RU2154785C1 - Cryogenic system for liquefaction of air - Google Patents
Cryogenic system for liquefaction of air Download PDFInfo
- Publication number
- RU2154785C1 RU2154785C1 RU99110180A RU99110180A RU2154785C1 RU 2154785 C1 RU2154785 C1 RU 2154785C1 RU 99110180 A RU99110180 A RU 99110180A RU 99110180 A RU99110180 A RU 99110180A RU 2154785 C1 RU2154785 C1 RU 2154785C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- cryogenic
- throttle valve
- heat exchanger
- line
- Prior art date
Links
Landscapes
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области криогенной техники по ожижению воздуха и криогенных холодильных машин, работающих по обратному циклу Стирлинга. The invention relates to the field of cryogenic air liquefaction techniques and cryogenic refrigeration machines operating on the reverse Stirling cycle.
Известны технические решения для газификации сжиженных газов перед их раздачей потребителям с применением насосов высокого давления (Вопросы глубокого охлаждения. /Сб. статей под ред. проф. М.П.Малкова/. Изд.: "Иностр. литература", М., 1961, стр. 287-288). Known technical solutions for the gasification of liquefied gases before distributing them to consumers using high pressure pumps (Questions of deep cooling. / Sat articles edited by prof. MPMalkov /. Ed .: "Foreign Literature", M., 1961 , p. 287-288).
Известно устройство сосуда Дьюара для жидкого азота с вакуумно-порошковой изоляцией (Соколов Е.Я., Бродянский В.М. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения: Учеб. пособие для вузов. - 2-е изд., - М.: Энергоиздат, 1981, стр.202). A device of the Dewar vessel for liquid nitrogen with vacuum-powder insulation is known (Sokolov E.Ya., Brodyansky V.M. Energy fundamentals of heat transformation and cooling processes: Textbook for universities. - 2nd ed., - M.: Energoizdat 1981, p. 202).
Известно, что в области криогенных температур (60 - 160 К) наиболее высокоэффективным циклом является обратный цикл Стирлинга. Эффективность криогенных машин Стирлинга практически в 2 раза выше по сравнению с другими установками, применяемыми для сжижения газов (Усюкин И.П. Установки, машины и аппараты криогенной техники. М.:Легкая и пищевая промышленность, 1982, стр.185-186.)
Известно устройство газовой холодильной машины "Филипса", работающей по обратному циклу Стирлинга, предназначенной для ожижения воздуха (Вопросы глубокого охлаждения./Сб. статей под ред. проф. М.П.Малкова./ Изд.: "Иностр. литература", М., 1961, стр. 35).It is known that in the range of cryogenic temperatures (60–160 K), the reverse Stirling cycle is the most highly efficient cycle. The efficiency of cryogenic Stirling machines is almost 2 times higher compared to other plants used for gas liquefaction (IP Usyukin Installations, machines and apparatuses of cryogenic technology. M.: Light and food industry, 1982, pp. 185-186.)
A device of the gas refrigerating machine "Philips", operating on the reverse Stirling cycle, designed to liquefy the air (Questions of deep cooling. / Collection of articles edited by prof. MPMalkov. / Publishing house: "Foreign literature", M ., 1961, p. 35).
Однако существующие в настоящее время криогенные машины Стирлинга имеют невысокую производительность. However, the currently existing cryogenic Stirling machines have low productivity.
Известно устройство воздушного ожижителя по циклу Гэмпсона с большой производительностью, включающего в себя линию подачи воздуха, компрессор, очиститель, противоточный теплообменник, дроссельный вентиль, емкость с жидким воздухом, линию подачи несконденсировавшегося воздуха, соединяющую емкость с жидким воздухом, и компрессор. (Р.Б. Скотт. Техника низких температур. Перевод под ред. проф. М.П. Малкова, М.: Изд. иностр. литер., 1962, стр. 19). Однако цикл Гэмпсона имеет невысокий КПД и коэффициент ожижения, в результате чего ожижается только часть воздуха, сжатого компрессором, а оставшаяся часть газообразного воздуха вновь подается в компрессор, что также приводит в снижению эффективности установки в целом. A device with a high performance Hampson cycle fluidizer is known that includes an air supply line, a compressor, a cleaner, a counter-flow heat exchanger, a throttle valve, a container with liquid air, a non-condensed air supply line connecting the container with liquid air, and a compressor. (RB Scott. The technique of low temperatures. Translation under the editorship of prof. MP Malkov, M .: Publishing House of Foreign Literature, 1962, p. 19). However, the Hampson cycle has a low efficiency and liquefaction coefficient, as a result of which only part of the air compressed by the compressor liquefies, and the remaining part of the gaseous air is again supplied to the compressor, which also reduces the efficiency of the installation as a whole.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в повышении КПД системы по ожижению воздуха и увеличение коэффициента ожижения до 100%. The technical result that can be obtained by carrying out the invention is to increase the efficiency of the liquefaction system and increase the liquefaction coefficient to 100%.
Для достижения этого технического результата криогенная система для ожижения воздуха по циклу Кириллова, включающая в себя линию подачи воздуха, компрессор, очиститель, противоточный теплообменник, дроссельный вентиль, емкость с жидким воздухом, снабжена замкнутым контуром конденсации воздуха, включающим криогенную машину Стирлинга с рабочим телом гелием, линию газообразного воздуха с заборным устройством в газосодержащей части емкости с жидким воздухом, дроссельным вентилем, расширительной емкостью и линию ожиженного воздуха с сосудом Дьюара, насосом высокого давления и обратным клапаном, соединяющих емкость с жидким воздухом с криогенной машиной Стирлинга, при этом линия газообразного воздуха проходит через противоточный теплообменник, а в состав системы может быть параллельно включено несколько криогенных машин Стирлинга. To achieve this technical result, the cryogenic system for liquefying air according to the Kirillov cycle, which includes an air supply line, a compressor, a purifier, a counterflow heat exchanger, a throttle valve, a tank with liquid air, is equipped with a closed air condensation circuit including a cryogenic Stirling machine with a working fluid helium , a line of gaseous air with a suction device in the gas-containing part of the tank with liquid air, a throttle valve, an expansion tank and a line of liquefied air with Dewar house, a high pressure pump and a check valve connecting the vessel with liquid air cryogenic Stirling machine, with the gaseous air line passes through a counterflow heat exchanger, as in the system may include several parallel cryogenic Stirling machines.
Введение в состав криогенной системы для ожижения воздуха по циклу Кириллова замкнутого контура конденсации воздуха, криогенной машины Стирлинга с рабочим телом - гелием, линии газообразного и ожиженного воздуха, соединяющих емкость жидкого воздуха с криогенной машиной Стирлинга, позволяет получить новое свойство, заключающееся в возможности доожижения оставшейся части газообразного воздуха после его расширения в дроссельном вентиле и повышении общего КПД системы за счет применения высокоэффективной криогенной машины Стирлинга с предварительным дросселированием газообразного воздуха перед ней. The introduction into the composition of the cryogenic system for air liquefaction according to the Cyril cycle of a closed air condensation circuit, a cryogenic Stirling machine with a working fluid - helium, a line of gaseous and liquefied air connecting the liquid air tank with a cryogenic Stirling machine, allows to obtain a new property, which consists in the possibility of re-fluidizing the remaining parts of gaseous air after its expansion in the throttle valve and increasing the overall efficiency of the system due to the use of a highly efficient cryogenic Stirling machine with edvaritelnym throttling gaseous air before it.
На чертеже изображена криогенная система для ожижения воздуха по циклу Кириллова. The drawing shows a cryogenic system for liquefying air according to the Kirillov cycle.
Цикл Кириллова по ожижению воздуха включает в себя следующие процессы: сжатие воздуха в компрессоре, очистку воздуха, предварительное охлаждение в противоточном теплообменнике, дроссельное расширение с последующей конденсацией части воздуха (эффект Джоуля-Томсона), дросселирование оставшейся части газообразного воздуха, ожижение в конденсаторе криогенной машины Стирлинга и подачу жидкого воздуха в емкость для жидкого воздуха. Kirillov’s liquefaction cycle includes the following processes: air compression in a compressor, air purification, pre-cooling in a counterflow heat exchanger, throttle expansion followed by condensation of a part of the air (Joule-Thomson effect), throttling of the remaining part of gaseous air, liquefaction in the condenser of a cryogenic machine Stirling and supplying liquid air to a container for liquid air.
В состав криогенной системы для ожижения воздуха по циклу Кириллова входят линия подачи воздуха 1, компрессор 2, очиститель воздуха 3, противоточный теплообменник 4, дроссельный вентиль 5, емкость с жидким воздухом 6, замкнутый контур конденсации воздуха, состоящий из криогенной машины Стирлинга 7 с конденсатором (не показан), линия газообразного воздуха 8 с заборным устройством 9 в газосодержащей части емкости 6, дроссельным вентилем 10, расширительной емкостью 11 и линия ожиженного воздуха 12 с сосудом Дьюара 13, насосом высокого давления 14 и обратным клапаном 15. The cryogenic system for air liquefaction in the Kirillov cycle includes an air supply line 1, a compressor 2, an air purifier 3, a counterflow heat exchanger 4, a throttle valve 5, a container with liquid air 6, a closed air condensation circuit, consisting of a cryogenic Stirling machine 7 with a condenser (not shown), the gaseous air line 8 with the intake device 9 in the gas-containing part of the tank 6, a throttle valve 10, an expansion tank 11 and a liquefied air line 12 with a dewar vessel 13, a high pressure pump 14 and a sample tnym valve 15.
Криогенная система для ожижения воздуха по циклу Кириллова работает следующим образом. The cryogenic system for liquefying air according to the Kirillov cycle works as follows.
Воздух по линии подачи 1 поступает в компрессор 2, где сжимается до высокого давления и поступает в очиститель 3 для очистки от примесей. Затем предварительно охлаждается в противоточном теплообменнике 4 за счет теплообмена с холодным воздухом и, проходя через дроссельный вентиль 5, частично конденсируется. Жидкий воздух сливается в емкость 6. Оставшаяся часть несконденсировавшегося холодного воздуха по линии газообразного воздуха 8 через заборное устройство 9 поступает сначала в противоточный теплообменник 4, где охлаждает первичный воздух, а затем в дроссельный вентиль 10, проходя через который в расширительную емкость 11, охлаждается и поступает в конденсатор (не показан) криогенной машины Стирлинга 7, где происходит его конденсация. Переход газообразного воздуха в жидкую фазу в конденсаторе холодильной машины 7 создает необходимый перепад давлений в линии 8. Затем сжиженный воздух по линии 12 сливается в сосуд Дьюара 13 и насосом высокого давления 14 через обратный клапан 15 подается в емкость 6 в виде жидкости. Air through the supply line 1 enters the compressor 2, where it is compressed to high pressure and enters the purifier 3 for cleaning impurities. Then it is pre-cooled in the counterflow heat exchanger 4 due to heat exchange with cold air and, passing through the throttle valve 5, partially condenses. The liquid air is discharged into the tank 6. The remaining part of the non-condensed cold air through the gaseous air line 8 through the intake device 9 first enters the counterflow heat exchanger 4, where it cools the primary air, and then into the throttle valve 10, passing through which to the expansion tank 11, is cooled and enters the capacitor (not shown) of the cryogenic Stirling machine 7, where it is condensed. The transition of gaseous air into the liquid phase in the condenser of the refrigeration machine 7 creates the necessary pressure difference in line 8. Then the liquefied air through line 12 is discharged into the Dewar vessel 13 and through the check valve 15 is supplied to the container 6 in the form of a liquid.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99110180A RU2154785C1 (en) | 1999-05-19 | 1999-05-19 | Cryogenic system for liquefaction of air |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99110180A RU2154785C1 (en) | 1999-05-19 | 1999-05-19 | Cryogenic system for liquefaction of air |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2154785C1 true RU2154785C1 (en) | 2000-08-20 |
Family
ID=20219848
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99110180A RU2154785C1 (en) | 1999-05-19 | 1999-05-19 | Cryogenic system for liquefaction of air |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2154785C1 (en) |
-
1999
- 1999-05-19 RU RU99110180A patent/RU2154785C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
СКОТТ Р.Б. Техника низких температур. - М.: Иностранная литература, 1962, с.19. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100381108B1 (en) | Single mixed refrigerant gas liquefaction process | |
CN103591767B (en) | Liquifying method and system | |
US6694774B1 (en) | Gas liquefaction method using natural gas and mixed gas refrigeration | |
EP1088192B1 (en) | Liquefying a stream enriched in methane | |
RU2467268C2 (en) | Hydrocarbon flow cooling method and device | |
US4169361A (en) | Method of and apparatus for the generation of cold | |
US20010035026A1 (en) | Method for generating a cold gas | |
BRPI0921562B1 (en) | production process and installation of a sub-cooled liquefied natural gas stream from a natural gas load stream | |
AU723530B2 (en) | Improved cooling process and installation, in particular for the liquefaction of natural gas | |
RU2568697C2 (en) | Liquefaction of fraction enriched with hydrocarbons | |
US3233418A (en) | Apparatus for liquefying helium | |
US20220128272A1 (en) | Heating and refrigeration system | |
US6250096B1 (en) | Method for generating a cold gas | |
Alexeev et al. | Further development of a mixed gas Joule Thomson refrigerator | |
CN106595220B (en) | Liquefaction system for liquefying natural gas and liquefaction method thereof | |
US3914949A (en) | Method and apparatus for liquefying gases | |
RU2154785C1 (en) | Cryogenic system for liquefaction of air | |
RU2137067C1 (en) | Natural gas liquefaction plant | |
CN111819264A (en) | Cooling system | |
RU2154786C1 (en) | Technological complex air liquefaction | |
RU2151980C1 (en) | Cryogenic system for air liquefaction | |
RU2151981C1 (en) | Cryogenic system for air liquefaction | |
CA2443184A1 (en) | Dual section refrigeration system | |
US20230392859A1 (en) | Cryogenic Gas Cooling System and Method | |
CN220854715U (en) | Small-volume vertical heat flow instrument |