Способ охлаждения газа и установкадля его осуществления

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<»>840661

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 050979 (21) 2818323/24-Об (51)М. Кл з

F 28 0 . 5/00

F 25 8 39/02 с присоединением заявки М—

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 230б,81.Бюллетень Мо 23

Дата опубликования описания 2 386.81 (53) УДК 621.565. . 048 (088.:". (72) Авторы изобретения

В. В. Кудрявцев н В.С. Тарасов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ ГАЗА И УСТАНОВКА

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к холодиль- ной технике, а именно к способам охлаждения газа путем испарения жидкого хладагента.

Известен способ охлаждения газа, преимущественно воздуха, путем испарения жидкого хладагента на теплообмен. ной поверхности в режиме пузырькового кипения при прохождении образующихся паров через слой жидкого хладагента с последукщей их сепарацией, причем испарение и сепарацию ведут в две стадии, характеризующиеся различными тепловыми нагрузками и давлениями f1).

Однако известный способ имеет недостаточную эффективность, вследствие значительного капельного уноса хладагента при работе B вакууме в условиях высоких тепловых нагрузок, когда во второй стадии испарения образуется большое количество пены, нарушающее проведение сепарации образующегося пара.

Известны установки для охлаждения газа укаэанным способом, содержащие корпус, частично заполненный жидким хладагентом, и размещенную в нем теплообменную поверхность, заключенную в кожух, который установлен с зазором по отношению к днищу корпуса и 30 имеет вертикальный патрубок, снабженный на выходном участке дроссельным устройством (2 ).

Однако в данном устройстве наблюдается большой унос капельной влаги при работе в вакууме в условиях высоких тепловых нагрузок.

Цель изобретения — уменьшение капельного уноса при работе в вакууме в условиях высоких тепловых нагрузок.

Поставленная цель достигается тем, что в процессе испарения дополнительно осуществляют подпитку из емкости, заполненной хладагентом, температуру в которой поддерживают более низкой по сравнению со слоем жидкого хладагента на обеих стадиях испарения, и для испарения на второй стадйи хладагент подают из емкости в два этапа с различной скоростью, меньшей на первом иэ них, путем создания положительного перепада давлений пара между испаряеьым хладагентом и паровым пространством емкости, а на втором этапе — путем создания там же отрицательного перепада давлений пара, причем положительный перепад давлений создают путем конденсации части пара в емкости, а отрицательный — путем

840661 перепуска части пара, образованного на первой стадии испарения, в емкость.

Кроме того, реализующая способ установка дополнительно содержит емкость, подключенную к корпусу в нижней части при помощи трубопровода, а в верхней — посредством паропровода, конец которого введен в корпус под уровень хладагента и снабжен переточ ным отверстием, на кожухе над теплообменной поверхностью соосно с паропроводом и с зазором по отношению к нему установлено сопло, причем диаметр сопла и величина зазора меньше диаметра паропровода, а диаметр. переточного отверстия меньше диаметра сопла. 15

На чертеже схематично представлена установка для осуществления способа.

Установка содержит корпус 1, частично заполненный жидким хладагентом щ

2, теплообменную поверхность 3, заключенную в кожух 4, который установлен с зазором 5 по отношению к днищу корпуса 1 и имеет вертикальный патрубок б, снабженный на выходном участке дроссельным устройством 7.

Установка дополнительно содержит емкость 8, подключенную к корпусу 1 в нижней части при помощи трубопровода

9, а в верхней — посредством паропровода 10 1 конец которого введен под ЗО уровень хладагента 2 и снабжен переточным отверстием 11. На кожухе 4 над теплообменной поверхностью 3 соосно с паропроводом 10 и с зазором 12 по отношению к нему установлено сопло 13, причем диаметр сопла 13 и величина зазора 12 меньше диаметра паропровода 10, а диаметр переточного отверстия 11 меньше диаметра сопла 13.

Корпус сообщается с окружающей сре- 4Q дой выхлопным патрубком 14. Для подвода и отвода газа в теплообменную поверхность 3 внутрь корпуса 1 введены подводящий и отводящий патрубки 15 и 16, соответственно.

Работа установки осуществляется следующим образом.

Горячий газ вводится в подводящий патрубок 15 и теплообменную поверхность 3 и выходит охлажденным из от- 5р водящего патрубка 16. Под кожухом 4 пар образуется и сепарируется от жидкости под более высоким давлением, ! чем в корпусе 1, вследствие наличия ! дроссельного устройства 7 на вертикальном патрубке б. Таким образом, испарение хладагента и сепарация пара от капель жидкости осуществляется на двух стадиях. На первой — под кожухом

4 при более высоких давлениях и тепловых нагрузках, на второй - в осталь-еО ной части корпуса 1, откуда пар выбрасывается в окружакщую среду через выхлопной патрубок 14.

Емкость 8 не обогревается газом, поэтому хладагент в ней имеет более 45 низкую температуру, чем в корпусе 1, что создает условия для конденсации в емкости части пара, поступающего в нее с одной иэ стадий испарения. На первом этапе (в начальный период работы установки), когда уровень хладагента 2 в корпусе 1 достаточно высок, чтобы жидкость заполнила зазор 12 и конец паропровода 10 и сделала невозможным попадание пара из-под кожуха 4 в емкость 8, паровое пространство пос тедней соединяют только с паровым пространством корпуса 1 при помощи переточного отверстия 11. Вследствие

1 конденсации части пара в емкости 8, давление над поверхностью жидкого хладагента в ней уменьшается. Это приводит к возникновению положительного перепада давлений пара в корпусе 1 и в емкости 8. Величина перепада давлений регламентируется размером переточного отверстия 11 и определяет замедление скорости подпитки слоя хладагента 2 из дополнительной емкости 8.

Чем меньше размеры переточного отверстия 11, тем больше возникающий положительный перепад давлений пара, тем медленнее происходит подпитка жидкого хладагента из емкости 8 и тем быстрее уменьшается уровень жидкого хладагента 2 в корпусе 1, способствуя резкому уменьшению уноса капель хладагента из установки. Полностью исключить переточное отверстие

11 нельзя иэ-за возможности уменьшения давления окружающей среды в процессе работы установки. В этом случае давление пара в корпусе 1 также уменьшится и жидкость из дополнительной емкости 8 вытолкнется в корпус 1, уровень жидкого хладагента 2 станет выше допустимого, большая часть его выбросится из установки, Наличие переточного отверстия 11 позволяет предотвратить такую ситуацию, На втором этапе, когда уровень жидкого хладагента 2 понизится до такой степени, что зазор 12 и конец паропровода 10 свободен от жидкости, пар из под кожуха 4 через сопло 13 устремляется в паропровод 10 и емкость 8.

Так как давление пара на первой стадии испарения под кожухом 4 больше, чем в остальной части корпуса 1 и диаметр сопла 13 больше диаметра переточного отверстия 11, давление па-, ра в емкости становится почти равным давлению пара под кожухом 4 и большим, чем в корпусе 1. Возникает отрицательный перепад давлений пара в корпусе 1 и емкости 8. В результате этого хладагент начинает выдавливаться из емкости 8 в корпус 1 со скоростью большей скорости испарения жидкого хладагента 2, и уровень последнего вновь начинает расти до тех пор, пока он не закроет зазор 12 и конец паропровода 10, после чего подпитка слоя жидкого хладагента 2 вновь

840661

Формула изобретения

Выл газ

ВНИИПИ Заказ 4745/60 Тираж 706 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 э амедлится. Когда, вследствие выработки хладагента, его уровень в корпусе 1 окончательно установится ниже зазора 12, отрицательный перепад давлений пара в корпусе 1 и емкости 8 будет способствовать максимальному использованию хладагента иэ емкости 8.

Для наиболее полного использования скоростного напора пара первой стадии испарения, диаметр паропровода

10 создают большим диаметра сопла 13 и величины зазора 12.

Эк номическая эффективность предлагаемого технического решения выражается в снижении величины уноса капель с образующимися в процессе охлаждения газа парами хладагента. 15

1. Способ охлаждения газ а, пре- що имущественно воздуха, путем испарения жидкого хладагента на теплообменной поверхности в режиме пузырькового кипения при прохождении образующихся паров через слой жидкого хладагента с последующей их сепарацией, причем испарение и сепарацию ведут в две стадии, характеризующиеся различными тепловыми нагрузками и давлениями, отличающийся тем, что, с целью уменьшения капельного уноса при работе в вакууме в условиях высоких тепловых нагрузок, в процессе испарения дополнительно осуществляют подпитку из емкости, заполненной хладагентом, температуру в которой поддерживают более низкой по сравнению, со слоем жидкого хладагента на обеих стадиях испарения, и для испарения на второй стадии хладагент подают из емкости в два этапа с различной скоростью, меньшей на первом иэ них, путем создания положительного перепада давлений пара между испаряеьнм хладагентом и паровым пространством емкости, à на втором этапе — путем создания там же отрицателЬного перепада давлений пара, причем положительный перепад давлений создают путем конденсации части лара в емкости, а отрицательный — путем перепуска части пара, образованного на первой стадии испарения, в емкость.

2. Установка для охлаждения газа по п. 1, содержащая корпус, частично заполненный жидким хладагентом, и размещенную в нем теплообменную по верхность, заключенную в кожух, который установлен с зазором по отношению к днищу корпуса и имеет вертикаль« ный патрубок, снабженный на выходном участке дроссельным устройством, о т л и ч а ю щ е A.с я тем, что, установка дополнительно содержит емкость, подключенную к корпусу в нижней части при помощи трубопровода, а в верхней - посредством паропровода, конец которого введен в корпус под уровень хладагента и снабжен переточным отверстием, на кожухе над теплообменной поверхностью соосно с паропроводом и с зазором по отношению к нему установлено сопло, причем диаметр сопла и величина зазора меньше диаметра паропровода, а диаметр пере" точного отверстия меньше диаметра сопла.

И ст оч ники и н формации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 652428, кл. F 28 0 5/00, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 643727, кл. F 28 D 5/00, 1977.