setidengi.ru

Энергетика

Category: Оборудование (page 1 of 6)

Способ получения антисептированных растворов и

Изобретение относится к получению антисептированных растворов. Обрабатываемая жидкость разделяется на два потока. Первая часть потока охлаждается и насыщается озоном с помощью диспергирования при избыточном давлении. Вторая часть потока подогревается. Далее потоки смешиваются. Устройство содержит герметичный корпус, циркуляционный насос, патрубки подачи озона и выхода газа, диспергатор, охладитель и нагреватель. Нагнетательный трубопровод разделен на два трубопровода. Один соединен с камерой диспергирования озона. Другой — с конденсатором холодильной машины. Патрубки, выходящие из камеры диспергирования и конденсатора, соединены в общий трубопровод. Патрубок подачи озона соединен с диспергатором, расположенным в нижней части камеры диспергирования. Камера диспергирования снабжена редукционным клапаном. Обеспечивается получение растворов с максимальной концентрацией озона. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ получения антисептированных растворов путем обработки жидкости с помощью озона, отличающийся тем, что обрабатываемая жидкость разделяется на два потока, при этом первая часть потока поступает на охлаждение с последующим ее насыщением с помощью диспергирования озона при избыточном давлении, а другая часть жидкости на подогрев с последующим смешиванием холодного раствора и подогретой жидкости.

2. Устройство для получения антисептированных растворов, содержащее герметичный корпус, циркуляционный насос, патрубки для подачи озона и выхода газа, диспергатор, охладитель и нагреватель, отличающееся тем, что нагнетательный трубопровод разделен на два трубопровода, причем один трубопровод соединен с камерой диспергирования озона, а другой соединен с конденсатором холодильной машины, патрубки, выходящие из камеры диспергирования и конденсатора холодильной машины, соединены в общий трубопровод, а патрубок подачи озона соединен с диспергатором, расположенным в нижней части камеры диспергирования, при этом камера диспергирования снабжена редукционным клапаном.

Изобретение относится к холодильной технологии и технике и может быть использовано при обработке продуктов, оборудования и тары.Известно устройство, содержащее герметичный корпус с поперечными перегородками, аэрирующее устройство в виде наклонно установленных сопел, соединенных трубопроводов с насосом для принудительной циркуляции обрабатываемой воды [SU №998379, кл. С.02F 1/78, 1981].Данное устройство обладает недостатком ввиду невозможности создания оптимальных условий для химической реакции между жидкостью и газом и длительностью процесса обработки воды.Известна контактная камера, содержащая герметичный корпус, патрубок для подачи воды, диспергаторы, патрубок для подачи озоно-воздушной смеси, струенаправляющие перегородки, аппарат каталитического разложения озона, патрубок для отвода воды. [Драгинский В.Л., Алексеева Л.П., Самойлович В.Г. Озонирование в процессах очистки воды. М.: Дели принт, 2007. (235-238)]В контактной камере невозможно максимальное насыщение озоном обрабатываемой воды из-за ее постоянной температуры, поступающей на обработку, значительной потери озона вследствие низкой дисперсности озоно-воздушной смеси; а также длительности процесса обработки воды.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для обработки сточных вод газом, содержащее горизонтальный герметичный корпус, разделенный вертикальными поперечными, поочередно примыкающими к дну и перекрытию перегородками на секции, и поворотные аэраторы, соединенные трубопроводами с циркуляционным насосом, нагревателями, расположенными в нижней части начальных секций, и трубопроводом, снабженным холодильником. [SU 1736951, кл. С02Р 1/78, 30.05.92].Однако устройство обладает тем недостатком, что не создает оптимальных условий для химической реакции между жидкостью и газом и обладает повышенными энергозатратами за счет установки нагревателей в корпусе.Предложенное изобретение направлено на решение технической задачи, заключающейся в получении растворов с максимальной концентрацией озона, позволяющих осуществлять эффективную обработку пищевых продуктов, оборудования, тары и холодильных объектов и снижение энергопотребления.Для достижения этого технического результата способ получения антисептированых растворов, содержащих озонированную обработку воды, отличается тем, что обрабатываемая жидкость, например вода, разделяется на два потока, при этом часть потока поступает на охлаждение в камеру диспергирования, снабженную редукционным клапаном и диспергатором, и охлаждается испарителем, при этом растворимость озона в жидкости повышается с понижением ее температуры холодильной машиной (чиллером), а другая часть потока направлена на охлаждение конденсатора холодильной машины для снятия тепловой нагрузки, при этом насыщение озоном холодного потока жидкости осуществляется до концентрации 30-50 мл О3 на 100 мл воды. Создаваемое в камере диспергирования избыточное давление за счет выхода из жидкости озона дополнительно увеличивает насыщение жидкости озоном. Насыщенный озоном раствор в дальнейшем соединяется с теплым потоком жидкости, поступающим от конденсатора холодильной машины.Насыщение холодного потока жидкости озоном позволяет максимально увеличить концентрацию озона в ней по сравнению с теплым потоком воды, поступающей на обработку, а нагрев жидкости в конденсаторе с последующим смешением ее холодным насыщенным раствором ускоряет протекание химического взаимодействия между жидкостью и озоном, и, кроме того, снижается энергопотребление холодильной установки за счет использования рабочей жидкости для охлаждения конденсатора, а не специально установленного водоохлаждающего устройства, например градирни.На чертеже схематически изображено устройство, позволяющее реализовать предлагаемый способ получения антисептированных растворов. Устройство содержит герметичный корпус 1, циркуляционный насос 2, патрубки для подачи озона и выхода газа, диспергатор 8, охладитель (испаритель 7), нагнетательный трубопровод 3, разделенный на два трубопровода, причем с помощью переключающейся задвижки 4 разделяются и регулируются потоки жидкости, при этом один трубопровод соединен с камерой диспергирования озона 5, а другой соединен с конденсатором 6 холодильной машины, патрубки, выходящие из камеры диспергирования 5 и конденсатора 6 холодильной машины соединены в общий трубопровод 10, а патрубок подачи озона соединен с диспергатором 8, расположенным в нижней части камеры диспергирования 5, снабженной редукционным клапаном 11.Устройство работает следующим образом: жидкость (например, вода) поступает в корпус 1, откуда циркуляционным насосом 2 направляется в камеру диспергирования 5 и конденсатор 6 холодильной машины. С помощью переключающей задвижки 4 регулируется расход жидкости на диспергатор 5 и конденсатор 6 в зависимости от требуемой конечной концентрации раствора, поступающего на обработку объекта.Часть потока жидкости, поступающая в камеру диспергирования 5, охлаждается испарителем 7 холодильной машины и насыщается озоном, выходящим из диспергатора 8, куда он поступает от генератора озона 9, при этом хладагент проходит через регулируемый вентиль 13 в испаритель 7, где происходит его кипение, и затем пары хладагента с помощью компрессора 12 нагнетаются в конденсатор 6 и конденсируются, откуда жидкость поступает на регулируемый вентиль 13, и холодильный цикл повторяется. Для повышения растворимости озона в жидкости с помощью редукционного клапана и поддерживается избыточное давление в камере диспергирования 5 и при образовании повышенного давления по сравнению с заданным — избыточное количество озоно-воздушной смеси, образующееся при насыщении озоном жидкости.Другая часть потока жидкости поступает на конденсатор 6 холодильной машины, снимая с него тепловую нагрузку, и подогревается за счет конденсации паров хладагента. Затем теплый поток жидкости, выходя из конденсатора, соединяется с насыщенным озоном холодным раствором в трубопроводе 10, насыщая озоном суммарный поток. Таким образом, удается получать антисептированный насыщенный озоном раствор.Пример 1. В герметичный корпус 1 поступает жидкость (вода) с температурой +17°С откуда циркуляционным насосом 2 по нагнетательному жидкостному трубопроводу 3 с помощью переключающей задвижки 4 направляется в камеру диспергирования 5 и конденсатор 6 холодильной машины. Поток жидкости, направленный в камеру диспергирования, с помощью испарителя 7 холодильной машины охлаждается до температуры +4°С и насыщается озоном, поступающим из генератора озона 9 в диспергатор 8 до концентрации 60 мг/л. С помощью редукционного клапана 11 в камере диспергирования поддерживается избыточное давление до 0,2 МПа. Часть жидкости, поступающей на охлаждение конденсатора 6 холодильной машины, нагревается до температуры 23°C и поступает в общий трубопровод, где смешивается с холодным насыщенным озоном раствором, и конечная концентрация раствора составляет 28 мг/л. Полученный насыщенный раствором раствор готов для антисептирования обрабатываемых объектов.Пример 2. Осуществляется аналогично примеру 1. При следующих различных параметрах: температура охлажденной жидкости составляет +6°С; концентрация раствора озона в камере диспергирования 52 мг/л; конечная концентрация насыщенного озоном раствора после смешивания с теплой жидкостью составляет 22 мг/л.Пример 3. Осуществляется аналогично примеру 1 при следующих параметрах: температура охлажденной жидкости составляет +10°С; концентрация раствора озона в камере диспергирования 40 мг/л; конечная концентрация насыщенного озоном раствора составляет 16 мг/л.Пример 4. Осуществляется аналогично примеру 1 при следующих рабочих параметрах: температура охлажденной жидкости составляет +12°; концентрация раствора озоном в камере диспергирования 25 мг/л конечная концентрация насыщенного озоном раствора составляет 10 мг/л.Пример 5. Осуществляется аналогично примеру 1 при следующих рабочих параметрах: температура охлажденной жидкости составляет +14°С; концентрация раствора озоном в камере диспергирования 14 мг/л; конечная концентрация насыщенного озоном раствора составляет 6 мг/л.Пример 1, не рекомендуется к применению, так как при температуре жидкости +4°С осуществляется не стабильный режим эксплуатации холодильной машины и при изменении тепловой нагрузки возможно быстрое понижение температуры жидкости с последующим ее замерзанием в камере диспергирования.Пример 5, также не рекомендуется к применению, так как при полученной конечной концентрации раствора его бактерицидное действие на спорообразующие виды патогенной микрофлоры нестабильно.Приведенные примеры предлагаемого способа и устройства позволят повысит эффективность насыщения озоном раствора по сравнению с прототипом на 40-50% и снижают энергопотребление холодильной установки на 15-20%.

Способ закрепления кровли призабойной зоны

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано при капитальном ремонте скважин. Устанавливают песчаный мост в интервале залегания пласта-коллектора. Закачивают промывочную жидкость в загерметизированную скважину с фиксацией давления закачивания и объема закачиваемой промывочной жидкости с одновременным построением графика зависимости. По графику судят о давлении начала «утечки» в точке отклонения. Стравливают избыточное давление с фиксацией объема отданной скважиной промывочной жидкости и разгерметизируют устье скважины. Устанавливают цементный мост посредством продавливания цементного раствора в объеме, определяемом из неравенства, с объемным расходом, рассчитываемым по формуле и одновременным подъемом гидромонитора от кровли пласта-коллектора с заходом в эксплуатационную колонну, со скоростью, рассчитываемой по зависимости. Оставляют в колонне стакан цементного раствора в объеме, необходимом на заполнение сводовой части каверны разрушения. Закачивают в скважину промывочную жидкость в объеме, не превышающем объем стакана цементного раствора или до достижения давления начала «утечки». Ожидают затвердевание цементного раствора при поддержании давления, после чего разбуривают цементный и песчаный мосты. Обеспечивает повышение качества закрепления кровли ПЗП в скважинах с открытой конструкцией забоя при распространении сводовой части каверны разрушения выше низа эксплуатационной колонны. 2 ил.

Способ закрепления кровли призабойной зоны пласта, заключающийся в том, что глушат скважину, извлекают из скважины колонну насосно-компрессорных труб и забойное оборудование, проводят очистку ствола скважины в интервале между кровлей пласта-коллектора и низом эксплуатационной колонны, проводят геофизические исследования с определением размеров каверны разрушения, устанавливают песчаный мост в интервале залегания пласта-коллектора, спускают на колонне труб до низа эксплуатационной колонны гидромонитор, оснащенный замкнутой по периметру поперечного сечения кольцевой щелевой насадкой, а затем проводят испытание скважины на давление начала «утечки» путем закачивания промывочной жидкости в загерметизированную скважину через колонну труб с гидромонитором или кольцевое пространство с фиксацией давления закачивания и объема закачиваемой промывочной жидкости с одновременным построением графика зависимости, по которому наблюдают отклонение от прямолинейной зависимости и судят о давлении начала «утечки» в точке отклонения, стравливают избыточное давление с фиксацией объема отданной скважиной промывочной жидкости и разгерметизируют устье скважины, спускают колонну труб с гидромонитором в кровлю пласта-коллектора и устанавливают цементный мост посредством продавливания через кольцевую щелевую насадку гидромонитора цементного раствора в объеме, определяемом из неравенстваV≥V1+V2+V3,где V — объем цементного раствора, м3;V1 — объем каверны разрушения по данным кавернометрии, м3;V2 — объем потерь цементного раствора на смешивание с промывочной жидкостью при движении по колонне труб, м3;V3 — объем цементного раствора на заполнение сводовой части каверны разрушения за эксплуатационной колонной, м3,с объемным расходом, рассчитываемым по формулегде Q — объемный расход при продавливании цементного раствора через гидромонитор, м3/с;d — наружный диаметр кольцевой щелевой насадки гидромонитора, м;δ — ширина щели в кольцевой щелевой насадке при работе гидромонитора, м;ν — необходимая скорость струи у стенки скважины, определяемая экспериментальным путем, м/с;А — коэффициент, характеризующий расширение струи цементного раствора по ее течению, определяемый экспериментальным путем;D — диаметр каверны разрушения, м;В — коэффициент, учитывающий возмущения, вносимые в струю в процессе определения скоростных напоров, определяемый экспериментальным путем,с одновременным подъемом гидромонитора на колонне труб от кровли пласта-коллектора к низу эксплуатационной колонны с заходом в нее со скоростью, рассчитываемой по зависимостигде νп — скорость подъема гидромонитора на колонне труб, м/с;β — угол наклона начального участка струи, определяемый конструкцией кольцевой щелевой насадки гидромонитора, град,а по окончании продавливания производят подъем гидромонитора на колонне труб и оставляют в эксплуатационной колонне стакан цементного раствора в объеме, необходимом на заполнение сводовой части каверны разрушения за эксплуатационной колонной, отмывают излишки цементного раствора, поднимают гидромонитор на безопасное расстояние от верхней границы стакана цементного раствора, герметизируют устье скважины, закачивают промывочную жидкость в колонну труб или кольцевое пространство в объеме, не превышающем объем стакана цементного раствора или до достижения давления начала «утечки», фиксируют достигнутое давление, ожидают затвердевание цементного раствора при поддержании постоянного достигнутого давления, после чего разбуривают цементный и песчаный мосты.

Изобретение относится к капитальному ремонту скважин и может быть использовано при креплении кровли призабойной зоны пласта (ПЗП) в скважинах с открытой конструкцией забоя.Анализ существующего уровня техники показал следующее.Известен способ крепления призабойной зоны продуктивного пласта, в котором каверну разрушения заполняют гранулированным материалом с последующим связыванием последнего химическими реагентами (см. патент РФ №2172811 от 01.11.99 г. по кл. Е21В 33/13, 33/138, опубл. 27.08.01 г.).Недостатком известного способа является низкое качество закрепления кровли ПЗП, т.к. гранулированным материалом невозможно полностью заполнить сводовую часть каверны разрушения, а формирующийся монолит обладает повышенной проницаемостью, недостаточной для герметизации пласта-коллектора как ловушки (резервуара) углеводорода.Известен способ укрепления глинистой кровли над водоприемной каверной, в котором в скважину нагнетают сжатый воздух для удержания сводовой части каверны разрушения избыточным давлением (см. а.с. №614215 от 21.03.77 г. по кл. Е21В 33/138, опубл. 30.05.78 г.).Недостатком известного способа является низкое качество закрепления кровли ПЗП, т.к. при стравливании избыточного давления исчезает сила, удерживающая сводовую часть каверны разрушения, вследствие чего процесс ее разрушения возобновляется, кроме того, не обеспечивается герметизация пласта-коллектора как ловушки (резервуара) углеводорода.Известны способы установки цементного моста (см. патент РФ №2168609 от 24.08.99 г. по кл. Е21В 33/13, опубл. 10.06.01 г.; патент РФ №2170334 от 24.08.99 г. по кл. Е21В 33/13, опубл. 10.07.01 г.) для крепления кровли ПЗП.Недостатком известных способов является недостаточно высокое качество крепления кровли ПЗП в скважинах с открытой конструкцией забоя при распространении каверны разрушения выше низа эксплуатационной колонны. При реализации способов не обеспечивается полнота заполнения сводовой части каверны разрушения, захватывающей интервал выше низа эксплуатационной колонны. Указанный недостаток вызван невозможностью направить неразрывную струю цементного раствора из гидромонитора в сводовый участок каверны разрушения, расположенный выше низа эксплуатационной колонны. Кроме того, при нахождении кольцевой щелевой насадки гидромонитора на уровне низа эксплуатационной колонны обратный поток из полости каверны разрушения, содержащий смесь промывочной жидкости, цементного раствора, шлама и фильтрационных корок, разрушает начальный участок неразрывной струи чистого цементного раствора, формируемой кольцевой щелевой насадкой гидромонитора. В результате сводовый участок каверны до уровня низа эксплуатационной колонны остается незаполненным полностью чистым цементным раствором, что обуславливает некачественный цементный камень после затвердевания и сохранение условий для дальнейшего разрушения кровли ПЗП.Таким образом, нами не выявлены технические решения, близкие по технической сути, а именно позволяющие закрепить кровлю ПЗП в скважинах с открытой конструкцией забоя при распространении сводовой части каверны разрушения выше низа эксплуатационной колонны, путем ее полного заполнения чистым цементным раствором. Ближайший аналог не выявлен, в связи с чем формула изобретения составлена без разделения на ограничительную и отличительную части.Технический результат сводится к повышению качества закрепления кровли ПЗП в скважинах с открытой конструкцией забоя при распространении сводовой части каверны разрушения выше низа эксплуатационной колонны.Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе закрепления кровли призабойной зоны пласта проводят следующие операции:- глушат скважину;- извлекают из скважины колонну насосно-компрессорных труб и забойное оборудование;- проводят очистку ствола скважины в интервале между кровлей пласта-коллектора и низом эксплуатационной колонны;- проводят геофизические исследования с определением размеров каверны разрушения;- устанавливают песчаный мост в интервале залегания пласта-коллектора;- спускают на колонне труб до низа эксплуатационной колонны гидромонитор, оснащенный замкнутой по периметру поперечного сечения кольцевой щелевой насадкой;- проводят испытание скважины на давление начала «утечки» путем закачивания промывочной жидкости в загерметизированную скважину через колонну труб с гидромонитором или кольцевое пространство с фиксацией давления закачивания и объема закачиваемой промывочной жидкости, с одновременным построением графика зависимости, по которому наблюдают отклонение от прямолинейной зависимости и судят о давлении начала «утечки» в точке отклонения;- стравливают избыточное давление с фиксацией объема отданной скважиной промывочной жидкости;- разгерметизируют устье скважины;- спускают колонну труб с гидромонитором в кровлю пласта-коллектора и устанавливают цементный мост посредством продавливания через кольцевую щелевую насадку гидромонитора цементного раствора в объеме, определяемом из неравенстваV≥V1+V2+V3,где V — объем цементного раствора, м3;V1 — объем каверны разрушения по данным кавернометрии, м3;V2 — объем потерь цементного раствора на смешивание с промывочной жидкостью при движении по колонне труб, м3;V3 — объем цементного раствора на заполнение сводовой части каверны разрушения за эксплуатационной колонной, м3,- с объемным расходом, рассчитываемым по формуле,где Q — объемный расход при продавливании цементного раствора через гидромонитор, м3/c;d — наружный диаметр кольцевой щелевой насадки гидромонитора, м;δ — ширина щели в кольцевой щелевой насадке при работе гидромонитора, м;ν — необходимая скорость струи у стенки скважины, определяемая экспериментальным путем, м/с;A — коэффициент, характеризующий расширение струи цементного раствора по ее течению, определяемый экспериментальным путем;D — диаметр каверны, м;B — коэффициент, учитывающий возмущения, вносимые в струю в процессе определения скоростных напоров, определяемый экспериментальным путем,- с одновременным подъемом гидромонитора на колонне труб от кровли пласта-коллектора к низу эксплуатационной колонны с заходом в нее, со скоростью, рассчитываемой по зависимости,где νп — скорость подъема гидромонитора на колонне труб, м/с;β — угол наклона начального участка струи, определяемый конструкцией кольцевой щелевой насадки гидромонитора, град.,- по окончании продавливания производят подъем гидромонитора на колонне труб и оставляют в эксплуатационной колонне стакан цементного раствора в объеме, необходимом на заполнение сводовой части каверны разрушения за эксплуатационной колонной;- отмывают излишки цементного раствора;- поднимают гидромонитор на безопасное расстояние от верхней границы стакана цементного раствора;- герметизируют устье скважины;- закачивают промывочную жидкость в колонну труб или кольцевое пространство в объеме, не превышающем объем стакана цементного раствора или до достижения давления начала «утечки»;- фиксируют достигнутое давление;- ожидают затвердевание цементного раствора при поддержании постоянного достигнутого давления;- разбуривают цементный и песчаный мосты.Техническое решение соответствует условию новизны.Заявляемый способ поясняется следующими чертежами:на фиг.1 представлен график зависимости давления закачивания и объема закачиваемой промывочной жидкости при испытании скважины на давление начала «утечки»;на фиг.2 представлен экспериментально полученный график изменения скорости струи в зависимости от расстояния от кольцевой щелевой насадки.Длительная эксплуатация скважин с открытой конструкцией забоя, в которых эксплуатационная колонна спущена выше кровли пласта-коллектора, приводит к разрушению кровли ПЗП, представленной глинистой покрышкой. Формирующаяся каверна разрушения развивается выше низа эксплуатационной колонны. Неустойчивый свод каверны разрушения обеспечивает поступление глинистого материала в ПЗП, что влечет за собой кольматацию коллектора и внутрискважинного оборудования. Оголенный цементный камень вокруг нижней части эксплуатационной колонны разрушается, что в совокупности с частично разрушенной покрышкой может привести к разгерметизации продуктивного пласта — как ловушки или резервуара углеводорода.Для предупреждения кольматации в интервале залегания пласта-коллектора устанавливают песчаный мост.Испытание скважины на давление начала «утечки» проводят путем закачивания промывочной жидкости в загерметизированную скважину через колонну труб с гидромонитором или кольцевое пространство с фиксацией давления закачивания и объема закачиваемой промывочной жидкости, с одновременным построением графика зависимости, по которому наблюдают отклонение от прямолинейной зависимости и судят о давлении начала «утечки» в точке отклонения (фиг.1). Интервал объемов закачанной промывочной жидкости 0-Vпж1 характеризует линейную зависимость роста давления в скважине от закачиваемого объема промывочной жидкости. Скважина герметична, промывочная жидкость не поступает в пласт-коллектор через песчаный мост. Интервал объемов Vпж1-Vпж2 характеризует нарушение линейной зависимости роста давления в скважине от закачиваемого объема промывочной жидкости. Промывочная жидкость преодолевает фильтрационные сопротивления в песчаном мосте и начинает поступать в пласт-коллектор. Величина давления Рут, при которой произошло нарушение линейной зависимости роста давления в скважине от закачиваемого объема промывочной жидкости, характеризует давление начала «утечки». Превышение величины давления начала «утечки» при установке цементного моста приведет к проникновению цементного раствора в пласт-коллектор через песчаный мост и вызовет необратимую кольматацию коллектора в ПЗП. После достижения давления начала «утечки» прекращают закачивать промывочную жидкость в скважину и стравливают избыточное давление.Закрепление кровли призабойной зоны пласта достигается путем заполнения каверны разрушения цементным раствором, формирующим монолитный цементный камень. Качество закрепления кровли призабойной зоны пласта, помимо правильного подбора рецептуры цементного раствора, очистки каверны разрушения от шлама, загустевших масс промывочной жидкости и фильтрационной корки, полноты замещения промывочной жидкости цементным раствором — определяется степенью заполнения цементным раствором сводовой части каверны разрушения, расположенной вокруг нижней части эксплуатационной колонны.Реализация способа возможна только в предварительно заглушенных скважинах, заполненных промывочной жидкостью. В этом случае при продавливании цементного раствора через замкнутую по периметру поперечного сечения гидромонитора кольцевую щелевую насадку формируется затопленная неразрывная струя между наружной поверхностью гидромонитора и стенкой скважины.Такая струя оказывает одновременное силовое воздействие на периметр стенки ствола скважины, размывая фильтрационную корку, загустевшую промывочную жидкость и шлам. При этом интенсивности струи недостаточно для разрушения горной породы на обнажающейся стенке скважины, т.к. она не является круглой осевой.Струя цементного раствора, отражаясь от стенки скважины, формирует тороидальный вихрь, расположенный выше кольцевой щелевой насадки гидромонитора вследствие ориентации начального участка струи, определяемого конструкцией кольцевой щелевой насадки гидромонитора. Тороидальный вихрь вовлекает в область интенсивного движения крупные частицы фильтрационной корки и шлама, смытые со стенки скважины, и удерживает последние в нем.При подъеме гидромонитора по ходу движения струи происходит размыв загрязняющих ствол скважины материалов, перевод их во взвешенное состояние и перенос тороидальным вихрем крупных частиц в эксплуатационную колонну, где возникают условия их гидротранспортирования на дневную поверхность. Одновременно с указанным процессом происходит замещение промывочной жидкости цементным раствором. При этом тороидальный вихрь выполняет функцию гидравлического экрана — разделителя между промывочной жидкостью и цементным раствором. То есть зона смешения располагается выше начального участка струи, и заполнение каверны разрушения осуществляется чистым цементным раствором. А силовой контакт струи цементного раствора с очищаемой ею же стенкой скважины обеспечивает прочное сцепление цементного камня с породой после его формирования.Указанные процессы происходят при подъеме гидромонитора до низа эксплуатационной колонны.Сводовую часть каверны разрушения заполнить полностью цементным раствором за счет действия неразрывной струи невозможно, так как при заходе щелевой насадки в эксплуатационную колонну тороидальный вихрь начинает действовать между наружной поверхностью гидромонитора и внутренней стенкой эксплуатационной колонны.Для полного заполнения сводовой части каверны разрушения за эксплуатационной колонной после окончания отмыва излишков цементного раствора оставляют стакан цементного раствора в объеме, необходимом для заполнения сводовой части каверны разрушения за эксплуатационной колонной, который предварительно определяют по данным геофизических исследований скважины. В загерметизированную скважину закачивают промывочную жидкость с фиксацией объема закачиваемой жидкости и давления закачивания.При этом промывочная жидкость выдавливает из эксплуатационной колонны цементный раствор, который поднимается вверх в сводовую часть каверны и заполняет ее. Установленный в интервале залегания пласта-коллектора песчаный мост препятствует продвижению цементного раствора в поровое пространство коллектора и тем самым предотвращает его от необратимой кольматации.Процесс останавливают после закачивания промывочной жидкости в объеме, равном объему стакана цементного раствора, оставленного в эксплуатационной колонне, или при достижении давления начала «утечки», предварительно определенного после изоляции пласта — коллектора песчаным мостом.При закачивании промывочой жидкости в объеме, большем объема стакана цементного раствора, оставленного в эксплуатационной колонне (давление начала «утечки» не достигнуто), цементный раствор полностью выдавливается из эксплуатационной колонны, а промывочная жидкость поступает в полость каверны разрушения. В результате в полости каверны разрушения образуется смесь промывочной жидкости и цементного раствора, из которой не формируется прочный цементный камень, способный монолитно закрепить разрушенную кровлю призабойной зоны пласта.При превышении давления начала «утечки» в процессе закачивания промывочной жидкости (объем закачанной промывочной жидкости меньше объема стакана цементного раствора, оставленного в эксплуатационной колонне) цементный раствор проникает через песчаный мост в поровое пространство коллектора, что впоследствии приводит к его необратимой кольматации.Поддержание достигнутого давления в процессе ожидания затвердевания цементного раствора обеспечивает удержание цементного раствора в сводовой части каверны разрушения до момента образования цементного камня из него. При снятии давления установится баланс уровней цементного раствора в эксплуатационной колонне и за ней, то есть сводовая часть каверны разрушения окажется незаполненной цементным раствором, а кровля призабойной зоны пласта незакрепленной.Объем цементного раствора, необходимый для восстановления кровли призабойной зоны пласта, определяемый из неравенства, обеспечивает:- заполнение полости каверны разрушения, расположенной между кровлей пласта-коллектора и низом эксплуатационной колонны;- потери цементного раствора на смешивание с промывочной жидкостью при их последовательном прокачивании в процессе продавливания по колонне труб;- заполнение сводовой части каверны разрушения, расположенной за эксплуатационной колонной выше ее низа.Применение большего объема цементного раствора приведет к неоправданному завышению расхода используемых материалов для приготовления цементного раствора.Применение меньшего объема цементного раствора приведет к неполному заполнению каверны разрушения цементным раствором, вследствие чего сводовая часть каверны останется заполненной промывочной жидкостью, а разрушенная кровля будет не закреплена.Объемный расход цементного раствора при продавливании через кольцевую щелевую насадку гидромонитора, рассчитываемый по предлагаемой формуле, обеспечивает необходимую скорость струи цементного раствора при контакте со стенкой скважины. Продавливание цементного раствора с большим объемным расходом может вызвать размыв покрышки пласта-коллектора, сложенной глинистыми породами. Продавливание цементного раствора с меньшим объемным расходом не обеспечит смыва со стенки скважины (каверны) фильтрационной корки, шлама, разрушения загустевших масс промывочной жидкости и формирования тороидального вихря, интенсивность которого достаточна для удержания смытых загрязняющих частиц во взвешенном состоянии и транспортировки их при подъеме гидромонитора.Значение коэффициента А получено путем экспериментальных замеров скоростных напоров в неразрывной струе при удалении от кольцевой щелевой насадки гидромонитора (фиг.2). Использование коэффициента А, характеризующего расширение неразрывной струи цементного раствора по ее течению, не зависящую от величины δ ширины щели в кольцевой щелевой насадке при работе гидромонитора, позволяет повысить оперативность применения предлагаемого способа для каждого типоразмера гидромонитора.Значение коэффициента В получено путем экспериментальных замеров скоростных напоров в неразрывной струе при удалении от кольцевой щелевой насадки гидромонитора (фиг.2). Использование коэффициента В, характеризующего возмущения, вносимые при измерении скоростных напоров в неразрывной струе, позволяет повысить точность определения объемного расхода цементного раствора при продавливании через кольцевую щелевую насадку гидромонитора.На фиг.2 по оси абсцисс отложены безразмерные величины расстояния от кольцевой щелевой насадки относительно ширины щели δ в кольцевой щелевой насадке при работе гидромонитора.По оси ординат отложены безразмерные величины скорости струи ν1 относительно скорости струи на выходе из кольцевой щелевой насадки гидромонитора ν0. Скорости ν1 определены для различных расстояний D1 при различной ширине щели δ в кольцевой щелевой насадке гидромонитора и представлены точками. По полученным экспериментальным данным методом статистической обработки данных построена обобщающая кривая, позволяющая определить значение коэффициента А, характеризующего расширение струи, и коэффициента В, учитывающего возмущение, вне зависимости от δ и d.Подъем гидромонитора со скоростью, рассчитываемой по предлагаемой зависимости, позволяет делить струю цементного раствора у стенки каверны на две составляющие. Первая составляющая обеспечивает заполнение полости каверны разрушения цементным раствором ниже области действия струи. Вторая составляющая обеспечивает вынос загрязняющих частиц, смытых со стенок каверны разрушения.Анализ изобретательского уровня показал следующее: из источников патентной документации и научно-технической литературы нами не выявлены технические решения, имеющие в своей основе признаки, совпадающие с отличительными признаками заявляемого технического решения, обеспечивающими достигаемый технический результат. Таким образом, заявляемые существенные признаки не следуют явным образом из уровня техники, т.е. соответствуют условию изобретательского уровня.Более подробно сущность заявляемого способа поясняется следующим примером.ПримерПри капитальном ремонте вертикальной скважины подземного хранилища газа (ПХГ) проводят закрепление кровли ПЗП. Ствол скважины обсажен эксплуатационной колонной диаметром 0,168 м. Низ эксплуатационной колонны расположен на глубине 753 м. В интервале 753-755 м необсаженной части ствола скважины залегает глинистая кровля пласта-коллектора. В интервале 755-760 м залегает пласт-коллектор, представленный песчаником. Забой скважины на глубине 764 м.Для проведения капитального ремонта скважину глушат и заполняют промывочной жидкостью плотностью 1290 кг/м3. На скважине монтируют подъемный агрегат А-50У, демонтируют фонтанную арматуру, устанавливают превентор ППР-2-230×18 0, после чего из скважины извлекают колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) диаметром 0,089 м и комплект забойного оборудования. Эксплуатационную колонну шаблонируют долотом III139,7С-ЦВ, а открытый ствол прорабатывают до забоя скважины и очищают интенсивной промывкой в интервале 753-755 м. Проводят геофизические исследования с определением каверны разрушения, которые фиксируют каверну разрушения диаметром 0,85 м, расположенную в интервале 753-755 м.Устанавливают песчаный мост в интервале залегания пласта-коллектора 755-764 м для предупреждения кольматации последнего.Спускают на колонне НКТ с наружным диаметром 0,089 м до глубины расположения низа эксплуатационной колонны 753 м гидромонитор типа МГСК-168, оснащенный замкнутой по периметру поперечного сечения кольцевой щелевой насадкой (см. В.Ф.Абубакиров, А.Н.Гноевых и др., Оборудование буровое, противовыбросовое и устьевое. Справочное пособие: В 2 т. Т.2 — М: ООО «ИРЦ Газпром», 2007, с.254-255).Через цементировочную головку к колонне НКТ подсоединяют цементировочный агрегат ЦА-320, в приемные емкости которого набирают промывочную жидкость. Кольцевое пространство между колонной НКТ и эксплуатационной колонной герметизируют закрытием превентора ППР-2-230×180.Проводят испытание скважины на давление начала «утечки» путем закачивания промывочной жидкости насосом цементировочного агрегата ЦА-320 с установленными втулками диаметром 0,115 м на второй скорости с подачей 0, 004 м3/с в загерметизированную скважину через колонну НКТ с гидромонитором, с фиксацией давления закачивания по манометру цементировочного агрегата ЦА-320 и объема закачиваемой промывочной жидкости по мерной линейке приемной емкости цементировочного агрегата ЦА-320. Одновременно по зафиксированным данным строят график зависимости, на котором по оси абсцисс откладывают зафиксированные текущие значения объема закачиваемой промывочной жидкости, а по оси ординат откладывают соответствующие им зафиксированные текущие значения давления закачивания. По графику зависимости (фиг.1) наблюдают, что в интервале объемов закачиваемой промывочной жидкости от 0 до 0,4 м3 и соответствующем ему интервале давления закачивания от 0 до 5,0 МПа наблюдается прямолинейная зависимость, а в интервале объемов закачиваемой промывочной жидкости от 0,4 до 0,5 м3 и соответствующем ему интервале давления закачивания от 5,0 до 5,3 МПа наблюдается отклонение от прямолинейной зависимости. По графику зависимости судят о давлении начала «утечки» в точке отклонения от прямолинейной зависимости, которое соответствует давлению закачивания 5,0 МПа. После определения величины давления начала «утечки» закачивание промывочной жидкости прекращают, избыточное давление стравливают с фиксацией объема отданной скважиной промывочной жидкости по мерной линейке приемной емкости цементировочного агрегата ЦА-320, которое составило 0,2 м3, а устье скважины разгерметизируют открытием превентора ППР-2-230×180. Отсоединяют от колонны НКТ цементировочный агрегат и снимают промывочную головку.В колонну НКТ с гидромонитором сбрасывают управляющий шар диаметром 0,042 м.Колонну НКТ с гидромонитором, через ведущую трубу квадратного сечения 80×80 и вертлюг ВЭ-50 подвешивают на крюкоблоке талевой системы подъемного агрегата А-50У. Цементировочный агрегат ЦА-320, оснащенный втулками диаметром 0,115 м, подсоединяют к колонне НКТ через рукав буровой оплеточный 38-25000 МРТУ 38-105537-73, вертлюг и ведущую трубу. Мерные емкости цементировочного агрегата ЦА-320 заполняют промывочной жидкостью, используемой в качестве продавочной.Спускают колонну НКТ с гидромонитором в кровлю пласта-коллектора до глубины 755 м.Устанавливают цементный мост посредством продавливания через кольцевую щелевую насадку гидромонитора цементного раствора в объеме, определяемом из неравенстваV≥V1+V2+V3Объем каверны разрушения по данным кавернометрии V1 определяют по следующей зависимости (для случая цилиндрической каверны):где L1 — глубина расположения низа эксплуатационной колонны, м;L2 — глубина залегания кровли пласта-коллектора, м.Объем потерь цементного раствора на смешивание с промывочной жидкостью при движении по колонне НКТ V2 определяют по следующей зависимости:V2=V4·(0,02+С1+С2+С3),где V4 — внутренний объем колонны труб, м3;С1 — коэффициент потерь цементного раствора на внутренних стенках колонны НКТ;C2 и С3 — коэффициенты потерь цементного раствора при его смешении с промывочной жидкостью соответственно на нижней и верхней границах.Внутренний объем колонны НКТ, спущенной с гидромонитором до глубины 755 м, определяют по выражению:Коэффициенты потерь цементного раствора при установке цементного моста через колонну НКТ без применения буферной жидкости принимают по справочным данным (Инструкция по применению нефтяных и газовых скважин РД 39-00147001-767-2000): С1=0, С2=0,01, С3=0,01.Тогда объем потерь цементного раствора на смешивание с контактирующими жидкостями при движении по колонне НКТ:V2=3,4·(0,02+0+0,01+0,01)=0,1 м3.Объем цементного раствора на заполнение сводовой части каверны разрушения за эксплуатационной колонной V3 определяют по данным геофизических исследований скважины известными методами (для случая каверны в форме усеченного конуса высотой 2 м):где h — высота сводовой части каверны разрушения за эксплуатационной колонной;D2 — наружный диаметр эксплуатационной колонны.Тогда объем цементного раствора, необходимый для установки цементного моста, принимают равным:V=1,1+0,1+0,4=1,6 м3.Для приготовления 1,6 м3 цементного раствора плотностью р=1800 кг/м3 при водоцементном соотношении m=0,5 используют тампонажный портландцемент марки ПУТ 1-50 по ГОСТ 1581-96 в количествеи воду затворения в объемеV5=1,1·m·G=1,1·0,5·2016·10-3=1,1 м3.Объем продавочной жидкости, обеспечивающий продавку цементного раствора по колонне НКТ к кольцевой щелевой насадке гидромонитора с учетом потерь на внутренней поверхности колонны НКТ в верхней зоне смешенияV6=V4-V1-V3-V4·(С1+С3)=3,4-1,1-0,4-3,4·(0+0,01)=1,9 м3.Продавливание цементного раствора через кольцевую щелевую насадку гидромонитора ведут с объемным расходом, рассчитываемым по формулеНаружный диаметр кольцевой щелевой насадки гидромонитора d=0,14 м выбирают из условия безопасного спуска гидромонитора в эксплуатационной колонне с внутренним диаметром 0,152 м в соответствии с требованиями «Правил безопасности в нефтяной и газовой промышленности» ЛБ 08-624-03.Ширину щели в кольцевой щелевой насадке при работе гидромонитора δ=0,004 м выбирают из условия пропуска через нее частиц цемента диаметром δ/3=0,004/3≈0,001 м, остающихся в цементном растворе без тонкой очистки последнего при затворении.Необходимая скорость струи у стенки скважины ν=2 м/с определена экспериментальным путем.Значение коэффициента, характеризующего расширение струи цементного раствора по ее течению А=0,007 (обобщающая кривая на фиг.2), определено экспериментальным путем методом замера скоростных напоров в струе на различных удалениях от кольцевой щелевой насадки гидромонитора с использованием трубки Пито.Значение коэффициента В=0,748 (обобщающая кривая на фиг.2), учитывающего возмущения, вносимые в струю в процессе определения скоростных напоров, определено экспериментальным путем.Объемный расход Q=0,0079 м3/c при продавливании цементного раствора через кольцевую щелевую насадку гидромонитора обеспечивают работой цементировочного агрегата на третьей передаче при допустимом давлении нагнетания 11,7 МПа.Одновременно при продавливании цементного раствора через кольцевую щелевую насадку гидромонитора поднимают гидромонитор на колонне НКТ от кровли пласта-коллектора 755 м к низу эксплуатационной колонны 753 м с заходом в нее на 0,5 м со скоростью, рассчитываемой по зависимостиУгол наклона начального участка струи, определяемый конструкцией кольцевой щелевой насадки гидромонитора, принимают равным β=60° по результатам опытно-промысловых испытаний гидромонитора, как показавший наилучшие результаты.Скорость подъема гидромонитора на колонне НКТ νп=0,065 м/с обеспечивают работой подъемного агрегата А-50У на первой передаче в режиме «малого газа». При достижении гидромонитором глубины 752,5 м подъем колонны НКТ останавливают и, не прекращая продавливания цементного раствора, спускают колонну НКТ с гидромонитором до глубины 755 м со скоростью 0, 08 м/с. Подъем-спуск колонны НКТ с гидромонитором в интервале 752,5-755 м продолжают до окончания продавливания цементного раствора через кольцевую щелевую насадку гидромонитора. По окончании продавливания цементного раствора производят подъем гидромонитора на колонне НКТ до глубины 731 м, обеспечивающей оставление в эксплуатационной колонне стакана цементного раствора в объеме 0,4 м3, необходимом на заполнение сводовой части каверны разрушения за эксплуатационной колонной. Отмывают излишки цементного раствора со шламом на поверхность прокачиванием 8,7 м3 промывочной жидкости (соответствует объему скважины со спущенной колонной НКТ) при непрерывной подаче промывочной жидкости цементировочным агрегатом с подачей насоса 0,012 м3/с.Поднимают гидромонитор на колонне НКТ до глубины 681 м (на безопасное расстояние от верхней границы стакана цементного раствора в эксплуатационной колонне). Герметизируют устье скважины установкой планшайбы. К колонне НКТ через ствол планшайбы подсоединяют цементировочный агрегат. Закачивают промывочную жидкость в колонну НКТ в объеме, не превышающем объем стакана цементного раствора. При этом после закачивания 0,3 м3 промывочной жидкости достигают давления начала «утечки» 5,0 МПа, которое фиксируют. Ожидают затвердевания цементного раствора в течение 48 часов при поддержании достигнутого давления 5,0 МПа.По окончании указанного срока колонну НКТ поднимают из скважины, гидромонитор из компоновки исключают. В скважину спускают долото III 139,7 С-УВ, которым обнаруживают кровлю цементного моста на глубине 753 м. Проверяют прочность и несущую способность цементного моста созданием осевой нагрузки на него до 3 кН. При этом «провал» не наблюдают. Опрессовывают ствол скважины на давление 12,0 МПа, что также подтверждает герметичность моста.Цементный и песчаный мост разбуривают. Проводят кавернометрию необсаженного ствола скважины, которая фиксирует цилиндрический ствол диаметром 0,14 м в интервале установки цементного моста.Скважину оборудуют забойным оборудованием известной конструкции по известной технологии и вводят в эксплуатацию.Таким образом, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию промышленная применимость.Заявляемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности, а именно, условию новизны, изобретательского уровня и промышленной применимости.

Номографический метод оценки эффективности функционирования

Качество функционирования судового малооборотного дизеля зависит в значительной степени от качества функционирования турбокомпрессоров (ТК), обеспечивающих наддув и газообмен цилиндров дизеля. У современных малооборотных дизелей среднее эффективное давление на режиме номинальной мощности достигает величины 19-20 бар. Это требует подачи воздуха в цилиндры двигателя с давлением, приблизительно равным 3,65-3,85 бар (указано абсолютное давление продувочного воздуха). ТК должны также обеспечивать требуемый расход воздуха через двигатель. Только в этом случае достигается уровень коэффициента избытка воздуха при сгорании, необходимый для качественного сгорания топлива, приемлемый уровень тепловой напряженности деталей ЦПГ и надлежащее качество газообмена. В последние годы значительное внимание уделяется проблеме обеспечения экологических параметров малооборотных дизелей и, в частности, проблеме выбросов окислов азота с отработавшими газами. Известно, что экологические характеристики дизеля напрямую взаимосвязаны с параметрами воздухоснабжения. Для достижения высокой топливной экономичности судовых двигателей рабочий процесс в цилиндре организуется таким образом, чтобы при заданной цикловой подаче топлива получить в цикле максимально возможную индикаторную работу. Это требование выполняется за счет увеличения фазы расширения рабочего тела в цикле (осуществляется более позднее открытие выпускного клапана). В результате такой организации рабочего процесса уменьшается количество энергии выпускных газов, подводимой к турбинной ступени турбонаддувочных агрегатов. Снижение энергии, подводимой к турбинной ступени ТК (при наличии высоких требований к параметрам наддува) выдвигает на передний план необходимость использования высокоэффективных агрегатов наддува. В настоящее время ведущие фирмы, производящие ТК (АВВ (Швейцария), M A N (Германия), «Mitsubishi H.I.» (Япония)), поставляют ТК для наддува судовых малооборотных дизелей с высоким суммарным КПД, достигающим 68 % в широком диапазоне эксплуатационных режимов. Пиковый (максимальный, достигаемый в одной точке характеристики) уровень суммарного КПД у этих ТК достигает 75 %. При постройке двигателей на дизелестроительных заводах осуществляется взаимная «подгонка» гидравлической характеристики двигателя (определяется в основном геометрией соплового аппарата и рабочего колеса турбины ТК) и характеристики компрессорной ступени pcomp = f (Gair; n). Гидравлическая характеристика двигателя должна пролегать в области высоких значений КПД компрессорной ступени и в то же время она должна быть достаточно удалена от помпажной области. Адиабатический КПД компрессорной ступени современного ТК в области эксплуатационных режимов достигает 86-87 %. Как показывает опыт обследования ряда двигателей производства БМЗ, характеристики компрессорной ступени ТК в процессе эксплуатации более или менее стабильны. КПД компрессорной ступени в основном определяется величиной зазоров между сопрягаемыми деталями проточной части компрессора, которые остаются неизменными. Иначе обстоит дело с турбинной ступенью ТК. В процессе эксплуатации двигателя происходит засорение (закоксовывание) соплового аппарата турбинной ступени ТК. При попадании посторонних частиц в сопловой аппарат происходит деформация его лопаток. Наблюдаются коксовые отложения и на лопатках рабочего колеса турбины. Происходит засорение защитной решетки турбинной ступени. Все эти факторы снижают эффективность работы турбины, а также увеличивают гидравлическое сопротивление турбинной ступени. Следует отметить, что изменение гидравлического сопротивления турбинной ступени наряду с засорением воздушного фильтра компрессора и воздушного тракта охладителя продувочного воздуха приводит к тому, что гидравлическая характеристика двигателя значительно смещается относительно характеристики компрессорной ступени в область более низких расходов воздуха (влево). Это может приводить к появлению помпажа. Приведенные выше доводы говорят о необходимости контроля эффективности работы турбонаддувочных агрегатов в эксплуатации, так как от этого в первую очередь зависят экономичность двигателя, тепловая напряженность деталей ЦПГ и, как следствие, — надежность работы двигателя в целом. Оценка эффективности системы турбонаддува осуществляется на основе адиабатического КПД компрессорной ступени ТК hcomp, общего (суммарного) КПД турбокомпрессора htotal и КПД турбинной ступени hturb, которые определяются из известных зависимостей : для определения hcomp также может использоваться выражение где k — показатель адиабаты сжатия (для воздуха k = 1,4; (k-1)/k = 0,286 ); R — универсальная газовая постоянная для воздуха; R = 287 кДж/кг K; Tinl — температура воздуха на всасывании компрессорной ступени (измеряется минимум в трех точках по периметру воздушного фильтра и производится осреднение результата) (K); pcomp — степень повышения давления компрессорной ступени; pcomp = F(B, Pf, Pscav, dPcool); B — барометрическое давление (бар); Pf — падение давления на воздухофильтре (бар); Pscav — давление воздуха (избыточное) в продувочном коллекторе (бар); dPcool — падение давления на воздухоохладителе (бар); Cp — теплоемкость воздуха в изобарном процессе (Дж/кг K); D — диаметр колеса компрессора (м); Tout — температура воздуха после компрессорной ступени (измеряется термометром сопротивления) (K); m — Slip-фактор (фактор скольжения) колеса компрессора (зависит от числа и геометрии лопаток колеса компрессора на выходе потока, m = 0,69-0,76); n — частота вращения ротора турбокомпрессора (мин-1). Для определения общего (суммарного) КПД турбокомпрессора используется выражение где Tturb inl — температура газов перед турбинной ступенью; pt — степень понижения давления газов на турбинной ступени; pt = F(B, Pturb inl, dPback); Pturb inl — давление газов перед турбиной; dPback — противодавление газов за турбиной; kg — показатель адиабаты расширения для выпускных газов; (kg-1) / kg = 0,265. Эффективность турбиной ступени оценивается как отношение К системам турбонаддува достаточно высокой эффективности можно отнести те системы, у которых на эксплуатационных режимах hcomp = = 0,80-0,83, hturb = 0,80-0,82 и htotal 0,64. Выражение (1) можно преобразовать к виду Для упрощения расчетов принято допущение о том, что массовый расход газа через турбинную ступень равен массовому расходу воздуха через компрессорную ступень ТК. Расчет характеристик ТК можно производить с использованием персонального компьютера. Однако представляется, что данную операцию можно сделать менее рутинной, если воспользоваться для получения решения заранее построенными номограммами. Применение номограмм позволяет также без особых усилий оценивать зависимость эффективности компрессорной, турбинной ступеней и ТК в целом от режима работы дизеля, а также вести ретроспективный анализ и прогноз изменения параметров ТК. Приведенные ниже номограммы (рис. 1, 2) построены на основе зависимостей (2)-(5) и носят достаточно универсальный характер, так как основываются на термодинамических закономерностях (подходят для всех типов ТК). Исключением является только номограмма, отражающая зависимость mU 2 = f (n), так как фактор скольжения m и диаметр колеса компрессора D индивидуальны для каждого типа ТК (приведенная номограмма построена для m = 0,77 и D = 552 мм). В таблице приведены значения m и D для различных типов турбокомпрессоров, применяемых для оснащения судовых дизелей. Выводы Разработан номографический метод оценки эффективности системы турбонаддува судовых малооборотных дизелей. Метод позволяет в эксплуатационных условиях механикам, занимающимся обслуживанием главных судовых двигателей, оперативно оценивать техническое состояние компрессорной и турбинной частей ТК. Для проведения такой оценки практически не требуется выполнения каких-либо математических вычислений (при помощи калькулятора требуется только вычислить величины pcomp и pt). Последовательное (во времени) нанесение точек на номограммы позволяет оценивать динамику (тренд) изменения технического состояния системы турбонаддува и планировать профилактические работы. Центробежные компрессорные машины. — Л.: Машиностроение, 1981. — 350 с. Циннер К. Наддув двигателей внутреннего сгорания. Л.: Машиностроение, 1978. — 262 с. Instructions for 46-98 MC type Engines. Operation, Edition 40E. Copenhagen, Denmark-1998. — 353 p. Информационные материалы фирмы-лицензиара MAN BW Diesel A/S.

Способ производства консервов «морковь гарнирная»

Изобретение относится к консервной промышленности. Морковь после предварительной подготовки и расфасовки помещают на 150-160 с в СВЧ-камеру. Затем наполняют заливкой температурой 95°С и повторно подвергают СВЧ-обработке. После этого герметизируют и стерилизуют в автоклаве по новой формуле. Изобретение позволяет уменьшить продолжительность процесса стерилизации, снижает неравномерность тепловой обработки.

Способ консервирования моркови гарнирной, характеризующийся тем, что морковь после предварительной подготовки и расфасовки в банки помешают в СВЧ-камеру частотой 2400±50 МГц на 150-160 с, далее наполняют заливкой температурой 95°С, повторно помещают в СВЧ-камеру частотой 2400±50 МГц на 120-130 с, закатывают и стерилизуют по режиму в автоклаве.

Предлагаемый способ на изобретение относится к консервной промышленности, а именно к способам производства консервов «Морковь гарнирная» в банках СКО 1-82-1000.Источники, по которым был проведен поиск по данному способу, показали, что прототипом его является способ [1], сущность которого заключается в том, что подготовленные банки с продуктом после расфасовки, заливки и закатки подвергают тепловой стерилизации в автоклаве по режиму (для тары СКО 1-82-1000):

Где: 20 — продолжительность нагрева воды в автоклаве до 116°С, мин;35 — продолжительность собственной стерилизации, мин;25 — продолжительность охлаждения, мин.Основными недостатками этого способа являются:- большая продолжительность процесса тепловой обработки продукта;- неравномерность тепловой обработки продукта в банках;- относительно большой расход тепловой энергии.Целью предлагаемого способа является сокращение продолжительности процесса тепловой обработки, снижение неравномерности тепловой обработки, повышение качества готовой продукции и экономия тепловой энергии.Поставленная цель достигается за счет того, что по предлагаемому способу банки с расфасованной морковью перед заливкой на 150-160 с помещают в СВЧ-камеру частотой 2400±50 МГц, после чего заливают заливку, температура которой не ниже 95°С, закатывают и повторно помещают в СВЧ-камеру частотой 2400±50 МГц на 120-130 с, закатывают и стерилизуют в автоклаве по новому режиму стерилизации.Пример осуществления способа:В банки закладывают подготовленную морковь и их на 150-160 с помещают в СВЧ-камеру, где при помощи магнетрона возбуждается электромагнитное поле частотой 2400±50 МГц.После СВЧ-обработки в банки заливают заливку температурой не ниже 95°С и повторно помещают в СВЧ-камеру на 120-130 с, после чего закатывают и направляют на стерилизацию в автоклаве по новому режиму стерилизации.Температура продукта в банке после двухступенчатой обработки в СВЧ-камере, герметизации и выдержки в течение 25 мин (допускаемый разрыв между укупоркой и стерилизацией) составляет 78°С, а по действующей технологической инструкции — 43°С.Таким образом, при консервировании по предлагаемому способу продукт на начальном этапе стерилизации имеет температуру 78°С, т.е. на 35°С больше по сравнению с консервированием по действующей технологической инструкции.Существенными отличительными признаками предлагаемого способа являются: предварительный подогрев моркови в банках в СВЧ-поле частотой 2400±50 МГц в течение 150-160 с, наполнение заливкой температурой не ниже 95°С, повторное помещение в СВЧ-камеру частотой 2400±50 МГц на 120-130 с, герметизация и стерилизация по режиму:

в автоклаве.Данный режим тепловой стерилизации обеспечивает промышленную стерильность консервов.Предлагаемый способ уменьшает продолжительность процесса тепловой стерилизации консервов, снижает неравномерность тепловой обработки продукта, повышает качество готового продукта и обеспечивает экономию тепловой энергии.Литература1. Сборник технологических инструкций по производству консервов. Т.2, — М.: Пищевая промышленность, 1977.

Парогазовая установка

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к комбинированным тепловым установкам с кипящим слоем. Парогазовая установка включает котел с кипящим слоем под давлением, с размещенными внутри корпуса топкой с кипящим слоем и циклонами, газотурбинную установку, паровую турбину, теплообменники для охлаждения газов, выходящих из газотурбинной установки, а также золы, уходящей из котла, в тракте уходящих из котла газов после циклонов размещается вихревая камера, в которую в закрученном виде вводят газы, выходящие из циклона, и подается горючий газ, в вихревой камере за счет сжигания горючего газа температура газов поддерживается выше температуры жидкоплавкого состояния шлака, в нижней части вихревой камеры размещено устройство жидкого шлакоудаления, на выходе газов из вихревой камеры установлен шлакоулавливающий трубный пучок, а за ним устройство для удаления улавливаемой золы в твердом состоянии. Изобретение позволяет обеспечить надежную работу газовой турбины за счет дополнительной очистки газов после циклонов, а также повысить КПД турбины. 1 ил.

Парогазовая установка, включающая котел с кипящим слоем под давлением с размещенными внутри корпуса топкой с кипящим слоем и циклоном, газотурбинную установку, паровую турбину с оборудованием регенеративного тракта, теплообменники для охлаждения газов, выходящих из газотурбинной установки, а также золы, уходящей из котла, газоочистительную установку, отличающаяся тем, что в тракте уходящих из котла газов после циклонов размещается вихревая камера, в которую в закрученном виде вводят газы, выходящие из циклона, и подается горючий газ, в вихревой камере за счет сжигания горючего газа температура газов поддерживается выше температуры жидкоплавкого состояния шлака, в нижней части вихревой камеры размещено устройство жидкого шлакоудаления, на выходе газов из вихревой камеры установлены шлакоулавливающий трубный пучок, а за ним устройство для удаления улавливаемой золы в твердом состоянии.

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к комбинированным энергетическим установкам, производящим электрическую и тепловую энергию.Известна парогазовая установка (ПГУ) [1], включающая котел с кипящим слоем под давлением, с размещенными внутри корпуса топкой с кипящим слоем и циклоном, паровую турбину с оборудованием регенеративного тракта, газотурбинную установку (ГТУ), теплообменники для охлаждения газов, выходящих из газотурбинной установки. Недостатком известной ПГУ является недостаточная степень очистки газов в циклоне перед их подачей в ГТУ.Известна также парогазовая установка [2], включающая котел с кипящим слоем под давлением, с размещенными внутри корпуса топкой с кипящим слоем и циклоном, керамический фильтр, служащий для дополнительной очистки газов, выходящих из циклона, от мелкодисперсных фракций золы перед подачей газов в ГТУ, газотурбинную установку, паровую турбину с оборудованием регенеративного тракта, теплообменники для охлаждения газов, выходящих из ГТУ, а также для охлаждения золы, удаляемой из кипящего слоя, устройствами для очистки дымовых газов, выбрасываемых в атмосферу. Недостатком известной ПГУ является необходимость периодической очистки керамического фильтра, а также относительно невысокий КПД ПГУ в связи с ограничением температуры газов на выходе из кипящего слоя значением, не превышающим 900°С.Техническим результатом заявляемого изобретения является обеспечение надежной работы ПГУ за счет непрерывной качественной очистки газов после циклона перед подачей в газовую турбину, а также повышение КПД ПГУ.Указанный выше технический результат при осуществлении заявляемого изобретения достигается тем, что в состав ПГУ входит котел с кипящим слоем под давлением, с размещенными внутри корпуса топкой с кипящим слоем и циклоном, газотурбинная установка, паровая турбина с оборудованием регенеративного тракта, теплообменники для охлаждения газов, выходящих из ГТУ, а также для охлаждения золы и шлака, устройство для очистки уходящих газов. В тракте газов, выходящих из котла, с кипящим слоем под давлением между циклоном и газотурбинной установкой размещена вихревая камера, в которую подается горючий газ. На выходе газов из вихревой камеры установлен шлакоулавливающий трубный пучок, а также устройства для удаления шлака и золы. В процессе работы ПГУ в топку с кипящим слоем под давлением подают уголь и сорбенты. При горении угля в кипящем слоем с температурой, не превышающей 900°С, и подаче сорбентов удается организовать качественное сжигание угля и снизить выбросы оксидов азота и серы. Значительная часть теплоты, выделяющейся в топке котла при сжигании угля, воспринимается водой и паром. Дымовые газы, выходящие из котла с кипящим слоем под давлением после циклона, поступают в вихревую камеру, в которой за счет сжигания горючего газа устанавливается температура среды, превышающая температуру начала жидкоплавкого состояния золовых частиц. Золовые частицы, поступающие с потоком газов в вихревую камеру, нагреваются, переходят в жидкоплавкое состояние и в процессе вращательного движения соударяются друг с другом. При соударениях капли золы коагулируют. Вследствие действия центробежной силы капли золы отбрасываются к стенкам вихревой камеры и шлак стекает в жидком виде по стенкам камеры вниз. Из нижней части вихревой камеры осуществляется жидкое удаление золы в виде шлака. На выходе газов из вихревой камеры установлен шлакоулавливающий пучок, в котором происходит охлаждение газов до температуры ниже температуры начала жидкоплавкого состояния. Капли золы переходят в твердое состояние, удаляются из газов, шлак и частицы золы с помощью соответствующих устройств удаляются из газового тракта. Газы направляются в газовую турбину и совершают там работу. Газы, покидающие ПГУ, подвергают очистке в устройстве для очистки газов. Зола и шлак, выводимые из тракта, направляются в теплообменник и отдают теплоту воде, подаваемой в котел.Использование заявляемого изобретения позволяет организовать надежную работу ПГУ, сжигающей уголь, при условии обеспечения качественной очистки газов перед газовой турбиной в непрерывном режиме. Повышение температуры газов после котла с кипящим слоем до температуры, превышающей температуру кипящего слоя, позволяет повысить КПД ПГУ.Проведенный заявителем анализ технических решений в аналогичных конструкциях по доступным источникам информации не выявил аналогов, характеризующихся всей совокупностью присущих ему существенных (или тождественных им) признаков. Выявленный ближайший аналог заявляемой ПГУ позволил выделить совокупность существенных по отношению к указанному заявителем техническому результату отличительных признаков, изложенных в формуле изобретения.Следовательно, заявляемая ПГУ соответствует условию охраноспособности «новизна».Проведенный заявителем дополнительный поиск известных решений в этой и в смежных областях техники не выявил известность использования отличительных признаков заявляемой ПГУ для решения таких же или аналогичных задач. Это доказывает, что заявляемая ПГУ не вытекает для специалистов явным образом из известного уровня техники.Таким образом, заявляемая ПГУ соответствует условию охраноспособности «изобретательский уровень».Поскольку для промышленного осуществления заявляемой ПГУ отсутствуют препятствия технического, технологического или иного порядка, то заявляемая ПГУ соответствует условию охраноспособности «промышленная применимость».Сущность предлагаемого изобретения поясняет приводимый ниже конкретный пример его осуществления и чертеж, на котором схематично представлено заявляемое устройство. Это не исключает другие варианты промышленной реализации заявляемого объекта в пределах формулы изобретения.Парогазовая установка включает котел с кипящим слоем под давлением, содержащий корпус котла 1, топку с кипящим слоем 2 и циклон для улавливания золовых частиц из газов 3, выходящих из топки. В тракте уходящих из котла газов размещена вихревая камера 4, на выходе из которой установлен шлакоулавливающий трубный пучок 5. В вихревую камеру поступает горючий газ 6. Для удаления шлака из вихревой камеры и золы после шлакоулавливающего пучка служат устройства 7 и 8, для слива слоя из топки с кипящим слоем установлено устройство 9. На выходе газов из вихревой камеры установлена газовая турбина ГТУ 10, а после газовой турбины ГТУ по ходу газов размещены теплообменники 11 и газоочистительная установка 12. Для получения теплоты в топку поступает воздух и уголь 13, а для снижения вредных выбросов сорбенты 14. Теплоту, выделяющуюся в топке и вихревой камере, воспринимают пар и вода, проходящие через поверхности нагрева 15. Пар, получаемый в установке, поступает в паровую турбину 16, после паровой турбины пар и вода проходят через оборудование регенеративного тракта 17. Для использования теплоты золы и шлака установлен теплообменник 18.Парогазовая установка работает следующим образом. В воздушном компрессоре ГТУ воздух сжимается до давления порядка 1 МПа и поступает далее в топку котла с кипящим слоем под давлением. За счет подачи в топку с кипящим слоем угля, сорбентов и через газораспределительную решетку воздуха с соответствующим избытком в топке происходит процесс горения угля с выделением теплоты. Температура кипящего слоя в топке поддерживается на уровне 850÷900°С. Это позволяет обеспечить низкие значения выбросов оксидов азота и в значительной мере связать оксиды серы. Газы, выходящие из топки с кипящим слоем, поступают в циклоны, в которых происходит первичная очистка газов от золовых частиц. Частицы золы преимущественно крупных фракций, уловленные в циклоне, возвращаются обратно в кипящий слой. Слив лишнего слоя частиц выполняется из топки через устройство слива. Газы, прошедшие первичную очистку в циклоне, через улитку в закрученном виде поступают в вихревую камеру. В поток газов в вихревой камере подают также природный газ. За счет горения природного газа в вихревой камере устанавливается температура среды, превышающая температуру жидкоплавкого состояния золы [3], которая, например, для Ирша-Бородинского угля составляет 1300°С [3]. При вихреобразном движении частиц золы, перешедших в жидкое состояние, они приобретают каплевидную форму, соударяются друг с другом и коагулируют. Объединенные капли жидкой золы под действием центробежных сил отбрасываются к стенкам вихревой камеры и по стенкам камеры стекают вниз. Расплавленные частицы золы в виде шлака в жидком состоянии через устройство жидкого шлакоудаления выводят из вихревой камеры. Газы, выходящие из вихревой камеры, охлаждаются в шлакоулавливающем трубном пучке до температуры ниже температуры размягчения золы (для Ирша-Бородинского угля 1180°С). При этом происходит затвердевание и улавливание оставшихся частиц золы, прошедших через вихревую камеру. Частицы золы в твердом состоянии удаляются из газового тракта. Газы, очищенные от мелких фракций золы в вихревой камере, поступают в газовую турбину и совершают там работу, вращая вал генератора. После газовой турбины газы проходят через теплообменники регенеративного тракта паровой турбины и нагревают там конденсат и питательную воду. Охлажденные в теплообменниках газы проходят дополнительную очистку в газоочистительной установке и выбрасываются в атмосферу. Материал слоя, частицы золы и шлака, удаляемые из тракта, охлаждаются водой в теплообменнике.Использование описываемой установки позволяет очищать газы, выходящие из котла с кипящим слоем под давлением ПГУ, в непрерывном режиме. Повышение температуры газов перед ГТУ за счет сжигания горючего газа обеспечивает повышение КПД парогазовой установки, поскольку позволяет в целом повысить интервал температур рабочего тела.Литература1. Экология энергетики: Учебное пособие / Под общей редакцией В.Я.Путилова. М.: Издательство МЭИ, 2003, — 716 с.2. Газотурбинные и парогазовые установки тепловых электростанций: учебное пособие для вузов / С.В.Цанев, В.Д.Буров, А.Н.Ремезов; под ред. С.В.Цанева. — 2-е изд., стереот. — М.: Издательский дом МЭИ, 2006, 584 с.3. Тепловой расчет котельных агрегатов (Нормативный метод). Под ред. Н.В.Кузнецова и др. М.: Энергия, 1973, 296 с.

Аппарат для обработки порошкообразного материала

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для обработки порошкообразного материала. Аппарат имеет рабочую камеру и днище со сквозными отверстиями для подачи через них воздуха в камеру. В аппарат интегрировано устройство для кондиционирования и для обеспечения циркуляции рабочего воздуха в циркуляционном контуре. Это устройство имеет, по меньшей мере, один конденсатор и один воздухонагреватель. В кольцевом пространстве вокруг рабочей камеры размещены, по меньшей мере, части фильтровальной системы и/или устройства для кондиционирования рабочего воздуха. Фильтровальная система установлена по ходу потока рабочего воздуха перед устройством для его кондиционирования. Использование аппарата обеспечивает повышение эффективности проведения технологического процесса, способствует ускорению реакции системы на управляющие воздействия при регулировании, а также снижает расход энергии. 23 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Аппарат (10, 90) для обработки порошкообразного материала, имеющий рабочую камеру (16, 94) для обработки в ней порошкообразного материала с днищем (18, 96), снабженным сквозными отверстиями для подачи через них рабочего воздуха (21) в рабочую камеру (16, 94), выпускное отверстие для отвода рабочего воздуха (21) из рабочей камеры (16, 94), интегрированное в аппарат (10, 90) устройство (60) для кондиционирования и для обеспечения циркуляции рабочего воздуха (21) в циркуляционном контуре, имеющее, по меньшей мере, один конденсатор (35; 104, 107) и один воздухонагреватель (52), и фильтровальную систему (28), которая предназначена для удаления твердых веществ (130) из потока выходящего из рабочей камеры (16, 94) рабочего воздуха (21) и фильтры (30, 32, 33, 100, 101, 102) которой установлены походу потока рабочего воздуха перед устройством (60) для его кондиционирования, при этом вокруг рабочей камеры (16) имеется кольцевое пространство (24, 98), в котором размещены, по меньшей мере, части фильтровальной системы (28) и/или устройства (60) для кондиционирования рабочего воздуха.

2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что под днищем (18, 96) установлен вентилятор (48) для обеспечения циркуляции рабочего воздуха (21).

3. Аппарат по п.2, отличающийся тем, что вентилятор (48) установлен по ходу потока рабочего воздуха между конденсатором (35, 104, 107) и воздухонагревателем (52).

4. Аппарат по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что предусмотрена, по меньшей мере, одна форсунка (20) для распыления в рабочую камеру (16, 94) обрабатывающей среды (76) для обработки порошкообразного материала.

5. Аппарат по п.4, отличающийся тем, что предусмотрена возможность отбора распыляющего воздуха, необходимого для распыления обрабатывающей среды (76), от рабочего воздуха (21) по соответствующему трубопроводу (63) и подачи этого распыляющего воздуха в форсунку (20).

6. Аппарат по п.5, отличающийся тем, что предусмотрен компрессор (73) для сжатия распыляющего воздуха.

7. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что рабочая камера (16, 96) с боков ограничена вертикальной цилиндрической стенкой (14), а снизу — примыкающим к ней днищем (18), под которым расположены воздухонагреватель (52) и вентилятор (48), а в окружающем стенку (14) кольцевом пространстве (24, 98) расположены кольцевые фильтры (32, 33, 100, 101, 102) и, по меньшей мере, один установленный ниже по ходу потока рабочего воздуха кольцевой конденсатор (35).

8. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что на его верхнем конце предусмотрена крышка (26, 123), обеспечивающая отклонение рабочего воздуха (21) в устройство (60) для его кондиционирования.

9. Аппарат по п.8, отличающийся тем, что на верхнем выходном конце рабочей камеры (16) расположена сетка (30, 113).

10. Аппарат по п.9, отличающийся тем, что сетка выполнена в виде качающейся сетки (30).

11. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что предусмотрено устройство (116) для отсасывания задержанных фильтровальной системой твердых веществ (130).

12. Аппарат по п.11, отличающийся тем, что устройство (116) для отсасывания твердых веществ имеет подвижный всасывающий патрубок (126), через который периодически отсасываются твердые вещества (130), задержанные фильтрами (100, 101) фильтровальной системы.

13. Аппарат по п.12, отличающийся тем, что при наличии фильтровальной системы с фильтрами (100, 101), расположенными в кольцевом пространстве (38) вокруг рабочей камеры (94), подвижный всасывающий патрубок (120) выполнен в виде вращающегося по кругу всасывающего патрубка (126).

14. Аппарат по одному из пп.11-13, отличающийся тем, что предусмотрена возможность возврата отсасываемого устройством (116) для отсасывания твердых веществ рабочего воздуха после отделения от него отсосанных вместе с ним твердых веществ (130) обратно в аппарат (90).

15. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что на верхнем выходном конце рабочей камеры (94) расположена сетка (113) для сдувания прилипших к которой частиц обрабатываемого материала (132) предусмотрено соответствующее устройство (117).

16. Аппарат по п.15, отличающийся тем, что устройство (117) для сдувания с сетки прилипших к ней частиц обрабатываемого материала выполнено подвижным для периодического сдувания прилипших к сетке (113) частиц обрабатываемого материала (132).

17. Аппарат по п.15 или 16, отличающийся тем, что устройство (117) для сдувания с сетки прилипших к ней частиц обрабатываемого материала имеет перемещающийся над сеткой (113) нагнетательный наконечник (128).

18. Аппарат по п.11, отличающийся тем, что устройство (116) для отсасывания с фильтров (100, 101) задержанных ими твердых веществ и устройство (117) для сдувания с сетки (113) прилипших к ней частиц обрабатываемого материала скомбинированы между собой в том отношении, что обеспечивается возможность подачи рабочего воздуха, отсосанного устройством (116) для отсасывания твердых веществ, в устройство (117) для сдувания твердых частиц.

19. Аппарат по п.18, отличающийся тем, что над рабочей камерой (94) расположен проходящий в радиальном направлении вращающийся комбинированный всасывающе-нагнетательный наконечник (118).

20. Аппарат по п.19, отличающийся тем, что всасывающе-нагнетательный наконечник (118) имеет всасывающее отверстие, расположенное в зоне фильтров (100, 101) и обращенное к ним, и нагнетательное отверстие, расположенное в зоне сетки (113) и обращенное к ней.

21. Аппарат по п.19, отличающийся тем, что предусмотрено всасывающее устройство (134), соединенное со всасывающе-нагнетательным наконечником (118).

22. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что конденсатор имеет первый конденсатор (104) для выделения водяного конденсата и второй, последовательно установленный за ним конденсатор (107) для выделения конденсата растворителей, точка росы паров которых ниже точки росы водяного пара.

23. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что предусмотрено присоединение (140) для подачи инертного газа.

24. Аппарат по п.23, отличающийся тем, что предусмотрен газоанализатор (142) для определения состава газа в аппарате, прежде всего для определения содержания кислорода.

Настоящее изобретение относится к аппарату для обработки порошкообразного (или дисперсного либо сыпучего) материала, имеющему рабочую камеру для обработки в ней порошкообразного материала с днищем, снабженным сквозными отверстиями для подачи через них рабочего воздуха в рабочую камеру, и выпускное отверстие для отвода рабочего воздуха из рабочей камеры.Подобный аппарат известен, например, из DE 10054557 А1.Такие аппараты используются главным образом для гранулирования порошкообразного материала либо для нанесения покрытия на его частицы. В этих аппаратах через их днище в рабочую камеру подается газообразная среда, так называемый рабочий воздух, который поступает при этом в рабочую камеру примерно в горизонтальном направлении через множество отверстий, обычно в виде кольцевых щелей, образованных между взаимно перекрывающимися направляющими пластинами. Днища подобных аппаратов могут иметь самое различное конструктивное исполнение, известное, например, из DE 19904147 A1, DE 10202582 C1 или DE 10248116 В3. Частицы обрабатываемого материала захватываются и завихряются потоком воздуха, выходящим из днища, от конструкции которого при этом зависит конкретный характер завихрения частиц обрабатываемого материала. Так, например, при некотором дополнительном отклонении потока рабочего воздуха еще и в окружном направлении постепенно образуется вихревой поток в виде тороидально вращающегося кольца.При необходимости образования из пылевидных порошков более крупных агломератов, т.е. при необходимости гранулирования обрабатываемого материала, в подобный тороидально вращающийся вихревой поток через форсунки дополнительно распыляют клейкую среду. Для этого, например, согласно DE 10248116 В3 в ограничивающую рабочую камеру стенку емкости вставлены обращенные наклонно вверх распылительные форсунки. При нанесении покрытия на частицы обрабатываемого материала покрытие должно наноситься, т.е. напрыскиваться, на уже укрупнившуюся частицу максимально равномерным слоем.Завихренные рабочим воздухом частицы обрабатываемого материала вновь падают под действием собственной силы тяжести на днище, т.е. отделяются от рабочего воздуха, выходящего из рабочей камеры на ее верхнем выходном конце через соответствующее выпускное отверстие.Рабочий воздух подается через впускное отверстие в находящуюся под днищем камеру и затем через множество отверстий в днище попадает в рабочую камеру.После выхода из рабочей камеры и после прохождения через возможно предусмотренные у верхнего конца рабочей камеры фильтры рабочий воздух отводится из аппарата и подается на очистку.В известных аппаратах, к которым относится настоящее изобретение, предусмотрены отдельные, так называемые моноблочные устройства, расположенные вне самого аппарата, обычно рядом с ним или над ним, и соединенные с ним системами трубопроводов.В подобных случаях речь идет о моноблочных устройствах для подачи воздуха, отвечающих за кондиционирование рабочего воздуха, и о моноблочных устройствах для отвода воздуха, предназначенных для отвечающей экологическим требованиям очистки отходящего рабочего воздуха перед его выбросом в атмосферу. Подаваемый в аппарат рабочий воздух соответственно нагревают, подвергают осушке с доведением содержания в нем влаги до определенного уровня и подают в аппарат с расходом, необходимым для проведения технологического процесса.В зависимости от вида обработки материала в аппарате из отводимого из него рабочего воздуха необходимо удалять влагу, прежде всего растворители.Известные системы, в которых собственно аппарат, т.е. установка для гранулирования и нанесения покрытия в псевдоожиженном слое (называемая также гранулятором с псевдоожиженным слоем или сокращенно ГСС), взаимодействует с необходимыми для его работы внешними моноблочными устройствами для подачи и отвода воздуха, занимают много места. При этом трубопроводы для подачи и отвода воздуха часто имеют большую длину и, как следствие, большую площадь внутренних поверхностей, которые требуют периодической очистки или иного обслуживания.Поскольку подобные аппараты широко используются в фармацевтической промышленности, такие трубопроводы изготавливают из высококачественных металлических материалов, которые обладают относительно большой металлической массой, которая представляет собой систему с высокой тепловой инерцией и поэтому препятствует быстрому изменению температуры рабочего воздуха.Поскольку в воздухопроводах их внутренняя поверхность хорошо просматривается лишь крайне редко, очистка подобных поверхностей возможна только с использованием предназначенных для этого технически сложных интегрированных систем. При этом речь идет об устройствах для «очистки по месту» или «промывки по месту».Установки с разветвленной сетью трубопроводов и множеством внешних устройств требуют также относительно высоких затрат на их звуко- и теплоизоляцию, с чем связаны значительные расходы на сооружение и эксплуатацию подобного аппарата.Из US 4557904 известен реактор для проведения экзотермических химических реакций в псевдоожижающей среде, используемой для отвода теплоты реакции. В таком реакторе (аппарате) для охлаждения и поглощения теплоты, выделяющейся при протекании экзотермической реакции, предусмотрен охладитель.Из ЕР 0282777 А известен аппарат для сжигания углеродсодержащего материала в установке с псевдоожиженным слоем, в рабочей камере которой расположен теплообменник, служащий для охлаждения и/или нагрева газов.Из DE 4141227 А1 известен работающий под давлением реактор с псевдоожиженным слоем, вокруг центрального реакционного пространства которого (реактора) расположено несколько групп фильтров, предназначенных для отфильтровывания твердых веществ.В основу настоящего изобретения была положена задача усовершенствовать аппарат указанного в начале описания типа в том отношении, чтобы повысить экономическую эффективность проведения в нем соответствующего технологического процесса.Эта задача решается согласно изобретению благодаря тому, что предлагаемый в изобретении аппарат имеет интегрированное в него устройство для кондиционирования и для обеспечения циркуляции рабочего воздуха в циркуляционном контуре, имеющее по меньшей мере один конденсатор и один воздухонагреватель, и фильтровальную систему, которая предназначена для удаления твердых веществ из потока, выходящего из рабочей камеры рабочего воздуха, и фильтры которой установлены по ходу потока рабочего воздуха перед устройством для его кондиционирования.Предлагаемое в изобретении решение позволяет отказаться от известного из уровня техники принципа с размещением моноблочных устройств вне собственно аппарата и проводить наиболее важные операции по обработке рабочего воздуха, а именно: его кондиционирование и обеспечение его циркуляции в замкнутом циркуляционном контуре, непосредственно в самом аппарате.Интегрирование в аппарат большинства необходимых для обработки рабочего воздуха элементов позволяет повысить компактность аппарата и в результате значительно уменьшить потребную для его размещения площадь и занимаемое им пространство. Одновременно с этим интегрированные в аппарат необходимые для обработки рабочего воздуха элементы обладают меньшей массой, что равнозначно более быстрому изменению температуры рабочего воздуха и ускорению реакции системы на управляющие воздействия при регулировании.Благодаря компактной конструкции предлагаемого в изобретении аппарата удается также уменьшить уровень сопровождающего его работу шума и уровень тепловой эмиссии. В подобной конструкции с рабочим воздухом контактируют поверхности меньшей площади, что существенно упрощает их очистку. В целом же предлагаемое в изобретении решение позволяет снизить стоимость всей установки, а также уменьшить расход затрачиваемой на ее эксплуатацию энергии благодаря существенно меньшим ее потерям.Выходящий из рабочей камеры рабочий воздух в большинстве случаев содержит растворители, присутствующие в наносимой в рабочей камере на обрабатываемый материал обрабатывающей среде, прежде всего воду и органические растворители. Помимо этого несмотря на наличие фильтров не исключена возможность прохождения через них вместе с рабочим воздухом захватываемых и переносимых им паров жидкостей или мельчайших капелек жидкостей, которыми тем самым определяется общее содержание вредных веществ в отходящем рабочем воздухе. Подобные компоненты, присутствующие в рабочем воздухе, можно отделять от него путем их конденсации в соответствующем конденсаторе.Благодаря размещению конденсатора непосредственно в предлагаемом в изобретении аппарате в системе отсутствуют трубопроводы, необходимые в противном случае для подачи содержащего вредные вещества рабочего воздуха во внешние устройства с конденсатором.Размещение же воздухонагревателя непосредственно в предлагаемом в изобретении аппарате позволяет нагревать рабочий воздух до рабочей температуры непосредственно после его выхода из конденсатора. Благодаря этому обеспечивается оптимальное с точки зрения энергетического баланса проведение процессов охлаждения рабочего воздуха для выделения конденсата переносимых им вредных веществ и последующего повторного нагрева рабочего воздуха до рабочей температуры.Преимущество, связанное с наличием фильтровальной системы в предлагаемом в изобретении аппарате, состоит в очистке циркулирующего в нем рабочего воздуха от захваченных им твердых частиц. Подобная фильтровальная система может состоять из известных динамических фильтровальных систем, задерживающих даже мельчайшие твердые частицы, которые путем создания импульсов давления периодически удаляют с фильтров и возвращают в рабочую камеру. Подобные фильтровальные системы могут представлять собой фильтровальные свечи, фильтровальные патроны или фильтры с напоминающим по форме клоунский воротник бортиком, расположенные в верхней части рабочей камеры.Преимущество, связанное с размещением фильтровальной системы по ходу потока рабочего воздуха перед устройством для его кондиционирования, состоит в очистке рабочего воздуха фильтровальной системой от захваченных и переносимых им твердых частиц еще до поступления рабочего воздуха в конденсатор. Тем самым исключается загрязнение поверхностей конденсатора такими переносимыми рабочим воздухом твердыми частицами, т.е. их осаждение на поверхностях конденсатора.В одном из вариантов осуществления изобретения устройство для кондиционирования рабочего воздуха расположено по меньшей мере вокруг рабочей камеры. Преимущество этого варианта состоит в получении исключительно компактной конструкции, которая одновременно обеспечивает возможность простого доступа извне к деталям и элементам устройства для кондиционирования рабочего воздуха. Подобная компактная конструкция позволяет также простейшим путем решить проблему шумо- и теплоизоляции.В еще одном варианте осуществления изобретения фильтровальная система также расположена вокруг рабочей камеры. Преимущество этого варианта состоит в том, что несмотря на наличие фильтров предлагаемый в изобретении аппарат в целом имеет компактную конструкцию, а также в том, что и в этом случае обеспечивается исключительно легкий доступ к элементам фильтровальной системы, например, извне аппарата.В следующем варианте осуществления изобретения под днищем аппарата установлен вентилятор для обеспечения циркуляции рабочего воздуха. Преимущество этого варианта состоит в том, что пространство под днищем аппарата является оптимальным местом для размещения подобного вентилятора, поскольку подобные днища обычно в любом случае имеют круглый наружный контур.В следующем варианте осуществления изобретения вентилятор установлен по ходу потока рабочего воздуха между конденсатором и воздухонагревателем. Преимущество этого варианта состоит в том, что поступающий к вентилятору рабочий воздух уже очищен от всех вредных веществ и при нагнетании вентилятором должен на своем пути к днищу аппарата пройти лишь через воздухонагреватель. Тем самым создаются условия для особо эффективного управления кондиционированием рабочего воздуха касательно регулирования его расхода и/или энтальпии.В еще одном варианте осуществления изобретения в предлагаемом в нем аппарате предусмотрена по меньшей мере одна форсунка для распыления в рабочую камеру обрабатывающей среды для обработки порошкообразного материала. Это известное как таковое решение обеспечивает возможность подачи в рабочую камеру обрабатывающей среды через форсунки в необходимом месте.В следующем варианте осуществления изобретения предусмотрена возможность отбора распыляющего воздуха, необходимого для распыления обрабатывающей среды, от рабочего воздуха по соответствующему трубопроводу и подачи этого распыляющего воздуха в форсунку. Существенное преимущество этого варианта состоит в возможности создания полностью замкнутой газонепроницаемой системы. В такой системе происходит постоянный кругооборот воздуха за счет того, что воздух в необходимом для распыления обрабатывающей среды через форсунку количестве отбирается от рабочего воздуха и подается в форсунку. Подобное решение позволяет получить особо компактную, полностью герметичную конструкцию, в которой и рабочий воздух, и распыляющий воздух, подаваемый в форсунку, движутся исключительно внутри аппарата без утечек вовне. Поскольку форсунка распыляет обрабатывающую среду в рабочую камеру, выходящий из форсунки распыляющий воздух перемешивается с рабочим воздухом и поэтому может вместе с ним очищаться, соответственно подвергаться кондиционированию, т.е. прежде всего очищаться от растворителей или иных аналогичных веществ и затем вновь подаваться в форсунку в виде «чистого распыляющего воздуха».В еще одном варианте осуществления изобретения предусмотрен компрессор для сжатия распыляющего воздуха. Преимущество этого варианта состоит в возможности индивидуально регулировать с помощью такого компрессора давление распыляющего воздуха, соответственно его расход. Подобный компрессор также может быть встроен в предлагаемый в изобретении аппарат, но может располагаться и вне него, поскольку обрабатывающая среда должна принудительно подаваться извне с какими-либо веществами, прежде всего с веществом, которое должно подаваться в обрабатываемый материал.В следующем варианте осуществления изобретения вокруг рабочей камеры предлагаемого в нем аппарата имеется кольцевое пространство, в котором размещены по меньшей мере части фильтровальной системы и/или устройства для кондиционирования рабочего воздуха. Преимущество этого варианта состоит в получении аппарата исключительно компактной, занимающей мало места конструкции, в которой отдельные детали и элементы расположены вокруг рабочей камеры с обеспечением легкого доступа к ним.В следующем варианте осуществления изобретения рабочая камера предлагаемого в нем аппарата с боков ограничена вертикальной цилиндрической стенкой, а снизу — примыкающим к ней днищем, под которым расположены воздухонагреватель и вентилятор, а в окружающем стенку кольцевом пространстве расположены кольцевые фильтры и по меньшей мере один установленный ниже по ходу потока рабочего воздуха кольцевой конденсатор. В этом особом варианте выполнения предлагаемого в изобретении аппарата обеспечивается оптимальная подгонка устройства для кондиционирования рабочего воздуха под геометрию рабочей камеры с получением в результате особо компактного, эффективно монтируемого и тем самым простого в эксплуатации аппарата.В еще одном варианте осуществления изобретения предлагаемый в нем аппарат на своем верхнем конце со стороны выходного конца рабочей камеры закрыт крышкой, обеспечивающей отклонение рабочего воздуха в устройство для его кондиционирования. Подобная крышка, таким образом, служит не только в качестве собственно крышки, герметично закрывающей аппарат, а в некоторых случаях — и в качестве смотрового окна для наблюдения за происходящими в рабочей камере процессами, но и одновременно направляет выходящий из рабочей камеры рабочий воздух в другие устройства для его очистки, соответственно кондиционирования, такие, например, как фильтры, конденсаторы и иные устройства аналогичного назначения.В еще одном варианте осуществления изобретения на верхнем выходном конце рабочей камеры предлагаемого в изобретении аппарата расположена сетка. Такую сетку предпочтительно выполнять в виде качающейся сетки. Преимущество этого варианта состоит в возможности отделения от выходящего из рабочей камеры потока рабочего воздуха твердых частиц. Благодаря выполнению указанной сетки качающейся задержанные ею твердые частицы отделяются от нее и падают обратно в рабочую камеру. Тем самым такие частицы вновь поступают на обработку. Выполнение же сетки плоской дополнительно повышает компактность предлагаемого в изобретении аппарата.В следующем варианте осуществления изобретения предусмотрено устройство для отсасывания задержанных фильтровальной системой твердых веществ. Преимущество этого варианта состоит в повышении эффективности фильтровальной системы за счет отсасывания с фильтров задержанных ими твердых веществ. При этом при наличии многоступенчатых фильтров твердые вещества не требуется отсасывать со всех фильтров, а вполне достаточно отсасывать их с фильтра или фильтров, задерживающего/задерживающих преобладающую, обычно более крупнозернистую фракцию твердых веществ.В еще одном варианте осуществления изобретения устройство для отсасывания твердых веществ имеет подвижный всасывающий патрубок, через который периодически отсасываются твердые вещества, задержанные фильтрами фильтровальной системы. Преимущество этого варианта состоит в возможности подвода всасывающего патрубка к фильтрам или его перемещения над ними и тем самым в возможности отсасывания твердых веществ с фильтров непосредственно в процессе работы аппарата.В еще одном варианте осуществления изобретения при использовании в предлагаемом в нем аппарате фильтровальной системы с фильтрами, расположенными в кольцевом пространстве вокруг рабочей камеры, подвижный всасывающий патрубок выполнен в виде вращающегося по кругу (крутящегося) всасывающего патрубка. Преимущество этого варианта состоит в том, что благодаря наличию вращающегося по кругу всасывающего патрубка твердые вещества можно непрерывно отсасывать из фильтровальной системы, но при этом одновременно достаточно большие участки фильтров всегда остаются свободными для проведения собственного процесса фильтрования.В еще одном варианте осуществления изобретения предусмотрена возможность возврата отсасываемого устройством для отсасывания твердых веществ рабочего воздуха после отделения от него отсосанных вместе с ним твердых веществ обратно в аппарат. Преимущество этого варианта состоит в сохранении принципа циркуляции воздуха в замкнутом контуре и в подобной конструкции за счет возврата в ней отсосанного рабочего воздуха обратно в технологический процесс.В следующем варианте осуществления изобретения на верхнем выходном конце рабочей камеры расположена сетка, для сдувания прилипших к которой частиц обрабатываемого материала предусмотрено соответствующее устройство. Такая сетка, которая пропускает мелкие твердые частицы, улавливаемые затем упомянутыми выше фильтрами, задерживает захваченные рабочим воздухом и переносимые им более крупные частицы обрабатываемого материала. Эти частицы либо удерживаются с нижней стороны сетки потоком проходящего через нее рабочего воздуха, либо прилипают к нижней стороне сетки из-за застревания в ее ячейках или из-за все еще своей клейкой консистенции. В результате этого такие частицы обрабатываемого материала оказываются выведенными из дальнейшего процесса обработки, и поэтому их для обеспечения максимально равномерной обработки всех частиц обрабатываемого материала необходимо возвращать в рабочую камеру. В рассматриваемом варианте эту функцию и выполняет устройство для сдувания с сетки прилипших к ней частиц обрабатываемого материала.В еще одном варианте осуществления изобретения устройство для сдувания с сетки прилипших к ней частиц обрабатываемого материала имеет перемещающийся над сеткой нагнетательный наконечник. Преимущество этого варианта состоит в том, что нагнетательный наконечник позволяет непрерывно продувать воздухом части сетки, достаточно большие участки которой, однако, при этом остаются свободными для пропускания рабочего воздуха и поддержания тем самым в целом постоянной циркуляции рабочего воздуха по замкнутому контуру в аппарате.В еще одном предпочтительном варианте осуществления изобретения устройство для отсасывания с фильтров задержанных ими твердых веществ и устройство для сдувания с сетки прилипших к ней частиц обрабатываемого материала скомбинированы между собой в том отношении, что обеспечивается возможность подачи рабочего воздуха, отсосанного устройством для отсасывания твердых веществ, в устройство для сдувания твердых частиц. Преимущество этого варианта в свою очередь состоит в том, что и при таком выполнении системы очистки фильтров и продувки сетки обеспечивается циркуляция воздуха в замкнутом контуре, поскольку именно тот воздух, который всасывается соответствующим устройством для отсасывания с фильтров задержанных ими твердых веществ, после их отделения от него возвращается обратно в систему при продувке им сетки.В еще одном варианте осуществления изобретения над рабочей камерой предлагаемого в изобретении аппарата расположен проходящий в радиальном направлении вращающийся комбинированный всасывающе-нагнетательный наконечник. Преимущество этого варианта состоит в наличии у обоих устройств, одно из которых предназначено для отсасывания с фильтров задержанных ими твердых веществ, а другое — для сдувания с сетки прилипших к ней частиц обрабатываемого материала, общего конструктивного элемента.В следующем варианте осуществления изобретения всасывающе-нагнетательный наконечник имеет всасывающее отверстие, расположенное в зоне фильтров и обращенное к ним, и нагнетательное отверстие, расположенное в зоне сетки и обращенное к ней. В соответствии с этим вращающийся всасывающе-нагнетательный наконечник через всасывающее отверстие отсасывает с фильтров задержанные ими твердые вещества и одновременно нагнетает через сетку возвращаемый в цикл воздух, которым при этом от сетки отделяются прилипшие к ней частицы обрабатываемого материала.В следующем варианте осуществления изобретения предусмотрено всасывающее устройство, соединенное со всасывающе-нагнетательным наконечником. Преимущество этого варианта состоит в возможности использования совместно с предлагаемым в изобретении аппаратом, например, промышленного пылесоса, который отсасывает из аппарата воздух и отделяет от него захваченные им твердые частицы и из которого затем «отходящий воздух» вновь подается в нагнетательный наконечник. Подобное решение не только требует минимальных затрат на его реализацию, поскольку на рынке имеются промышленные пылесосы самых разнообразных моделей, но и обеспечивает возможность целенаправленного сбора задержанных фильтрами и затем вновь удаленных с них путем отсасывания твердых веществ. Если речь при этом идет о дорогостоящих твердых веществах, например, фармацевтических, то подобное решение позволяет возвращать их на обработку. Если же речь идет о критических или экологически опасных веществах, то подобное решение позволяет целенаправленно выводить их из аппарата и собирать.В еще одном варианте осуществления изобретения конденсатор имеет первый конденсатор для выделения водяного конденсата и второй, последовательно установленный за ним конденсатор для выделения конденсата растворителей, точка росы паров которых ниже точки росы водяного пара. При обработке порошкообразного материала прежде всего в фармацевтической промышленности в рабочей камере перерабатываются и водные растворы, и растворы в органических растворителях. Выполнение же конденсатора двухступенчатым, соответственно состоящим из двух конденсаторов, позволяет сначала отделять от рабочего воздуха воду путем выделения ее конденсата, а затем — те растворители, точка росы паров которых существенно ниже точки росы водяного пара. Преимущество этого варианта состоит не только в возможности по отдельности рекуперировать оба этих вещества за счет двухступенчатой конденсации, но и в возможности предотвратить, например, замерзание выделившегося водяного конденсата на конденсаторе, работающего на охладителе с исключительной низкой температурой.В еще одном варианте осуществления изобретения у предлагаемого в нем аппарата предусмотрено присоединение для подачи инертного газа. Существенное преимущество этого варианта состоит в возможности подачи во внутреннее пространство рабочей камеры защитного газа для обеспечения взрывобезопасной работы всей установки, для чего содержание, например, кислорода в находящейся в рабочей камере аппарата среде должно за счет подачи в нее защитного (инертного) газа поддерживаться на уровне ниже 6 об.%.В следующем варианте осуществления изобретения предусмотрен газоанализатор для определения состава рабочего воздуха в аппарате, прежде всего для определения содержания в нем кислорода. Преимущество этого варианта состоит в возможности непрерывного анализа состава рабочего воздуха с помощью газоанализатора и тем самым в возможности исключения опасности взрыва.Очевидно, что описанные выше и рассмотренные в последующем описании отличительные признаки можно использовать не только в их конкретно указанных, но и в других комбинациях или даже по отдельности, не выходя при этом за объем изобретения.Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере одного из вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:на фиг.1 — вертикальный разрез предлагаемого в изобретении аппарата с интегрированным в него устройством для кондиционирования рабочего воздуха и обеспечения его циркуляции,на фиг.2 — поперечный разрез аппарата, показанного на фиг.1,на фиг.3 — упрощенная принципиальная схема предлагаемого в изобретении аппарата с некоторыми периферийными дополнительными устройствами для подачи материалов через форсунку,на фиг.4 — аналогичный приведенному на фиг.1 вертикальный разрез выполненного по другому варианту предлагаемого в изобретении аппарата,на фиг.5 — аналогичный приведенному на фиг.2 поперечный разрез аппарата, показанного на фиг.4, ина фиг.6 — аналогичная приведенной на фиг.3 упрощенная принципиальная схема выполненного по другому варианту предлагаемого в изобретении аппарата.Показанный на фиг.1-3 аппарат для обработки порошкообразного материала обозначен общей позицией 10.Аппарат 10, показанный в продольном разрезе на фиг.1, имеет емкость 12 с внутренней вертикальной стенкой 14 в виде полого цилиндра. Стенка 14 ограничивает с боков соответствующую рабочую камеру 16, которая снизу ограничена днищем 18.Днище 18 состоит из семи расположенных уступами один над другим кольцевыми пластинами из листового металла, которые частично перекрывают друг друга с образованием между каждыми двумя соседними кольцевыми пластинами щелей, которые представляют собой кольцевые проходные отверстия в днище.На фиг.2 в виде сверху в качестве примера показаны подобная кольцевая пластина из листового металла, обозначенная позицией 17, и соответствующая кольцевая щель, обозначенная позицией 19.По центру днища 18 расположена форсунка 20, которая выполнена в виде кольцевой щелевой форсунки и не обозначенная на чертеже кольцевая щель которой проходит по всей окружности форсунки 20, которая тем самым обеспечивает кольцевое распыление жидкости в плоскости днища.Более подробно конструкция и принцип действия подобного днища описаны, например, в публикации DE 10248116 С1, которая в этом отношении включена в настоящее описание в качестве ссылки.Указанная выше распылительная форсунка с углом распыла, равным 180°, и угловой протяженностью сектора распыления жидкости, равной 360°, описана, например, в публикации DE 10232863 А1, которая в этом отношении включена в настоящее описание в качестве ссылки.Использование подобного днища в комбинации с подобной распылительной форсункой описано также в заявке РСТ/ЕР2004/010096 от 10.09.2004.Вокруг внутренней стенки 14 с отступом от нее расположена наружная стенка 22, между которой и стенкой 14 в результате образуется кольцевое пространство 24. Наружная стенка 22 выполнена несколько выше стенки 14, а ограниченное стенкой 22 пространство — сверху закрытой крышкой 26.С верхней стороны ограниченное стенкой 14 пространство закрыто качающейся сеткой 30, являющейся компонентом фильтровальной системы 28.В верхней части кольцевого пространства 24 расположено два кольцевых фильтра 32 и 33 V-образного профиля двух разных классов.Качающаяся сетка 30 служит для предварительной (грубой) очистки отходящего воздуха, фильтр 32 V-образного профиля служит для тонкой очистки отходящего воздуха, а расположенный под ним фильтр 33 V-образного профиля служит для сверхтонкой очистки отходящего воздуха.Под фильтровальной системой 28 в кольцевом пространстве 24 расположен двухступенчатый конденсатор 35, в который подается и из которого отводится через присоединения 37, 38 охлаждающая среда 40. В зависимости от типа отделяемых от отработавшего воздуха путем конденсации веществ, например, воды и растворителей, таких как ацетон, изопропанол, этанол и другие, температура проходящей через присоединения 37 и 38 охлаждающей среды 40 может составлять от -40 до +5°С.Внутренняя стенка 14 оканчивается с отступом от основания 41, которым снизу оканчивается наружная стенка 22. В результате между нижним концом внутренней стенки и основанием остается кольцевое отверстие 42. В зоне этого отверстия 42 расположен каплеотделитель 43, который находится над сборным поддоном 44, с которым соединен выпускной трубопровод 45, по которому сконденсировавшиеся жидкости поступают в сборный бак 46 (см. фиг.3).В пространстве 47, ограниченном сверху днищем 18, а с боку — стенкой 14, расположен вентилятор 48, работающий по типу центробежной воздуходувки. Такой всасывающий центробежный высокопроизводительный вентилятор приводится в действие гидравлическим, пневматическим или электрическим приводом. По центру над вентилятором 48 расположена форсунка 20, которую можно извлечь из аппарата 10, вынув снизу из днища 18. Имеющий примерно цилиндрическую форму и находящийся под днищем 18 корпус расположенной по центру форсунки 20 окружен отстоящей от него трубой 51.Вокруг трубы 51 расположен воздухонагреватель 52, в который подается и из которого отводится через выступающие наружу присоединения 54, 55 теплоноситель 57. В качестве такого теплоносителя может использоваться нагретая вода, горячая вода или водяной пар. Воздухонагреватель может быть также выполнен в виде электрического воздухонагревателя.В пространстве между наружной боковой стороной корпуса форсунки 20 и трубой 51 расположены заслонки 50.Между вентилятором 48 и воздухонагревателем 52 расположены еще одни заслонки 49.Изменяя положение заслонок, можно увеличивать или уменьшать расход нагнетаемого вентилятором 48 в направлении воздухонагревателя 52 рабочего воздуха, подаваемого непосредственно в воздухонагреватель 52 или подаваемого по байпасу между воздухонагревателем 52 и корпусом форсунки 20 к нижней стороне днища 18. Соответствующее регулирование положения заслонок осуществляется не показанной на чертеже системой управления.Стенки 14, 22 снабжены видимой в продольном и поперечном разрезах аппарата изоляцией 59, соответственно 61, благодаря которой конденсатор 35 и воздухонагреватель 52 термоизолированы друг от друга.Расположенный в кольцевом пространстве 24 конденсатор 35, вентилятор 48 и воздухонагреватель 52 являются компонентами устройства 60 для кондиционирования рабочего воздуха 21 и для обеспечения его циркуляции по замкнутому контуру.Для создания замкнутой циркуляционной системы рабочий воздух 21 после прохождения им через каплеотделитель 43 отводится из аппарата 10 по всасывающему трубопроводу 63, как это показано на фиг.3.Отводимый по всасывающему трубопроводу 63 рабочий воздух 21 сжимается компрессором 73 и по двум трубопроводам 74, 75 вновь подается в форсунку 20 в качестве распыляющего воздуха. Распыляемая форсункой 20 обрабатывающая среда 76 подготавливается в смесителе 67 с мешалкой 69 и нагнетается в форсунку 20 наносом 71.Как уже указывалось выше, форсунка 20 выполнена в виде кольцевой щелевой форсунки (с круговой распылительной щелью), распыляющей обрабатывающую среду во взаимодействии с распыляющим воздухом в виде примерно горизонтальной плоской струи над самой верхней кольцевой направляющей пластиной днища 20 с отступом от нее.Кольцевые пластины 17 расположены друг над другом таким образом, что рабочий воздух 21 выходит из днища в виде движущегося радиально изнутри наружу потока, отклоняемого затем радиально внутренней поверхностью стенки 14 вверх и захватывающего при этом частицы обрабатываемого материала, которые в последующем вновь падают по центру на головку форсунки 20, как это обозначено на фиг.1 соответствующими стрелками, указывающими направления движения рабочего воздуха и частиц обрабатываемого материала.Таким образом, частицы обрабатываемого материала завихряются в рабочей камере 16 проходящим через днище 18 рабочим воздухом 21, образуя, например, вихревой поток в виде тороидально вращающегося кольца. При этом обрабатываемый материал исключительно равномерно обрабатывается распыляемой в виде плоской струи жидкостью.Рабочий воздух 21 на верхнем конце рабочей камеры 16 выходит из нее и проходит при этом через качающуюся сетку 30, которой задерживаются захваченные рабочим воздухом крупные частицы твердого вещества, которые благодаря вибрации качающейся сетки вновь стряхиваются с нее, соответственно с ее нижней стороны, и возвращаются в рабочую камеру 16.Нижней стороной крышки 26 отходящий рабочий воздух 21 отклоняется вертикально вниз и равномерно подается в кольцевое пространство 24. Поток отходящего рабочего воздуха поступает в кольцевое пространство 24 сверху вниз и проходит через первый фильтр 32 V-образного профиля, а затем через второй фильтр 33 V-образного профиля, которыми от рабочего воздуха отфильтровываются также мельчайшие захваченные им частицы твердого материала.После этого отходящий рабочий воздух проходит через двухступенчатый конденсатор 35, которым от рабочего воздуха отделяются вода и другие растворители путем их конденсации. Образовавшийся конденсат скапливается в расположенном снизу сборном поддоне 44.Предусмотренные в системе каплеотделители 43 предназначены для дополнительного отделения от рабочего воздуха захваченных им мельчайших капелек жидкости.Очищенный таким путем отработавший рабочий воздух 21 поступает далее в пространство 47 и уже не содержит никаких возможных примесей, будь то твердые вещества или капельки жидкости. Часть этого рабочего воздуха всасывается во всасывающий трубопровод 63 и после описанного выше сжатия компрессором 33 подается в качестве распыляющего воздуха в форсунку 20.Рабочий воздух 21 подается воздуходувкой 48 в воздухонагреватель 52 и нагревается в нем до соответствующей температуры.В зависимости от положения заслонок 49, 50 рабочий воздух 21 пропускается непосредственно через воздухонагреватель 52 с большим или меньшим расходом.Нагретый в воздухонагревателе рабочий воздух затем поступает к нижней стороне днища 18, проходит через щели 19 в нем и сначала образует своего рода примерно горизонтальную воздушную подушку, на которую как бы «опирается» тороидально движущееся интенсивно псевдоожиженное кольцо из завихренных частиц обрабатываемого материала.Как показано на фиг.1 и 3, через присоединение 65, которое соединено с вентилятором 77, за которым установлены фильтры 79 с загрузкой из активированного угля, в системе может длительно поддерживаться определенное разрежение порядка 100 Па.В самой системе происходит постоянный кругооборот воздуха, т.е. отводимый по всасывающему трубопроводу 63 из внутреннего циркуляционного контура рабочий воздух вновь подается в него в качестве распыляющего воздуха через форсунку, в результате чего из всей системы не выходит никакое количество рабочего воздуха или в нее не требуется подавать воздух извне. Поскольку в подобных системах должно поддерживаться определенное давление ниже атмосферного, в них предусматривают называемый подпиточным или вспомогательным вентилятор 77, позволяющий создавать в системе разрежение порядка 100 Па и одновременно прокачивать воздух через фильтр 79 с загрузкой из активированного угля, соответственно преодолевать создаваемое этим фильтром сопротивление потоку.На практике вся система выполнена полностью герметичной, соответственно газонепроницаемой, а подпиточный вентилятор 77 всегда работает против пониженного давления, но не нагнетает никаких количеств воздуха по причине отсутствия его утечек.Обрабатываемый материал можно загружать в рабочую камеру 16 сверху при открытой крышке 26 и приподнятой качающейся сетке 30.Выгрузка обработанного материала происходит в радиальном или тангенциальном направлении через патрубок 82 с радиально или тангенциально установленной в нем заглушкой 84, которую можно извлекать из патрубка или вновь вставлять в него вручную либо механически/автоматически. Перемещаемый радиально и тангенциально рабочим воздухом 21 над днищем 18 продукт в виде частиц обрабатываемого материала автоматически попадает в разгрузочный патрубок 82 и через него поступает в соответствующий, не показанный на чертеже приемник.Показанная на чертежах конструкция обеспечивает также возможность исключительно простой очистки всех внутренних поверхностей системы.Так, например, все внутренние поверхности системы можно промывать промывочной или очищающей жидкостью с обеспечением ее циркуляции путем переключения вентилятора 48 на режим относительно медленного вращения, т.е. его переключения на работу в режиме, в котором достигается своего рода эффект стиральной машины.Для обеспечения легкого доступа к расположенным в кольцевом пространстве 24 частям устройства 60 можно выполнить поднимаемой всю наружную стенку 22 либо выполнить ее сегментированной на отдельные части в виде поднимаемых по отдельности вверх дверец.На фиг.4-6 показан выполненный по другому варианту предлагаемый в изобретении аппарат, обозначенный общей позицией 90.Поскольку этот аппарат 90 по многим конструктивным элементам схож с аппаратом, описанным выше со ссылкой на фиг.1-3, одинаковые в обоих вариантах детали и элементы обозначены одними и теми же позициями.Аппарат 90 имеет, как указано выше, вертикально расположенную емкость 92 в виде полого цилиндра, образующую рабочую камеру 94.Снизу рабочая камера 94 ограничена днищем 96, которое выполнено так же, как и описанное выше днище 18, по центру которого расположена соответствующая форсунка 20, к нижней стороне которой крепится вентилятор 48. Соответственно и в данном варианте предусмотрен воздухонагреватель 52 со своими присоединениями 54 и 55.Рабочая камера 94 в аппарате 90 также окружена кольцевым пространством 98, в котором расположены соответствующие детали и элементы устройства для кондиционирования рабочего воздуха.Так, в частности, и в этом варианте предусмотрены два кольцевых фильтра 100 и 101 V-образного профиля, которые расположены у верхнего, находящегося со стороны набегания потока рабочего воздуха конца кольцевого пространства 98.В отличие от аппарата 10 в аппарате 90 дополнительно предусмотрен третий фильтр 102 V-образного профиля, который по ходу потока рабочего воздуха расположен за вторым фильтром 101 V-образного профиля.Этот третий фильтр 102 V-образного профиля служит третьей статической ступенью фильтрования так называемого класса S, т.е. представляет собой фильтр для улавливания мелкодисперсных аэрозольных частиц (или фильтр с проведением процесса во взвешенном слое загрузки).Помимо этого в отличие от показанного на фиг.1 аппарата 10 в аппарате 90 используется не один конденсатор 35, а два конденсатора.Первый кольцевой конденсатор 104 расположен в кольцевом пространстве 98 по ходу потока за третьим фильтром 102 V-образного профиля и предназначен для удаления из рабочего воздуха воды путем выделения ее конденсата. Через соответствующие присоединения 37 и 38 в этот первый конденсатор подается, соответственно вновь отводится из него либо холодная вода с температурой, например, от 6 до 12°С, либо солевой раствор с температурой от -5 до 0°С. Образовавшийся в первом конденсаторе 104 водяной конденсат стекает в кольцевой сборный поддон 105 и по выпускному трубопроводу 106 поступает в сборный бак 46, описанный выше со ссылкой на фиг.3.Второй конденсатор 107 расположен у нижнего конца емкости 92, и через соответствующие присоединения 108, 109 в него подается и из него отводится охлаждающая среда, например, низкотемпературный охладитель (с температурой порядка -20°С), такой как фреон.Этот второй конденсатор 107 предназначен для выделения конденсата тех жидкостей, точка росы паров которых ниже точки росы водяного пара, например, органических растворителей. Образовавшийся во втором конденсаторе 107 конденсат стекает в расположенный снизу сборный поддон 110 и по выпускному трубопроводу 111 поступает во второй сборный бак 112, как это показано на фиг.6. Над вторым конденсатором 107 расположен перфорированный металлический лист 114, выполняющий функцию выравнивающего устройства для потока, благодаря которому вентилятором 48 подается к нижней стороне днища 96 через воздухонагреватель 52 более или менее выровненный поток рабочего воздуха.В крышке 123 аппарата 90 расположены устройство 116 для отсасывания рабочего воздуха, а также устройство 117 для его вдувания. Оба эти устройства 116, 117 скомбинированы между собой в том отношении, что они имеют общий всасывающе-нагнетательный наконечник 118, который показан прежде всего на фиг.5.Всасывающе-нагнетательный наконечник 118 опирается через опорный ролик 120 на верхнюю кромку 121 стенки емкости 92. По центру крышки 123 на ней закреплен также привод 122, приводящий всасывающе-нагнетательный наконечник 118 во вращение вокруг центральной вертикальной продольной оси аппарата 90, т.е. вокруг продольной оси своего приводного вала 124, как это показано на фиг.4 и 5.Как показано на фиг.5, всасывающе-нагнетательный наконечник 118 приводится во вращение по часовой стрелке, например, со скоростью от 5 до 10 об/мин. Верхний конец рабочей камеры, соответственно емкости 92 закрыт статической сеткой 113.Как показано в продольном разрезе на фиг.4, всасывающе-нагнетательный наконечник 118 имеет всасывающий патрубок 126, входное отверстие которого обращено к фильтру 100 V-образного профиля и расположено непосредственно над ним. У соответствующего нагнетательного наконечника 128 его выходное отверстие обращено к сетке 113 и расположено непосредственно над ней.Как показано в виде в плане на фиг.5, всасывающе-нагнетательный наконечник 118 располагается примерно радиально и одновременно в окружном направлении перекрывает определенную часть периметра самого верхнего фильтра 100 V-образного профиля. Через всасывающий патрубок вместе с воздухом всасываются задержанные фильтрами 100 и 101 твердые частицы. Одновременно с этим продувается расположенный радиально ближе к центру участок сетки 113.Как показано на фиг.6, комбинированное устройство для отсасывания и нагнетания воздуха соответствующими трубопроводами 136 и 138 соединено со всасывающим устройством 134 в виде промышленного пылесоса.Иными словами, всасывающее устройство 134 через всасывающий патрубок 126 и через фильтры 100 и 101 всасывает воздух, которым захватываются задержанные фильтрами твердые частицы 130, которые поступают во всасывающее устройство 134 и отфильтровываются в нем от потока воздуха, тогда как «отходящий воздух» возвращается в нагнетательный наконечник 128 и, проходя через сетку 113, сдувает прилипшие к ее нижней стороне частицы обрабатываемого материала 132 обратно в рабочую камеру 94, соответственно в завихренную над днищем 96 массу частиц обрабатываемого материала. Тем самым описанный выше процесс происходит в замкнутом циркуляционном контуре.Как показано на фиг.4, аппарат 90 снабжен присоединением 140 для подачи инертного газа во внутреннее пространство или его продувки инертным газом.В показанную на фиг.6 систему для поддержания создаваемого подпиточным вентилятором 77 разрежения дополнительно интегрирован газоанализатор 142, чувствительный элемент которого контактирует с проходящим по трубопроводу 144 рабочим воздухом. Этот газоанализатор 142 позволяет анализировать состав конкретного газа, прежде всего на наличие взрывчатой смеси, образование которой невозможно в том случае, когда содержание кислорода в рабочем газе остается ниже 6 об.%. Для поддержания концентрации кислорода в рабочем газе ниже указанного порогового значения в системе дополнительно можно предусмотреть соответствующие технические средства управления.

Устройство сжигания хлорсодержащих газов и

Устройство сжигания хлорсодержащих газов и жидкостей, в частности продуктов газификации и пиролиза отходов, содержит камеру сгорания, регенератор и блоки для подачи воздуха и выхода продуктов сгорания. Камера сгорания содержит разделенные между собой перегородкой и сообщающиеся для перехода между ними газов две части. Теплообменник выполнен с возможностью заполнения его газом или жидкостью и содержит две части, которые расположены сверху каждой из двух упомянутых частей камеры сгорания. Над каждой из упомянутых частей теплообменника расположены по две полости, одни из упомянутых полостей расположены над низкотемпературными секциями теплообменника, а другие — над высокотемпературными. В каждой полости, расположенной над высокотемпературной секцией теплообменника, содержится высокотемпературный фильтр и регенеративная набивка. Каждая из упомянутых полостей, расположенных над высокотемпературными или низкотемпературными секциями теплообменника, соединена с блоками для подачи воздуха и выхода продуктов сгорания таким образом, что, когда полость, расположенная над высокотемпературной секцией одной из частей теплообменника, соединена с блоком подачи воздуха, то полость, расположенная над низкотемпературной секцией этой же части теплообменника, и полость, расположенная над высокотемпературной секцией другой части теплообменника, соединены с блоком для выхода продуктов сгорания. Устройство содержит расположенный в переходе между частями камеры сгорания узел для подачи сжигаемых газов или жидкостей. Технический результат: исключение использования дополнительного топлива, обеспечение быстрого охлаждения для исключения восстановления диоксинов. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство сжигания хлорсодержащих газов и жидкостей, в частности продуктов газификации и пиролиза отходов, содержащее камеру сгорания, регенератор и блоки для подачи воздуха и выхода продуктов сгорания, отличающееся тем, что камера сгорания содержит разделенные между собой перегородкой и сообщающиеся для перехода между ними газов две части, теплообменник выполнен с возможностью циркуляции в нем газа или жидкости и содержит две части, которые расположены сверху каждой из двух упомянутых частей камеры сгорания, при этом над каждой из упомянутых частей теплообменника расположены по две полости, одни из упомянутых полостей расположены над низкотемпературными секциями теплообменника, а другие над высокотемпературными, при этом в каждой полости, расположенной над высокотемпературной секцией теплообменника, содержится высокотемпературный фильтр и регенеративная набивка, каждая из упомянутых полостей, расположенных над высокотемпературными или низкотемпературными секциями теплообменника, соединена с блоками для подачи воздуха и выхода продуктов сгорания таким образом, что, когда полость, расположенная над высокотемпературной секцией одной из частей теплообменника, соединена с блоком подачи воздуха, то полость, расположенная над низкотемпературной секцией этой же части теплообменника, и полость, расположенная над высокотемпературной секцией другой части теплообменника, соединены с блоком для выхода продуктов сгорания, при этом устройство содержит расположенный в переходе между частями камеры сгорания узел для подачи сжигаемых газов или жидкостей.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит блок для переключения соединения полостей, расположенных над высокотемпературными или низкотемпературными секциями теплообменника с блока для выхода продуктов сгорания на блок для подачи воздуха и наоборот.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что высокотемпературный фильтр выполнен из пористой керамики, а регенеративная набивка из каолиновой ваты.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что теплообменные трубы выполнены из кварцевого стекла.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что низкотемпературные секции двух частей теплообменника соединены посредством подводящего теплообменную жидкость или газ трубопровода, а каждая высокотемпературная секция содержит расположенный на ее периферии сборный трубопровод.

Изобретение относится к устройствам для сжигания, в частности, хлорсодержащих газов и жидкостей, в особенности продуктов газификации и пиролиза отходов.Одной из основных проблем сжигания являются образование диоксинов и дибензофуранов.Известно устройство, которое может быть использовано для сжигания хлорсодержащих газов и жидкостей, в частности продуктов газификации и пиролиза отходов (А.Н.Тугов, к.т.н. Г.А.Рябов, к.т.н В.Ф.Москвичев, к.т.н (ВТИ) Киловатты из мусора. Твердые бытовые отходы. (ТБО) январь 2007 г.), обеспечивающее ликвидацию диоксинов в газообразных продуктах сгорания. Реализация процесса требует большого количества добавочного топлива для повышения температуры сгорания низкокалорийных газов и подразумевает применение котла с медленным охлаждением продуктов сгорания. В процессе медленного охлаждения часть диоксинов восстанавливается, осаждается на активированном угле и улавливается фильтрами газоочистки.Целью настоящего изобретения является реализация указанного технологического процесса без использования добавочного топлива с быстрым охлаждением, исключающим восстановление диоксинов.Поставленная цель была достигнута настоящим изобретением.В устройстве сжигания хлорсодержащих газов и жидкостей, в частности продуктов газификации и пиролиза отходов, содержащее камеру сгорания, регенератор и блоки для подачи воздуха и выхода продуктов сгорания, согласно изобретению камера сгорания содержит разделенные между собой перегородкой и сообщающиеся для перехода между ними газов две части, теплообменник выполнен с возможностью прохождения его газом или жидкостью и содержит две части, которые расположены сверху каждой из двух упомянутых частей камеры сгорания, при этом над каждой из упомянутых частей теплообменника расположены по две полости, одни из упомянутых полостей расположены над низкотемпературными секциями теплообменника, а другие — над высокотемпературными, при этом в каждой полости, расположенной над высокотемпературной секцией теплообменника, содержится высокотемпературный фильтр и регенеративная набивка, каждая из упомянутых полостей, расположенных над высокотемпературными или низкотемпературными секциями теплообменника, соединена с блоками для подачи воздуха и выхода продуктов сгорания таким образом, что когда полость, расположенная над высокотемпературной секцией одной из частей теплообменника, соединена с блоком подачи воздуха, то полость, расположенная над низкотемпературной секцией этой же части теплообменника, и полость, расположенная над высокотемпературной секцией другой части теплообменника, соединены с блоком для выхода продуктов сгорания, при этом устройство содержит расположенный в переходе между частями камеры сгорания узел для подачи сжигаемых газов или жидкостей.Устройство предпочтительно содержит блок для переключения соединения полостей, расположенных над высокотемпературными или низкотемпературными секциями теплообменника с блока для выхода продуктов сгорания на блок для подачи воздуха и наоборот.Высокотемпературный фильтр предпочтительно выполнен из пористой керамики, а регенеративная набивка из каолиновой ваты. Теплообменные трубы предпочтительно выполнять из кварцевого стекла.Низкотемпературные секции двух частей теплообменника могут быть соединены посредством подводящего теплообменную жидкость или газ трубопровода, а каждая высокотемпературная секция содержит расположенный на ее периферии сборный трубопровод.Конкретный пример выполнения устройства показан на прилагаемых чертежах.На фиг.1 изображены поперечные разрезы устройства при различных направлениях потоков. На фиг.2 показан характер распределения температуры потоков в регенераторе при работе устройства.Устройство включает основание 1, теплоизолирующие стенки 2 с разделительной перегородкой 3. В нижней части разделительной перегородки выполнен ряд отверстий 4, в которые введены форсунки 5 подачи перерабатываемого газа или жидкости.В верхней части корпуса размещен двухсекционный теплообменник. Теплообменник включает подводящий трубопровод 6, трубы теплообменной поверхности, условно разделенные на низкотемпературную 7л, 7п, и высокотемпературные 8л, 8п секции. Нагретый теплоноситель поступает в сборный трубопровод 9, из которого он подается потребителю. Трубы высокотемпературной секции 8 используются в качестве опорной конструкции регенератора, состоящего из высокотемпературного фильтра 10 и регенеративной набивки 11. В качестве фильтра используется пористая керамика, а набивка выполняется из каолиновой ваты. Возможно выполнение однородного регенератора из гранитного гравия.Полость над секциями теплообменника разделяется на четыре изолированные части 12л, 12п и 13л, 13п. Полости 12 находятся над высокотемпературными частями теплообменника, а полости 13 — над низкотемпературными частями.Полости 12л, 12п соединяются с устройством переключения газовых потоков 14, поочередно соединяющего полости с дымососом 17, смежные полости в это время сообщаются с атмосферой. Полости 13л и 13п также поочередно подключаются к дымососу через обратные клапана 16л, 16п и регулировочные вентили 15л, 15п.Очищенные от органических соединений дымовые газы дымососом 17 подаются на химическую нейтрализацию кислых неорганических составляющих.Работает устройство следующим образом.Атмосферный воздух, под действием разрежения, создаваемого дымососом 17, последовательно проходит воздухозаборник, устройство переключения потоков 14, полость 12л, предварительно нагретую набивку 11л и фильтр 10л. В процессе прохождения нагретой набивки 11л и фильтра 10л воздух нагревается за счет отведения тепла, регулярно запасаемого при выходе продуктов сгорания в предыдущем цикле. Выходящий из фильтра воздух сдувает пыль, осевшую на нижней поверхности фильтра в предыдущем цикле. Пыль оседает на основании 1 и удаляется в процессе проведения регламентных работ. Тепловой баланс между снятым и подведенным теплом достигается при приблизительном равенстве Gг·Cрг=GB·Cрв; наличие значительного количества водяных паров в составе пиролизных газов приводит к нарушению этого соотношения, в результате чего температура продуктов сгорания на выходе регенератора оказывается недопустимо высокой. Выравнивание указанного соотношения производится путем искусственного повышения GB. Конструктивно это осуществляется путем разделения расхода воздуха (Gв), прошедшего регенеративную набивку и фильтр на два потока.Основной поток нагретого до 1200°C воздуха проходит отверстия 4 в разделительной перегородке 3. В поток воздуха вводится газ либо жидкость через форсунки 5. За счет высокой температуры воздуха происходит воспламенение и сгорание распыленного топлива, независимо от коэффициента избытка воздуха. В зависимости от направления движения воздуха направление факела изменяется на противоположное.В процессе горения происходит повышение температуры продуктов сгорания, в процессе подъема продуктов сгорания к теплообменнику происходит высокотемпературная выдержка продуктов сгорания. Время выдержки определяется объемом камеры.Далее весь расход продуктов сгорания последовательно проходит только через высокотемпературную секцию теплообменника 12л. В процессе смывания теплообменных труб часть тепла передается теплоносителю, циркулирующему внутри теплообменных труб. Прохождение газа через низкотемпературную секцию 13п предотвращается перекрытым клапаном 15п. При этом нагрев теплоносителя в низкотемпературной секции продолжается, в основном за счет излучения продуктов сгорания, в которых содержится значительное количество водяных паров и углекислоты, определяющих тепловое излучение газов. Пыль оседает на высокотемпературном фильтре 10л, дымовые газы последовательно фильтруются через фильтр 10л и набивку 11л. В процессе фильтрации через предварительно охлажденную набивку (см фиг.2) за счет ее развитой поверхности происходит быстрое охлаждение продуктов сгорания, обеспечивающее отсутствие диоксинов в продуктах сгорания.Вспомогательный поток нагретого до 1200°C воздуха после прохождения регенеративной набивки 11л, фильтра 10л и высокотемпературной части теплообменника 8л под действием разрежения, создаваемого дымососом 14, поворачивается и проходит низкотемпературную секцию теплообменника 7л. В процессе прохождения теплообменных труб с холодным внутренним теплоносителем, воздух остывает, нагревая теплоноситель, и через вентиль 16л и обратный клапан 15л, сбрасывается вместе с продуктами сгорания. Наличие заметного количества HCl в продуктах сгорания, в сочетании с высокой температурой, приводит к быстрой коррозии металлических теплообменных труб; предпочтительным вариантом является использование труб из кварцевого стекла. Применение таких труб позволяет получить на выходе сборного трубопровода 9 параметры газа (воздуха), обеспечивающие работу газовой турбины энергетической установки. Теплообменник полностью размещается в высокотемпературной зоне, что позволяет минимизировать поверхность теплообмена и стоимость теплообменника.Периодически производится переключение направления движения всех потоков газов, кроме движения теплоносителя внутри теплообменника.

Генератор энергии

Изобретение относится к машиностроению и может найти применение при снабжении гидропневмоэнергией механизмов, работающих от гидропневмоаккумулятора, для подзарядки гидропневмоаккумуляторов. Генератор энергии содержит связанную с гидропневмоаккумулятором камеру сгорания, связанную с баком для энергоносителя и баком для воды, снабженную предохранительными и обратными клапанами, оснащенную средством воспламенения энергоносителя и распределительным узлом. Камера сгорания выполнена в виде емкости с массивными стенками, рассчитанными на работу при давлении, по меньшей мере, 60 МПа, при этом в качестве средства воспламенения энергоносителя использованы емкость сжатого, как минимум до 5 МПа, воздуха, выполненная с возможностью сообщения с полостью камеры сгорания, и свеча накаливания. В состав генератора включен вакуум-насос, выход высокого давления которого сообщен с емкостью сжатого воздуха, а вакуумный выход которого сообщен с вакуумной емкостью. Распределительный узел выполнен с возможностью последовательного соединения полости камеры сгорания с вакуумной емкостью, затем с баком для воды и баком для энергоносителя, затем с емкостью сжатого воздуха, затем с гидропневмоаккумулятором, затем с атмосферой, с последующим повторением этой последовательности. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции и эксплуатации, снижение выброса токсичных газов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Генератор энергии, содержащий связанную с гидропневмоаккумулятором камеру сгорания, связанную с баком для энергоносителя и баком для воды, снабженную предохранительными и обратными клапанами, оснащенную средством воспламенения энергоносителя и распределительным узлом, отличающийся тем, что камера сгорания выполнена в виде емкости с массивными стенками, рассчитанными на работу при давлении, по меньшей мере, 60 МПа, при этом в качестве средства воспламенения энергоносителя использованы емкость сжатого, как минимум до 5 МПа, воздуха, выполненная с возможностью сообщения с полостью камеры сгорания, и свеча накаливания, при этом в состав генератора включен вакуум-насос, выход высокого давления которого сообщен с емкостью сжатого воздуха, а вакуумный выход которого сообщен с вакуумной емкостью, распределительный узел выполнен в виде патрубка, один конец которого скреплен с камерой сгорания, а другой наглухо перекрыт, при этом в его стенках выполнены сквозные отверстия, каждое из которых сообщено с полостью трубопровода, который через дистанционно управляемый запорный клапан и обратный клапан сообщен с одним из узлов коммутируемых с камерой сгорания, причем выхлопное отверстие камеры сгорания снабжено дистанционно управляемым выхлопным клапаном.2. Генератор энергии по п.1, отличающийся тем, что полости камеры сгорания придана округлая, предпочтительно шарообразная форма.3. Генератор энергии по п.1, отличающийся тем, что вакуумная емкость выполнена с возможностью сохранения вакуума около 0,1 МПа.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, в частности к генераторам энергии, в которых в качестве носителя энергии используются жидкости или газы. Устройство может найти применение, при снабжении гидропневмоэнергией механизмов, работающих от гидропневмоаккумулятора, для подзарядки гидропневмоаккумуляторов.Известен генератор энергии, содержащий связанную с гидропневмоаккумулятором камеру сгорания, связанную с баком для энергоносителя, снабженную предохранительными и обратными клапанами, оснащенную средством воспламенения энергоносителя и распределительным узлом (см. RU №2324828, кл. F02B 71/04, 2006).Недостатки этого устройства — ограниченный диапазон видов топлива, которые могут быть использованы в генераторе. Кроме того, при взрыве топлива в камере взрыва от воздействия взрывной волны происходит вспенивание рабочего тела, в качестве которого могут использоваться масляные жидкости, которое обволакивает свечу зажигания, что может прервать процесс включения, создания искры. Отсутствие системы охлаждения камеры взрыва ведет к ее перегреву, что может привести к аварийной ситуации. Кроме того, выхлопные газы существенно загрязняют атмосферу. При этом использование газа, как носителя энергии, полученной при взрывном сжигании топлива, вследствие их небольшой массы недостаточно эффективно.Известен также генератор энергии, содержащий связанную с гидропневмоаккумулятором камеру сгорания, связанную с баком для энергоносителя и баком для воды, снабженную предохранительными и обратными клапанами, оснащенную средством воспламенения энергоносителя и распределительным узлом (см. RU №2396445, F02B 71/00, F02B 75/32, 2008).Недостатки этого устройства — конструктивная сложность, в первую очередь камеры сгорания, которая определяет общую работоспособность устройства — наличие в ней подвижных элементов, способствующих повышению ее живучести при взрывном горении энергоносителя (топлива) — компенсирующих ударные нагрузки, проявляющиеся при этом. Кроме того, для работы устройства используется дистиллированная вода и ограниченный диапазон видов топлива, что усложняет эксплуатацию устройства и способствует росту эксплуатационных расходов.Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, — упрощение конструкции генератора и его эксплуатации.Технический результат, проявляющийся при решении поставленной задачи — упрощение конструкции генератора, в т.ч. камеры сгорания, в которой отсутствуют подвижные части, при этом полезно используется вся энергия генерируемой рабочей среды. Кроме того, появляется возможность использования любых видов углеводородного топлива, и газообразного (природный газ или очищенные горючие газы как углеводородные, так и водород), и жидкого, от мазута до бензина, и дизельного топлива. Кроме того, обеспечивается возможность использования неподготовленной пресной или минерализованной воды, в т.ч. морской. Кроме того, резко снижается выброс токсичных газов в выхлопе камеры сгорания. Конструкция нечувствительна к загрязнению топлива и воды твердыми частицами размером до 1-2 мм.Поставленная задача решается тем, что генератор энергии, содержащий связанную с гидропневмоаккумулятором камеру сгорания, связанную с баком для энергоносителя и баком для воды, снабженную предохранительными и обратными клапанами, оснащенную средством воспламенения энергоносителя и распределительным узлом, отличается тем, что камера сгорания выполнена в виде емкости с массивными стенками, рассчитанными на работу при давлении, по меньшей мере, 60 МПа, при этом в качестве средства воспламенения энергоносителя использованы емкость сжатого, как минимум до 5 МПа, воздуха, выполненная с возможностью сообщения с полостью камеры сгорания, и свеча накаливания, при этом в состав генератора включен вакуум-насос, выход высокого давления которого сообщен с емкостью сжатого воздуха, а вакуумный выход которого сообщен с вакуумной емкостью, при этом распределительный узел выполнен с возможностью последовательного соединения полости камеры сгорания с вакуумной емкостью, затем с баком для воды и баком для энергоносителя, затем с емкостью сжатого воздуха, затем с гидропневмоаккумулятором, затем с атмосферой, с последующим повторением этой последовательности. Кроме того, полости камеры сгорания придана округлая, предпочтительно шарообразная форма. Кроме того, вакуумная емкость выполнена с возможностью сохранения вакуума — около 0,1 МПа. Кроме того, распределительный узел выполнен в виде патрубка, один конец которого скреплен с камерой сгорания, а другой наглухо перекрыт, при этом в его стенках выполнены сквозные отверстия, каждое из которых сообщено с полостью трубопровода, который через дистанционно управляемый запорный клапан сообщен с одним из узлов коммутируемых с камерой сгорания, причем выхлопное отверстие камеры сгорания снабжено дистанционно управляемым выхлопным клапаном. Кроме того, трубопроводы, соединяющие узлы генератора энергии с камерой сгорания, снабжены обратными клапанами.Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».Признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение комплекса функциональных задач.Признаки «…камера сгорания выполнена в виде емкости с массивными стенками, рассчитанными на работу при давлении, по меньшей мере, 60 МПа…» обеспечивают упрощение конструкции камеры и возможность получения продуктов горения энергоносителя с более высокими параметрами (тем самым более полное использование энергии (давления) продуктов горения).Признак «…в качестве средства воспламенения энергоносителя использованы емкость сжатого, как минимум до 5 МПа, воздуха, выполненная с возможностью сообщения с полостью камеры сгорания, и свеча накаливания…» обеспечивает возможность использования широкого спектра моторного топлива и газа. При этом емкость сжатого воздуха обеспечивает работу в режиме, соответствующем режиму работы дизеля, реализуемого сжатием горючей смеси, а свеча — в режиме работы, подобном работе карбюраторного двигателя (при использовании газа или бензина).Признак «…в состав генератора включен вакуум-насос…» обеспечивает возможность формирования вакуума, обеспечивающего оперативный отбор энергоносителя (топлива) и воды из емкостей их хранения и их ввод в полость камеры сгорания.Признаки, указывающие, что у вакуум-насоса «…выход высокого давления … сообщен с емкостью сжатого воздуха, а вакуумный выход… сообщен с вакуумной емкостью» обеспечивают эффективность работы насоса, оба выхода которого обеспечивают формирование «полезного продукта».Признаки «…распределительный узел выполнен с возможностью последовательного соединения полости камеры сгорания с вакуумной емкостью, затем с баком для воды и баком для энергоносителя, затем с емкостью сжатого воздуха, затем с гидропневмоаккумулятором, затем с атмосферой, с последующим повторением этой последовательности…» обеспечивают реализацию рабочего цикла генератора энергии. При этом в качестве рабочего тела генерируется парогазовая смесь с более высокой массой, чем масса газовой смеси, и меньшим уровнем нагрева, что позволяет передать больший импульс энергии и оптимизировать температурные параметры работы узлов, принимающих или передающих рабочее тело.Признаки второго пункта формулы изобретения обеспечивают оптимальное, с позиций восприятия нагрузок от газов — продуктов горения энергоносителя, нагружение стенок камеры и исключают возможность образования в ней «застойных зон», подверженных образованию нагара.Признаки третьего пункта формулы изобретения обеспечивают эффективное всасывание воды и топлива в камеру сгорания из емкостей их хранения.Признаки четвертого пункта формулы изобретения раскрывают оптимальный вариант обеспечения коммутации всех узлов генератора, задействованных в процессе генерирования рабочего тела высокого давления, и оговаривают вариант схемы отвода выхлопных газов, не оказывающей влияния на процессы коммутации камеры сгорания с остальными ее узлами.Признаки пятого пункта формулы изобретения обеспечивают защиту узлов генератора от разрушения рабочим телом.Заявленное изобретение иллюстрируется чертежами, на которых показаны: на фиг.1 — общая схема генератора энергии; на фиг.2 — показан поперечный разрез распределительного узла.На чертежах показаны камера сгорания 1, патрубок 2, сквозные отверстия 3 в его стенке, дистанционно управляемые запорные краны 4, обратные клапаны 5, предохранительный клапан 6, гидропневмоаккумулятор 7, бак для энергоносителя 8, бак для воды 9, емкость сжатого воздуха 10, свеча накаливания 11, вакуум-насос 12 с выходом высокого давления 13 и вакуумным выходом 14, вакуумная емкость 15, выхлопное отверстие 16 с выхлопным клапаном 17.В составе генератора энергии использованы запорные краны 4 известной конструкции, рассчитанные на передачу рабочих агентов (газа или жидкости) под давлением, соответствующим рабочему давлению в трубопроводе, на котором запорное устройство установлено. Названные запорные краны выполнены дистанционно управляемыми. Управление работой узлов и элементов генератора энергии осуществляют посредством компьютеризованной системы управления, выполненной известным образом (на чертежах не показана) по типу используемой для управления двигателем в автомобилях, что позволяет точно дозировать расход энергоносителя и воды.Камера сгорания 1 выполнена в виде емкости с массивными стенками, рассчитанными на работу при давлении, по меньшей мере, 60 МПа, при этом полости камеры придана округлая, предпочтительно шарообразная форма. В качестве материала может быть использована сталь с высокой прочностью и вязкостью, например ШХ-15 (некаленная) и любые нержавеющие стали марок 12X13, 20X13 и т.п. В перспективе возможно использование и иных конструкционных материалов, в том числе композитных, включающих разнородные функциональные слои. Из соображений обеспечения прочности, предпочтительно, чтобы камера сгорания 1 формировалась как одно целое. При этом технологические отверстия в стенках камеры сгорания 1 (выхлопное 16, для ввода свечи накаливания 11, для предохранительного клапана 6, для присоединения цилиндрического патрубка 2 и т.п.) либо формируются при изготовлении камеры сгорания, либо по окончанию ее изготовления. Вместе с тем, возможен вариант формирования камеры сгорания из двух половинок, соединяемых затем разъемно — болтовыми соединениями и/или сваркой. Камера сгорания 1 может быть снабжена бандажом, выполненным, например, намоткой на нее стальной проволоки или нитей из синтетического термостойкого материала. Диаметр камеры сгорания 1 опытной установки составлял 90 мм.Патрубок 2 выполнен с цилиндрической внутренней полостью, сообщенной с полостью камеры сгорания 1, и в его стенке выполнены сквозные отверстия 3. Выхлопное отверстие 16 камеры сгорания 1 выполнено известным образом и снабжено отдельным дистанционно управляемым выхлопным клапаном 17. Может использоваться дистанционно управляемый выхлопной клапан любой известной конструкции, рассчитанный на рабочее давление, развиваемое в камере сгорания 1. Обратные клапаны 5 и дистанционно управляемые запорные краны 4, используемые в конструкции генератора, не отличаются по конструкции от известных, их рабочие характеристики должны соответствовать режимным параметрам работы генератора энергии.Кроме того, в составе генератора энергии использованы трубопроводы известной конструкции, рассчитанные на передачу рабочих агентов (газа или жидкости) под давлением, соответствующим рабочему давлению коммутируемых узлов устройства (на чертежах показаны линиями). Диаметр их проходного сечения достаточно велик — порядка 5 мм. Каждое сквозное отверстие 3, выполненное в стенке патрубка 2, соединено отдельным трубопроводом либо с гидропневмоаккумулятором 7, либо баком для энергоносителя 8, либо баком для воды 9, либо с емкостью сжатого воздуха 10, либо с вакуумной емкостью 15. На каждом из таких трубопроводов установлены дистанционно управляемые запорные краны 4 и обратные клапаны 5.Предлагаемое устройство может работать в нескольких режимах.Первый — это режим внутреннего взрыва топливно-воздушной смеси со сверхвысокой степенью сжатия (аналогично дизельному ДВС) за счет высокой степени сжатия примерно около 3 МПа с помощью емкости сжатого воздуха 10.Второй — это режим внутреннего воспламенения топлива или топливно-воздушной смеси с принудительным зажиганием от свечи накаливания 11, по типу двигателя внутреннего сгорания. Этот режим целесообразен при использовании газообразного топлива или бензина.Генератор энергии работает следующим образом.Для запуска генератора в работу по команде системы управления запорный кран 4, перекрывающий трубопровод от вакуумной емкости 15, открывается, за счет чего полость камеры сгорания 1 оказывается сообщена с ней, вследствие чего в камере сгорания 1 создается вакуум.На начальном этапе работы генератора подачу воды не осуществляют, поэтому по завершению процесса вакууммирования камеры сгорания 1 по команде системы управления запорный кран 4, перекрывающий трубопровод от бака для воды 9, остается закрытым, а трубопровод от бака для энергоносителя 8 открывается, за счет чего в полость камеры сгорания 1 подсасывается порция топлива. Далее по команде системы управления запорный кран 4, отделяющий камеру сгорания 1 от емкости сжатого воздуха 10, открывается, за счет чего в полости камеры сгорания 1 давление резко возрастает и при достижении давления в камере порядка 3 МПа происходит воспламенение энергоносителя (топлива) и его взрывное горение.Далее, после выгорания топлива (топливной смеси), по команде системы управления открывается обратный клапан 5, перекрывающий трубопровод, соединяющий камеру сгорания 1 и гидропневмоаккумулятор 7, что обеспечивает сброс рабочего тела в гидропневмоаккумулятор 7 и осуществляется его «подзарядка».По завершению процесса «подзарядки» гидропневмоаккумулятора 7 по команде системы управления открывается выхлопной клапан 17 и происходит сброс остатков газопаровой смеси из камеры сгорания 1 в атмосферу. Далее все повторяется до прогрева камеры сгорания до уровня, способного обеспечить эффективное испарение воды.Работа генератора после разогрева камеры сгорания 1 не отличается от описанной, кроме цикла подачи топлива: по команде системы управления запорные краны, перекрывающие и трубопровод от бака для воды 9 и трубопровод от бака для энергоносителя 8, открываются, за счет чего в полость камеры сгорания 1 подсасывается порция воды и топлива. Дозирование воды и топлива в смеси осуществляется по команде системы управления за счет регулирования продолжительности открытого состояния запорных кранов 4. При этом вода и топливо, попадая в полость камеры сгорания 1 с прогретыми стенками, интенсивно испаряются, способствуя отведению тепла от ее поверхности. Водяной пар при высокой температуре диссоциируется на кислород и водород, причем чем выше температура пара, тем выше степень диссоциации.Углерод топлива соединяется с кислородом воды, при этом топливо газифицируется, превращаясь в раскаленные газы — окись углерода и водород C+H2O=CO+H2, которые сгорают в кислороде атмосферного воздуха, превращаясь в диоксид углерода и воду.Эффект диссоциации воды позволяет дополнительно повысить эффективность сгорания топлива за счет дополнительного кислорода.Расход вакуума и сжатого воздуха восполняются работой вакуум-насоса 12.Описанная схема работы генератора энергии соответствует первому режиму работы и может быть реализована при сжигании дизельного топлива (на этапе запуска в работу) с последующей (после прогрева камеры сгорания) возможностью сжигания керосина и мазутов и их эмульсий в воде, причем доля воды может достигать 50%.Для сжигания бензина и газа требуется принудительное зажигание от свечи накаливания 11, при этом организация работы распределительного узла соответствует вышеописанной.

Определение места повреждения участка трубопровода

Определение места повреждения участка трубопровода с температурной неоднородностью Введение Место повреждения трубопроводов определяют, в основном, методами, принцип действия которых сводится к определению неизвестной величины скорости прохождения сигнала возмущения в среде, зависящей от многих факторов, но без учета температуры перекачиваемого продукта. Цели и задачи: — устанавливать датчики, которые улавливают волну возмущения, непосредственно на потоке, что позволит повысить чувствительность системы; — обеспечить возможность учета температуры перекачиваемого продукта во всех местах, где она отличается от температуры среды, что оказывает существенное влияние на точность определения момента и места повреждения трубопровода. Результаты 1. Установлено, что на подводных переходах выше определенной длины необходимо устанавливать с обеих сторон датчики повреждения трубопровода. 2. Установлено, что при прохождении трубопровода через места значительного изменения температуры температура транспортируемого продукта тоже меняется, в результате чего меняется скорость прохождения волн возмущения. Заключение Для повышения точности определения момента и места повреждения трубопровода необходимо учитывать температуру транспортируемого продукта, которая меняется в зависимости от температуры окружающей среды. , , , Истечение жидкости через ромбовидные щели // Актуальные вопросы трубопроводного транспорта нефти: сб. научн. тр. / ВНИИСПТнефть. Уфа, 1986. С. 73-78. Истечение вязких жидкостей через кольцевые и прямоугольные щели. М.: Гидромашиностроение, 1949. , , Определение коэффициента расхода через отверстия при аварийном опорожнении трубопроводов // Нефтепромысловое дело и транспорт нефти. М.: ВНИИОЭНГ, 1985. № 2. О влиянии числа Рейнольдса на величины коэффициентов сопротивлений диафрагм // Известия вузов. Авиационная техника. 1959. № 2. С. 105-112. Пат. 2371630 РФ, МПК F 16 D 5/00. Способ определения места негерметичности участка трубопроводной системы / , (РФ). 2006133806; Заявлено 21.09.2006; Опубл. 27.10.2009. Бюл. 30. Пат. 2232344 РФ, МПК F 17 D 5/02. Способ определения места течи жидкости или газа на участке трубопровода и устройство для его осуществления / , , , (РФ). 2002114588; Заявлено 03.06.2002; Опубл. 10.07.2004. Бюл. 19. , , , Оценка области применения метода динамического баланса для диагностики утечек в трубопроводе // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов: сб. научн. тр. / ИПТЭР. Уфа, 2005. Вып. 64. С. 15-19. Lerke G.E., Boldov N.G., Sviridov V.P., Sidorenko A.V. Istecheniye zhidkosti cherez rombovidnyye shcheli // Aktualynyye voprosy truboprovodnogo transporta nefti: sb. nauchn. tr. (Liquid discharge through rhomboid slots // Actual issues of the pipeline transport of oil: Symp. Scient. works) / VNIISPTneft. Ufa, 1986. P. 73-78. Yanyshin B.I. Istecheniye vyazkikh zhidkostey cherez kolytsevyye i pryamougolynyye shcheli (Viscous liquid dischardge through the annular and rectangular slots). Moscow: Gidromashinostroyeniye, 1949. Aliyev R.A., Kukhlev S.V., Rozenberg G.D. Opredeleniye koeffitsienta raskhoda cherez otverstiya pri avariynom oporozhnenii truboprovodov // Neftepromyslovoye delo i transport nefti (Determination of coefficient of discharge of a hole during pipeline emptying under emergency // STC, ser. «Oilfield business and transport of oil»). Moscow: VNIIOENG, 1985. No. 2. Levkoyeva N.V. O vliyanii chisla Reynolydsa na velichiny koeffitsientov soprotivleniy diafragm // Izvestiya vuzov. Aviatsionnaya tekhnika (About the Reynolds number effect on the resistance coefficient of diaphragms // News of universities. Aircraft engineering). 1959. No. 2. P. 105-112. Pat. 2371630 RF, MPK F 16 D 5/00. Sposob opredeleniya mesta negermetichnosti uchastka truboprovodnoy sistemy (Method of detecting leaking places of the pipeline system sector) / R.G. Sultanov, A.G. Gumerov (RF). 2006133806; Zayavleno 21.09.2006; Opubl. 27.10.2009. Byul. 30. Pat. 2232344 RF, MPK F 17 D 5/02. Sposob opredeleniya mesta techi zhidkosti ili gaza na uchastke truboprovoda i ustroystvo dlya ego osushchestvleniya (Method of detecting leaks of liquid or gas from a pipeline sector and a device for implementation of the method) / I.V. Kudinovich, K.B. Proskuryakov, G.V. Stulynikov, Yu.I. Olyshanskiy (RF). 2002114588; Zayavleno 03.06.2002; Opubl. 10.07.2004. Byul. 19. Gumerov A.G., Saduyeva G.Kh., Rakhmatullin Sh.I., Karamyshev V.G. Otsenka oblasti primeneniya metoda dinamicheskogo balansa dlya diagnostiki utechek v truboprovode // Problemy sbora, podgotovki i transporta nefti i nefteproduktov: sb. nauchn. tr. (Assessment of the field of application of dynamic balance method to detect leaks from a pipeline // Problems of gathering, treatment and transportation of oil and oil products: symp. scient. works / IPTER. Ufa, 2005. Vyp. 64. P. 15-19.

Осветительный прибор

Изобретение относится к светотехнике, в частности к осветительным устройствам на светодиодах. Техническим результатом является увеличение ресурса работы и повышение компактности конструкции при расширении функциональных возможностей. Устройство содержит светодиоды (С), установленные в герметичном корпусе и соединенные с источником электрической энергии, причем герметичный корпус (ГК) выполнен с прозрачной защитной стенкой — рассеивателем и системой жидкостного охлаждения в виде замкнутого циркуляционного контура, заполненного охлаждающей жидкостью (ОЖ) и снабженного циркуляционным насосом и устройством отвода тепла из циркуляционного контура. ГК выполнен с термоизоляцией и заполнен ОЖ. Каждый светодиод установлен в индивидуальном отражателе и снабжен радиатором. Светодиоды выполнены с однокристальными или многокристальными полупроводниковыми источниками света. Устройство отвода тепла из циркуляционного контура выполнено в виде теплообменника, в котором от ОЖ отводят тепло с помощью компрессионной или термоэлектрической холодильной установки. В ГК установлен, по меньшей мере, один температурный датчик. В качестве ОЖ использована прозрачная незамерзающая жидкость. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Осветительный прибор, содержащий установленные в герметичном корпусе светодиоды, соединенные с источником электрической энергии, причем герметичный корпус выполнен с прозрачной защитной стенкой-рассеивателем и системой жидкостного охлаждения в виде замкнутого циркуляционного контура, заполненного охлаждающей жидкостью и снабженного циркуляционным насосом и устройством отвода тепла из циркуляционного контура, отличающийся тем, что герметичный корпус выполнен с термоизоляцией, причем в герметичном корпусе установлены соединенные между собой с образованием светоотражающей монолитной панели отражатели, каждый светодиод установлен в индивидуальном отражателе и снабжен теплоотводным радиатором, светодиоды выполнены с однокристальными или многокристальными полупроводниковыми источниками света, герметичный корпус заполнен охлаждающей жидкостью и сообщен с циркуляционным контуром, снабженным расширительным бачком, выполненным в виде емкости с подвижным герметизирующим элементом, например поршнем или мембраной, устройство отвода тепла из циркуляционного контура выполнено в виде теплообменника, в котором от охлаждающей жидкости отводят тепло с помощью компрессионной или термоэлектрической холодильной установки, при этом в герметичном корпусе установлен, по меньшей мере, один температурный датчик, подключенный к системе регулирования работы холодильной установки и источника электрической энергии осветительного прибора для поддержания в герметичном корпусе оптимальной температуры охлаждающей жидкости для работы светодиода с возможностью снижения силы тока при подаче электрической энергии на светодиоды в случае, если холодильная установка не в состоянии обеспечить отвод тепла от светодиодов, например при ее выходе из строя, а в качестве охлаждающей жидкости использована прозрачная незамерзающая жидкость.2. Осветительный прибор по п.1, отличающийся тем, что в теплообменнике устройства отвода тепла из циркуляционного контура установлен испаритель компрессионной холодильной установки.3. Осветительный прибор по п.1, отличающийся тем, что холодные спаи термоэлектрической холодильной установки установлены в теплообменнике, а горячие спаи подключены к охлаждающему устройству.4. Осветительный прибор по п.1, отличающийся тем, что светодиоды выполнены с возможностью изменения спектрального состава света и интенсивности свечения.5. Осветительный прибор по п.1, отличающийся тем, что в качестве охлаждающей жидкости использован водный раствор диэтиленгликоля.

Изобретение относится к светотехнике, в частности к конструкциям осветительных устройств на светодиодах, предназначенных для установки в качестве фар дальнего или ближнего света автомобиля и светосигнального фонаря автомобилей, прожектора, например маяка, а также для декоративной подсветки фасадов зданий и эффективной подсветки различных объектов, например памятников или подвижных объектов, в частности автомобилей или судов.Известен осветительный прибор — фара для транспортного средства, содержащий отражатель, рассеиватель и источник света с нитью накала, размещенный в фокальной области отражателя (см., например, патент RU №11600459, МПК F21S 8/10, 27.02.1995).Данный осветительный прибор конструктивно прост и надежен в эксплуатации. Однако ему присущи недостатки, общие для всех источников света с лампами, выполненными с нитью накаливания, а именно малый срок службы и большое тепловыделение, что усложняет их эксплуатацию.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является осветительный прибор, содержащий установленные в герметичном корпусе светодиоды, соединенные с источником электрической энергии, причем герметичный корпус выполнен с прозрачной защитной стенкой-рассеивателем света и системой жидкостного охлаждения в виде замкнутого циркуляционного контура, заполненного охлаждающей жидкостью и снабженного циркуляционным насосом и устройством отвода тепла из циркуляционного контура (см. патент CN №101078507, кл. F21V 29/00, 28.11.2007).Светоизлучающие твердотельные источники света — светодиоды обладают высокой световой отдачей и небольшими размерами, что позволяет упростить конструкцию осветительного прибора, в частности фары, добиться снижения веса и размеров. Однако свои достоинства светодиоды реализуют в полной мере при эффективном отводе тепла. Описанная выше система охлаждения не позволяет эффективно отводить тепло непосредственно от светодиода, что приводит к необходимости увеличивать затраты энергии на отвод тепла.Задачей изобретения является создание простого по конструкции и надежного в эксплуатации осветительного прибора, приспособленного для установки в нем светодиодов.Технический результат заключается в том, что достигается возможность увеличить ресурс работы и повысить компактность конструкции осветительного прибора при расширении функциональных его возможностей.Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что осветительный прибор содержит установленные в герметичном корпусе светодиоды, соединенные с источником электрической энергии, причем герметичный корпус выполнен с прозрачной защитной стенкой-рассеивателем и системой жидкостного охлаждения в виде замкнутого циркуляционного контура, заполненного охлаждающей жидкостью и снабженного циркуляционным насосом и устройством отвода тепла из циркуляционного контура, герметичный корпус выполнен с термоизоляцией, причем в герметичном корпусе установлены соединенные между собой с образованием светоотражающей монолитной панели отражатели, каждый светодиод установлен в индивидуальном отражателе и снабжен теплоотводным радиатором, светодиоды выполнены с однокристальными или многокристальными полупроводниковыми источниками света, герметичный корпус заполнен охлаждающей жидкостью и сообщен с циркуляционным контуром, снабженным расширительным бачком, выполненным в виде емкости с подвижным герметизирующим элементом, например поршнем или мембраной, устройство отвода тепла из циркуляционного контура выполнено в виде теплообменника, в котором от охлаждающей жидкости отводят тепло с помощью компрессионной или термоэлектрической холодильной установки, при этом в герметичном корпусе установлен, по меньшей мере, один температурный датчик, подключенный к системе регулирования работы холодильной установки и источника электрической энергии осветительного прибора для поддержания в герметичном корпусе оптимальной температуры охлаждающей жидкости для работы светодиода с возможностью снижения силы тока при подаче электрической энергии на светодиоды в случае, если холодильная установка не в состоянии обеспечить отвод тепла от светодиодов, например при ее выходе из строя, а в качестве охлаждающей жидкости использована прозрачная незамерзающая жидкость.В теплообменнике может быть установлен испаритель компрессионной холодильной установки или холодные спаи термоэлектрической холодильной установки, а горячие спаи последнего могут быть подключены к охлаждающему устройству.Светодиоды выполнены, предпочтительно с возможностью изменения спектрального состава света и интенсивности свечения, а в качестве охлаждающей жидкости может быть водный раствор диэтиленгликоля.Анализ известного уровня техники показал, что представляется возможность увеличить ресурс работы при одновременном уменьшении габаритов и расширении функциональных возможностей осветительного прибора за счет создания эффективной системы жидкостного охлаждения светодиодов, для чего может быть задействована холодильная установка, которая, как правило, содержится в месте эксплуатации осветительного прибора, в частности холодильная установка кондиционера, которую все чаще устанавливают на транспортных средствах и в жилых помещениях. При этом варьированием свойствами охлаждающей жидкости, в частности температурой и цветом, можно менять спектральный характер света, излучаемого осветительным прибором, что в сочетании с использованием многокристальных светодиодов в значительной степени позволяет расширить функциональные возможности, например создавать фары, которые в зависимости от условий эксплуатации будут излучать различный по цвету свет, в частности белый в ясную погоду и желтый в туманную погоду. Как следствие нет необходимости в дополнительных противотуманных фарах, а это в свою очередь повышает компактность системы создания дальнего и ближнего света автомобиля. Кроме того, возможность регулировки температуры охлаждающей жидкости в сочетании с выполнением корпуса с теплоизоляцией и использованием датчика или датчиков температуры, подключенных к системе регулирования работы холодильной установки и источника электрической энергии осветительного прибора, позволяет при минимальных энергетических затратах поддерживать температуру охлаждающей жидкости оптимальной для работы светодиода и при этом представляется возможность поддерживать температуру прозрачной защитной стенки-рассеивателя света выше температуры окружающей среды, что позволяет избежать запотевания рассеивателя света и, как следствие, увеличить светоотдачу при любых погодных условиях или создать менее мощный и более компактный осветительный прибор. В то же время представляется возможность снижения силы тока при подаче электрической энергии на светодиоды в случае, если холодильная установка не в состоянии обеспечить отвод тепла от светодиодов, например при ее выходе из строя или в случае, если окружающая температура столь велика, что холодильная установка не позволяет обеспечить нормальную работу светодиодов.На чертеже представлен схематически осветительный прибор с компрессионной холодильной машиной.Осветительный прибор содержит установленные в герметичном корпусе 1 светодиоды 2, соединенные с источником электрической энергии (не показан на чертеже). Герметичный корпус 1 выполнен с прозрачной защитной стенкой 3 — рассеивателем света и системой жидкостного охлаждения 4 в виде замкнутого циркуляционного контура 5, заполненного охлаждающей жидкостью и снабженного циркуляционным насосом 6 и устройством отвода тепла из циркуляционного контура. Герметичный корпус 1 выполнен с термоизоляцией. Каждый светодиод 2 установлен в индивидуальном отражателе 7, причем последние соединены между собой с образованием светоотражающей монолитной панели 8. Каждый светодиод 2 снабжен теплоотводным радиатором 9. Герметичный корпус 1 заполнен охлаждающей жидкостью 10 и сообщен с циркуляционным контуром 5, снабженным расширительным бачком 11, выполненным в виде емкости с подвижным герметизирующим элементом, например поршнем или мембраной. Устройство отвода тепла из циркуляционного контура 5 выполнено в виде теплообменника 12, в котором от охлаждающей жидкости отводят тепло с помощью компрессионной или термоэлектрической холодильной установки 13. В герметичном корпусе 1 установлен, по меньшей мере, один температурный датчик 14, а осветительный прибор может быть выполнен с температурным датчиком 15 для контроля за температурой окружающей среды, при этом температурные датчики 14 и 15 подключены к системе 16 регулирования работы холодильной установки 13 и источника электрической энергии для поддержания в герметичном корпусе 1 температуры охлаждающей жидкости в зоне около прозрачной защитной стенки 3 выше температуры окружающей среды. Светодиоды 2 выполнены с однокристальными или многокристальными полупроводниковыми источниками света, а в качестве охлаждающей жидкости использована диэлектрическая прозрачная незамерзающая жидкость.В теплообменнике 12 устройства отвода тепла из циркуляционного контура 5 может быть установлен испаритель 17 компрессионной холодильной установки 13 или холодные спаи термоэлектрической холодильной установки 13, горячие спаи которой подключены к охлаждающему устройству.Светодиоды 2 могут быть выполнены с возможностью изменения цвета свечения, а в качестве охлаждающей жидкости может быть использован водный раствор диэтиленгликоля.Осветительный прибор работает следующим образом.При подаче напряжения на светодиоды 2, они излучают световую энергию, при этом происходит выделение тепловой энергии, которая через теплоотводные радиаторы 9 передается охлаждающей жидкости, которая, циркулируя по циркуляционному контуру 5, протекает через теплоизолированный герметичный корпус 1. Нагретая в герметичном корпусе 1 охлаждающая жидкость насосом 6 подается в теплообменник 12, где она охлаждается испарителем 17 или холодными спаями, соответственно компрессионной или термоэлектрической холодильной машины 13. Конденсатор компрессионной холодильной машины 13 или горячие спаи термоэлектрической холодильной машины 13 подключены к охлаждающему устройству 18 с возможностью принудительного охлаждения, соответственно рабочей жидкости компрессионной холодильной установки или горячих спаев термоэлектрической холодильной установки. Режим подачи охлаждающей жидкости в герметичный корпус 1 регулируется системой 16 регулирования в зависимости от показаний температурных датчиков 14 и 15. Как результат достигается возможность поддерживать температуру прозрачной защитной стенки 3 — рассеивателя со стороны наружной поверхности выше температуры окружающей среды. Расширительный бачок 11 позволяет регулировать объем циркуляционной системы 5 при изменении температуры, а следовательно, и объема, занимаемого охлаждающей жидкостью. Отвод тепла от холодильной машины 13 наиболее целесообразно производить принудительно проточной водой или набегающим потоком воздуха в случае установки осветительного прибора, соответственно на судне или транспортном средстве, хотя не исключены и другие виды отвода тепла.При выполнении светодиодов 2 многокристальными полупроводниковыми источниками света, в зависимости от погодных условий, изменяют спектральный состав света и интенсивность свечения.Настоящее изобретение может быть использовано на транспортных средствах, при декоративном освещении зданий и сооружений, в качестве маяков и в других местах, где требуется использование сравнительно мощных светодиодов.

Older posts

© 2017 setidengi.ru

Theme by Anders NorenUp ↑