Устройство для ожижения газа

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЖИЖЕНИЯ ГАЗА, содержащее циркуляционный контур и включенные, в него источник ожижаемого газа, компрессор, с нагнетательной стороной которого связан сопловый ввод вихревой трубы. / и радиатор-охладитель горячего: потока вихревой трубы, отличающееся тем, что, с целью повышения экономичности, устройство дополнительно содержит охладитель, установленный на нагнетательной стороне компрессора перед сопловым вводом вихревой трубы, конденсатор, размещенный внутри вихревой трубы на ее оси, и накопительную емкость, причем конденсатор на входе подключен к сопловому вводу вихревой трубы, на выходе - к накопительной емкости, а радиатор-охладитель подсоединен к всасывающей стороне компрессора .

„„80„„1067318 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Ч51) F 25 J 1 00 F 25

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н. ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Р

СЬ

СЮ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3333373/23-06 (22) 07.08.81 (46) 15.01.84. Вюл. У 2 (72) А.И.Азаров, A.Ê.Ïoñòîåâ и Н.В.Круглов

453) 621 ° 56(088.8) (56) 1. Патент Японии 9 50-33267, кл. 70 В 42, опублик. 1981.

2. Патент CIQA 9 2920457, кл. 62-5, опублик. 1960. (54).(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЖИЖЕНИЯ

ГАЗА, содержащее циркуляционный контур и включенные.в него источник ожижаемого газа, компрессор, с нагнетательной стороной которого связан сопловый ввод вихревой трубы, l

I и радиатор-охладитель горячего. nol тока вихревой трубы, о т л и ч а ющ е е с я тем, что., с целью повышения экономичности, устройство дополнительно содержит охладитель, установленный на нагнетательной стороне компрессора перед сопловым вводом вихревой трубы, конденсатор, размещенный внутри вихревой трубы на ее оси, и накопительную емкость, причем конденсатор на входе подключен к.сопловому вводу вихревой трубы, на выходе — к накопительной емкости, а радиатор-охладитель подсоединен к всасывающей стороне компрессора.

1067318

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к устройствам для ожижения газа, преимущественно шестифтористой серы (элегаза), используемой в качестве электроизоляции в высоковольтных аппаратах.

Известно устройство для ожижения газов с использованием расшире ния газа в турбомашине с отводом внешней работы (1 3.

Недостатком этого устройства является то, что ожиженный газ получают при давлении в несколько раз более низком, чем давление исходного сжатого газа.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для ожижения газа, содержащее циркуляционный контур и включенные в него источник ожижаемого газа, компрессор, с нагнетательной стороной которого связан сопловый ввод вихревой трубы и радиатор-охладитель горячего потока вихревой трубы (2 3.

Однако это устройство характеризуется относительно низкой экономичностью.

Цель изобретения — повышение экономичности, Указанная цель достигается тем, что устройство для ожижения газа, содержащее циркуляционный контур н включенные в него источник ожижаемого газа, компрессор, с нагиетательной стороной которого связан сопловый ввод вихревой трубы, и радиатор-охладитель горячего потока вихревой трубы, дополнительно содержит охладитель, установленный на нагнетательной стороне компрессора перед сопловым вводом вихревой трубы, конденсатор, размещенный внутри вихревой трубы на ее оси, и накопительную емкость, причем конденсатор на входе подключен к сопловому вводу вихревой трубы, на выходе— к накопительной емкости, а радиаторохладитель подсоединен к всасывающей стороне компрессора.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит источник l компрессор 2, вихревую трубу 3, самовакуумирующуюся со щелевым.диффу. зором, радиатор-охладитель 4, охладитель 5, конденсатор б и накопительную емкость 7.

Устройство работает следующим образом.

При включении компрессора 2 в работу газ из йсточника 1 сжимает» ся в компрессоре 2 и подается в охладитель 5. После охладителя 5 поток газа разделяется на две части, одна из которых (вспомогательная) направляется в сопловый ввод вахревой трубы 3 и разгоняется до скорости, равной или близкой к скорости звука, а другая часть вводится в конденсатор 6.

Высокоскоростной поток газа, истекающий из соплового ввода в полость вихревой трубы 3, приобретает в этой полости вращательный, вихревой вид движения с интенсивными турбулентными пульсациями различного масштаба в поле центробежных сил.

В этих условиях возникает вихревое энергетическое разделение в вихревом потоке (эффект Ранка), за счет чего тепло от возлеосевых слоев вихря отбирается к периферийным слоям с понижением на десятки градусов температуры первых и повышением температуры последних.

Нагретые при энергоразделении в вихревой трубе 3 периферийные слои вихревого потока с высокой частотой вращения входят в каналы, имеющие вид щелевых диффузоров. Здесь происходит эффективное преобразование кинетической энергии нагретого потока в потенциальную энергию давления. давление газа возрастает до уровня, превышающего или равного давлению газа на всасывающей стороне компрессора 2. Нагретый поток отдает тепло окружающей среде в радиаторе-охладителе 4 и всасывается вместе с вновь поступающим из источника 1 газом в компрессор

Таким образом, ожижаемый поток, вводимый в конденсатор 6, интенсивно охлаждается. При этом величина коэффициента теплоотдачи от внешней поверхности конденсатора б к холодным турбулентным интенсивно вращающимся слоям в осевой зоне вихревой трубы 3 может существенно превышать

1 кВт/м град, а температура возлеосевых слоев вихря при необходимости, может быть существенно ниже уровня

220-260 К.

Использование диффузоров позволяет получить в воэлеосевой зоне вихревой трубы (т.е. в слоях, омывающих снаружи конденсатор б) давление в несколько раз более низкое, чем давление тррможения на выходе из диффузоров. Это увелнчивает .кажущуюся степень расширения газа в осевой зоне и соответственно снижает уровень температур с ней. Отнесенная к внешней поверхности конденсатора б плотность теплового потока очень велика (в среднем более

2-3 Вт/см2), поэтому конденсатор б и охватывающая его вихревая труба 3 компактны. Для. улучшения теплоотвода от потока, движущегося внутри

1067318

Составитель В.Шаманаев

Редактор H.Киштулинец Техре@Л.Мартяшева Корректор А. Повх

Заказ 11189/43 Тирам 520 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Уигород, ул. Проектная, 4 конденсатора 6, последний выполняют с внутренним оребрением (не показано),. преимущественно в виде припеченного к внутренней поверхности теплопроводного наполнителяпористой меди.