Сосуд для отделения жидкого хладагента

Авторы патента:

F25B43 - Устройства для разделения или очистки газов или жидкостей (в форректификаторах или ректификаторах F25B 33/00); устройства для выпаривания остатка жидкого хладагента, например нагреванием (F25B 40/00 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2302591:

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Астраханский государственный технический университет" (ФГОУ ВПО АГТУ) (RU)

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к сосудам и аппаратам, выполняющим функции отделителя жидкости для защиты компрессора от гидравлического удара. Сосуд содержит горизонтальный корпус для сбора жидкого хладагента, патрубок ввода парожидкостной смеси и патрубок отвода пара. В патрубок отвода пара введен конус, который расположен неподвижно и соосно с патрубком и малым основанием на выходе патрубка. Конус образует две внутренние камеры, имеющие соединительные горизонтальные отверстия на стенке конуса. Внутренняя камера для сбора жидкого хладагента может быть закрыта снизу кольцевым основанием со сливными отверстиями. Внутренняя камера для пропуска пара может быть закрыта снизу крышкой, которая имеет входной канал, расположенный касательно к крышке и навстречу потоку парожидкостной смеси. Техническим результатом является повышение эффективности разделения парожидкостной смеси хладагента и обеспечение надежной защиты компрессора от гидравлического удара. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к сосудам и аппаратам, выполняющим функции отделителя жидкости для защиты компрессора от гидравлического удара.

Известно, что для защиты компрессора от гидравлического удара в составе холодильных установок применяют отделители жидкости (ОЖ) и вертикально-циркуляционные ресиверы (ВЦР). Парожидкостная смесь, поступающая из охлаждаемого объекта, разделяется на жидкую и паровую фазы вследствие резкого уменьшения скорости и изменения направления движения хладагента при нахождении в сосуде (в аппарате) (см. книгу "Холодильные машины". Под редакцией д.т.н. П.С.Тимофеевского. С.Петербург. Политехника, 1997, с.882). Таким образом, разделение смеси в ОЖ и ВЦР происходит под действием силы тяжести.

Несмотря на применение ОЖ и ВЦР, гидравлические удары остаются основной и тяжелой аварией (см. статью Ю.К.Соломахи "Анализ причин прорывов и утечек аммиака из холодильных установок". Холодильная техника. 1984. №4. С.48-60; см. статью О.А.Бахвалова "Основные причины аварий при эксплуатации аммиачных холодильных систем". Холодильная техника. 2001. №7. С.11-12).

Это вызвано тем, что эффективность разделения парожидкостной смеси в ОЖ и ВЦР значительно падает при возрастании тепловой нагрузки на охлаждаемый объект. Под действием теплоты происходит бурное вскипание хладагента, что увеличивает объем и массу поступающей парожидкостной смеси. Это в свою очередь приводит к возрастанию скорости ввода парожидкостной смеси в ОЖ и ВЦР, что способствует поступлению части жидкой фазы в компрессор.

Наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемому изобретению является ресивер циркуляционно-защитный (РЦЗ), выполняющий функции отделителя жидкости (см. статью Н.В.Товараса "Освоено серийное производство нового поколения аммиачных ресиверов". Холодильная техника. 1997. №5. С.12-13).

Для разделения парожидкостной смеси РЦЗ содержит:

- горизонтальный корпус, который является сборником жидкого хладагента;

- патрубок ввода парожидкостной смеси. Он расположен вертикально сверху корпуса и ближе к его концу;

- патрубок отвода паровой фазы в компрессор. Он расположен вертикально сверху корпуса и в противоположной стороне от патрубка ввода смеси;

- стояк с патрубком для слива жидкого хладагента (например, в насос), который расположен вертикально снизу корпуса напротив патрубка отвода паровой фазы;

- стояк с патрубком для ввода жидкого хладагента от регулирующего вентиля. Стояк расположен вертикально снизу корпуса на его середине.

Этот ресивер при выполнении функции ОЖ имеет следующие недостатки:

- при увеличении тепловой нагрузки на охлаждаемый объект эффективность разделения парожидкостной смеси в сосуде падает;

- при горизонтальном расположении корпуса сосуда высота ввода парожидкостной смеси мала (по отношению к уровню жидкости в сосуде), что снижает эффективность разделения смеси.

Техническая задача - создание сосуда холодильной установки с высокоэффективной функцией отделения жидкого хладагента и с сохранением технологии изготовления.

Технический результат заявляемого изобретения - повышение эффективности разделения парожидкостной смеси хладагента и обеспечение надежной защиты компрессора от гидравлического удара.

Этот результат достигается тем, что в заявляемый сосуд введен конус, который расположен неподвижно и соосно с патрубком отвода пара и малым основанием на выходе этого патрубка. Такое расположение конуса образует две внутренние камеры, которые имеют соединительные горизонтальные отверстия на стенке конуса. Одна внутренняя камера, предназначенная для сбора жидкого хладагента, закрыта снизу кольцевым основанием со сливными отверстиями. Вторая внутренняя камера, предназначенная для пропуска пара, закрыта снизу крышкой, которая имеет входной канал, расположенный касательно к крышке и навстречу потоку смеси.

Заявляемый сосуд представлен на чертеже. Он содержит:

- патрубок 1 отвода пара;

- конус 2;

- внутреннюю камеру 3 для сбора жидкого хладагента;

- внутреннюю камеру 4 для пропуска пара;

- горизонтальные щелевидные отверстия 5;

- крышку 6;

- корпус сосуда 7;

- входной канал 8 с увеличенной площадью входа;

- кольцевое основание со сливными отверстиями 9;

- патрубок 10 ввода парожидкостной смеси.

Сосуд работает следующим образом. Парожидкостная смесь из охлаждаемого объекта через патрубок 10 поступает в сосуд 7, где разделяется на пар и жидкость. При этом жидкость оседает в сосуде 7 под действием силы тяжести и уменьшения скорости, пар отсасывается компрессором через патрубок 1. При возрастании тепловой нагрузки на охлаждаемый объект увеличивается объем и масса парожидкостной смеси, которая через патрубок 10 поступает в сосуд 7, при этом возрастает скорость поступления смеси. В связи с этим определенная часть жидкой фазы остается во взвешенном состоянии и за счет касательного расположения входного канала 8 поступает в конус 2, где закручивается. Под действием центробежной силы капельки жидкости прижимаются к стенке конуса 2 и через отверстия 5 поступают в камеру 3, откуда по сливным отверстиям 9 стекают в сосуд 7. Пар, как легкая фаза смеси, проходит по камере 4 и выходит через патрубок 1 на компрессор.

В ресивере РЦЗ (прототип) отделение жидкой фазы из смеси происходит под действием силы тяжести Gt=mg, а в заявляемом сосуде - под действием центробежной силы (см. книгу Плановского Л.Н., Николаева П.И. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. Москва. Химия. 1987. С.48-51).

Фактор разделения Кр определяют следующим образом:

где m - масса частицы жидкого хладагента в парожидкостной смеси, кг;

g - ускорение силы тяжести, м/с²;

w - окружная скорость частицы массой m, м/с;

r - радиус вращения частицы массой m, м.

Скорость ввода парожидкостной смеси в заявляемый сосуд определена 6-8 м/с из условия надежной и экономичной работы холодильной установки (см. справочник "Проектирование холодильных сооружений". Холодильная техника. Под редакцией к.т.н. А.В.Быкова. Москва. Пищевая промышленность. 1978. С.80-86). Если принять окружную скорость w=7 м/с и максимальный радиус закручивания потока исходя из диаметра патрубка 1 (для ресивера РЦЗ-1.25, см. статью Товараса), то фактор разделения составит:

то есть в заявляемом сосуде эффективность разделения парожидкостной смеси в 80 раз выше прототипа.

Скорость отвода паровой фазы через соответствующий патрубок 1 определена 12-20 м/с (см. справочник. Под редакцией к.т.н. А.В.Быкова). Если принять окружную скорость в заявляемом сосуде w=14 м/с и уменьшение радиуса конуса, то согласно выражению (01) эффективность разделения парожидкостной смеси составит:

С увеличением емкости сосуда повышается диаметр патрубка отвода пара, поэтому возрастают размеры конуса. Это приводит к снижению фактора разделения. Он составит 282 для РЦЗ-4 (патрубок диаметром 0,2 м) и 226 для РЦЗ-8 (диаметр патрубка 0,25 м). Несмотря на некоторое уменьшение фактора разделения, его конечная величина остается достаточно высокой.

Таким образом, применение заявляемого сосуда в холодильной установке обеспечит надежную защиту компрессора от гидравлического удара, при этом не надо изменять технологию изготовления сосуда.

1. Сосуд для отделения жидкого хладагента, содержащий горизонтальный корпус для сбора жидкого хладагента, патрубок ввода парожидкостной смеси и патрубок отвода пара, отличающийся тем, что в патрубок отвода пара введен конус, который расположен неподвижно и соосно с патрубком и малым основанием на выходе патрубка, причем конус образует две внутренние камеры, имеющие соединительные горизонтальные отверстия на стенке конуса.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутренняя камера для сбора жидкого хладагента закрыта снизу кольцевым основанием со сливными отверстиями.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутренняя камера для пропуска пара закрыта снизу крышкой, которая имеет входной канал, расположенный касательно к крышке и навстречу потоку парожидкостной смеси.

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к прогрессивным многосистемным аммиачным холодильным установкам с насосно-циркуляционными схемами, и может быть использовано в других отраслях промышленности, например в химической.

Способ охлаждения и очистки газообразного гелия и устройство для охлаждения и очистки газообразного гелия // 2282116

Изобретение относится к криогенной технике. .

Ресивер холодильной установки // 2275561

Устройство для фильтрации криогенных газов // 2263860

Изобретение относится к области технической физики низких температур, в частности к криогенной технике, и может быть использовано в установках по переработке природного газа в сжиженный метан, а также для получения чистых газов в газоразделительных устройствах.

Способ сепарации тонкодисперсных капель криоагента и твердых частиц от криогенного газа // 2257518

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано в газоразделительных устройствах для очистки криогенных газов от тонкодисперсных примесей, а также в установках получения сжиженного природного газа.

Способ очистки криоагента // 2257517

Изобретение относится к области технической физики, в частности к криоагенной технике, и может быть использовано в газоразделительных устройствах, а также в установках по переработке природного газа в сжиженный газ.

Установка для осушки водорода в системе охлаждения электрического генератора // 2253936

Изобретение относится к электротехнике, в частности к установкам для осушки водорода в системе охлаждения электрического генератора с приводом в виде паровой турбины с конденсатором.

Способ отделения масла от хладагента в маслоотделителе холодильной установки и устройство для его осуществления // 2224959

Изобретение относится к холодильным машинам. .

Способ разделения смеси (три варианта) и способ прокачки теплоносителя (для применения в третьем варианте способа разделения смеси) // 2224958

Изобретение относится к разделению смеси абсорбента и рабочего агента, например, в абсорбционной холодильной машине. .

Вертикальный компрессор // 2221167

Охладитель-стабилизатор газа // 2303209

Холодильная установка с дозированной заправкой хладагента // 2305232

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано как в хладоновых, так и в аммиачных холодильных установках с насосно-циркуляционными системами охлаждения

Ресивер холодильной установки // 2324870

Отделитель жидкости // 2359185

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано в безнасосных аммиачных холодильных установках и станциях

Холодильная установка // 2367856

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано в двухступенчатых холодильных установках с насосно-циркуляционными и безнасосными системами охлаждения

Устройство для отделения паров масла из газовых смесей // 2412743

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам суфлирования маслобаков турбомашин

Сепаратор // 2477647

Ресивер холодильной установки // 2497053

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к прогрессивным аммиачным установкам с насосно-циркуляционными схемами, и может быть использовано в других отраслях промышленности, например в химической. Ресивер холодильной установки имеет цилиндрический корпус с разделительной колонкой. В нижней части корпуса ресивер имеет цилиндрический стояк, расположенный соосно с корпусом. На стояке размещены патрубки подвода жидкого хладагента и отвода масла. Ресивер содержит полый цилиндрический стакан, который расположен внутри стояка, соосно с ним. Цилиндрический стакан имеет патрубок отвода хладагента, расположенный тангенциально. Ресивер содержит цилиндрическую вставку, расположенную внутри цилиндрического стакана, соосно с последним, и образующую калиброванные отверстия с коническим днищем цилиндрического стакана, также имеющего калиброванное отверстие. Техническим результатом настоящего изобретения является увеличение интенсивности разделения аммиака и масла, что позволяет снизить удельные затраты электроэнергии на выработку единицы холода, повысить безопасность эксплуатации и надежность работы холодильной установки. 2 ил.

Всасывающая конструкция для холодильного компрессора // 2528215

Изобретение относится к всасывающей конструкции для холодильных компрессоров. Холодильный компрессор включает в себя кожух, несущий впускную всасывающую трубу. Указанная труба снабжена выпускным патрубком, открытым внутрь кожуха. Блок цилиндров установлен во внутреннем пространстве кожуха. Всасывающий глушитель установлен на блоке цилиндров. Указанный глушитель с внешней стороны содержит подводящую трубу, снабженную впускным патрубком. Впускной патрубок подводящей трубы выполнен прилегающим к выпускному патрубку всасывающей впускной трубы. Впускной патрубок подводит газовую фазу, при условии ее существования в потоке охлаждающей жидкости. Жидкая фаза, при условии ее существования в потоке охлаждающей текучей среды, направляется к области кожуха, внешней к впускному патрубку. Изобретение направлено на выполнение всасывающей конструкции, которая требует сокращенных затрат и не требует выполнения дополнительных деталей во внутреннем пространстве компрессора. 14 з.п. ф-лы, 12 ил.

Способ подготовки газа и газового конденсата // 2567296

Изобретение относится к подготовке газа и газового конденсата и может найти применение в газовой промышленности для промысловой подготовки скважинной продукции газоконденсатных месторождений. Способ включает сепарацию скважинной продукции газоконденсатного месторождения (I) с получением газа сепарации (II), водного конденсата (III), выводимого с установки, и углеводородного конденсата (IV), который дросселируют, смешивают с ШФЛУ (V) и остатком сепарации катализата (VI) и стабилизируют с получением газа стабилизации (VII) и товарного конденсата (VIII). Газ стабилизации (VII) подвергают каталитической переработке и сепарации с получением остатка сепарации катализата (VI) и газа сепарации катализата (IX), последний подвергают комплексной подготовке совместно с газом сепарации (II) с получением товарного газа (X) и ШФЛУ (V). При необходимости на стадии стабилизации выделяют остаточное количество водного конденсата и выводят его с установки. Техническим результатом является увеличение длительности межрегенерационного периода работы катализатора и упрощение стабилизации. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.