Парогенератор

 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в электродных устройствах для генерирования пара. Сущность изобретения в том, что в качестве второго электрода использован корпус, который имеет в верхней части суженный участок с диаметром, меньшим диаметра верхней кромки корпуса, а ниже суженного участка корпус выполнен расширяющимся по ходу потока, при этом суженный участок корпуса, по его периметру, и поверхность центрального электрода снабжены горизонтальными электропроводными штырями, направленными навстречу друг другу так, что штыри корпуса размещены между штырями центрального электрода, а на последнем, под горизонтальными штырями выполнены электропроводные дополнительные штыри, расходящиеся веерообразно вдоль расширяющейся части корпуса. При этом расширяющаяся часть корпуса выполнена в виде сопла Лаваля. Такое выполнение позволяет за счет изменения межэлектродного пространства интенсифицировать процесс парообразования. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в электродных устройствах для генерирования пара.

Известен электродный парогенератор, содержащий корпус с патрубками впуска воды и выпуска пара и электроды. См. а.с. №1101614, МПК F 22 В 1/30, опубл. 07.07.84 г. Известный парогенератор сложен по конструкции и имеет недостаточную паропроизводительность. К тому же температура пара, генерируемого известным устройством, не превышает температуру кипения воды, т.к. парообразование идет только за счет нагрева последней.

Известен также парогенератор, наиболее близкий по конструкции к заявляемому (прототип). См. заявку №98107403/06, F 23 B 1/30, опубликованную 27.01.2000 г. Известный парогенератор включает цилиндрический корпус с патрубками для впуска воды и выпуска пара, размещенные в корпусе и подключенные к соответствующим полюсам источника тока, центральный электрод, выполненный в виде изолированного стержня, и второй электрод, имеющий замкнутый контур с отверстием для размещения центрального электрода. В известном парогенераторе вода подается в корпус, нагревается в рабочем пространстве между электродами, под действием электрической дуги и испаряется, вода при этом проходит через рабочее пространство сверху, сплошным потоком, находясь в равновесном состоянии, т.е. испарение идет только под действием высокой температуры дуги, поэтому температура пара бывает недостаточно высокой. К тому же, в известном парогенераторе конструкция горизонтального электрода такова, что рабочее пространство, в котором возникает разряд и идет парообразование, имеет небольшой размер (по высоте), что также не позволяет получить перегретый пар и достичь высокой паропроизводительности. Для перегрева пара требуется дополнительное устройство, что усложняет и удорожает конструкцию.

Задачей изобретения является создание такого парогенератора, в котором за счет изменения внутреннего состояния воды и формы межэлектродного пространства, интенсифицировался бы процесс парообразования и осуществлялся бы перегрев пара.

Указанная задача решается тем, что, в известном парогенераторе, содержащем корпус с патрубками впуска воды и выпуска пара, размещенные в корпусе и подключенные к соответствующим полюсам источника тока, центральный электрод, выполненный в виде изолированного стержня, и второй электрод, имеющий замкнутый контур с отверстием для размещения центрального электрода, согласно изобретению, в качестве второго электрода использован корпус, который имеет в верхней части суженный участок с диаметром, меньшим диаметра верхней кромки корпуса, а ниже суженного участка корпус выполнен расширяющимся по ходу потока, при этом суженный участок корпуса и центральный электрод снабжены электропроводными горизонтальными штырями, направленными навстречу друг другу так, что штыри корпуса размещены между штырями центрального электрода, а на последнем под упомянутыми горизонтальными штырями расположены дополнительные электропроводные штыри, расходящиеся веерообразно вдоль расширяющейся части корпуса.

При этом целесообразно, чтобы расширяющаяся часть корпуса была выполнена в форме сопла Лаваля.

Также целесообразно, чтобы диаметр суженного участка корпуса составлял 0,1-0,5 диаметра его верхней кромки.

Желательно, чтобы длина дополнительных электропроводных штырей составляла 0,3-0,6 высоты расширяющейся части корпуса.

В дальнейшем изобретение поясняется описанием примера его конкретного выполнения и чертежами, где на фиг.1 схематично изображен общий вид заявляемого парогенератора (продольный разрез). На фиг.2 - то же (разрез по АА).

Парогенератор содержит корпус 1, к верхней части которого подсоединен патрубок 2 для впуска воды. В верхней части корпуса 1 закреплен изолированно от корпуса 1 центральный электрод 3, выполненный в виде стержня и подключенный к положительному полюсу (+) источника тока. В верхней части корпуса 1 имеется суженный участок 4, диаметр d которого составляет 0,1 - 0,5 диаметра D верхней кромки корпуса 1. Ниже суженного участка 4 корпус имеет форму сопла Лаваля. При этом корпус 1 подключен к отрицательному полюсу (-) источника тока и выполняет функцию второго электрода.

Корпус 1 может быть покрыт электроизоляцией, а может быть просто огражден. По внутреннему периметру суженного участка 4 корпуса 1 и на наружной поверхности центрального электрода 3 выполнены направленные навстречу друг другу электропроводные горизонтальные штыри 5, 6, соответственно, при этом штыри 5 размещены между штырями 6. Непосредственно под горизонтальными штырями 6 на центральном электроде 3 выполнены электропроводные дополнительные штыри 7, расходящиеся веерообразно вдоль расширяющейся части корпуса 1. Длина упомянутых дополнительных штырей 7 составляет 0,3-0,6 высоты расширяющейся части корпуса 1, угол в плане между смежными штырями составляет 10-30°. Горизонтальных штырей 5, 6 может быть по 3-6. Упомянутые дополнительные штыри 7 имеют дугообразную форму, близкую к форме корпуса 1, и находятся от него на расстоянии, обеспечивающем возникновение между ними и корпусом 1 электрической дуги. К нижней (по ходу потока) части корпуса 1 подключен патрубок 8 для выпуска пара.

Парогенератор работает следующим образом: вода по впускному патрубку 2 подается в верхнюю часть корпуса 1 и стекает вниз. При прохождении через сужающуюся часть корпуса 1 между штырями 5, 6 корпуса 1 и центрального электрода 3 давление воды возрастает и она дополнительно подогревается электрической дугой. Далее, попадая в пространство между расширяющейся в форме сопла Лаваля частью корпуса 1, вода резко теряет давление, приходит в неравновесное состояние и испаряется, причем при разряде между поверхностью упомянутой расширяющейся части корпуса 1 и дополнительными штырями 7 центрального электрода 3 процесс испарения резко интенсифицируется и температура пара также возрастает. Так как длина дополнительных штырей 7 меньше длины расширяющейся части корпуса 1, то разряд между упомянутыми штырями и корпусом 1 происходит не только в горизонтальной плоскости, но и в промежутке между нижними частями электродов, т.е. вытянут в продольном направлении, в объеме, где уже практически нет воды, а только насыщенный пар, который перегревается и дополнительно осушается как за счет изменения давления, вследствие расширяющейся формы (сопло Лаваля) корпуса 1, так и за счет высокой температуры электрической дуги. При этом не требуется дополнительных устройств для перегрева и осушения пара, что упрощает конструкцию парогенератора. Перегретый и осушенный пар выводится к потребителю через патрубок 8.

При длине дополнительных штырей 7 меньшей 0,3 длины расширяющейся части корпуса 1, процесс парообразования менее эффективен. Увеличение длины дополнительных штырей 7 более чем 0,6 длины расширяющейся части корпуса 1 нецелесообразно, т.к. заметного эффекта не дает, а материалоемкость увеличивается.

Увеличение диаметра суженного участка корпуса 1 больше чем d>0,5D нецелесообразно, так как изменение давления воды незначительно. При d<0,1D увеличивается гидравлическое сопротивление потока воды, скорость его замедляется и парообразование идет менее интенсивно.

Из тех же условий выбрано число горизонтальных штырей, т.е. при их числе, большем шести, возрастает гидравлическое сопротивление, т.к. значительно уменьшается проходное сечение, а при их числе, меньшем трех, разряд между ними будет слабым, что приведет к снижению эффективности процесса парообразования.

При угле между дополнительными штырями, составляющем менее 10°, выход пара из пространства между штырями будет затруден, что может привести к перегреву дополнительных штырей, а следовательно, к их разрушению.

При угле большем, чем 30°, температура пара по всему его объему будет неравномерна и более нагретые слои будут препятствовать прохождению основного потока пара.

Таким образом, предлагаемый парогенератор прост по конструкции, не требует дополнительных устройств для перегрева и осушения пара. К тому же такое интенсивное парообразование, обеспечиваемое и нагревом и изменением состояния потока воды, позволяет прокачивать большие объемы воды в единицу времени, чем в известных парогенераторах.

Формула изобретения

1. Парогенератор, содержащий корпус с патрубками для впуска воды и выпуска пара, размещенные в корпусе и подключенные к соответствующим полюсам источника тока центральный электрод, выполненный в виде изолированного стержня, и второй электрод, имеющий замкнутый контур с отверстием для размещения центрального электрода, отличающийся тем, что в качестве второго электрода использован корпус, который имеет в верхней части суженный участок с диаметром, меньшим диаметра верхней кромки корпуса, а ниже суженного участка корпус выполнен расширяющимся по ходу потока, при этом суженный участок корпуса, по его периметру, и поверхность центрального электрода снабжены горизонтальными электропроводными штырями, направленными навстречу друг другу так, что штыри корпуса размещены между штырями центрального электрода, а на последнем под упомянутыми горизонтальными штырями выполнены дополнительные электропроводные штыри, расходящиеся веерообразно вдоль расширяющейся части корпуса.

2. Парогенератор по п.1, отличающийся тем, что расширяющаяся часть корпуса выполнена в виде сопла Лаваля.

3. Парогенератор по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что диаметр суженного участка корпуса составляет 0,1-0,5 диаметра его верхней кромки.

4. Парогенератор по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что длина дополнительных электропроводных штырей составляет 0,3-0,6 высоты расширяющейся части корпуса.

5. Парогенератор по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что горизонтальных штырей по периметру суженного участка корпуса и на центральном электроде размещено от трех до шести.

6. Парогенератор по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что угол в плане между смежными дополнительными штырями на центральном электроде составляет от 10 до 30°.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2