ES2960627T3 - Procedimiento y dispositivo para la generación de nieve de dióxido de carbono subenfriada - Google Patents
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Abstract
La invención se refiere a un método para producir nieve de dióxido de carbono subenfriada, en el que se introduce dióxido de carbono líquido en una cámara de expansión (5) a través de una boquilla de expansión (2), en cuya cámara de expansión se expande el dióxido de carbono líquido, una mezcla de dióxido de carbono de este modo se produce gas y nieve de dióxido de carbono, y luego la mezcla se separa en una fase que consiste predominantemente en nieve de dióxido de carbono y una fase que consiste predominantemente en gas de dióxido de carbono. Dicho método se caracteriza porque se produce un vacío al menos en la región de la boquilla de expansión (2) mediante un flujo en la cámara de expansión (5) producido durante la expansión del dióxido de carbono líquido, en el que se aspira el carbono líquido. El dióxido se expande. De este modo se produce una nieve de dióxido de carbono subenfriada y finamente pulverizada. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Procedimiento y dispositivo para la generación de nieve de dióxido de carbono subenfriada
La invención se refiere a un procedimiento para la generación de nieve de dióxido de carbono según el preámbulo de la reivindicación 1.
La invención se refiere por lo demás a un dispositivo para la realización de tal procedimiento.
En las instalaciones habituales para la generación de partículas de hielo seco se conduce dióxido de carbono líquido a una presión de 5,18 bar abs. y a una temperatura correspondiente a la temperatura ambiental y se descomprime en una tobera, la denominada tobera de descompresión. En la descompresión a presión atmosférica (1 bar), el dióxido de carbono se enfría a una temperatura de menos 78,9°C (194 K), produciéndose una mezcla de nieve de dióxido de carbono y gas de dióxido de carbono frío. A continuación, las partículas de dióxido de carbono se emplean para el enfriamiento de productos y se aplican, a modo de ejemplo, sobre la superficie de un producto a enfriar. Debido a su atoxicidad, sus propiedades inertes y al hecho de que sublime sin residuos en el calentamiento, la nieve de dióxido de carbono es apropiada en especial para el enfriamiento de productos alimenticios. A tal efecto, a modo de ejemplo, la nieve de dióxido de carbono se aplica sobre la superficie de un producto a enfriar o, en el caso de un producto líquido, pastoso o pulverulento, se mezcla con el producto.
En la descompresión de dióxido de carbono líquido por medio de los denominados picos de nieve existe el problema de que, debido a la rápida expansión de la mezcla de gas-producto sólido producida se forman fuertes corrientes turbulentas, que conducen a que una parte considerable de la nieve de dióxido de carbono se arrastre concomitantemente por la corriente de gas, mediante lo cual se reduce el rendimiento en dióxido de carbono sólido.
Por el documento JP S5787028 U se conoce tal pico de nieve en el que, por medio de una sección delantera que se estrecha cónicamente, se intenta concentrar la nieve de dióxido de carbono en un área de salida limitada, mientras que el gas de dióxido de carbono se extrae simultáneamente a través de una abertura de succión trasera. No obstante, debido a las citadas corrientes turbulentas, también aquí tiene lugar solo una separación insuficiente de nieve de dióxido de carbono y gas de dióxido de carbono.
Para contrarrestar este problema, en el documento DE 7439472 U se propone introducir dióxido de carbono líquido en dos toberas de descompresión opuestas en un ciclón. En la descompresión de dióxido de carbono, dentro del ciclón se forman dos corrientes opuestas que conducen a que las partículas de dióxido de carbono arrastradas respectivamente en las corrientes choquen, se frenen en este caso y a continuación se extraigan del ciclón. Sin embargo, en esta publicación no se describe un efecto de subenfriamiento.
Además, por el documento JP S51 7446 U y el documento JP S51 105055 U son conocidos dispositivos para la generación de nueve de dióxido de carbono, en los que se alimenta dióxido de carbono líquido a un ciclón tangencialmente, descomprimiéndose el mismo para dar una mezcla de nieve de dióxido de carbono y gas de dióxido de carbono. Mientras la nieve de dióxido de carbono se expulsa desde una abertura en la base del ciclón, el gas de dióxido de carbono se alimenta a través de un ventilador. Tampoco en estas publicaciones se divulga la generación de dióxido de carbono subenfriado.
Ya que la nieve de dióxido de carbono generada en la descompresión de dióxido de carbono líquido se mueve a lo largo de la curva de sublimación en el caso de entrada de energía, es decir, en el intercambio de energía con un producto más caliente, una parte de dióxido de carbono sólido sublima ya tras la aplicación sobre un producto a enfriar. El dióxido de carbono gaseoso producido en este caso, análogamente al efecto Leidenfrost conocido a partir de los líquidos en ebullición, puede formar un amortiguador de gas entre la nieve de dióxido de carbono y el producto y reducir de este modo la efectividad del enfriamiento. Por lo tanto, para desarrollar un buen efecto frío se desea un tiempo de contacto lo más largo posible entre partículas de dióxido de carbono y producto. Esto se consigue mediante el empleo de nieve de dióxido de carbono subenfriada.
Ya que la temperatura de la nieve de dióxido de carbono producida en picos de nieve convencionales siempre corresponde a la temperatura de sublimación de -78,9°C (194K), para la producción de nieve de dióxido de carbono se pone en contacto dióxido de carbono, habitualmente sólido, con un medio más frío, a modo de ejemplo nitrógeno líquido o un gas noble líquido, y se enfría a la temperatura deseada, lo que requiere, no obstante, la puesta a disposición adicional de medio refrigerante.
De este modo, por el documento DE 102012008593 A1 es conocido un dispositivo para el enfriamiento de productos, en el que se entremezcla con nitrógeno líquido y de este modo se enfría una nieve de dióxido de carbono generada mediante descompresión de dióxido de carbono líquido. No obstante, la alimentación simultánea de dióxido de carbono líquido y nitrógeno líquido está vinculada a un gasto logístico considerable.
En el documento EP 2656 741 A2 se propone introducir dióxido líquido y un medio refrigerante, a modo de ejemplo nitrógeno líquido, en una tobera binaria. Mediante las circulaciones en forma de espiral dentro del ciclón se produce un entremezclado íntimo de dióxido de carbono y medio refrigerante y con este también un subenfriamiento de las partículas sólidas de dióxido de carbono, que se capturan a continuación en la salida de producto del ciclón. Este dispositivo es apropiado para generar muy rápidamente partículas subenfriadas de nieve de dióxido de carbono, pero requiere asimismo la puesta a disposición por separado de dióxido de carbono y medio refrigerante.
Por lo tanto, la invención toma como base la tarea de indicar una posibilidad eficiente y fácil de manejar para la producción de dióxido de carbono subenfriado que no requiera un empleo adicional de medios refrigerantes.
Esta tarea se soluciona mediante un procedimiento con las características de la reivindicación 1 y mediante un dispositivo determinado para la realización del procedimiento según la invención con las características de la reivindicación 4. En las reivindicaciones subordinadas se indican formas de realización ventajosas.
Por lo tanto, para el procedimiento según la invención es esencial que, mediante una circulación que se genera en la descompresión de dióxido de carbono líquido conducido a una presión de 10 bar y más según la invención, se genere una presión negativa en el área de la tobera de descompresión, en la que se descomprime el dióxido de carbono líquido. En este caso, se debe entender por "presión negativa" un valor de presión por debajo de la presión que domina fuera de la cámara de descompresión (presión ambiental); a modo de ejemplo, la presión ambiental corresponde a la presión atmosférica (aproximadamente 1 bar). La presión negativa conduce a una temperatura de la nieve de dióxido de carbono generada reducida frente a la descompresión a presión normal. En este caso, la corriente de nieve de dióxido de carbono y gas de dióxido de carbono generada en la descompresión se deriva del área de la tobera de descompresión con una velocidad lo más elevada posible para que se produzca un área con presión negativa según la ley de Bernoulli en el área de la desembocadura de la tobera de descompresión. Esto conduce a que el dióxido de carbono descomprimido en esta área a continuación se descomprima a una temperatura final más baja frente a la descompresión a presión atmosférica. Por consiguiente, el procedimiento según la invención asegura un "subenfriamiento" de la nieve de dióxido de carbono. En el caso de la cámara de descompresión se trata de un espacio cerrado parcialmente frente al ambiente, en el que la afluencia de atmósfera ambiental se reduce de tal manera que, durante la descompresión de dióxido de carbono, se forma un área estacionaria con presión negativa alrededor del área de la tobera de descompresión. A modo de ejemplo, en el caso de la cámara de descompresión se trata de un espacio anular en el área del tubo de inmersión de un ciclón.
Según la invención, la presión debida a la circulación del gas de dióxido de carbono generado en el área de la tobera de descompresión se reduce en este caso a valores por debajo de 0,9 bar (absolutos), preferentemente a menos de 0,6 bar (absolutos) y de modo especialmente preferente por debajo de 0,1 bar (absolutos), mediante lo cual el dióxido de carbono descomprimido presenta una temperatura de menos de -85°C (188,15 K), o bien menos de -105°C (168,15 K).
Un dispositivo según la invención para la realización del procedimiento según la invención presenta las características de la reivindicación 4. El dispositivo comprende un ciclón, que presenta una sección trasera en forma de cilindro circular y una sección delantera cónica que se une, estando dispuesto en el lado frontal de la sección trasera opuesto a la sección delantera un fondo con un conducto de extracción de gas (también llamado tubo de inmersión) que pasa concéntricamente a través del mismo, que desemboca en el interior del ciclón a distancia del fondo con una abertura de salida de gas circular, y desembocando la sección delantera en su lado frontal alejado de la sección trasera en una abertura de salida de nieve dispuesta concéntricamente. Por lo demás, el dispositivo comprende una tobera de descompresión de dióxido de carbono unida a un conducto de presión para dióxido de carbono líquido, que confluye tangencialmente en la sección trasera en el área del lado frontal superior y que, según la invención, está caracterizado por que el diámetro de la abertura de salida de gas es menor que el diámetro interior de la sección trasera, pero mayor que el diámetro de la abertura de salida de nieve.
Sorprendentemente, se ha mostrado que la nieve de dióxido de carbono producida con el dispositivo según la invención presenta una temperatura que está claramente por debajo de la temperatura de sublimación de dióxido de carbono a presión atmosférica y se sitúa, a modo de ejemplo, entre menos 85°C y menos 105°C. Simultáneamente, la temperatura del gas de dióxido de carbono generado aumenta claramente frente a la temperatura de sublimación del dióxido de carbono y se sitúa entre menos 35°C y menos 45°C. Para la producción de esta nieve de dióxido de carbono subenfriada bajo empleo del dispositivo según la invención se requiere únicamente el suministro tangencial de dióxido de carbono líquido a través de la tobera de descompresión del dispositivo según la invención, ascendiendo la presión de dióxido de carbono líquido suministrado según la invención al menos a 10 bar, de modo especialmente preferente al menos 18 bar, y presentando la tobera de descompresión preferentemente un diámetro interior entre 1 mm y 4 mm. No es necesario un medio refrigerante adicional.
En este caso, por "embocadura" de la tobera de descompresión de dióxido de carbono en la sección trasera del ciclón se debe entender una construcción en la que la tobera de descompresión de dióxido de carbono presenta una abertura de tobera que está dispuesta en el lado frontal en una sección final del conducto de presión que confluye tangencialmente en la sección trasera del ciclón. De este modo, en la sección trasera del ciclón se genera una corriente de dióxido de carbono fuerte y rápida en la descompresión de dióxido de carbono.
La entrada tangencial de dióxido de carbono, que se efectúa a velocidad elevada, en el espacio anular entre el conducto de extracción de gas que entra en la sección trasera del ciclón y la pared interior de la sección trasera conduce a un área de presión reducida en el área del entorno de la entrada según el efecto Bernoulli. Por lo tanto, el dióxido de carbono líquido que afluye a continuación se descomprime a una presión reducida frente a la presión ambiental. No obstante, este es el caso solo cuando el ciclón está configurado de modo que el gas de dióxido de carbono generado se extrae muy rápidamente del ciclón y no se acumula dentro del ciclón. Por lo tanto, para el efecto de subenfriamiento es esencial que el radio interior de la abertura de salida de gas sea mayor que el radio interior de la abertura de salida de nieve y que el dióxido de carbono se conduzca a la tobera de descompresión con una presión de 10 bar y más. La invención prevé que el diámetro de la abertura de salida de gas sea al menos 5 %, preferentemente al menos 10 % mayor que el diámetro de la abertura de salida de nieve.
Una configuración especialmente ventajosa de la invención prevé que a la sección delantera cónica se una un tubo guía cilindrico, dispuesto concéntricamente respecto a la sección trasera y a la sección delantera, cuyo diámetro interior corresponde al diámetro de la abertura de la salida de nieve. A través del tubo guía, cuya longitud es preferentemente al menos la mitad de la longitud de la sección delantera, se mejora la disgregación de la nieve de dióxido de carbono y se eleva el rendimiento de nieve de dióxido de carbono.
El dispositivo según la invención está construido preferentemente de modo que el conducto de extracción de gas desemboque con su abertura de salida de gas a la altura de la transición de sección trasera a sección delantera del ciclón. De este modo resulta un espacio anular entre conducto de extracción de gas y pared interior del ciclón, que comprende al menos casi la longitud total de la sección trasera.
Una configuración especialmente ventajosa de la invención prevé que la anchura del espacio anular entre la pared exterior del conducto de extracción de gas en forma de cilindro circular que entra en la sección trasera del ciclón y la pared interior de la sección trasera, asimismo en forma de cilindro circular, se sitúe entre 0,1 veces y 0,35 veces el diámetro interior de la sección trasera. En este caso se considera: con una cantidad dada de dióxido de carbono líquido suministrado, la velocidad de circulación de dióxido de carbono en expansión y, por lo tanto, el efecto de subenfriamiento, es tanto mayor cuanto menor es la anchura del espacio anular. No obstante, si la anchura del espacio anular sobrepasa un cierto límite, existe el peligro de que el espacio anular se obture por la nieve de dióxido de carbono que se produce en la expansión de dióxido de carbono. A modo de ejemplo, la anchura de este espacio anular asciende al menos a 15 mm, pero como máximo a 50 mm, con un radio interior de la sección trasera de 75 mm.
En una configuración de la invención, nuevamente ventajosa, está prevista al menos una tobera de suministro que confluye tangencialmente en la sección trasera además de la tobera de descompresión de dióxido de carbono. A modo de ejemplo, pueden estar previstas hasta seis toberas de suministro que confluyen tangencialmente en la sección trasera del ciclón con desplazamiento angular entre sí. En el caso de esta tobera de suministro adicional, o bien de estas toberas de suministro adicionales, se trata, a modo de ejemplo, de una o varias toberas de descompresión de dióxido de carbono, en las que se puede introducir dióxido de carbono en el espacio interior del ciclón. De este modo se acelera en especial la circulación de dióxido de carbono generada en el ciclón y de este modo se obtiene un enfriamiento mejorado. En lugar de dióxido de carbono, en la tobera de suministro adicional, o bien en las toberas de suministro adicionales, también se pueden introducir otras sustancias gaseosas, líquidas o sólidas, que se mezclan con el dióxido de carbono subenfriado en el ciclón y se enfrían a través del mismo.
Convenientemente, el ciclón está diseñado de modo que una pared del ciclón actúa al menos por secciones como área de intercambio de calor, que está en contacto térmico con el conducto de presión para el dióxido de carbono líquido. De este modo, para el enfriamiento previo de dióxido de carbono líquido en el conducto de presión se puede recurrir al frío producido en el interior del ciclón mediante la descompresión de dióxido de carbono. A modo de ejemplo, a tal efecto, el conducto de presión se conduce en uno o varios bucles alrededor del ciclón en un serpentín que discurre a lo largo de la pared exterior del ciclón, debiendo existir una buena conducción térmica entre serpentín y ciclón en este caso.
Preferentemente se introduce una corriente cuantitativa de dióxido de carbono líquido entre 100 kg/h y 2000 kg/h, de modo especialmente preferente entre 200 kg/h y 1000 kg/h, a una presión de 10 bar según la invención y preferentemente 20 bar, de modo especialmente preferente entre 12 bar y 16 bar en la tobera de descompresión. La tobera de descompresión presenta preferentemente un diámetro interior entre 1 mm y 4 mm. La nieve de dióxido de carbono subenfriada generada presenta una temperatura por debajo de 190 K, preferentemente por debajo de 170 K.
El dispositivo según la invención se emplea preferentemente para la generación de nieve de dióxido de carbono subenfriada, que se emplea para el enfriamiento de un producto, en especial de un producto alimenticio. La nieve de dióxido de carbono subenfriada descargada por la abertura de salida de nieve se descarga a tal efecto, a modo de ejemplo, sobre la superficie del producto a enfriar, mientras que el gas de dióxido de carbono se extrae en el conducto de extracción de gas y, a modo de ejemplo, también se puede emplear para el enfriamiento previo de dióxido de carbono líquido en el conducto de presión; en el último caso se eleva de este modo el rendimiento de nieve de dióxido de carbono.
Por medio del dibujo se explicará más detalladamente un ejemplo de realización de la invención. Muestran en vistas esquemáticas:
la Fig. 1: un dispositivo según la invención en una vista en sección a lo largo de la línea I-I en la Fig.2,
la Fig. 2: el dispositivo de la Fig.1 en una vista en sección a lo largo de la línea II-II en la Fig. 1,
la Fig. 3: un dispositivo según la invención en otra forma de realización en una vista en sección.
El dispositivo 1 para la producción de nieve de dióxido de carbono subenfriada mostrado en los dibujos comprende una tobera de descompresión 2 para dióxido de carbono, que está unida a un conducto de presión 3 para el transporte de dióxido de carbono licuado a presión. De modo no mostrado aquí, el conducto de presión 3 está en conexión fluídica con un tanque de dióxido de carbono líquido, en el que se almacena dióxido de carbono líquido a una presión, a modo de ejemplo, de 18 bar a 20 bar. La sección final del conducto de presión 3, en cuyo lado frontal se encuentra la tobera de descompresión 2, está dispuesta dentro de un suministro tangencial 4 de un ciclón 5 y axialmente a este. Una unión abridada 6 asegura una unión hermética a gases entre conducto de presión 3 y suministro 4.
El ciclón 5 comprende una sección trasera 7 con corte transversal en forma de cilindro circular y una sección delantera 8 que se une a la misma en forma de un cono, que desemboca en una abertura de salida de nieve 9 con radio de aberturaRp.El ciclón 5 está hecho de un material de baja conductividad térmica, como acero inoxidable o aluminio, y además, no mostrado aquí, puede estar equipado de una envoltura térmicamente aislante. A la abertura de salida de nieve 9 de la sección delantera 8 se une un tubo guía 10 cilíndrico, cuyo diámetro interior corresponde al diámetro de la abertura de salida de nieve 9. La sección trasera 7 concluye con un fondo 11 en su lado frontal opuesto a la sección delantera 8. Un tubo de extracción de gas 12 cilíndrico con radio interiorRg, que está unido a un conducto de extracción de gas de modo no mostrado aquí, atraviesa el fondo 11, mediante lo cual existe un espacio anular 13 entre la pared exterior del tubo de extracción de gas 12 y la pared interior de la sección trasera 7. Los elementos sección trasera 7, sección delantera 8, tubo guía 10 y tubo de extracción de gas 12, construidos esencialmente en simetría circular, están dispuestos en un eje 14 común y hechos de un material con baja conductividad térmica, a modo de ejemplo acero inoxidable.
El radio interiorRgdel tubo de extracción de gas 12 en el dispositivo 1 según la invención es mayor que el radioRpde la abertura de salida de nieve 9 de la sección delantera 8. Simultáneamente, el tubo de extracción de gas 12 se introduce en el interior del ciclón 5 y termina con una abertura de salida 15 aproximadamente a la altura del plano 16 de transición entre sección trasera 7 y sección delantera 8 del ciclón 5. La proporción entre la anchura B<r>del espacio anular 13 entre pared exterior del tubo de extracción de gas 12 y pared interior de la sección trasera 7 y el radio interior R<z>de la sección trasera se sitúa preferentemente entre B<r>/R<z>= 0,2 y B<r>/R<z>= 0,7.
En el funcionamiento del dispositivo 1, el dióxido de carbono circula a través del conducto de presión 3 con una presión de más de 5,18 bar (abs.), a modo de ejemplo una presión de 18 a 20 bar (abs.), a la tobera de descompresión 2 y se descomprime en esta bajo formación de una corriente de gas de dióxido de carbono y nieve de dióxido de carbono, que entra tangencialmente en el espacio anular entre la pared interior de la sección trasera 7 y la pared exterior del tubo de extracción de gas 12 y se fuerza en este a una vía 17 en forma de espiral descendente en la dirección de la sección delantera, como se muestra en la Fig. 2. De modo conocido en sí, la vía en forma de espiral a la altura de la abertura de salida 15 se transforma en una vía en espiral ascendente dentro del tubo de extracción de gas 12. A través de las circulaciones circulares, las partículas de dióxido de carbono se arrojan a las paredes cónicas debido a la fuerza centrífuga, a más tardar tras algunas revoluciones, y se frenan en tal medida que se desprenden de la circulación y fluyen hacia abajo en la dirección del tubo guía 10. Desde este se aplican, a modo de ejemplo, sobre la superficie de un objeto a enfriar o se mezclan con una masa a enfriar. El dióxido de carbono gaseoso que escapa de la salida de gas 12 se captura preferentemente y se emplea, a modo de ejemplo, para el enfriamiento previo de dióxido de carbono líquido en el conducto de presión 3.
Las partículas de dióxido de carbono que fluyen a través del tubo guía 10 son de consistencia muy fina y casi no presentan aglomerados. Al mismo tiempo, estas están subenfriadas, es decir, se sitúan a una temperatura por debajo de la temperatura de dióxido de carbono sublimante a presión atmosférica (-78,9°C; 194 K). Simultáneamente, la temperatura del gas de dióxido de carbono que circula a través del tubo de extracción de gas se aumenta frente a la temperatura de dióxido de carbono sublimado a presión atmosférica.
La configuración mostrada en la Fig. 3 de un dispositivo 20 según la invención se diferencia del dispositivo 1 mostrado en la Fig. 1 y la Fig. 2 únicamente en que la sección trasera 7 del ciclón 5 confluye otra tobera de suministro 21 adicionalmente a la tobera de descompresión 2. La tobera de suministro 21, análogamente a la tobera de descompresión 2, está dispuesta en el lado frontal de un conducto de presión 23 que desemboca dentro de un suministro 22 tangencial. Los demás elementos del dispositivo 20 están construidos correspondientemente al dispositivo 1 y, por lo tanto, presentan los mismos signos de referencia. En el caso de la tobera de suministro 21 se trata, a modo de ejemplo, de una tobera de descompresión por medio de la cual se puede alimentar dióxido de carbono al ciclón 5. En este caso, las corrientes de dióxido de carbono que salen de las toberas de descompresión 2 y 21 se suman en el interior del ciclón 5 y aseguran una velocidad elevada de dióxido de carbono que circula en el ciclón 5.
No obstante, en el ámbito de la invención también es concebible introducir otra sustancia a través de la tobera de suministro 21, a modo de ejemplo un material gaseoso, líquido o sólido, que se entremezcla íntimamente con el dióxido de carbono conducido desde el conducto de alimentación de presión 3 en el ciclón 5 y se enfría de este modo. Por lo demás, adicionalmente a la tobera de suministro 21 pueden estar previstas otras, a modo de ejemplo 2 a 4 toberas de suministro adicionales, por medio de las cuales se puede introducir dióxido de carbono u otras sustancias en el ciclón 5.
En lugar de las formas de realización mostradas en los dibujos, en las que el ciclón 5 está equipado con un aislamiento térmico, el frío que domina en el ciclón 5 se puede emplear para el enfriamiento previo de dióxido de carbono líquido conducido en el conducto de presión 3. En este caso, a modo de ejemplo, el conducto de presión 3 se conduce en bucles alrededor del ciclón 5 y se procura una buena conexión térmica entre la pared del ciclón 5 y el conducto de presión 3. En este caso, el ciclón 5 está hecho de un material con buena conductividad térmica al menos en el área en la que entra en contacto con el conducto de presión.
Ejemplo:
un dispositivo según la invención comprende un ciclón 1, cuya sección trasera 7 cilíndrica presenta en el área de la tobera de descompresión 2 un diámetro interior de aproximadamente 30 cm y una longitud, medida entre lado frontal superior y la abertura de salida de nieve 10, de aproximadamente 60 cm. La tobera de descompresión 2 tiene un diámetro de aproximadamente 2 mm. En la tobera de descompresión 2 se introduce dióxido de carbono líquido con una presión de 18 bar y una corriente cuantitativa entre 500 y 2000 kg/h. En el tubo guía, cuya longitud corresponde a la de la sección delantera 8, sale nieve de dióxido de carbono con una proporción por debajo de 10 % de gas de dióxido de carbono. La nieve de dióxido de carbono posee una temperatura entre aproximadamente menos 85°C y menos 105°C (188 a 173 K). Al mismo tiempo, la corriente de gas extraída en el tubo de extracción de gas posee una temperatura entre aproximadamente menos 30°C y menos 45°C (228 K a 239 K).
Lista de signos de referencia
1. Dispositivo
2. Tobera de descompresión
3. Conducto de alimentación de presión
4. Suministro
5. Ciclón
6. Unión abridada
7. Sección trasera
8. Sección delantera
9. Abertura de salida de nieve
10. Tubo guía
11. Fondo
12. Tubo de extracción de gas
13. Espacio anular
14. Eje
15. Abertura de salida
16. Plano
17. Vía
18. -19.
20. Dispositivo
21. Tobera de suministro
22. Suministro
23. Conducto de alimentación de presión
B<z>Anchura de la ranura anular
R<p>Radio interior de la abertura de salida de nieve 9
R<g>Radio interior del conducto de descarga de gas
R<z>Radio interior de la sección trasera del ciclón
Claims (9)
1. Procedimiento para la generación de nieve de dióxido de carbono subenfriada bajo empleo de un ciclón, que presenta una sección trasera (7) en forma de cilindro circular y una sección delantera (8) cónica que se une, estando dispuesto en el lado frontal de la sección trasera (7) opuesto a la sección delantera (8) un fondo (11) con un conducto de extracción de gas (12) que pasa concéntricamente a través del mismo, que desemboca en el interior del ciclón (5) a distancia del fondo (11) con una abertura de salida de gas (15) circular, y desembocando la sección delantera (8) en su lado frontal alejado de la sección trasera (7) en una abertura de salida de nieve (9) dispuesta concéntricamente, y una tobera de descompresión de dióxido de carbono (2) unida a un conducto de presión (3) para dióxido de carbono líquido, que entra tangencialmente en la sección trasera (7) en el área del lado frontal superior de la sección trasera (7) , introduciéndose dióxido de carbono líquido en la tobera de descompresión (2) en una cámara de descompresión, donde se descomprime este bajo producción de una mezcla de gas de dióxido de carbono y nieve de dióxido de carbono, y a continuación se separa la mezcla en una fase constituida predominantemente por nieve de dióxido de carbono, así como predominantemente por gas de dióxido de carbono, empleándose como cámara de descompresión el espacio anular (13) del ciclón (5) en el área de su conducto de extracción de gas (12), y conduciéndose y descomprimiéndose en la tobera de descompresión (2) el dióxido de carbono líquido a una presión de al menos 10 bar,
caracterizado por
queel radio interior de la abertura de salida de gas (15) es mayor que el radio interior de la abertura de salida de nieve (9) y la corriente de nieve de dióxido de carbono y gas de dióxido de carbono generada en la descompresión de dióxido de carbono líquido se introduce tangencialmente en el espacio anular (13) y se deriva del área de la tobera de descompresión (2) con velocidad lo más elevada posible, de modo que, a través de la circulación generada en la descompresión de dióxido de carbono líquido, al menos en el área de la boca de la tobera de descompresión (2) se genera un área con presión negativa con un valor por debajo de 0,9 bar, en la que se descomprime y de este modo se subenfría el dióxido de carbono líquido.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,caracterizado por queen el área de la tobera de descompresión se genera una presión de menos de 0,6 bar, de modo especialmente preferente de menos de 0,1 bar.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2,caracterizado por quese introduce una corriente cuantitativa de dióxido de carbono líquido de entre 100 kg/h y 2000 kg/h, a una presión entre 10 bar y 20 bar en la tobera de descompresión.
4. Dispositivo para la realización del procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, con un ciclón (5), que presenta una sección trasera (7) en forma de cilindro circular y una sección delantera (8) cónica que se une, estando dispuesto en el lado frontal de la sección trasera (7) opuesto a la sección delantera (8) un fondo (11) con un conducto de extracción de gas (12) que pasa concéntricamente a través del mismo, que desemboca en el interior del ciclón (5) a distancia del fondo (11) con una abertura de salida de gas (15) circular, y desembocando la sección delantera (8) en su lado frontal alejado de la sección trasera (7) en una abertura de salida de nieve (9) dispuesta concéntricamente, y con una tobera de descompresión de dióxido de carbono (2) unida a un conducto de presión (3) para dióxido de carbono líquido, que entra tangencialmente en la sección trasera (7) en el área del lado frontal superior,caracterizado por
queel diámetro de la abertura de salida de gas (15) es menor que el diámetro interior de la sección trasera (7), pero al menos 5 %, preferentemente al menos 10 % mayor que el diámetro de la abertura de salida de nieve (9) de la sección delantera (8) y la tobera de descompresión de dióxido de carbono (2) presenta una abertura de tobera, que está dispuesta en el lado frontal en una sección final del conducto de presión (3) que confluye tangencialmente en la sección trasera (7) del ciclón (5).
5. Dispositivo según la reivindicación 4,caracterizado por quea la sección delantera (8) cónica se une un tubo guía (10) cilíndrico, dispuesto concéntricamente respecto a la sección delantera (8), cuyo diámetro interior corresponde al diámetro interior de la abertura de salida de nieve (9).
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 4 o 5,caracterizado por queel conducto de extracción de gas (12) desemboca con su abertura de salida de gas (15) a la altura de la transición de sección trasera (7) a sección delantera (8) en el ciclón (5).
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones 4 a 6,caracterizado por quela anchura del espacio anular entre la pared exterior del conducto de extracción de gas (12) y la pared interior de la sección trasera (7) se sitúa entre 0,1 veces y 0,35 veces el diámetro interior de la sección trasera (7).
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones 4 a 7,caracterizado por queestá prevista al menos una tobera de suministro, que confluye tangencialmente en la sección trasera (7) además de la tobera de descompresión de dióxido de carbono.
9. Dispositivo según una de las reivindicaciones 4 a 8,caracterizado por queuna pared del ciclón (5) actúa al menos por secciones como área de intercambio de calor, que está en contacto térmico con el conducto de presión (3) para el dióxido de carbono líquido.
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