Спосіб отримання пари і пристрій для його здійснення

 

Винахід відноситься до теплоенергетики, а саме до конструкцій парогенераторів і способів їх роботи.

Відомі способи отримання пари і пристрої для їх реалізація, засновані на випаровуванні води за рахунок тепла, одержуваного від газоподібних продуктів, що утворюються при згорянні палива.

Відомий спосіб отримання пари і пристрій для його здійснення, описані в [RU 2431079].

Розглянутий спосіб включає згоряння компонентів палива, розпилювання частини баластної води в змішувальній голівці, встановленої на вході в камеру згоряння, і змішування її з продуктами згоряння, розпорошення іншій частині баластної води в відцентрової форсунки, встановленої на виході камери згоряння, та спрямування зазначених потоків розпорошених продуктів назустріч один одному.

Пристрій для реалізації даного способу містить вузол підведення палива, вузол підведення баластної води, вузол займання, камеру згоряння, змішувальну голівку, встановлену на вході в камеру згоряння, забезпечену відцентрової форсункою для розпилення частини баластної води, відцентрова форсунку, встановлену на виході камери згоряння, а також камеру змішування, звідки здійснюється відбір одержуваного пара.

�ара і пристрій для його здійснення, описані в [RU 2371594], обрані в якості найближчих аналогів заявляються способу і пристрою.

Розглянутий спосіб включає згоряння компонентів палива, контактування газоподібних продуктів згоряння палива з водою, що забезпечує утворення пари, і його відвід. При цьому спочатку утворюють в камері згоряння водяну вихреобразную оболонку з розрідженням всередині її центральній області, в межах зазначеної області спалюють паливо, а випаровування води з утворенням пари здійснюється після згортання водяної оболонки.

Пристрій для реалізації розглянутого способу містить камеру згоряння, забезпечену випускним отвором, виконаним у вигляді сопла, вузол підведення палива в камеру згоряння, вузол займання палива, вузол підведення води, використовуваної для одержання пари, а також камеру випаровування, повідомлену через вихідний отвір з камерою згоряння. На вході в камеру згоряння розташована втулка з тангенціальними отворами, що служить для утворення вихреобразной оболонки.

Дані спосіб і пристрій забезпечують отримання пари при більш сприятливих температурних навантаженнях на конструкційні елементи пристрою. Однак необхідність освіти вихреобразной водяЏвляется спрощення здійснення способу і спрощення конструкції пристрою.

Сутність заявляється способу полягає в тому, що в способі отримання пари, що включає горіння палива, контактування газоподібних продуктів горіння палива з водомісткими середовищем і відведення утворюється пара, згідно винаходу в якості палива використовують суміш водню з киснем або повітрям при співвідношенні водню і кисню у вказаній суміші, що забезпечує її горіння в режимі вибуху, забезпечують контактування газоподібних продуктів горіння палива з водомісткими середовищем шляхом їх вводу під поверхню водомісткими середовища з утворенням в ній парогазових бульбашок і подальшим виділенням із зазначених бульбашок пари при досягненні ними поверхні водомісткими середовища.

У приватному разі виконання способу виділення з водомісткими середовища парогазових бульбашок здійснюють з використанням ерліфтного ефекту.

У приватному разі виконання способу в якості палива використовують гримучий газ.

У приватному разі виконання способу в якості водомісткими середовища використовують морську воду акваторії моря, при цьому в якості палива використовують суміш водню, отриманого електролізом зазначеної морської води, з киснем або повітрям.

Сутності� одну камеру згорання, з випускним отвором, вузол підведення палива в камеру згоряння, вузол займання палива, камеру випаровування, повідомлену через вихідний отвір з камерою згоряння, згідно винаходу вузол підведення палива включає вузол підведення водню і вузол підведення кисню або повітря, камера випаровування виготовлена у вигляді закритого зверху резервуара, виконаного з можливістю заповнення його нижній частині водомісткими середовищем, при цьому в камері випаровування встановлена щонайменше одна відкрита з двох кінцевих ділянок відвідна труба, один кінцевий ділянку якій повідомлений з випускним отвором камери згоряння, а інший кінцевий ділянка розташована в резервуарі таким чином, що він виявляється заглибленим по відношенню до поверхні заповнює резервуар водомісткими середовища.

У приватному разі виконання пристрою камера випаровування має відкриту нижню частину і виконана з можливістю занурення її нижній частині водосодержащую середу.

У приватному разі виконання пристрою відвідна труба розміщена всередині зовнішньої випускної труби, відкритої з двох торців, охоплює підводний в водосодержащую середу ділянку відвідної труби.

У приватному разі виконання уѵм водню, забезпечений вузлом відведення водню, який з'єднаний з вузлом підведення водню в камеру згоряння.

Особливістю заявляється способу є те, що в якості палива використовують суміш водню з киснем або повітрям, співвідношення яких в суміші забезпечує її горіння в режимі вибуху. Тобто в режимі, коли при займанні вищезгаданої суміші вона згорає надзвичайно швидко з утворенням детонаційної хвилі, що приводить до вибуху. Це обумовлює високу температуру утворюються при вибуху газоподібних продуктів і їх високий тиск.

Зазначені продукти контактують з водомісткими середовищем при їх введенні під її поверхню. При цьому в області введення зазначених продуктів в масі водомісткими середовища відбувається інтенсивне утворення газових бульбашок, що призводить до випаровування води і насичення зазначених бульбашок парами води. Таким чином, водосодержащая середовище насичується парогазовими бульбашками, подібно насичення води стисненим повітрям при її аерірованія.

Утворюються парогазові бульбашки, в свою чергу, нагрівають водосодержащую середовище, викликаючи кипіння води, що супроводжується утворенням більшої кількості парогазових бульбашок.

Оскільки утворюються паро�сти водомісткими середовища теплообмінні процеси.

З-за меншої щільності парогазових бульбашок по відношенню до щільності водомісткими середовища відбувається їхній швидкий підйом до її поверхні, при досягненні якої бульбашки лопаються і з них виділяється пар в простір над зазначеною поверхнею. Крім того, відбувається випаровування води з поверхні водомісткими середовища з утворенням пара, що також надходить у простір над її поверхнею.

Тобто заявляється спосіб забезпечує одержання значної кількості пара простим шляхом за рахунок насичення водомісткими середовища парогазовими бульбашками. При цьому не потрібно застосовувати спеціальних прийомів, які потребують складного конструктивного оформлення, для здійснення контактування газоподібних продуктів згоряння палива з водомісткими середовищем.

Таким чином, технічним результатом, що досягається при реалізації заявляється способу, є спрощення його здійснення.

У разі, коли виділення з водомісткими середовища парогазових бульбашок здійснюють з використанням ерліфтного ефекту, прискорюється процес тепловіддачі і утворення пари.

Використання в якості палива гримучого газу, тобто суміші двох об'ємів водню та одного об'єму кисню, я� водомісткими середовища використовують морську воду акваторії моря, при цьому в якості палива використовують суміш водню, отриманого електролізом зазначеної морської води, з киснем або повітрям, забезпечується можливість суміщення процесу отримання використовуваного в якості компонента паливної суміші водню з процесом отримання пари, що сприяє спрощенню заявляється способу і підвищення його економічності.

Особливістю заявляється пристрою є те, що воно забезпечує підведення утворюються при вибуху продуктів під поверхню водомісткими середовища. Для цього воно містить камеру згоряння і камеру випаровування, виконану у вигляді вищеописаного резервуара, які з'єднані один з одним за допомогою відвідної труби, розташованої в камері випаровування таким чином, що її кінцевий ділянку виявляється заглибленим по відношенню до поверхні заповнює камеру випаровування водомісткими середовища.

В заявляв пристрої отримання пара забезпечується при введенні утворюються в камері згоряння газоподібних продуктів під поверхню водомісткими середовища, що досягається з допомогою простого конструктивного елемента - відвідної труби. При цьому не вимагається застосування складних конструктивних елементів, що забезпечують контактироивает простоту конструкції пристрою.

Таким чином, технічним результатом, що досягається при реалізації заявляється пристрою, є спрощення його конструкції.

У разі, коли камера випаровування має відкриту нижню частину і виконана з можливістю занурення її нижній частині водосодержащую середу, не потрібно здійснювати попередню операцію заповнення нею камери випаровування, що сприяє спрощенню конструкції пристрою, а також спрощення реалізується з його допомогою способу. При цьому в якості водомісткими середовища можна використовувати воду, яка знаходиться в басейні, в штучному чи природному водоймищі, наприклад в море.

У разі, коли відвідна труба розміщена всередині зовнішньої випускної труби, відкритої з двох торців, охоплює підводний в водосодержащую середу ділянку відвідної труби, зазначені дві труби утворюють вузол, що працює за принципом эрлифтной установки, що сприяє інтенсифікації виведення пари в простір над поверхнею водомісткими середовища.

У разі, коли пристрій містить електролізер, виконаний з можливістю проведення процесу електролізу з отриманням водню, забезпечений вузлом відведення водню, який з'єднаний з вузлом підведення водню в камеру сго�ня. Це виключає необхідність транспортування вибухонебезпечних балонів з воднем до місця розташування пристрою. При цьому доцільним є використовувати в електролізері в якості електроліту і в якості водомісткими середовища в камері випаровування сольовий розчин природного походження, наприклад морську воду.

На фігурі представлений загальний вигляд заявляється пристрою.

Спосіб здійснюють наступним чином.

У камеру згоряння подають водень і кисень або повітря в такій кількості, яка забезпечує утворення вибухонебезпечної суміші, зокрема гримучого газу.

Підпалюють зазначену суміш, яка при підпал вибухає.

Утворюються після вибуху газоподібні продукти згорання, які мають високі температуру і тиск, вводять під поверхню водомісткими середовища, що супроводжується утворенням парогазових бульбашок, що контактують з водомісткими середовищем, підйомом їх до поверхні водомісткими середовища і виділенням з них пари в простір над нею.

Далі відводять пар з простору, розташованого над поверхнею водомісткими середовища.

Пристрій містить першу камеру згоряння 1 і другу камеру згоряння 2. Кожна з камер згоряння 1 і 2� розташовану між камерами згоряння 1 і 2, виконану, зокрема, у вигляді зануреного в водосодержащую середу резервуара, нижня відкрита частина якого повідомлена з нею. При цьому камера випаровування 3, зокрема, має загальні бічні стінки 4 і 5 відповідно з камерами згоряння 1 і 2.

В якості водомісткими середовища, зокрема, використана морська вода акваторії моря.

У кожній із стінок 4 і 5 вище рівня водомісткими середовища в камері випаровування 3 є вихідний отвір (на кресленні позицією не позначено), в якому вміщено верхній кінцевий ділянку однією з відвідних труб 6 і 7. Верхній і нижній кінцеві ділянки кожної з відвідних труб 6 і 7 виконані відкритими, при цьому труби 6 і 7 виконані та встановлені таким чином, що їх нижній кінцевий ділянку заглиблений відносно поверхні водомісткими середовища в камері випаровування 3. Зокрема, труби 6 і 7 мають Г-подібну форму, у яких велика частина вертикально орієнтованого ділянки занурена в водосодержащую середу в камері випаровування 3.

Кожна з відвідних труб 6 і 7 розміщена всередині зовнішньої випускної труби відповідно 8 і 9, відкритої з двох торців, охоплює занурений в водосодержащую середу ділянку відвідної труби відповідно 6 і 7.

Кожна з камер сгор�ія палива і технологічним клапаном 13.

Камера випаровування 3 забезпечена вузлом 14 відводу з неї пара.

Пристрій, зокрема, також містить електролізер 15, виконаний з можливістю проведення процесу електролізу з отриманням водню. Електролізер 15 забезпечений вузлом відведення водню (на кресленні позицією не позначений), який пов'язаний з вузлами 10 підведення водню в камери згоряння 1 і 2. Електролізер 15 має вузол введення електроліту (на кресленні позицією не позначений), з'єднаний, зокрема, з морською водою акваторії моря.

Пристрій працює наступним чином.

У камеру згоряння 1 подають за допомогою вузлів 10 і 11 водень і кисень або повітря в кількостях, що забезпечують утворення вибухонебезпечної суміші, зокрема гримучого газу, і здійснюють їх займання за допомогою вузла 12. При підпал вибухонебезпечної суміші гримучого газу відбувається його вибух.

Високотемпературні газоподібні продукти під великим тиском надходять в трубу 6 і вводяться в масу водомісткими середовища нижче рівня її поверхні у камері випаровування 3. В області введення зазначених продуктів в водосодержащую середовище відбувається її закипання, що супроводжується утворенням великої кількості парогазових бульбашок. Водосодержащая середовище, насичене парогаз�тво над рівнем водомісткими середовища в камері випаровування 3. При цьому труби 6 і 8 утворюють вузол, що працює за принципом эрлифтной установки.

Пара, що утворюється з простору над поверхнею водомісткими середовища в камері випаровування 3 відводиться споживачу за допомогою сайту 14 відводу пари.

Аналогічний процес одержання пари здійснюється при згорянні палива в камері згоряння 2, при цьому зазначений процес можна здійснювати одночасно з процесом, що відбувається при згорянні палива в камері згоряння 1, або по черзі з ним.

1. Спосіб отримання пари, що включає горіння палива, контактування газоподібних продуктів горіння палива з водомісткими середовищем і відведення утворюється пара, що відрізняється тим, що в якості палива використовують суміш водню з киснем або повітрям при співвідношенні водню і кисню у вказаній суміші, що забезпечує її горіння в режимі вибуху, забезпечують контактування газоподібних продуктів горіння палива з водомісткими середовищем шляхом їх вводу під поверхню водомісткими середовища з утворенням в ній парогазових бульбашок і подальшим виділенням із зазначених бульбашок пари при досягненні ними поверхні водомісткими середовища та здійснюють відведення пари із простору, розташованого над поверх�газових бульбашок здійснюють з використанням ерліфтного ефекту.

3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що в якості палива використовують гримучий газ.

4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що в якості водомісткими середовища використовують морську воду акваторії моря, при цьому в якості палива використовують суміш водню, отриманого електролізом зазначеної морської води, з киснем або повітрям.

5. Пристрій для отримання пари, що містить щонайменше одну камеру згоряння, забезпечену випускним отвором, вузол підведення палива в камеру згоряння, вузол займання палива, камеру випаровування, повідомлену через вихідний отвір з камерою згоряння, що відрізняється тим, що вузол підведення палива включає вузол підведення водню і вузол підведення кисню або повітря, камера випаровування виготовлена у вигляді закритого зверху резервуара, виконаного з можливістю заповнення його нижній частині водомісткими середовищем, при цьому в камері випаровування встановлена щонайменше одна відкрита з двох кінцевих ділянок відвідна труба, один кінцевий ділянку якій повідомлений з випускним отвором камери згоряння, а інший кінцевий ділянка розташована в резервуарі таким чином, що він виявляється заглибленим по відношенню до поверхні заповнює резервуар водосод�полнена з можливістю занурення її нижній частині водосодержащую середу.

7. Пристрій п. 3, відрізняється тим, що відвідна труба розміщена всередині зовнішньої випускної труби, відкритої з двох торців, охоплює підводний в водосодержащую середу ділянку відвідної труби.

8. Пристрій п. 3, відрізняється тим, що воно містить електролізер, виконаний з можливістю проведення процесу електролізу з отриманням водню, забезпечений вузлом відведення водню, який з'єднаний з вузлом підведення водню в камеру згоряння.



 

Схожі патенти:

Спосіб одержання високотемпературного парогаза в рідинному ракетний парогазогенераторе

Винахід відноситься до теплоенергетиці і може бути використане в ежекторних установках для імітації висотних умов при випробуваннях ракетних двигунів, а також у силових установках паротурбінного типу. Технічна задача, розв'язувана винаходом, полягає в розробці способу, що забезпечує підвищення надійності та ефективності парогенератора, використовуваного в якості стендового агрегату. Для вирішення задачі в способі одержання високотемпературного парогаза в рідинному ракетний парогазогенераторе, що включає подачу компонентів палива в камеру згоряння парогазогенератора і їх спалювання з утворенням високотемпературних продуктів згоряння, які в камері змішування парогазогенератора впорскують воду з отриманням парогаза, що відрізняється тим, що частина води, яка використовується для отримання парогаза, в кількості 30...40% від сумарної витрати цієї води і пального, подають на регенеративну охолодження вогневого днища змішувальної головки камери згоряння парогазогенератора з подальшим її уприскуванням через висунуті в камеру згоряння форсунки, встановлені на вогневому днищі, а решту води, впорскується в високотемпературні продукти згоряння в камері смешенитов згоряння. 1 з.п. ф-ли, 3 іл.

Спосіб отримання пари і пристрій для його реалізації

Винахід відноситься до конструкції печей і способу генерації перегрітої пари і може бути використане при розробці обладнання для лазень стаціонарного та мобільного типів. Спосіб отримання пари полягає в забезпеченні взаємодії парообразующей рідини з розігрітим теплообмінним матеріалом. Парообразующую рідину подають у попередньо розташовані в теплообмінному матеріалі ємності у вигляді вертикальних патрубків, що складаються з двох частин, нижній і верхній, для парообразующей рідини, розташованих в нижній частині вертикальної центральної порожнистої стійки. Ємності патрубків заповнюють парообразующей рідиною. В верхній частині центральної порожнистої стійки встановлена ємність для парообразующей рідини з гідрозатворів. Кожен вертикальний патрубок в своїй центральній частині з'єднаний з центральною стійкою з'єднувальним патрубком. Між місцем їх з'єднання з центральною стійкою і її нижнім торцем утворена порожнина. У верхній частині вертикальних патрубків і нижній частині вертикальної стійки в місці її з'єднання з згаданими сполучними патрубками виконані канали, що з'єднують порожнину пристрою з навколишнім середовищем. Канали у вертикальних патрубках расположшение економічності роботи пристрою за рахунок збільшення часу подачі пари без обслуговуючого персоналу. 1 з.п. ф-ли, 4 іл.

Парогенератор

Винахід призначений для вироблення високотемпературного водяної пари і може бути використане в силових установках. Парогенератор містить запальний пристрій з электросвечой, змішувальну голівку з магістралями підведення окислювача, пального і води на завесное охолодження, камеру згоряння з каналами тракту охолодження і профільованою торцевою стінкою для направлення балластировочной води, камеру змішування з отворами для подачі балластировочной води. Канали тракту охолодження камери згоряння виконані під гострим кутом до осі парогенератора, а отвори для подачі балластировочной води в зону змішування виконані також під гострим кутом до осі парогенератора, і спрямовані в протилежну сторону щодо каналів тракту охолодження камери згоряння. Винахід покращує процес перемішування води з продуктами згоряння компонентів палива за рахунок наявності додаткової турбулентної складової, що дозволяє отримати якісний фракційний склад водяної пари при зменшеній довжині камери змішування. 2 іл.

Енергетична система

Винахід відноситься до енергетичного машинобудування і може використовуватися для автономного забезпечення споживачів різними видами енергії. Винахід дозволяє досягти високих екологічних показників при отриманні гарячої води і знизити енергоспоживання при її нагріванні, розширити діапазон автономного та мобільного забезпечення споживачів різними видами енергії. Зазначений технічний результат досягається тим, що система містить джерела кисню і водню, парогенератор, пароводяної ежектор з активним і пасивним контурами, джерело води і споживач гарячої води, де парогенератор забезпечений трубопроводами підведення кисню, водню, балластировочной води, відведення пароводяної суміші і включає об'єднаний вузол пристрою запалювання і форсунок, причому трубопроводи підведення кисню і водню до парогенератору оснащені кожен краном і жиклером і підключені на вході до джерел кисню або водню, притому до активного контуру ежектора на вході підключений трубопровід відведення пароводяної суміші від парогенератора, пасивний контур ежектора на вході з'єднаний трубопроводом з джерелом води, а вихід ежектора підключений до споживача гарячої води. Допвиход ежектора підключений до споживача гарячої води через гідротурбіну, крани зроблені запірними, регулятори тиску, встановлені в трубопроводах підведення кисню і водню між кранами і жиклерами. 7 з.п. ф-ли, 2 іл.

Спосіб і пристрій для свердловинного газогенератора

Група винаходів відноситься до скважинному парогенератору. Пристрій може включати в себе секцію введення, секцію спалювання і секцію пароутворення. Система свердловинного парогенератора містить секцію введення, виконану з можливістю введення палива і окислювача в камеру згоряння; секцію згоряння, що містить льойнер, і секцію пароутворення, що містить форсунку. Льойнер утворює камеру згоряння. Причому льойнер містить шлях потоку, що проходить через льойнер для подачі текучого середовища до лейнеру. Секція пароутворення виконана з можливістю введення текучого середовища з шляху потоку лейнера до камери згоряння. Причому форсунка з'єднана з лейнером допомогою труби, яка забезпечує сполучення з текучого середовища шляхом потоку лейнера і форсункою. Подають паливо, окислювач і текуче середовище в пристрій. Спалюють паливо і окислювач в камері з подачею текучого середовища через безліч каналів, що проходять через льойнер. Нагрівають текуче середовище і охолоджують льойнер. Вводять краплі нагрітої текучого середовища в камеру. Перетворюють краплі в пар з допомогою спалювання. Технічним результатом є підвищення ефективності вилучення нафти з пласта. 5 н. і 43 з.п. ф-ли, 22 іл.

Парогенератор (варіанти)

Винахід відноситься до теплових енергетичних установок, а саме до парогенераторам, використовують як компоненти палива кисень і водень з додаванням баластної води, і може бути використане в паросилових установках, де в якості робочого тіла використовується водяний пар

Система спалювання водню для пароводородного перегріву свіжої пари в циклі атомної електричної станції

Винахід відноситься до галузі атомної енергетики і призначений для використання на паротурбінних установках атомних електричних станцій (АЕС) при температурі робочого тіла нижче температури самозаймання водню в суміші з киснем (450°З)

Котел пульсуючого горіння

Винахід відноситься до теплоенергетиці і може бути використане в котлах пульсуючого горіння для нагрівання води в системах опалення

Парогенератор

Винахід відноситься до парогенераторам і може бути використане як автономний агрегат для отримання парогазової суміші

Водневий високотемпературний парогенератор з комбінованим охолодженням камери згоряння

Винахід відноситься до силових установок паротурбінного типу, а саме парогенераторам, що використовують в якості пального водень
Up!