Немного истории История струйной техники насчитывает почти полтора столетия. В России еще в 1866 г. инженер А.И. Шпаковский изобрел пульверизатор, а в 1880 г. В.Г. Шухов получил привилегию (патент) на первое в мире парожидкостное устройство, которое стало применяться для сжигания мазута. Дальнейшее развитие подобных устройств шло по пути создания струйных (по нашей классификации [9] жидкостно-эжекционных) тягодувных устройств и струйных (газоэжекционных [9]) насосов. Теория струйной техники была глубоко разработана к 70-м годам прошлого столетия и обобщена в монографиях Е.Я. Соколова и Н.М. Зингера [14] и других. Струйные устройства привлекали свой простотой, компактностью, надежностью. Однако их применение ограничилось фактически областью вакуумирования и пневматического (в т.ч. парового) распыливания жидкостей. Объясняется это теми недостатками струйной техники, с которыми с течением времени оказалось все трудней мириться. Наименьший из них — высокие уровни шума, сопровождающие работу многих из них. Главный — низкий КПД энергопередачи, который оказался в разы ниже, чем у современных вентиляторов и насосов. Есть и другие, менее существенные недостатки, например, ограничения по производительности единичного устройства, снижение КПД с увеличением единичной производительности и т.д. Вместе с тем, простота и компактность указанных объектов инициировали попытки их применения в качестве тепломассообменных аппаратов. Одной из первых является работа, выполненная в Советском Союзе в 1943 г. Рамзиным и Давыдовым. Авторами исследовалась возможность использования для очистки дымовых газов аппарата типа водовоздушного эжектора. Попытка оказалась не очень удачной, работа дальнейшего развития не получила, а в 1955 г. Хольмберг (Финляндия) запатентовал аналогичное устройство. Продолжили эту цепочку фирмы «Варкаус-Вентури», «Щюте-Картинг» и многие другие. Насколько научных школ в различных странах в 50–70-е годы минувшего столетия продолжали исследования по применению струйных аппаратов для скрубберных процессов. Большинство результатов практического применения не находили. Положительный сдвиг наметился только тогда, когда вместо соплового насадка (образующего струю) стали применять центробежные форсунки (образующие «зонтик») распыла. При этом на порядок возросли коэффициенты эжекции, на два порядка поверхность контакта фаз, однако во столько же сократился развиваемый аппаратом напор. То есть был сделан первый шаг от тягодувного устройства к тепломассообменному аппарату. Однако решающим шагом послужила разработка теории и конструкций цельнофакельных форсунок и их ансамблей [15, 16], применение которых позволило поднять коэффициенты эжекции до нескольких тысяч. Это стало началом создания нового семейства интенсивных прямоточных распылительных контактных устройств. Их теория, классификация, области применения обобщены в монографии [9], а результаты современных внедрений, сопоставлений, анализа — в упомянутой серии статей. Кое-что по существу рассматриваемого вопроса Прежде всего следует иметь в виду, что в отличие от поверхностного теплообменника, где раздельно вытекают нагретая вода и конденсат (обессоленный, деаэрированный, пригодный для подачи непосредственно в котел), на выходе из смесительного подогревателя мы получаем водоконденсатную смесь, требующую полной или частичной обработки (умягчения, деаэрации), за исключением некоторых прямоточных распылительных аппаратов (о чем речь пойдет ниже). С другой стороны, эксплуатационные и капитальные затраты на поверхностные теплообменники значительно больше. Очевидно, что выбор способа передачи тепла от пара к воде (через стенку или при непосредственном контакте) должен основываться на технико-экономических расчетах. О струйных подогревателях нового поколения Новый всплеск предложений струйной техники пришелся на 90-е годы XX-го столетия и совпал с началом экономического подъема (в т.ч. и после дефолта) в России. Это прежде всего фирмы «КВАРК» с подогревателями ПВС, «ФИСОНИК» с одноименными подогревателями (в нескольких вариантах, различающихся условным диаметром), «ПРЕССМАШ» с подогревателями МПЭУ, «Группа ТСА-ТЕХНОЛОГИЯ» с пароводяными насосами-подогревателями ПНП [10–13]. Несмотря на различие названий, аббревиатур, маркировок, принципиально они ничем друг от друга не отличаются, также как и от классических газо- или пароструйных устройств (газоэжекционные или газожидкостные по нашей классификации [9]). Если опустить описание режимов течения (трансзвуковой и т.п.), нагромождение терминов, таких как «струйнофорсуночный» и т.п., то окажется, что мы имеем дело с самым обычным прямоточным (струйным) смесительным устройством, степень теплопередачи в котором, как и в любом другом близка к единице, а отличие определяется только потерями тепла (через внешнюю поверхность) в окружающую среду и характеризует прежде всего качество теплоизоляции. Другое часто упоминаемое достоинство струйных подогревателей — возможность создания более высокого давления воды на выходе из подогревателя, а не на входе. Это действительно так, но достигается отмеченный результат довольно дорогой ценой (о чем разработчики предпочитают не упоминать). Как мы уже говорили, КПД энергопередачи струйных устройств в 4–6 раз ниже, чем у насосов (обычно не превышает 16–20 %) и в большинстве случаев гораздо выгодней нагретую простым смесительным подогревателем воду перекачивать дальше обычным насосом. Все вышесказанное вовсе не означает, что мы категорически против использования струйной техники. Она применялась, применяется, будет и может применяться, но только там и в тех случаях, когда это экономически оправдано. Еще один тип устройств-приемников струйной техники — интенсивные прямоточные распылительные аппараты. Это аппараты серии «Радуга», разработанные НПО «ПОЛИТЕХНИКА». Как и в перечисленных выше струйных устройствах, эффективность передачи тепла от пара к воде в них близка к единице, при этом их отличают ряд дополнительных положительных характеристик. Они не шумят, давление в них атмосферное (если технология не предусматривает иное, например, вакуум или избыточное давление), единичная производительность не имеет принципиальных ограничений, также как и диапазон ее регулирования. Как и все аппараты указанной серии, они просты, надежны, удобны, долговечны. При этом «Радуге» присуще еще одно недоступное для струйной техники преимущество — подогрев воды (или утилизация пара) в них может сопровождаться ее глубокой деаэрацией (до любого заданного уровня).
Литература 1. В.С. Галустов. Тепломассообменные процессы и аппараты с непосредственным контактом фаз в теплоэнергетике. Журнал «Энергия и менеджмент», №4/2003. 2. В.С. Галустов. Обезжелезивание артезианских вод. Журнал «Энергия и менеджмент», №5/2003. 3. В.С. Галустов. О декарбонизации воды. Журнал «Аква-Терм», №5/2004. 4. В.С. Галустов. К выбору термических деаэраторов. Журнал «Энергия и менеджмент», №2/2000. 5. В.С. Галустов. Термическая деаэрация воды. Журнал «Энергия и менеджмент», №1/2004. 6. В.С. Галустов. Оптимизация систем охлаждения. Журнал «Аква-Терм», №3/2004. 7. В.С. Галустов. Оборотное потребление охлаждающей воды. Журнал «Аква-Терм», №4/2004. 8. В.С. Галустов, Л.А. Розенберг. Утилизация тепла и конденсата паровых выбросов. Журнал «Энергия и менеджмент», №4/2004. 9. В.С. Галустов. Прямоточные распылительные аппараты в теплоэнергетике. М., «Энергоатомиздат», 1989. 10. Т. Шавина. Уникальное оборудование для самого эффективного теплоснабжения. «Строительная газета» №36/1998; Информационные проспекты многопрофильного предприятия «КВАРК»; А. Сердечков. Технология «КВАРК» вне конкуренции. «Российская Федерация», №36/1998. 11. В.В. Фисенко. Аппараты «Фисоник» — энергосберегающая технология будущего. Журнал «Энергия и менеджмент», №1/1999; ФИСОНИК. Информационные проспекты Финансово-промышленной группы «Новые технологии». 12. Информационный проспект фирмы ПО «ПРЕССМАШ»; А.Ф. Недугов. Совершенствование теплообменников смешивающего типа с целью наилучшей их адаптации при утилизации пара. Журнал «Энергия и менеджмент», №4/2004. 13. Пароводяной насос-подогреватель типа ПНП. Информационный проспект фирмы ООО «Группа ТСА-ТЕХНОЛОГИЯ». 14. Е.Я. Соколов, Н.М. Зингер. Струйные аппараты. М., «Энергия», 1970. 15. Д.Г. Пажи, В.С. Галустов. Распылители жидкостей. М., «Химия», 1979. 16. Д.Г. Пажи, В.С. Галустов. Основы техники распыливания жидкостей. М., «Химия», 1984.
