Способ работы криогенной установки

 

1. СПОСОБ РАБОТЫ КРИОГЕННОЙ УСТАНОВКИ путем ступенчатого сйЕатия потока смеси рабочего газа и вспомогательного компонента, ступенчатого охлаждения смеси до температуры, близкой к температуре замерзания компонента , но ниже температурил окружак щей среды, с конденсацией и переохлаждением компонента, сепарации жидкого компонента и окончательной очистки от него рабочего газа при помощи адсорбции, дросселирования отсепарироваиного компо невта, смещения обратного потока рабочего газа с компонентом, выпаривания компонента и подогрева обратного потока смесью до температуры окружающей среды , отличающийся тем, что, с целью повышения эконстличности,- выделяют из потока смеси рабочего газа с жидким компонентом при температуре окружающей среды часть жидкого компо нента, ступенчато дросселируют ее до промежуточного давления, соединяют с потоком смеси, находящимся под этим да&пеиием , выпаривают путем подвода тепла (Л от потоков после их сжатия до .более визких давлений и затем направляют на поспедующее сжатие. , 2. Способ поп,1, отличающий с я тем, что в процессе выпарив ания жидкого компонента дополнительно подводят тепло от смеси, оставшейся цосле выделения из нее жидкого KOMIKTвента .: 00 оо

,„ЯЦ „„1041830

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ::

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3405394/23-06 (22) 02.03.82 ,(46) 15.09.83. Бюп. № 34 (72) В. П. Бепяков, Г,К.Лавренченко, .Б.А.Минкус, А.И.Шпифштейн, Н.И.Артеменко, А.Б.Баренбойм, С.В.Котенко и Г. Б. Наринский (71) Одесский технологический институт . холодильной промышленности и Научно-, производственное обьединение Криогенмаш (53) 621.592 (088.8) (56) 1. Terbot J Ì. А new hei ium

refr igerator for superconducting cable system.-"Advances in Cryogenic ,Епд!пеег ing, USA, 1975, чо1. 21, р. 190-196. (54) (57) 1. СПОСОБ РАБОТЫ КРИОГЕННОЙ УСТАНОВКИ путем ступенчатого сжатия потока смеси рабочего газа и вспомогательного компонента, ступенчатого охпаждения смеси до температуры, близкой к температуре замерзания компонента, но ниже температуры окружающей среды, с конденсацией и переохпаж р . Р 25 В 11/OO; F 25 J 1/00 дением компонента, сепарации жидкого

:-компонента и окончатепьной очистки от него рабочего газа при помощи адсорбции, .дроссепирования отсепарированного комцонеита, смещени обратного потока рабочего газа с компонентом, выпаривания компонента и подогрева обратного потока смесью до температуры окружающей средй, о т и и ч а ю m è и с я тем, что, с цепью повышения экономичности, выдепяют из потока смеси рабочего газа с жидким компонентом при температуре окружающей среды часть жидкого компсьнента, ступенчато дроссепируют ее до промежуточного давпения, соединяют с ïoтоком смеси, находящимся под этим дав- ф пением, выпаривают путем подвода теппа от потоков после их сжатия до бопее низких давлений и затем направпяют на аоспедующее сжатие.

2. Способ по и. 1, о т п и ч а ю m- и и с я тем, что в пропвссе выпаривания жидкого компонента допопнитепьно

-йодводят тепло от смеси, оставшейся поспе выдепения из нее жидкого комкаю» ,,@вита.

/

j00

CO

1830 2

10 ство 3, испаритель-конденсатор 4, секции

5,6, 7 и 8 турбокомпрессора, испарителитемпературе испарения компонента в этом аппарате. B испарителе-охладнтеле 11 поток смешивается с испарившимся компонентом и поступает на всасывание второй секпни 6. Сжатая там смесь последовательно охлаждается в испарителяхохладителях 9 и 10, смешивается в по45 следнем аппарате с паРами компонента и направляется в третью секцию 7. После этого смесь охлаждают в водяном холо. дильнике 12, испарителе-охладителе 9, где одновременно происходит смешение с парами компонента, и сжимают в последней секции 8 до конечного давления.

Находящуюся при этом давлении смесь

1 104

Изобретение относится к криогенной технике, в частности х способам работы криогенных установок большей производительности функционирующих на легких газах, Известен способ работы криогенной установки путем ступенчатого сжатия погока смеси рабочего газа и вспомогатель ного компонента, студенчатого охлаждения смеси до температууы, близкой к температуре замерзания компонента, но ниже1 температуры окружающей среды, с конденсацией и переохлаждением компоненФа, сепарации жидкого компонента и Окончательной очистки от него рабочего газа при помощи адсорбпни, дросселирования отсепарированного компонента, смешения обратного потока рабочего raea с компонентом, выпаривания компонента и подогрева обратного потока смесью до температуры окружающей среды (1 ).

Недостатком известного способа является невысокая экономичность, обусловпенная повышенным расходом энергии на сжатие рабочего газа и вспомогательного компонента, поскольку холод, вырабатываемый компонентом, компенсирует незначительную часть дополнительных затрат, связанных со сжатием последнего.

Цель изобретения — повышение экономичностии.

Поставленная цепь достигается тем, что согласно способу работы криогенной установки путем ступенчатого сжатия потока смеси рабочего газа и вспомогагеш ного компонента, ступенчатого охлажде ния смеси до температууи, близкой к тем. пературе замерзания компонента, но ниже температуры окружающей среды, с конденсацией и переохлаждением компонента, сепарации жидкого компонента и окончательной очистки от него рабочего газа при помощи адсорбпии, дросселирования отсепарированного компонента, смешения обратного потока рабочего газа с . ком-.: понюнтОм, выпаривания компонента н подогрева обратного потока смесью до reMпературы окружающей среды, выделяют из потока смеси рабочего газа с жидким компонентом при температуре окружающей среды часть жидкого комюнента, ступенчато дросселируют ее Ао промежу точного давления, соединяют с потоком смеси, находящимся под этим давлением, выпаривают путем подвода тепла or аотоков после их сжатия до более низких давлений и затем направляют на последу ющее сжатие.

В пропессе выпаривания жидкого компонента дополнительно подводят тепло от смеси, оставшейся после выделения из нее жидкого компонента.

На чертеже представлена схема криоч генной установки, реализующей предлагаемый способ.

Установка содержит криогенный блок

1, теплообменник 2, дроссельное устройохладители 9,10 и 11, водяной холодиль ник 12, конденсатор 13, дроссели 14,15 и 16, фазораэделитель 17 и адсорбер 18.

Установка работает следующим образом.

Рабочий газ, поступающий иэ криогенного блока 1 при низком давлении, подогревают в теплообменнике 2 теплом потока рабочего газа высокого давления и смешивают с поступающим через дросселя ное устройство 3 вспомогательным компонентом. Полученнную смесь подогревают в испарителе-конденсаторе 4 за счет теплообмена со сжатой смесью рабочего газа и вспомогательного компонента, часть которого находится в паровой фазе, а часть » в жидкой. В результате этого процесса происходят выпаривание компонента из потока низкого давления и кон денсаиия его паров в потоке сжатия смеси. Затем поток смеси низкого давления сжимают в первой секции 5 турбокомпрес . сора, охлаждают в испарителях-охладителях 9 и 10 и направляют в испарительохладитель 11, где температура потока лонижается до значения, близкого к охлаждают в конденсаторе 13 водой, в результате чего происходит ожижение компонента. Часть образовавшейся жидкости отделяют от смеси и последователь но направляют через дроссели 14,15 и

16 в испаритепи-охладители 9, 10 н ll, где происходит испарение компонента и

3 104 1 рост его концентрации в смеси. Смесь рабочего газа с оставшейся частью жидкого компонента проходит через испаритепи-охпадители 9,10 и 11, отдавая в каждом аппарате тепло потокам, направпя- g емым на всасывание в соответствукщие секции. В результате поспедующего охлаждения смеси в испаритепе-конденсаторе 4 попучают практически чистый рабочий гаэ и жидкий компонент, находящийся в пере-, t0 охлажденном состоянии. Поспе фазораэделитепя 17 компонент цро.ходит дроссель ное устройство 3 и смешивается с рабочим газом низкого давпения,а рабочий гаэ высокого давпения направпяется в адсорбер 18 для допоцнительной очистки от остатков компонента. Затем рабочий гаэ подают в теплообменник 2 и криогенный бпок 1, где вырабатывают иопод на требуемом температурном уровне.

Особенностью предлагаемого способа: работы является то, что предваритепьное охлаждение рабочего газа происходит

830 4 эа счет кипения вспомогатепьного комп нента, а это устраняет необхсд).мость иопопьэования дпя укаэанной- цени жидкого азота.

Конденсация компонента при температуре окружающей среды поэвопяет испольэовать это вещество и дпя уппотнення проточной части турбокомпрессора, повысив его герметичность. Дпя этого часть сконденсированного компонента (1-2%) выпаривают путем подвода теппа от сжатой смеси и используют в качестве затворного газа, подаваемого через паб ринтные уппотнения в проточную часть

;и в йодшипниковые камеры. Применение такого спосбба обеспечивает попную герметичность компрессора, что особенно важно при сжатии гепия ипи водорода.

Зкономическая эффективность изобретения заключается в уменьшении расхода энергии, потребляемой криогенной установкой.

l04l830

Составитель Ю. Суков

Редактор М. Петрова Текред Т,Фанта Корректор А. Дзятко.

Заказ 7105/40 Тираж 530 Подписное

BHHHllH Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, уп. Проектная, 4