RU2349855C1 - Scale prevention device - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanics.

SUBSTANCE: device comprises a pulse generator and a mechanical vibration transmitter made as a cylindrical pipe with an inserted part. The inserted part is made as two diamagnetic pipes - inner and outer ones - which are coaxially set in one another and equipped with a diamagnetic cup in between; the transmitter coil winding is mounted at the outer pipe.

EFFECT: increasing antiscaling water treatment efficiency.

1 dwg

Description

Изобретение относится к теплотехнике, в частности для предотвращения отложений в теплообменной аппаратуре - паровых и водяных котлах низкого и среднего давления, в теплообменниках, водоподогревателях и т.д.The invention relates to heat engineering, in particular to prevent deposits in heat exchangers - steam and water boilers low and medium pressure, in heat exchangers, water heaters, etc.

Известны устройства для предупреждения образования накипи с помощью возмущающих колебаний, в которых колебательное движение стенок теплообменной аппаратуры осуществляется за счет электрогидравлического эффекта (эффект Юткина) [1].Known devices for preventing the formation of scale using disturbing vibrations, in which the oscillatory movement of the walls of the heat exchange equipment is due to the electro-hydraulic effect (Utkin effect) [1].

Одним из недостатков известных устройств является невысокая эффективность предупреждения образования накипи на теплообменной поверхности вследствие того, что энергия магнитного поля катушки излучателя механических колебаний либо вообще не используется, либо слабо используется для обработки воды. Это связано с тем, что электромагнитное поле катушки излучателя просто замыкается на металлоконструкцию трубопровода, изготовленного из ферромагнитного материала (сталь, чугун). А как показывают эксперименты, совместное применение магнитного и ультразвукового методов предотвращения отложения солей дает лучшие результаты [2].One of the disadvantages of the known devices is the low efficiency of preventing the formation of scale on the heat exchange surface due to the fact that the magnetic field energy of the emitter coil of mechanical vibrations is either not used at all or is poorly used for water treatment. This is due to the fact that the electromagnetic field of the emitter coil simply closes to the metal structure of the pipeline made of ferromagnetic material (steel, cast iron). And as experiments show, the combined use of magnetic and ultrasonic methods to prevent salt deposition gives better results [2].

Наиболее близким к заявляемому является известное изобретение, представляющее собой устройство, содержащее подключенный к генератору импульсов излучатель механических колебаний, отличающееся от известных конструкций тем, что излучатель выполнен в виде цилиндрического трубопровода, имеющего вставку из диамагнитного материала (нержавеющая сталь, алюминий и т.д.) [3]. В известном изобретении [3] катушка излучателя механических колебаний намотана и на диамагнитную часть трубопровода, благодаря чему магнитное поле внутри него имеет максимальное значение и вода, пересекая силовые линии магнитного поля, подвергается обработке. В данном случае эффект обработки воды достигается за счет комплексного воздействия на процесс накипеобразования механических колебаний и импульсного электромагнитного поля высокой напряженности.Closest to the claimed invention is a known invention, which is a device containing a mechanical oscillator connected to a pulse generator, characterized by the fact that the radiator is made in the form of a cylindrical pipeline having an insert of diamagnetic material (stainless steel, aluminum, etc. ) [3]. In the known invention [3], the coil of the emitter of mechanical vibrations is wound on the diamagnetic part of the pipeline, due to which the magnetic field inside it has a maximum value and water, crossing the lines of force of the magnetic field, is processed. In this case, the effect of water treatment is achieved due to the complex effect on the process of scale formation of mechanical vibrations and a pulsed electromagnetic field of high intensity.

Недостаток данного изобретения заключается в невысокой эффективности предупреждения образования накипи на теплообменной поверхности вследствие того, что магнитное поле катушки излучателя слабо воздействует на обрабатываемую воду. Это связано с тем, что обрабатываемая вода только однократно пересекает силовые линии магнитного поля катушки в полости трубопровода. Результаты многочисленных исследований показали, что время пребывания обрабатываемой воды в магнитном поле и число пересечений ею силовых линий магнитного поля играют заметную роль в увеличении эффективности обработки. Конструкции аппаратов для магнитной обработки воды выполняются с учетом этих особенностей [4, 5].The disadvantage of this invention is the low efficiency of preventing the formation of scale on the heat exchange surface due to the fact that the magnetic field of the emitter coil weakly affects the treated water. This is due to the fact that the treated water only once crosses the lines of force of the magnetic field of the coil in the cavity of the pipeline. The results of numerous studies have shown that the residence time of the treated water in a magnetic field and the number of intersections of the magnetic field lines by it play a significant role in increasing the processing efficiency. The design of the apparatus for magnetic treatment of water is carried out taking into account these features [4, 5].

Техническим решением предлагаемого устройства является повышение эффективности предупреждения образования накипи (солевых отложений) на поверхности теплообменной аппаратуры.The technical solution of the proposed device is to increase the effectiveness of preventing the formation of scale (salt deposits) on the surface of the heat exchange equipment.

Техническое решение достигается тем, что в устройстве для предупреждения образования накипи, состоящем из генератора импульсов, излучателя механических колебаний, выполненного в виде цилиндрического трубопровода с диамагнитной вставкой, вставка выполнена из соосно размещенных один в другом наружной и внутренней трубы из диамагнитного материала, между которыми установлен диамагнитный стакан, при этом обмотка катушки излучателя механических колебаний размещена на наружной трубе.The technical solution is achieved by the fact that in the device for preventing the formation of scale, consisting of a pulse generator, a radiator of mechanical vibrations, made in the form of a cylindrical pipeline with a diamagnetic insert, the insert is made of coaxially placed one inside the other of the outer and inner pipes of diamagnetic material, between which is installed a diamagnetic cup, while the winding of the coil of the emitter of mechanical vibrations is placed on the outer tube.

Сущность изобретения поясняется чертежом.The invention is illustrated in the drawing.

Устройство для предупреждения образования накипи состоит из цилиндрического трубопровода 1, имеющего часть 2, выполненную из диамагнитного материала (медь, нержавеющая сталь и т.д.), наружной трубы 3 из диамагнитного материала, на которой равномерно размещена обмотка 4, подключенная к генератору импульсов 5, а также диамагнитного стакана 6, установленного между наружной трубой 3 и внутренней трубой 2 соосно с ними. Наружная труба 3 нижним своим торцом закреплена в металлоконструкции 7 теплообменного аппарата, а верхний конец ее заглушен на поверхности трубопровода 1. Диамагнитный стакан 6 своим дном обращен в сторону теплообменного аппарата. The device for preventing the formation of scale consists of a cylindrical pipe 1 having a part 2 made of diamagnetic material (copper, stainless steel, etc.), an outer pipe 3 of diamagnetic material, on which the winding 4 is connected evenly, connected to the pulse generator 5 as well as a diamagnetic cup 6 installed between the outer pipe 3 and the inner pipe 2 coaxially with them. The outer pipe 3 is fixed with its lower end in the metal structure 7 of the heat exchanger, and its upper end is plugged on the surface of the pipeline 1. The diamagnetic cup 6 faces its bottom towards the heat exchanger.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Обрабатываемая вода подается через трубопровод 1 в ее диамагнитную часть 2, далее по кольцевому каналу между стаканом 6 и внутренней трубой 2 попадает в кольцевой канал между стаканом 6 и наружной трубой 3 и поступает в теплообменную аппаратуру.The treated water is supplied through a pipe 1 to its diamagnetic part 2, then through an annular channel between the glass 6 and the inner pipe 2 it enters the annular channel between the glass 6 and the outer pipe 3 and enters the heat exchange equipment.

При подаче воды в теплообменную аппаратуру одновременно включается импульсный генератор тока 5, который подает импульсы тока на обмотку 4. Электромагнитное поле, создаваемое током в обмотке 4, генерирует в цилиндрической вставке механические колебания широкого спектра частот и амплитуд, т.к. в ферромагнитном материале трубопровода 1 имеет место явление магнитострикции и действие пондеромоторных сил, которые стремятся либо сжать, либо расширить цилиндрическую вставку. Вследствие этого возникающие механические колебания передаются на рабочие поверхности 7 теплообменного аппарата, предотвращая отложение солей на внутренней поверхности вставки и близлежащих частях металлоконструкции теплообменного аппарата.When water is supplied to the heat exchange equipment, a pulsed current generator 5 is simultaneously turned on, which supplies current pulses to the winding 4. The electromagnetic field created by the current in the winding 4 generates mechanical vibrations in a cylindrical insert in a wide range of frequencies and amplitudes, because in the ferromagnetic material of the pipeline 1 there is a phenomenon of magnetostriction and the action of ponderomotive forces, which tend to either compress or expand the cylindrical insert. As a result of this, mechanical vibrations arising are transmitted to the working surfaces 7 of the heat exchanger, preventing the deposition of salts on the inner surface of the insert and the adjacent parts of the metal structure of the heat exchanger.

В то же время, импульсное электромагнитное поле, создаваемое током в обмотке 4, воздействует на воду, перемещаемую в кольцевых каналах между трубами 2 и 3 и стаканом 6, непосредственно в полости цилиндрической вставки. В данном случае магнитное поле обмотки 4, с одной стороны, замыкается на ферромагнитную часть трубопровода 1, а с другой стороны, на металлоконструкцию 7 теплообменного аппарата. Это создает в местах поворота воды в кольцевых каналах сильное магнитное поле, что способствует более эффективному образованию центров кристаллизации в обрабатываемой воде, тем более, что в этих местах усиливается турбулизация потока воды. При этом обрабатываемая вода несколько раз пересекает силовые линии магнитного поля и время пребывания воды в нем увеличивается. Все это создает условия для более эффективного воздействия магнитного поля на образование центров кристаллизации [4], тем самым уменьшая отложение солей на поверхности теплообменной аппаратуры.At the same time, the pulsed electromagnetic field created by the current in the winding 4 acts on the water moved in the annular channels between the pipes 2 and 3 and the glass 6, directly in the cavity of the cylindrical insert. In this case, the magnetic field of the winding 4, on the one hand, closes on the ferromagnetic part of the pipeline 1, and on the other hand, on the metal structure 7 of the heat exchanger. This creates a strong magnetic field at the points of rotation of the water in the annular channels, which contributes to a more efficient formation of crystallization centers in the treated water, especially since the turbulence of the water flow increases in these places. In this case, the treated water crosses the lines of force of the magnetic field several times and the residence time of water in it increases. All this creates the conditions for a more effective effect of the magnetic field on the formation of crystallization centers [4], thereby reducing salt deposition on the surface of heat-exchange equipment.

Таким образом, выполнение вставки из соосно размещенных одна в другой наружной и внутренней трубы из диамагнитного материала, между которыми установлен диамагнитный стакан, и размещение обмотки катушки излучателя механических колебаний на наружной трубе позволяет повысить эффективность предупреждения образования накипи (солевых отложений) на поверхности теплообменной аппаратуры.Thus, the implementation of the insert from the outer and inner pipes coaxially placed in one another of diamagnetic material, between which a diamagnetic cup is installed, and the placement of the coil of the emitter coil of mechanical vibrations on the outer pipe can increase the efficiency of preventing the formation of scale (salt deposits) on the surface of heat exchange equipment.

Источники информацииInformation sources

1. А.с. СССР №322592, F28G 7/00.1. A.S. USSR No. 322592, F28G 7/00.

2. Тебенихин Е.Ф., Старовойтов B.C., Чуканова А.М. Воздействие магнитного и ультразвукового полей на величину отложений в конденсаторах турбин ТЭС // Тр. МЭИ, 1981, вып.535. - С.68-70.2. Tebenikhin E.F., Starovoitov B.C., Chukanova A.M. The effect of magnetic and ultrasonic fields on the value of deposits in the condensers of turbines of TPPs // Tr. MPEI, 1981, issue 535. - S.68-70.

3. Патент Российской Федерации RU 2151355, F28G 7/00, опубл. 20.06.2000.3. Patent of the Russian Federation RU 2151355, F28G 7/00, publ. 06/20/2000.

4. Тебенихин Е.Ф. Безреагентные методы обработки воды в энергоустановках. М.: Энергия, 1977. - с.80-98, с.23-52.4. Tebenikhin EF Non-reagent water treatment methods in power plants. M .: Energia, 1977 .-- pp. 80-98, pp. 23-52.

5. Душкин С.С., Евстратов В.Н. Магнитная водоподготовка на химических предприятиях. М.: Химия, 1986. - с.68-75.5. Dushkin S.S., Evstratov V.N. Magnetic water treatment in chemical plants. M .: Chemistry, 1986. - p. 68-75.

Claims (1)

Устройство для предупреждения образования накипи, состоящее из генератора импульсов, излучателя механических колебаний, выполненного в виде цилиндрического трубопровода с диамагнитной вставкой, отличающееся тем, что вставка выполнена из соосно размещенных одна в другой наружной и внутренней труб из диамагнитного материала, между которыми установлен диамагнитный стакан, при этом обмотка катушки излучателя механических колебаний размещена на наружной трубе. A device for preventing the formation of scale, consisting of a pulse generator, a radiator of mechanical vibrations, made in the form of a cylindrical pipe with a diamagnetic insert, characterized in that the insert is made of coaxially placed outer and inner pipes of diamagnetic material, between which there is a diamagnetic cup, while the winding of the coil of the emitter of mechanical vibrations is placed on the outer tube.