid stream and the dried vapor stream is occupied by a two-phase droplet stream moving at a high speed along the phase boundary from the swirler 4 to the cowling 10. From the chamber rotation 12 deaerated water enters the neck of the annular diffuser 11, which provides a smooth expansion of the water flow, leading to a decrease in speed and the restoration of static pressure. Deaerated water leaves the deaerator body through openings in the support 14 and is discharged through a pipe connected to the lower flange 15. The vapor is discharged through a pipe connected to the upper flange 16.

Предлагаемая конструкция струйного вихревого деаэратора обеспечивает скоростную деаэрацию нагретой воды от начального содержания коррозионно-активных газов порядка 3000-5000 мкг/л до остаточного содержания 15-50 мкг/л.The proposed design of a jet vortex deaerator provides high-speed deaeration of heated water from an initial content of corrosive gases of the order of 3000-5000 μg / L to a residual content of 15-50 μg / L.

Claims (2)

1. Струйный вихревой деаэратор, содержащий вертикально размещенный корпус с боковым патрубком подвода нагретой воды, завихритель со спиральными каналами, укрепленный соосно в верхней части корпуса, и обтекатель, укрепленный соосно в нижней его части, отличающийся тем, что спиральные каналы на наружной поверхности завихрителя имеют переменное сечение, сужающееся от входа к выходу, а на входе в корпус между наружной поверхностью завихрителя и внутренней поверхностью стенки корпуса образована кольцевая приемная камера, при этом завихритель выполнен полым с осевым каналом для удаления выпара, вход в который имеет форму раструба и смещен вниз относительно выходных кромок спиральных каналов так, что наружная поверхность раструба вместе с внутренней поверхностью стенки корпуса образуют кольцевую камеру внезапного расширения, сужающуюся в сторону обтекателя, а обтекатель закреплен в корпусе при помощи опоры с отверстиями для выпуска воды так, что между наружной поверхностью обтекателя и внутренней поверхностью корпуса образован кольцевой диффузор, при этом между нижним краем завихрителя и верхним краем обтекателя образована цилиндрическая камера вращения с профилированной внутренней поверхностью.1. A jet vortex deaerator containing a vertically placed housing with a side nozzle for supplying heated water, a swirl with spiral channels, mounted coaxially in the upper part of the body, and a cowling, mounted coaxially in its lower part, characterized in that the spiral channels on the outer surface of the swirl a variable section, tapering from entrance to exit, and at the entrance to the housing between the outer surface of the swirl and the inner surface of the wall of the housing formed by the annular receiving chamber, while swirl l is hollow with an axial channel to remove the vapor, the entrance to which is in the form of a bell and is shifted downward relative to the output edges of the spiral channels so that the outer surface of the bell, together with the inner surface of the wall of the body, form an annular chamber of sudden expansion, tapering towards the cowl, and the cowl is fixed in the casing by means of a support with openings for discharging water so that an annular diffuser is formed between the outer surface of the fairing and the inner surface of the casing, while between the lower edge A swirl is taken and a cylindrical rotation chamber with a profiled inner surface is formed by the upper edge of the fairing. 2. Струйный вихревой деаэратор по п.1, отличающийся тем, что профилирование внутренней поверхности цилиндрической камеры вращения выполнено при помощи пластин, вваренных в стенку камеры. 2. The jet vortex deaerator according to claim 1, characterized in that the profiling of the inner surface of the cylindrical rotation chamber is made using plates welded into the chamber wall.
RU2008141077/15A 2008-10-17 2008-10-17 Jet vortex deaerator RU2392230C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008141077/15A RU2392230C1 (en) 2008-10-17 2008-10-17 Jet vortex deaerator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008141077/15A RU2392230C1 (en) 2008-10-17 2008-10-17 Jet vortex deaerator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008141077A RU2008141077A (en) 2010-04-27
RU2392230C1 true RU2392230C1 (en) 2010-06-20

Family

ID=42671977

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008141077/15A RU2392230C1 (en) 2008-10-17 2008-10-17 Jet vortex deaerator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2392230C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4427421A (en) * 1980-09-05 1984-01-24 Grundfos A/S Device for separating gas out of liquids
DE3228038A1 (en) * 1981-06-22 1984-02-02 Trw Inc Liquid/gas separator
RU2246446C2 (en) * 2001-10-08 2005-02-20 Аджиев Зиявдин Магомедович A centrifugal deaerator
RU2268441C1 (en) * 2004-04-13 2006-01-20 Михаил Степанович Пронин Mixing heat exchanger-deaerator
WO2006070019A1 (en) * 2004-12-30 2006-07-06 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Cyclonic separator and method for degassing a fluid mixture

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4427421A (en) * 1980-09-05 1984-01-24 Grundfos A/S Device for separating gas out of liquids
DE3228038A1 (en) * 1981-06-22 1984-02-02 Trw Inc Liquid/gas separator
RU2246446C2 (en) * 2001-10-08 2005-02-20 Аджиев Зиявдин Магомедович A centrifugal deaerator
RU2268441C1 (en) * 2004-04-13 2006-01-20 Михаил Степанович Пронин Mixing heat exchanger-deaerator
WO2006070019A1 (en) * 2004-12-30 2006-07-06 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Cyclonic separator and method for degassing a fluid mixture

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008141077A (en) 2010-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS6024405Y2 (en) Steam generator with separator
US3641745A (en) Gas liquid separator
US8500836B2 (en) Centrifugal separator for separating liquid particles from a gas flow
RU2392230C1 (en) Jet vortex deaerator
EA003338B1 (en) A compact cascade scrubber for scrubbing exhaust gas
RU2390368C2 (en) Small highly efficient centrifugal separator with anti-hydrate protection
RU2388519C1 (en) Hydraulic ash trap-heat recovery unit
RU2561107C1 (en) Jet-vortex atomiser with ejecting flame
US2891632A (en) Cyclone steam and water separator with whirl chamber cage in mixture inlet chamber
RU2246446C2 (en) A centrifugal deaerator
RU2543866C1 (en) Device for cleaning and recovery of off-gases
RU2376054C1 (en) Separator
RU2459653C1 (en) Gas cleaner
TW202410950A (en) Separator
RU2260467C1 (en) Separator
JP3453640B2 (en) Gas-liquid separator with wet steam wetness control
RU2596754C1 (en) Pipe device of preliminary separation
US11305296B2 (en) Multiphase fluid dispenser
RU2650125C1 (en) Device for purification and recovery of exhaust flue gases
RU2435103C1 (en) Ash collector with swirl atomisers
RU2477646C1 (en) Centrifugal separator
RU2206023C2 (en) Centrifugal steam-water mixture separator
SU969299A1 (en) Froth-and-vortex apparatus
RU2555029C2 (en) Vortex chamber for gas and fluid contact
RU2166349C2 (en) Method of degassing liquids and device for realization of this method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20111018