CS261112B1 - Způsob předchlazení tlakového vzduchu u nízkateplotnlho zařízeni - Google Patents

Abstract

Řešení se týká předchlazení tlakového vzduchu před jeho čištěním od vlhkosti a oxidu uhličitého u nízkoteplotních zařízení se vzduchovým chladicím cyklem. Předchlazení řeší ekonomické odstraňování vlhkosti a nebo i oxidu uhličitého· z tlakového vzduchu za teplot nad 0 °C tam, kde se tlakový vzduch podrobuje expanzi. Podstatou řešení je, že expandovaný vzduch, po ohřátí tlakovým vzduchem, ochlazuje chladicí vodu a touto vodou se potom tlakový vzduch před jeho čištěním pro nízkoteplotní ochlazení nebo dělení ochlazuje. Část tlakového· vzduchu lze získávat stlačením expandovaného vzduchu. Chladicí voda se může ochlazovat přímým stykem s expandovaným vzduchem, přičemž se část chladicí vody odpaří a expandovaný vzduch se nasycuje tímto· odpa­ řeni. Způsob předchlazení najde uplatnění u nízkoteplotních zařízení, která se použí­ vají pouze k výrobě chladu a u zařízení se vzduchovým chladicím cyklem, určených pro výrobu převážně kapalných produktů.

Description

Vynález se týká způsobu předchlazení tlakového vzduchu u nízkoteplotních zařízení, kde se pro výrobu chladu používá expanze tlakového vzduchu, ze kterého se odstraňuje vlhkost a eventuálně i oxid uhličitý, aby se zabránilo vypadávání vlhkosti a oxidu uhličitého ve formě ledu ve výměnících tepla a v expanzním stroji.

Dosavadní způsoby předchlazení vzduchu tam, kde je to vhodné, před jeho čištěním od vlhkosti a oxidu uhličitého, u zařízení pro nízkoteplotní dělení nebo u zařízení pro výrobu chladu na teplotní úrovni pod -—50 stupňů Celsia, jsou na principu kompresorového chlazení. Základní vzduchový cyklus s kompresorem a expanzním strojem je navíc doplněn o další chladicí okruh s vypařovací teplotou kolem 0 °C. U tohoto okruhu se jako chladivo nejčastěji používá čpavek nebo freony. V každém okruhu se používá jiné chladivo. Protože čpavek nebo některý z freonů má jiné vlastnosti než vzduch, chladivo základního okruhu, pracuje každý okruh na jiném principu a chlazení tlakového vzduchu probíhá ve dvou samostatných na sobě nezávislých okruzích· Zařízení se tak stává poměrně složitým.

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob předchlazení tlakového vzduchu u nízkoteplotního zařízení podle vynálezu, zakládající se v podstatě na tom, že expandovaný vzdach po svém ohřátí protiproudou výměnou tepla s tlakovým vzduchem ochlazuje chladicí vodu, načež se touto ochlazenou vodou dochlazuje tlakový vzduch před svým čištěním pro nízkoteplotní dělení nebo ochlazení. Část tlakového vzduchu se může získat stlačením expandovaného vzduchu. Chladicí voda se může ochlazovat přímým stykem s expandovaným vzduchem, přičemž se část chladicí vody odpaří a expandovaný vzduch se nasycuje tímto odparem.

Hlavní předností způsobu předchlazení tlakového vzduchu podle vynálezu je to, že v chladicím okruhu nízkoteplotního zařízení je použito pouze jedno chladivo — vzduch. Tím se zjednodušuje ochlazování vzduchu. Dosahuje se toho tím, že k předchlazení tlakového vzduchu se využívá chladicího' účinku expandovaného vzduchu. Expandovaným vzduchem, který má nízkou relativní vlhkost se může chladicí voda ochladit na teplotu nižší, než je teplota expandovaného vzduchu vstupujícího· do výparného chladiče. Takto ochlazenou vodou se potom ochlazuje tlakový vzduch před jeho čištěním od vlhkosti a oxidu uhličitého.

Způsob předchlazení tlakového vzduchu podle vynálezu je blíže objasněn v aplikaci na zařízení, které je zobrazené na přiloženém obr.

Zobrazené zařízení se skládá ze vzduchového kompresoru 1, dochlazovače 2, chladiče 3, odlučovače 4, ze dvou adsorbérů 5, 6, eleiktroohřívače 7, z nízkoteplotního bloku 9 a výparného chladiče 8. Uvnitř nízkoteplotního bloku 9 je umístěn výměník 11 tepla společně s expanzní turbínou 10, která je spojena s generátorem 17. Výtlak vzduchového kompresoru 1 je propojen vzduchovým potrubím 18 přes dochlazovač 2, chladič 3, odlučovač 4, jeden z adsorbérů 5 nebo 6 a přes výměník 11 tepla se vstupem 19 do expanzní turbíny 10. Výstup 20 z expanzní turbíny 10 je naopak spojen se sáním vzduchového· kompresoru 1 přes výměník 11 tepla a výparný chladič 8 pomocí cirkulačního potrubí 16. Cirkulační potrubí 16 je dále propojeno přes elektroohřívač 7 a jeden z adsorbérů 5 nebo 6 s atmosférou. Uvnitř výparného chladiče 8 je umístěna vestavba 21 pro kontakt chlazené vody s expandovaným vzduchem. Dno 14 výparného chladiče 8 je přes čerpadlo 12 a trubkovou vestavbu chladiče 3 pomocí vodního oběhového potrubí 15, přičemž toto potrubí 15 je současně spojeno s vodním řádem 23 přes regulační ventil 22, který je připojen pneumatickým systémem na regulátor 24 hladiny výparného chladiče 8.

Atmosférický vzduch společně s expandovaným vzduchem, který se přivádí z výparného chladiče 8 cirkulačním potrubím 16 se nasává vzduchovým kompresorem 1 a stlačuje se na tlak 0,9 MPa. Tento vzduch se potom ochlazuje nejdříve chladicí vodou z vodního řádu 23 na teplotu 40 °C a před adsorpčním čištěním se v chladiči 3 předchlazuje na 8 až 17 °C vodou ochlazovanou ve výparném chladiči 8· Ochlazená voda o teplotě 3 až 10 °C se ze dna 14 výparného chladiče 8 dopravuje do chladiče 3 čerpadlem 12 •a ohřívá se tlakovým vzduchem na teplotu 25 °C. Z chladiče 3 se vrací vodním oběhovým potrubím 15 zpět do hlavy výparného chladiče 8. Tlakový vzduch o teplotě 8 až 17 °C se vede přes odlučovač 4 vodních kapek a adsorbér 5, kde se zbavuje zbytků vodní páry a oxidu uhličitého, k dalšímu ochlazování do nízkoteplotního bloku 9, jehož hlavní částí je výměník 11 tepla. Vyčištěný tlakový vzduch se ve výměníku 11 tepla dále ochlazuje expandovaným vzduchem a dále ochlazuje expandovaným vzduchem a ve střední části výměníku 11 tepla se větší část tlakového vzduchu veds do· expanzní turbíny 10, kde expanduje z tlaku 0,85 MPa na tlak 0,135 MPa za konání vnější práce, ppřičemž teplota vzduchu se sníží z mínus 143 °C na minus 183 °C. Vzniklá práce se využije k výrobě elektrické energie v generátoru 17, který brzdí turbínu 10. Snížení teploty expandovaného vzduchu se využije ke zkapalnění malé části tlakového vzduchu, který se z nízkoteplotního bloku 9 odvádí chladicím potrubím 25 k dalšímu zpracování. Expandovaný vzduch se naopak vrací z nízkoteplotního bloku 9 v protiproudu proti tlakovému vzduchu na sání vzduchového kompresoru 1. Nejdříve se ve výměníku 11 ohřívá na teplotu 2 až 12 °C a potom se vede do výparného chladiče 8, kde proti proudu expandovaného vzduchu stéká po vestavbě

2s:

chladicí voda nastřikovaná do hlavy výparného chladiče čerpadlem 12. Expandovaný vzduch se zde nasycuje odpařenou chladicí vodou a současně se ohřívá na teplotu 20 až 23 'C, kdežto chladicí voda na úkor odpaření své části se ochlazuje a shromažďuje se ve dnu 14 výparného chladiče 8. Odpařená voda ve výparném chladiči 8 a ztráty vody v okruhu se doplňují vodou z vodního řádu 23. Při poklesu hladiny ve dnu 14 výparného chladiče 8 regulátor 24 hladiny otevře regulační ventil 2.2, kterým se úby-

Claims (3)

1. Způsob předchlazení tlakového vzduchu u nízkoteplotního zařízení, kde se chlad získává expanzí proudu tlakového vzduchu, vyznačený tím, že expandovaný vzduch po svém ohřátí protiproudou výměnou tepla s tlakovým vzduchem ochlazuje chladicí vodu, načež se touto ochlazenou vodou dochlazuje tlakový vzduch před svým čištěním pro nízkoteplotní dělení nebo ochlazení.

2. Způsob předchlazení tlakového vzduchu

112 tek vody doplní. Naopak při vzrůstu hladiny se regulační ventil 22 uzavře.

Způsob předchlazení tlakového vzduchu u nízkoteplotního zařízení podle vynálezu najde uplatnění tam, kde pro výrobu chladu se využívá expandovaného· vzduchu. Je to především u zařízení, která se používají pouze pro· výrobu chladu, nebo u zařízení určených především k výrobě kapalných produktů dělení vzduchu s výrobní kapacitou do cca 18 t/clen kapalného kyslíku a dusíku.

VYNÁLEZU podle bodu 1, vyznačený tím, že alespoň část tlakového vzduchu se získá stlačením expandovaného vzduchu.

3. Způsob předchlazení tlakového vzduchu podle bodu 1, vyznačený tím, že chladicí voda se ochlazuje přímým stykem s expandovaným vzduchem, přičemž se část chladicí vody odpaří a expandovaný vzduch se nasycuje tímto odparem.

1 list výkresů