RU2083248C1 - Liquid evaporator - Google Patents

Abstract

FIELD: fire-fighting equipment. SUBSTANCE: the offered liquid evaporator has body, distributing inlet and outlet devices and heat exchanger member with regular packing located inside the body and having passage channels. Heat exchanger with filled is installed after heat exchange member and pipeline for liquid supply. Additionally installed are regulator of flow rate, temperature heat exchanger with regular packing. Inlet of regulator of flow rate is connected with liquid supply pipeline, and outlet is connected with distributing device located in evaporator body between filled and regular packings. EFFECT: higher efficiency. 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к испарителям жидкости, а также технике импульсной газификации больших объемов жидкости, и может быть использовано в лазерной технике и других областях техники. The present invention relates to liquid evaporators, as well as the technique of pulsed gasification of large volumes of liquid, and can be used in laser technology and other technical fields.

Известен испаритель сжиженного газа, содержащий резервуар с трубопроводами для подачи жидкости и отвода газа, расположенные в резервуаре электронагреватели и связанные с ними датчики давления и уровня, электромагнитную задвижку в трубопроводе жидкости, связанную с датчиком уровня. Электронагреватели выполнены в виде теплоизолированных с внешней стороны труб, установленных вертикально, при этом стенки труб выполнены с переменной увеличивающейся по высоте толщиной. A known evaporator of liquefied gas containing a tank with pipelines for supplying and discharging gas, electric heaters located in the tank and associated pressure and level sensors, an electromagnetic valve in the liquid pipe associated with the level sensor. Electric heaters are made in the form of pipes insulated from the outside, installed vertically, while the walls of the pipes are made with a variable thickness increasing in height.

Основным недостатком такого испарителя сжиженного газа является необходимость подвода большой энергии для газификации больших количеств жидкости, например, при необходимости получения в импульсном режиме больших количеств газа. The main disadvantage of such a liquefied gas evaporator is the need to supply large energy for the gasification of large quantities of liquid, for example, if it is necessary to obtain large quantities of gas in a pulsed mode.

Наиболее близким по техническому решению является испаритель жидкости, содержащий корпус, распределительные входное и выходное устройства, размещенный внутри корпуса теплообменный элемент с регулярной насадкой, содержащий каналы для протока, установленный за ним теплообменный элемент с насыпной насадкой, трубопровод для подвода жидкости. В каналах регулярной насадки могут быть установлены турбулизаторы для интенсификации теплообмена [1]
Недостатком такого испарителя является значительное изменение температуры пара в начале процесса испарения по сравнению с конечной стадией испарения. Это связано с тем, что после испарения первой порции жидкости ее пар при прохождении регулярной насадки нагревается и на выходе из испарителя приобретает температуру, близкую к температуре насадки. По мере повышения уровня жидкости в испарителе за счет сокращения поверхности теплообмена температура пара снижается и в конце процесса испарения, когда уровень жидкости приближается к верхнему краю регулярной насадки, становится близкой к температуре испарения жидкости.The closest in technical solution is a liquid evaporator containing a housing, distribution input and output devices, a heat exchange element with a regular nozzle located inside the housing, containing ducts for the duct, a heat exchange element with a bulk nozzle installed behind it, a pipeline for supplying liquid. Turbulators can be installed in the channels of the regular nozzle for the intensification of heat transfer [1]
The disadvantage of this evaporator is a significant change in the temperature of the steam at the beginning of the evaporation process compared with the final stage of evaporation. This is due to the fact that after the first portion of the liquid has evaporated, its vapor is heated during the passage of the regular nozzle and at the outlet of the evaporator it acquires a temperature close to the nozzle temperature. As the liquid level in the evaporator increases due to the reduction of the heat exchange surface, the vapor temperature decreases and at the end of the evaporation process, when the liquid level approaches the upper edge of the regular packing, it becomes close to the liquid evaporation temperature.

Целью изобретения является обеспечение постоянства температуры пара на выходе из испарителя жидкости. Поставленная цель достигается тем, что в предложенном испарителе жидкости, содержащем корпус, распределительные входное и выходное устройство и размещенный внутри корпуса теплообменный элемент с регулярной насадкой, содержащей каналы для протока жидкости, установленный за ним теплообменный элемент с насыпной насадкой и трубопровод для подвода жидкости, дополнительно установлены датчик температуры в выходном устройстве, регулятор расхода, распределительное устройство с форсунками, направленными в сторону теплообменного элемента с регулярной насадкой. Вход регулятора расхода связан с трубопроводом подвода жидкости, а выход с распределительным устройством, расположенным в корпусе между теплообменными элементами с насыпной и регулярной насадками. The aim of the invention is to ensure the constancy of the temperature of the steam at the outlet of the liquid evaporator. This goal is achieved by the fact that in the proposed liquid evaporator comprising a housing, a distribution input and output device and a heat exchange element with a regular nozzle located inside the housing, containing channels for the fluid flow, a heat exchange element behind it with a bulk nozzle and a pipe for supplying liquid, additionally installed a temperature sensor is installed in the output device, a flow regulator, a switchgear with nozzles directed towards the heat exchange element with gular head. The inlet of the flow regulator is connected to the liquid supply pipeline, and the outlet is with a distribution device located in the housing between the heat exchange elements with bulk and regular nozzles.

На чертеже изображен испаритель жидкости, производящий пар с постоянной температурой в процессе испарения T_п(t) Const. При этом температура в таком испарителе может быть установлена в пределах Tкипения<Tпара<Tнасадки.The drawing shows a liquid evaporator producing steam with a constant temperature during the evaporation process T _p (t) Const. In this case, the temperature in such an evaporator can be set within the range of T boiling <T pair <T nozzles.

Испаритель жидкости состоит из корпуса 1, теплообменного элемента с насыпной насадкой 2, теплообменного элемента с регулярной насадкой 3, входного распределительного устройства 4, выходного устройства 5, датчика температуры 6 и связанного с ним регулятора расхода жидкости 7, трубопроводов, подводящих жидкость 8, 9, 10 и распределительного устройства 11 с форсунками 12. The liquid evaporator consists of a housing 1, a heat exchange element with a bulk nozzle 2, a heat exchange element with a regular nozzle 3, an inlet switchgear 4, an output device 5, a temperature sensor 6 and the associated fluid flow controller 7, pipelines supplying liquid 8, 9, 10 and switchgear 11 with nozzles 12.

Испаритель жидкости работает следующим образом. The liquid evaporator operates as follows.

Жидкость по трубопроводу 9 поступает во входное распределительное устройство 4 и далее в основной теплообменный элемент 3, где она испаряется. В дальнейшем пар, двигаясь по развитой поверхности теплообменного элемента с регулярной насадкой 3, нагревается за счет тепла, запасенного в этой насадке. The fluid through the pipe 9 enters the inlet switchgear 4 and then into the main heat exchange element 3, where it evaporates. Subsequently, the steam moving along the developed surface of the heat exchange element with a regular nozzle 3 is heated due to the heat stored in this nozzle.

Другая часть жидкости по трубопроводу 8 поступает к регулятору расхода жидкости 7 и далее попадает в распределительное устройство 11 и форсунки 12, на выходе из которых она превращается в мелкодисперсный поток капельной жидкости, омываемый подогретым паром испарившейся жидкости, поступающим из теплообменного элемента с регулярной насадкой 3. За счет установки распределительного устройства 11 с форсунками 12, направленными навстречу потока пара интенсифицируется теплообмен между каплями жидкости и паром, поступающим из теплообменного элемента с регулярной насадкой 3. В результате дозированной подачи жидкости, поступающей через распределительное устройство 11 с форсунками 12, изменяющейся по мере поднятия жидкости в теплообменном элементе, капли жидкости испаряются и температура пара снижается до заданной. Если температура пара T_п выше этой температуры, т.е. T_п>T_д.з., в датчике температуры 6 вырабатывается сигнал на увеличение потока жидкости в регуляторе расхода жидкости 7, за счет чего температура пара снижается до T_п T_д.з., если T_п<T_д.з., датчик температуры 6 вырабатывает сигнал на уменьшение потока жидкости через регулятор расхода жидкости 7. Т.е. в начальной стадии испарения жидкости, когда T_п максимальна на выходе из регулярной насадки 3, через регулятор расхода жидкости 7 также поступает максимальное количество жидкости, когда жидкость в теплообменном элементе с регулярной насадкой 3 достигнет верхнего уровня, температура пара на выходе из него становится минимальной, как и расход жидкости через регулятор расхода жидкости 7.Another part of the liquid through the pipeline 8 enters the fluid flow regulator 7 and then enters the switchgear 11 and the nozzle 12, at the outlet of which it turns into a fine stream of droplet liquid washed by the heated vapor of the evaporated liquid coming from a heat exchange element with a regular nozzle 3. By installing the switchgear 11 with nozzles 12 directed towards the steam stream, heat transfer between the liquid droplets and the steam coming from the heat exchange element is intensified ententa with a regular nozzle 3. As a result of a metered supply of fluid entering through a switchgear 11 with nozzles 12, which changes as the fluid rises in the heat exchange element, the liquid droplets evaporate and the vapor temperature drops to a predetermined one. If the vapor temperature T _{p is} higher than this temperature, i.e. T _p > T _DZ , in the temperature sensor 6, a signal is generated to increase the fluid flow in the fluid flow regulator 7, due to which the vapor temperature decreases to T _p T _d.z. if T _p <T _d.z. , the temperature sensor 6 generates a signal to reduce the fluid flow through the fluid flow controller 7. That is in the initial stage of liquid evaporation, when T _{p is} maximum at the outlet of the regular nozzle 3, the maximum amount of liquid also enters through the fluid flow regulator 7, when the liquid in the heat exchange element with the regular nozzle 3 reaches the upper level, the vapor temperature at the outlet of it becomes minimal, as well as fluid flow through the fluid flow regulator 7.

В предложенном испарителе жидкости заявленная совокупность существенных признаков позволяет получить постоянную температуру пара на выходе из испарителя в любом заданном интервале. Постоянство температуры пара позволяет получить для лазеров оптимальную величину выходных параметров, а использование данного испарителя жидкости при пожаротушении, в особенности, точного электронного оборудования (ЭВМ, ксероксы, сотовая телефонная связь) позволяет избежать теплового удара и вывода из строя элементов этого оборудования за счет растрескивания и других эффектов при быстром изменении температуры пара в процессе пожаротушения. In the proposed liquid evaporator, the claimed combination of essential features allows to obtain a constant vapor temperature at the outlet of the evaporator in any given interval. The constancy of the vapor temperature makes it possible to obtain the optimal output parameters for lasers, and the use of this liquid evaporator during fire fighting, in particular, precision electronic equipment (computers, copiers, cellular telephone communications) avoids thermal shock and damage to elements of this equipment due to cracking and other effects with a rapid change in steam temperature during fire fighting.

Claims (1)

Испаритель жидкости, содержащий корпус, распределительные входное и выходное устройства и размещенный внутри корпуса теплообменный элемент с регулярной насадкой, содержащей каналы для протока, установленный за ним теплообменный элемент с насыпной насадкой и трубопровод для подвода жидкости, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен датчиком температуры в выходном устройстве, регулятором расхода жидкости, распределительным устройством с форсунками, направленными в сторону теплообменного элемента с регулярной насадкой, причем вход регулятора расхода жидкости связан с трубопроводом подвода жидкости, а выход с распределительным устройством, расположенным в корпусе между теплообменным элементом с насыпной и регулярной насадками. A liquid evaporator comprising a housing, distributing input and output devices and a heat exchange element with a regular nozzle placed inside the housing, containing ducts, a heat exchange element behind it with a bulk nozzle and a liquid supply pipe, characterized in that it is additionally equipped with a temperature sensor in output device, fluid flow regulator, switchgear with nozzles directed towards the heat exchange element with a regular nozzle, and in the stroke of the fluid flow controller is connected to the fluid supply pipe, and the output is with a switchgear located in the housing between the heat exchange element with bulk and regular nozzles.