Дистиляційні опріснювальні установки з механічною компресією пари як правило використовують в якості приводу відцентрові компресори. Однак застосування таких компресорів на установках з великою продуктивністю призводить до необхідності вирішити задачу забезпечення високої продуктивності при відносно невеликій частоті обертання компресора і невеликих габаритів. У зв'язку з цим в даній статті аналізується можливість заміни відцентрового парокомпрессора на компресор об'ємного типу, що теоретично може дозволити знизити частоту обертання (а, отже, навантаження на підшипники) парокомпрессора.

Анотація наукової статті з електротехніки, електронної техніки, інформаційних технологій, автор наукової роботи - Лисенко Ю.Д., Звягінцев В.А., Бірюк В.В., Лукач С.В., Архипов В.О.


ANALYSIS OF OPTIONS ON IMPROVING DEMINERALIZED WATER GENERATORS BASED ON VOLUME STEAM COMPRESSOR

Distillation desalination plant with mechanical vapor compression is usually equipped with centrifugal compressor as a drive. However, the use of such compressors on high-performance units leads to the need to solve the problem of ensuring high performance at a relatively low frequency of compressor rotation and small dimensions. Therefore, this article analyzes the possibility of replacing a centrifugal steam compressor with a bulk-type compressor, which can potentially reduce the rotational speed (and, therefore, bearing load) of the steam compressor.


Область наук:

  • Електротехніка, електронна техніка, інформаційні технології

  • Рік видавництва: 2019


    Журнал: Міжнародний науково-дослідний журнал


    Наукова стаття на тему 'АНАЛІЗ ВАРІАНТІВ ВДОСКОНАЛЕННЯ опріснювальних установок НА ОСНОВІ ПАРОКОМПРЕССОРА ОБ'ЄМНОГО ТИПУ'

    Текст наукової роботи на тему «АНАЛІЗ ВАРІАНТІВ ВДОСКОНАЛЕННЯ опріснювальних установок НА ОСНОВІ ПАРОКОМПРЕССОРА ОБ'ЄМНОГО ТИПУ»

    ?DOI: https://doi.org/10.23670/IRJ.2019.79.1.011

    АНАЛІЗ ВАРІАНТІВ ВДОСКОНАЛЕННЯ опріснювальних установок НА ОСНОВІ

    ПАРОКОМПРЕССОРА ОБ'ЄМНОГО ТИПУ

    Наукова стаття

    Лисенко Ю.Д.1, Звягінцев В.А.2, Бірюк В.В.3 '*, Лукач С.В.4, Архипов В.О.5

    l, 2, 3, 4, 5 Самарський національний дослідницький університет імені академіка С.П. Корольова, Самара, Росія

    * Корреспондирующий автор (viktor.urlapkin [at] gmail.com)

    анотація

    Дистиляційні опріснювальні установки з механічною компресією пари як правило використовують в якості приводу відцентрові компресори. Однак застосування таких компресорів на установках з великою продуктивністю призводить до необхідності вирішити задачу забезпечення високої продуктивності при відносно невеликій частоті обертання компресора і невеликих габаритів. У зв'язку з цим в даній статті аналізується можливість заміни відцентрового парокомпрессора на компресор об'ємного типу, що теоретично може дозволити знизити частоту обертання (а, отже, навантаження на підшипники) парокомпрессора.

    Ключові слова: Відцентровий парокомпрессор, водокільцевий вакуумний насос, вакуумний насос типу ROOTS, дистиляційна опреснительная установка.

    ANALYSIS OF OPTIONS ON IMPROVING DEMINERALIZED WATER GENERATORS BASED ON VOLUME

    STEAM COMPRESSOR

    Research article

    Lysenko Y.D.1, Zvagintsev V.A.2, Biryuk V.V.3 '*, Lukachev S.V.4, Arkhipov V.O.5

    1 2 3 4 5 Samara University, Samara, Russia

    * Corresponding author (viktor.urlapkin [at] gmail.com)

    Abstract

    Distillation desalination plant with mechanical vapor compression is usually equipped with centrifugal compressor as a drive. However, the use of such compressors on high-performance units leads to the need to solve the problem of ensuring high performance at a relatively low frequency of compressor rotation and small dimensions. Therefore, this article analyzes the possibility of replacing a centrifugal steam compressor with a bulk-type compressor, which can potentially reduce the rotational speed (and, therefore, bearing load) of the steam compressor.

    Keywords: Centrifugal steam compressor, water ring vacuum pump, vacuum pump of ROOTS type, distillation desalination plant.

    Вступ

    Найбільш придатними для вирішення поставленого завдання переходу на ПК зі зменшеними оборотами електродвигунів є безмасляні ПК об'ємного типу. Такі ПК знайшли застосування для випарних установок [1] ​​робочий процес яких має схожість з робочим процесом опріснювальних установок в частині необхідності компресії пара, однак, істотно відрізняється від них значеннями параметрів насиченої пари. Аналіз робочих параметрів ПК об'ємного типу показав, що для використання в опріснювальних установках, як штатних ПК і в якості технологічних макетів у виробництві для настройки автоматики ІК, найбільш підходять ПК об'ємного типу, виділені за ступенем підвищення тиску в окремий клас, який отримав назву «повітродувки »в силу найбільш частого застосування для відкачування і подачі повітря [2]. Назва класу не є перешкодою для застосування його представників для інших середовищ, включаючи водяну пару. З урахуванням потреби у високій об'ємної продуктивності ПК, в складі опріснювальної установки, були розглянуті можливості застосування повітродувок:

    - водокільцевого,

    - гвинтового,

    - типу ROOTS.

    Водокільцевий вакуумний насос

    Водокільцевий вакуумний насос або рідинний кільцевої насос - пристрої для отримання вакууму за рахунок притиснення рідини до стінок за рахунок дії відцентрових сил і передачі таким чином імпульсу від ротора, яким найчастіше служить робоче колесо з лопатками [3]. В якості приводу дистилляционной опріснювальної установки водокільцевий насос можна використовувати, прийнявши тиск в першого ступеня за тиск навколишнього середовища - таким чином - насос буде вакуумувати останню сходинку, відкачуючи повітряний пар в першу. Вакуумирование проміжних ступенів зазвичай здійснюється блоком вакуумирования на основі ежектора, але також може бути конструктивно виконано таким чином, щоб канали, за якими здійснюється вакуумирование з'єднувалися з водокільцеві Насоси.

    Принципова схема водокільцевого насоса представлена ​​на малюнку 1.

    1 - корпус

    2 - робоче колесо

    Мал. 1 - Схема водокільцевого вакуумного насоса

    Основними особливостями використання повітродувок об'ємного типу в якості ПК опріснювальних установок, в порівнянні з відцентровими ПК, є те що повітродувки всіх перерахованих типів випускаються серійно великою кількістю російських і зарубіжних виробників. Обороти електродвигунів цих повітродувок не перевищують цілком прийнятних за критеріями довговічності 3000 об / хв, причому виробники, комплектуючи нагнітач однієї моделі електродвигунами з різними оборотами і потужністю, отримують повітродувки, що відрізняються об'ємної продуктивністю і ступенем підвищення тиску [4].

    Повітродувки об'ємного типу мають властивість сталості об'ємної «геометричній» продуктивності, тобто, продуктивність по відкачали обсягом пара не залежить від тиску цього пара на вході повітродувки. Ця особливість роботи не змінює властивості самоподстройкі роботи елементів установки по продуктивності дистиляту, тобто, робота установки не залежить від типу (відцентрового, або об'ємного) ПК.

    Найбільш прийнятні за технічними характеристиками повітродувки забезпечують істотно більшу ступінь підвищення тиску, ніж розглянуті раніше відцентрові ПК [5].

    Вакуумний насос типу ROOTS

    Насос ROOTS - це багатоступінчасті двохроторннім вакуумні насоси (рис. 2) з двома лопатями. Між обертовими роторами підтримується гарантований зазор, завдяки чому не потрібно застосування масел. Насоси ROOTS виготовляються як одноступінчасті, так і багатоступінчасті.

    Дані насоси знайшли застосування в багатьох галузях промисловості. У комбінації з пластинчато-роторних насосом або іншим форвакуумним насосом вони дозволяють досягати розрядження до 2 10-4 мбар з великою швидкістю відкачування [6]. Завдяки відсутності тертя в роторах і високої надійності, двороторний насос ROOTS особливо добре зарекомендував себе на виробництві. Якір електродвигуна і ведучий вал насоса герметичні, завдяки чому в конструкції відсутні зовнішні манжети валів, а, отже, і потенційні течі.

    Мал. 2 - Вакуумний насос типу ROOTS: 1 - всмоктуючий фланець; 2 - Двомуфтовий ротор; 3 - вихлоп;

    4 - робочий об'єм насоса; 5 - клапан перепускний лінії

    Насоси ROOTS показують потужну продуктивність, швидкість роботи і, що дуже важливо для насосних систем, рівномірність відкачування носія.

    З огляду на вимоги високої енергоефективності та мінімальних габаритів, найбільш підходящим варіантом вакуумного насоса об'ємного типу є насос типу ROOTS.

    Основними особливостями використання вакуумних насосів об'ємного типу в якості ПК опріснювальних установок, в порівнянні з відцентровими ПК, є [7]:

    - насоси всіх перерахованих типів випускаються серійно великою кількістю російських і зарубіжних виробників;

    - обороти електродвигунів цих насосів не перевищують цілком прийнятних за критеріями довговічності 3000 об / хв [8], причому виробники, комплектуючи нагнітачі електродвигунами з різними оборотами і потужністю, отримують насоси, що відрізняються об'ємної продуктивністю і ступенем вакуумирования, або підвищення тиску;

    - насоси об'ємного типу мають властивість сталості об'ємної «геометричній» продуктивності, тобто, продуктивність насоса по відкачали обсягом пара не залежить від тиску цього пара на вході насоса [9]. Ця особливість роботи насосів об'ємного типу не змінює властивості самоподстройкі роботи елементів установки по продуктивності дистиляту, тобто, робота установки не залежить від типу ПК;

    - найбільш прийнятні за технічними характеристиками насоси (віднесені до розряду повітродувок за рівнем створюваного перепаду тиску) забезпечують суттєво більшу ступінь підвищення тиску, ніж розглянуті раніше відцентрові ПК.

    висновок

    З огляду на вимоги високої енергоефективності та мінімальних габаритів, найбільш підходящим варіантом вакуумного насоса об'ємного типу для використання в якості ПК опріснювальної установки є насос типу ROOTS.

    У зв'язку з вищезазначеною підвищеною продуктивністю насосів об'ємного типу є кілька варіантів їх використання в складі опріснювальної установки:

    - проста заміна відцентрового ПК на повітродувку об'ємного типу без зміни параметрів робочого процесу вимагає комплектації повітродувки електродвигуном зниженої потужності, оскільки в опріснювальних установках використовується тільки частина потенціалу повітродувки за ступенем підвищення тиску;

    - заміна відцентрового ПК на повітродувку об'ємного типу зі зміною параметрів робочого процесу, наприклад, зі зниженням температури кипіння в останньому щаблі, що дозволяє підвищити температурний напір і зменшити площу поверхні теплообміну ІК. Однак перехід на знижену температуру кипіння останнього ступеня вимагає збільшення об'ємної продуктивності повітродувки, внаслідок збільшення питомої обсягу пара, і, як було показано в попередньому пункті звіту, збільшує енерговитрати (як показано в попередньому пункті звіту);

    - використання потенціалу повітродувок об'ємного типу, по мірі підвищення тиску, для істотного підвищення тиску частині вторинного пара останнього ступеня і харчування цим робочим паром пароструминних ежекторів, що виробляють відкачування вторинного пара з останнього ступеня ІК. Такий підхід досить ефективно використовується в вакуумних установках для підвищення ступеня їх вакуумування при незмінній продуктивність вакуумних насосів [2]. В рамках проекту по створенню опріснювальних установок необхідно оцінити можливість використання підходу для підвищення їх енергоефективності за рахунок зниження потрібної продуктивності ПК. При цьому можливі два варіанти харчування ПК [10]:

    - харчування паром від виходу з пароструйного ежектора,

    - харчування вториннимпором безпосередньо з останнього ступеня ІК.

    фінансування

    Робота виконана в організації Головного виконавця НІОКТР за фінансової підтримки Міністерством освіти і науки Російської Федерації в рамках реалізації постанови Уряду РФ від 09.04.2010 р № 218 за договором про умови надання та використання субсидії від 01 грудня 2015 р № 02.G25.31.0150.

    Конфлікт інтересів

    Не вказано.

    Funding

    The work was carried out in the organization of the Chief Executive Officer of R & D with the financial support of the Ministry of Education and Science of the Russian Federation in the framework of the implementation of the Russian Federation Government Resolution No. 218 of April 9 2010 under an agreement on the conditions for granting and using subsidies of December 01, 2015 No. 02.G25.31.0150.

    Conflict of Interest

    None declared.

    Список літератури / References

    1. Повора А.А. Випарніапарати з рекомпрессия водяної пари - енергозберігаюча технологія і устаткування (ЕСВА) [Текст] / А.А. Повора, В.Ф. Павлова, Н.В. Корнілова, Н.А. Шіненкова // Світ гальваніки, 2015.

    2. Все про повітродувках [Електронний ресурс] / URL: http://www.makosh.spb.ru/ produkcija / vsye-o-vozdukhoduvkakh / Дата звернення до: 2017.

    3. Сигора Г.А. Огляд методів переробки розсолів, що утворюються в результаті роботи дистиляційних установок / Г.А. Сигора, Л.А. Нічкова, Т.Ю. Хоменко та ін. // Міжнародний науково-дослідний журнал. -2017. - № 12 Том 1. - С. 140-146.

    4. Дегремона С. А. Технічний довідник по обробці води. У 2 т. / С. А. Дегремона // переклад з фр. ТОВ «Новий журнал» за участю ТОВ «Лінгва Франка Тім» .- СПб .: Новий журнал. - 2007. - Т. 2. - С. 1696.

    5. Івлєва Г. А. Аналіз світового досвіду та науково-технічних розробок в області кондиціонування опріснених високомінералізованих вод для питних цілей / Г. А. Івлєва, Н. Н. Гусєв // Гірський інформаційно-аналітичний бюлетень (науково-технічний журнал). - 2011. - № 10. - С. 162-170.

    6. Слесаренко В. Н. Опріснювальні установки / В.Н. Слесаренко // Владивосток: ДВГМА, 2012.- 244 с. ISBN 58343-0007-3.

    7. Створення сімейства імпортозамінних енергозберігаючих установок, заснованих на застосуванні інноваційних технологій для опріснення морської води і отримання дистиляту з стічних вод

    продуктивністю до 10 м куб. / год: Звіт про патентні дослідження / рук. Лукач С.В .; Адмін. Шиманов А.А. [та ін.]. - Самара, 2016. - 60 с. - №ГР АААА-А16-116051110084-8.

    8. Бухміров В. В. Розрахунок коефіцієнта конвективної тепловіддачі (основні критеріальні рівняння) / В.В. Бухміров // Вид-во Іванівського державного енергетичного університету імені В.І. Леніна. - 2007. - С. 39.

    9. Воронін Г.І. Ефективні теплообмінники / Г.І. Воронін, Е.В. Дубровський. - М .: Машинобудування, 1973. -96 з.

    10. Рябчиков Б. Є. Сучасні методи підготовки води для промислового та побутового використання / Б. Є. Рябчиков / М.: Делі принт, 2004. -328 с.

    Список літератури англійською мовою / References in English

    1. Povorov A.A. Vyparnye apparaty s rekompressiey vodyanogo para - energosberegayuschaya tehnologiya i oborudovanie [Recompression evaporators steam - energy saving technology and equipment] (ESVA) [Tecst] / A.A. Povorov, V.F. Pavlova, N.V. Kornilova, N.A. Shinenkova // Mir galvaniki, 2015. [in Russian]

    2. Vse o vozduhoduvkah [Elektronnyi resurs] / Rezhim dostupa [All of the blowers [electronic resource] / Access]: http://www.makosh.spb.ru/ produkcija / vsye-o-vozdukhoduvkakh / Date of the application: 2017. [in Russian]

    3. Sigora G.A. Obzor metodov pererabotki rassolov, obrazuyushhikhsya v rezul'tate raboty distillyatsionnykh ustanovok [Review of methods for processing brines formed as a result of operation of distillation plants] / G.A. Sigora, L.A. Nichkova, T.YU. KHomenko and other. // Mezhdunarodnyj nauchno-issledovatel'skij zhurnal [International Research Journal]. - 2017. -№ 12 Tom 1. - S. 140-146. [In Russian]

    4. Degremon S. A. Tekhnicheskij spravochnik po obrabotke vody [Technical Handbook for Water Treatment]. V 2 V. / S. A. Degremon // perevod s fr. OOO «Novyj zhurnal» pri uchastii OOO «Lingva Franka Tim» [translation from Fr. LLC "New Journal" with the participation of LLC "Lingua Franca Tim"] .- SPb .: Novyj zhurnal [New magazine]. - 2007. - V. 2. - P. 1696. [in Russian]

    5. Ivleva GA Analiz mirovogo opyta i nauchno-tekhnicheskikh razrabotok v oblasti konditsionirovaniya opresnennykh vysokomineralizovannykh vod dlya pit'evykh tselej [Analysis of world experience and scientific and technical developments in the field of conditioning desalinated highly mineralized waters for drinking purposes] / GA Ivleva, NN Gusev // Gornyj informatsionno-analiticheskij byulleten '(nauchno-tekhnicheskij zhurnal) [Mining Information and Analytical Bulletin (scientific and technical journal)]. - 2011. - № 10. - P. 162-170. [In Russian]

    6. Slesarenko V. N. Opresnitel'nye ustanovki [Desalination plants] / V.N. Slesarenko // Vladivostok: DVGMA, 2012.244 p. ISBN 5-8343-0007-3. [In Russian]

    7. Sozdanie semejstva importozameshhayushhikh ehnergosberegayushhikh ustanovok, osnovannykh na primenenii innovatsionnykh tekhnologij dlya opresneniya morskoj vody i polucheniya distillyata iz stochnykh vod proizvoditel'nost'yu do 10 m kub./chas: Otchet o patentnykh issledovaniyakh [Creation of a family of import-substituting energy -saving plants based on the use of innovative technologies for desalination of sea water and obtaining distillate from wastewater with a capacity of up to 10 m3 / h: Report on patent studies] / Lukachev SV; SHimanov A.A. and other. - Samara, 2016. - 60 p. - №GR AAAA-A16-116051110084-8. [In Russian]

    8. Bukhmirov V. V. Raschet koehffitsienta konvektivnoj teplootdachi (osnovnye kriteriaTnye uravneniya) [Calculation of the coefficient of convective heat transfer (basic criterial equations)] / V.V. Bukhmirov // Izd-vo Ivanovskogo gosudarstvennogo ehnergeticheskogo universiteta imeni V.I. Lenina [Publishing house of the Ivanovo State Power University named after V.I. Lenin]. - 2007. - P. 39. [in Russian]

    9. Voronin G.I. EHffektivnye teploobmenniki [Effective heat exchangers] / G.I. Voronin, E.V. Dubrovskij. - M .: Mashinostroenie [Mechanical engineering], 1973. - 96 p. [In Russian]

    10. Ryabchikov B. E. Sovremennye metody podgotovki vody dlya promyshlennogo i bytovogo ispol'zovaniya [Modern methods of preparing water for industrial and domestic use] / B. E. Ryabchikov / M.: DeLi print, 2004. -328 p. [In Russian]


    Ключові слова: CENTRIFUGAL STEAM COMPRESSOR /Дистиляційні опріснювальні ВСТАНОВЛЕННЯ /ВАКУУМНИЙ НАСОС ТИПУ ROOTS /Водокільцевий вакуумний насос /ВІДЦЕНТРОВИЙ ПАРОКОМПРЕССОР /WATER RING VACUUM PUMP /VACUUM PUMP OF ROOTS TYPE /DISTILLATION DESALINATION PLANT

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити