NL8006735A

NL8006735A - Werkwijze en systeem voor het koelen van fluidum.

Info

Publication number: NL8006735A
Application number: NL8006735A
Authority: NL
Original assignee: Technip Cie
Priority date: 1979-12-12
Filing date: 1980-12-11
Publication date: 1981-07-16
Also published as: US4334902A; FR2471567A1; AR223743A1; OA06666A; IT1141749B; GB2065284A; BE886594A; EG14745A; JPH0147717B2; CA1142846A; NO803742L; FR2471567B1; GB2065284B; IT8046912A0; AU535685B2; ES8200470A1; ES497707A0; JPS56105260A; IN155020B; AU6531780A

Description

-1- ··«* I "" ' * VO 1311 ·

Werkwijze en. systeem voor liet koelen van een fluïdum.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en een systeem voor het op zeer lage temperatuur brengen van een fluïdum; meer in het bijzonder beoogt de uitvinding een systeem te- verschaffen waarbij energie en kosten bespaard kunnen worden door toepassing van 5 een inrichting en een werkwijze voor het op lage temperatuur brengen van tenminste een fluïdum op een temperatuur, welke lager ligt dan -30°C en in het blonder een gasvormig fluïdum, dat vloeibaar gemaakt moet worden, zoals bijv. aardgas of een synthetisch gas, dat rijk is aan methaan, terwijl de uitvinding voorts apparatuur voor het uitvoeren 10 van deze werkwijze betreft.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op verschillende toepassingen en gebruiken, welke resulteren uit het toepassen van de nieuwe, werkwijze- of de apparatuur, zoals inrichtingen, samenstellingen , installaties en toerusting, welke voorzien zijn van dergelijke 15 apparatuur.

Men kent reeds methodes en installaties voor het koelen van het fluïdum, in het bijzonder een gas tot op een lage temperatuur, waarbij door het voeren door een geschikte warmteuitwisselaar condensatie wordt verkregen bij een hoge druk en een lage temperatuur van 20 aardgas of synthetisch gas, waarna het vloeibare gas bij hoge druk wordt ondergekoeld en tenslotte in een expansieklep wordt ontspannen, voordat dit vloeibare gas bij lage druk wordt verzameld in een vat. Het is ook bekend om, voor het verkrijgen van een koeling, een werkwijze toe te passen, waarbij het koelende of koud makende medium bij lage temperatuur 2? en hoge druk wordt gecondenseerd en vervolgens bij zeer lage temperatuur en hoge druk wordt ondergekoeld en tenslotte in kleppen kan expanderen en bij lage druk verdampen.

De uitvinding beoogt op de eerste plaats deze bekende stand van de techniek te verbeteren, in het bijzonder door het verminderen 30 van het vermogen, dat door de compressoren door de koelvloeistof wordt opgenomen bij een zelfde hoeveelheid te .behandelen materiaal, waardoor dus ook kosten bespaard kunnen worden. De uitvinding verschaft een goedkope werkwijze en installatie voor het op zeer lage temperatuur koelen van een fluïdum, bijv. minder dan -30°C, zoals in het 35 bijzonder, doch niet uitsluitend een methode voor het vloeibaar maken * -2- vaa. gas door warmteuitwisseling met een koelfluldum of deel uitmakende van een systeem met een aantal koelmedia, welke zich in een betreffende cyclus ontwikkelen en gecombineerd worden in een samengestelde koel-trap met op elkaar volgende temperatuursintervallen, wsa±ij het of elk 5' koelmiddel uit een aantal componenten kan bestaan, welke zich in een gesloten koelcircuit kunnen ontwikkelen, elk gevormd door tenminste een compressie in de gasvormige toestand, tenminste een voorlopige koeling met condensatie of het vloeibaar maken van tenminste een deel van. het mengsel,bij hoge druk, tenminste een een koeling resp. onder-10 koeling van tenminste een vloeibare fraktie door warmteuitwisseling in tegenstroom met een damp van lage druk, welke uit dezelfde vloei-stoffraktie onder onderkoeling resulteert van het bedoelde koelmiddel, tenminste een eenmalige expansie van tenminste bedoelde fraktie bij een lage druk en tenminste een eenmalige transformatie van de damp, 15 welke vervolgens weer wordt gecomprimeerd. Tijdens dit op zichzelf bekende stadium, koelt men het mengsel of de frakties in een of meer warmteuitwisselaars onder tegenstroom met tenminste een van de componenten daarvan, welke bij lagere druk geexpandeerd zijn, waardoor het mengsel of de frakties in een of meer expansieorganen worden ontspan— 20 nen en naar de koelende uitwisselaar worden gevoerd.

De uitvinding onderscheidt zich van het bekende, doordat voor een zelfde hoeveelheid te behandelen produkt,. het vermogen, - dat wordt opgenomen door de compressie aanzienlijk kleiner is, en waarbij tenminste een of elke dynamische expansie zodanig geschiedt, 25 dat uitwendige arbeid kan worden geleverd, welke kan dienen voor het ter beschikking stellen van een continue draaibewegihg.

In het geval, dat het te koelen medium een gas is, dat vloeibaar moet worden gemaakt, en althans ten dele in vloeibare toestand bij hoge druk circuleert, of waarbij tenminste de vloeibare fase 30 eventueel of bij voorkeur vooraf ondergekoeld kan ontspannen, en het gas vervolgens wordt verzameld en onder lage druk wordt opgeslagen, is het doelmatig wanneer volgens een ander kenmerk van de uitvinding, ook het ontspannen dynamische geschiedt, zodanig, dat op overeenkomstige wijze uitwendige mechanische arbeid kan worden geleverd.

35 De bedoelde uitwendige mechanische arbeid wordt opgezet voor het leveren van gebruiksenergie of een andere technische gebruiksmogelijkheid.

8006735 r « -3-

Tenminste een of elke expansie vindt plaats tot aan een druk, welke tenminste 15 "bar lager is dan de "bedoelde hoge druk.

Volgens een ander kenmerk van de uitvinding wordt elke dynamische expansie, waarbij motorisch vermogen wordt ontwikkeld, 5 gevolgd door een passieve supplementaire expansie zonder levering van uitwendige arbeid,teneinde het betreffende fluïdum in de enkelvoudige vloeistof fase te houden en verdamping te voorkomen bij een druk, welke aanzienlijk lager is, welke bij bedoelde dynamische ontspanning heerst.

10 De aard of de samenstelling van tenminste een van de of elke koelvloeistof wordt uiteraard aangepast aan het aantal dynamische expansies.

De uitvinding heeft, zoals reeds opgemerkt, tevens betrekking op een apparaat voor het uit voeren van bovenomschreven werk— 15 wijze van het type, bestaande uit enerzijds éen circuit in het bijzonder een open circuit voor te koelen fluïdum, in het bij zonder een vloeibaar te maken gas, met tenminste de navolgende elementen: tenminste een doorgang voor te koelen fluïdum, tenminste een warmte-üitwisselaar, welke door-stroomt wordt door het koelfluldum, tenminste 20 een expansieorgaan voor de vloeibare fase of het vloeibaar gemaakte gas, anderzijds een gesloten circuit voor het koelmiddel alleen of deel uitmakende van een systeem met éen aantal gescheiden circuits voor betreffend koelmiddel, welke circuits een trapsgewijze koeling mogelijk maken,., waarbij elk circuit tenminste bestaat uit : tenminste een com-25 pressor voor het vloeibare koelmiddel, waarbij tenminste een koeler en/of condensor en tenminste een warmteuitwisselaar een doorgang heeft voor een tenminste gedeeltelijk vloeibaar koelmiddel en tenminste een doorgang voor verdampt koelmiddel, welke zich in tegengestelde zin ten opzichte van.Jbedoelde doorgang uitstrekken en welke aan de stroorn-30 opwaartse zijde verbonden zijn met het stroomafwaartse einde van de doorgang onder tussenschakeling van tenminste een expansieorgaan voor tenminste een fraktie van de vloeibare fase van het koelmiddel en met het stroomafwaartse einde met de aanzuigzijde van de compressor.

Tenminste een van de of elk expansieorgaan wordt gevormd 35 door tenminste een cryogenische turbomachine met een hydraulische turbine voor een praktisch niet samendrukbaar fluïdum.

Volgens een ander kenmerk van de uitvinding is de uit- 8006735 -ingang vaa tenminste een af elke turbomachine verbonden met een supplementaire expansieklep..

De as van de turbine kan doelmatig zijn gekoppeld met een elektrische, generator of een andere werkzame inrichting.

5 Volgens de uitvinding worden de navolgende voordelen ver kregen: een aanzienlijke vermindering van bet vermogen, dat voor de compressie noodzakelijk is, d.w.z. bet door de compressor voor bet koelfTuidum. op te nemen vermogen, bij een zelfde hoeveelheid vloei-10 baar te maken fluïdum, welke vermogenswinst bijv. ongeveer 10? kan zijn in bet geval van een natuurlijk gas, dat rijk aan methaan is, terugwinnen van energie, dat door de hydraulische cryo-genische expansieturbines wordt geleverd, bijv. voor het aandrijven van een elektrische generator of een. andere hulpwerktuig, welke terug-15 gewonnen energie ongeveer 5? kan zijn van de energie, welke door de compressor wordt opgenomen.

De uitvinding maakt het mogelijk een totale hoeveelheid energie van 15? terug te winnen met betrekking tot totale energie, welke wordt opgenomen door de compressoren', voor het koelende fluïdum. 20 De uitvinding kan. worden toegepast bij elk willekeurig systeem voor het koelen van fluïdum en het gebruik hangt af van de landelijke energieprijs, aangezien een en ander samenhangt met de plaatselijke energiekosten, bijv. de prijs waarvoor energie kan worden geleverd.

25- Afhankelijk van de kosten, d.w.z. wanneer de energie duur is, kan men doelmatig gebruik maken van hydraulische cryogenische expansieturbines, zelfs bij minder lage temperaturen.

Opgemerkt zij, dat een expansieturbine voordeliger is dan een expansieklep, naarmate de temperatuur van het te expanderen 30 fluïdum voor de expansie lager is. De winst aan compressievermogen van het koelfluldum, verkregen door de toepassing van hydraulische expansieturbines, is van groter belang, naarmate het rendement van het koelcircuit lager is. De koelcyclus werkt met betrekkelijk grote drukverschillen.

35 De warmteuitwisselaars en/of de condensoren, welke worden toegepast, kunnen van elk willekeurig type zijn, zoals spiralen, platen, van ribben voorziene buizen, enz.

8006735 i -5-

De uitvinding wordt onder verwijzing naar de tekening, waarin enkele uitvoeringsvoorbeelden zijn weergegeven, nader toegelicht. Ih de tekening toont: figuur 1 een eerste uitvoeringsvorm van een systeem voor 5 het vloeibaar maken van gas, bijv. aardgas door middel van een koel-fluidum, dat eenmaal, expandeert ; figuur 2 een variant van het voorgaande systeem met een scheiding van de fasen en een dubbele expansie van het koelfluldum; figuur 3 een andere uitvoeringsvorm onder toepassing van 10 twee koelcycli resp. een hoofd- en een hulpcyclus, welke in een koel-cascade zijn gecombineerd door een gemeenschappelijke warmteuitwisse-laar met een enkele expansie van het hulpkoelfluldum en voorkoeling van het te- koelen gas; figuur k een andere uitvoeringsvorm met twee koelcycli 15 resp. een hoofd— en een koelcyclus met meertraps compressie en dubbele expansie van het hulpkoelfluldum, alsmede met twee warmteuitwisselaars in serie "Voor het combineren van de twee cycli en een drievoudige ontspanning van het hoofdkoelfluldum; en figuur 5 een andere uitvoeringsvorm met een dubbel par— 20 tieel vooraf vloeibaar maken van een enkelvoudig koelfluidum in een thermische hulpuitvisselkolom,

In de verschillende figuren zijn dezelfde verwij zings-cijfers gebruikt om gelijke elementen of identieke of gelijksoortige delen aan te geven, alsmede van de waarden,die betrekking hebben op de 2? absolute drukken.

In het in figuur 1 weergegeven voorbeeld is het open systeem voor het te koelen fluïdum in het bijzonder bijv. aardgas GIT, dat vloeibaar gemaakt moet worden, in het algemeen aangeduid door het verwijzingscijfer 1, terwijl het gesloten circuit voor het hoofd-30 koelmi ddel in het algemeen aangegeven is door het verwij zingscijfer 2, welke twee circuits thermisch gecombineerd zijn in tenminste een gemeenschappelijke cryogenische warmteuitwisselaar 3 voor het vloeibaar maken, van een fluïdum.

Het open circuit 1 omvat een leiding U, welke voert naar 35 de thermische, warmt euitwiss elaar 3, welke verbonden is met tenminste een binnendoorgang van de uitwisselaar, welke bijv. gevormd wordt door een bundel spiraalvormige buizen 5» en waarvan de uitgang door een i ' -6- leiding 6 verbonden is met de ingang van een hydraulische cryogene expansieturbine 7» waarvan de uitgang door een kanaal 8 verbonden is met een reservoir of opslagvat 9 voor bijv. vloeibaar gemaakt aardgas GIL. Een expansieklep 10 kan doelmatig doch eventueel zijn'geplaatst 5 iu de leiding 8 tussen-de turbine 7 en het reservoir 9· De as van de . turbine 7 kan doelmatig, doch eventueel gekoppeld zijn met een machine 11, welke· kan worden aangedreven en bijv. een generator kan zijn en welke· met de turbine 7 een gener at or groep voor elektriciteit kan vormen.

10 Het gesloten circuit 2 (aangeduid en·.:gesymboliseerd door een in. streepstippellijnen weergegeven rechthoek) omvat het fluïdum, dat bestaat uit een mengsel van verschillende componenten, waarvan het grootste gedeelte door koolwaterstoffen wordt gevormd.

Het circuit 2 omvat, achtereenvolgens in de stromings-15 richting van het koelfluidum tenminste een compressor 12. voor koelmedium in de gasvormige toestand en heeft bijv. twee trappen resp. een lage druktrap 12a en een hoge druktrap 12b, welke elk afzonderlijk door een motor gedreven kunnen zijn dan wel gezamenlijk door een gemeenschappelijke motor, waarbij de betreffende assen mechanisch zijn ge— 20 koppeld. De compressor dient om koelfluldum in een gasvormige toestand te conprimeren en de afvoeropening voor gecomprimeerd fluïdum in de lage druktrap 12a is verbanden met de aanzuigopening van de hoge druktrap 12b via een tussenkoeler 13, waarvan het koelmedium van buitenaf wordt betrokken en bijv. bestaat uit water of lucht.

25 De uitgang of de afvoeropening van de hoge druktrap 12b is verbonden met een korresponderende inlaat van een warmteuitwisse-laar 3 via tenminste een eindkoeler 15 en tenminste eaxcon-densor 16.

De eindkoeler 15 is doelmatig van hetzelfde type als de tussenkoeler 13, d.w.z. het koelmiddel komt van buitenaf en wordt bijv. gevormd 30 door water of lucht, terwijl de condensator 16. eveneens van buitenaf wordt gekoeld bijv. door propaan of propyleen. Aan de ingang van de warmteuitwisselaar 3 is de leiding ik verbonden met het stroomopwaarts gelegen einde van tenminste een inwendig koeltraject 17, dat zich in dezelfde richting uitstrekt als het koeltraject 5, terwijl het stroom-35 afwaarts gelegen einde door een leiding 18, welke van de thermische warmteuitwisselaar 3 uitgaat, verbonden is met de ingang van een cryo-genische hydraulische turbine 19 öf dergelijke, welke bijv. geplaatst 8006735 ƒ ê > -τ- is "buiten de warmteuitwisselaar 3. De uitgang van deze turbine 19 is door een leiding 20 verbonden met een verdeelsysteem dat zich binnen de warmteuitwisselaar 3 bevindt en bestaat uit tenminste een gesloten doorgang* welke zich. ongeveer evenwijdig aan de trajecten 5 en 17 5 uitstrekt, vanaf de betreffende stroomafwaarts gelegen einden tot aan de stroomopwaarts gelegen einden, dan wel door een verstuiver of dergelijke 21, welke in verbinding staat met de binnenruimte in de bekleding van de warmteuitwisselaar 3 en welke rechtstreeks in die ruimte uitmondt, zodanig, dat verstoven fluïdum verdampt en zich be--10 weegt in de richting en rondom de trajecten 5 en 17 door direkt contact door het fluïdum omspoeld worden.

Tenminste een supplementaire expansieklep 22 kan in de leiding 20 zijn opgenomen tussen de uitlaat van de turbine 19- en de betreffende inlaat van de warmteuitwisselaar 3-' De motoras van de 15 turbine 19 kan eventueel mechanisch zijn gekoppeld met. de as van. een machine 23» bijv.- van hetzelfde type als de machine 11. en’ kan worden gevormd door een elektrische veimogensgenerator of een andere aandrijf-machine.

De funktie van het systeem is als volgt: 20 het gas, bijv. aardgas G3S, dat vloeibaar gemaakt moet worden, wordt toegevoerd door de leiding-Λ bij een hoge absolute druk, bijv. ongeveer Uo bar en bij een temperatuur van bijv. ongeveer -35°C. Dit gas loopt door het doorstroomtraject 5 van de warmteuitwisselaar 3 en er vindt een warmteuitwisseling plaats, met het koel-25 fluïdum, zodanig, dat het gas de koelgrens bereikt en vervolgens wordt ondergekoeld, zodanig, dat dit steeds onder hoge druk de thermische warmteuitwisselaar 3 verlaat door de leiding 6 bij een temperatuur van bijv. ongeveer -150°C. Het vloeibare gas passeert vervolgens de hydraulische turbine 7 en ontspant daar tot op een lage druk van 30 bijv. ongeveer 3 bar en levert dan uitwendige arbeid, waarbij de turbine 7 continu gaat draaien, welke op zijn beurt een machine 11 mechanisch aandrijft voor het produceren van .een nuttig technisch effekt.

Aan de uitlaat van de turbine 7 ondergaat het geezpandeerde fluïdum eventueel een extra ontspanning via een expansieklep 10 en wordt ten-35 slotte verzameld en in vloeibare toestand GUL opgeslagen in het reservoir 9.

Het koelmiddel wordt in de volledig verdampte toestand bij

AnOfi 73 5 -8- i t een lage druk van ongeveer* 2,7 bar en een temperatuur van bijv.

-38°C aangezogen in de lage druktrap 12a van de compressor 12, waar het wordt afgeleverd bij een tussendruk aan de tussenkoeler 13 en vervolgens in de hoge druktrap 12b van dezelfde compressor wordt aaage-5 zogen, welke het koelmiddel in de gas vormige staat bijv. aflevert met een druk van ongeveer Uo har naar de leiding ik, vervolgens door de eindkoeler 15 en tenslotte door de condensor 16, waar het koelmiddel partieel of geheel wordt gecondenseerd hij dezelfde hoge druk hij een temperatuur van hijv. ongeveer -35°C.

10 Het koelmiddel komt dan in het traject 17 van de warmte- uitwisselaar 3, waar dit in thermische uitwisseling komt met een gedeeltelijk verdampt gedeelte daarvan zodat koeling optreedt tot ongeveer de volledige vloeistoffase, ingeval dit nog niet volledig plaats heeft gevonden in de condensor 16,. en wordt dan tot in de vloeibare 15 toestand ondergekoeld tot een temperatuur van ongeveer -150°C hij een druk van ongeveer 38 har·, waarna het medium door de leiding 18 naar de· hydraulische, turbine 19 stroomt, waar dit expandeert tot op een lage 'druk van hijv. ongeveer 3 har en een temperatuur van ongeveer -153°C en keert dan via de leiding 20 terug in de thermische uitwis-20 selaar 3, eventueel· na het doorlopen van de klep lU naar een supplementaire expansie; plaatsvindt.

De· expansie in de turbine 19 produceert of handhaaft de . continu draaiheweging daarvan, waarbij eventueel >en gelijktijdig de machine 23 wordt aangedreven. Het geexpandeerde koelmedium wordt 25 tenslotte verdeeld door het orgaan 21 hijv. een verstuiver, binnen de omhulling van de uitwisselaar 3, waarin het koelmiddel verder verdampt en in tegenstroom ten opzichte van de koeltrajecten 5 en 17 verplaatst, waarin een sterke koeling* optreedt en de vloeistoffase in de passerende media optreedt. Het verdampt koelmiddel verlaat de warmte-30 uitwisselaar 3 door de uitlaatopening 2k hij de eerder bedoelde druk van 2,7 har en de temperatuur van -38°C en keert via de leiding 25 terug naar de aanzuigopening van de lage druktrap 12a van de compressor 12, waardoor de cyclus wordt herhaald zolang het circuit 1 wordt gevoed met vloeibaar te maken gas. Doordat volgens de uitvinding het 35 expanderen van vloeibaar gas in de turbine 7 dit veel sterker koelt dan door toepassing van een eenvoudige klep, kan de capaciteit of het vermogen van de warmteuitwisselaar 3 worden beperkt, dus ook het ver- 8006735 -9- ..... , ' mogen dat door de compressor 12. wordt opgenomen en derhalve de in stallatie als geheel minder duur wordt. Door het vervangen van de gebruikelijke expansiekleppen door hydraulische espansieturbines worden' de grote .verliezen aan energie van dergelijke' kleppen vermeden, als 5 gevolg van het grote verschil in druk bij de expansie zodanig, dat het systeem, volgens figuur 1, dat uitermate· eenvoudig is, ook zeer doelmatig kan werken als. gevolg van het grotere rendement.

Het systeem, weergegeven in figuur 2, verschilt van dat volgens figuur 1 door het meer uitgewerkte karakter van het circuit en 10 de verkcyclus 2 van het koelmiddel. De warmteuitvisselaar 3 is hier in twee delen of secties 3a en 3b onderverdeeld, in plaats van deel uit te maken van een zelfde apparaat of gemeenschappelijk stelsel, en welke gescheiden eenheden kunnen vormen, die in serie met elkaar in verbinding staan. In. het gedeelte 3a vindt het vloeibaar maken van de 15 betreffende fluxda plaats in een. bijzonder vloeibaar'te maken' gas alsmede de gasfase van het koelfluxdum, terwijl in het gedeelte 3b de· onderkoeling plaatsvindt van de betreffende in het deel 3a vloeibaar gemaakte· fluida.

Tussen de condensor 16 en het gedeelte 3a van de varmte-20 uitwisselaar 3 is een faseseparator 26 aangebracht, welke is: verbonden met de uitgang van de condensor 16, terwijl het koeltraject 17 volgens figuur 1 hier vervangen is door twee trajecten resp. 17a en 17b, welke zich nagenoeg evenwijdig aan elkaar uitstrekken en waarvan de eerste zich bevindt in de delen-3a en 3b van de thermische warmteuitwisse-25 laar 3, terwijl het tweede deel 17b zich uitsluitend bevindt in het gedeelte 3a. Het traject 17a is met het stroomopwaarts gelegen einde via de leiding lUa verbonden met de verzamelruimte van de vloeibare fase in de faseseparator 26, terwijl het traject 17b met een stroomopwaarts gelegen einde via de leiding 1^b verbonden is met de vloei-30 stof fase van de separator 26.

Het stroomafwaarts gelegen einde van het traject 17a ia door de leiding 18a verbonden met de ingang van de hydraulische en cryogenische expansieturbine 19a, welke met zijn.aa eventueel verbonden kan zijn met een machine 23a en waarvan de uitgang door de leiding 35 20a eventueel via een supplementaire expansieklep 22a verbonden is met het verdeelorgaan 21a, dat een verstuiver kan zijn die zich bevindt in het betreffende deel 3b van de warmteuitwiaselaar 3. Het stroomafwaarts gelegen einde van het traject 17b is door de leiding I8h ver- -10- bonden met de hydraulische en cryogenische expansieturbine 19b, waarvan de as eventueel mechanisch gekoppeld kan -worden met de machine 37b, en waarvan de uitgang via de leiding 20b, eventueel via een extra ex-pansieklep 22b verbonden is met een veasdeelorgaau, dat bijv. een verstuiver 21b kan zijn, welke zich bevindt ia het tussendeel van de warm-5 teuitvisselaar 3 ter plaatse van de gemeenschappelijke einden van de naburige delen 3a en 3b.

Dit systeem werkt als volgt: aardgas GN, bijv. met een temperatuur van ongeveer -35°C en een druk van ongeveer k5 bar komt in de gasvormige toestand 10 in het segment van het koeltraject 5 dat zich bevindt in het gedeelte 3a van de thermische warmteuitwisselaar 35 wordt vloeibaar gemaakt en ondergekoeld in het gedeelte van het koeltraject 5 dat zich bevindt in het gedeelte 3b van de warmteuitwisselaar 3 en verlaat dit deel bij een temperatuur van bijv- —160° en een absolute druk van 22 bar, .15 expandeert vervolgens en wordt opgeslagen als beschreven met betrekking tot figuur 1.

Het koelmiddel, dat sterk is samengeperst en gedeeltelijk gecondenseerd in de condensor 16, bijv. een temperatuur m -35°C en een druk van bar en omvat een mengsel van de gasvormige en 20 vloeibare fase, welke gescheiden worden in de separator 26. De gas— vormige fase wordt via de leiding ika gevoerd naar het segment van het koeltraject 1Ta, dat zich bevindt in het gedeelte 3a van de thermische warmteuitwisselaar, wordt daar vloeibaar gemaakt en vervolgens ondergekoeld in het gedeelte 17a, dat zich bevindt in het deel 3b 25 van de warmteuitwisselaar 3, waar deze ondergekoelde fraktie via de leiding 18a bij een temperatuur van bijv. -160°C en een druk van ongeveer 38 bar dit traject verlaat en de hydraulische turbine 19a passeert, waar dit gas expandeert. Deze expansie, welke de turbine en eventueel de machine 23a doet draaien, koelt deze fraktie tot een tem-30 peratuur van bijv. 163°C, waarbij de druk wordt verlaagd tot bijv.

3,2 bar en deze geexpaadeerde fraktie wordt via de leiding 20a, eventueel na een extra expansie in de klep 22a, gevoerd naar het verdeel-orgaan 22a, waar de geexpandeerde fraktie bijv. wordt verstoven.

Het aldus verstoven koelmiddel stroomt bijv. binnen de omhulling van 35 de warmteuitwisselaar 3 en verdampt verder, waarbij dit de trajecten 5, 17a en 17b in tegenstroom omspoelt met betrekking tot de flui da

welke door deze koeltrajecten heenstromen. De vloeibare fraktie van ΛΛΛ i 77 R

-11- het koelmiddel dat van de separator 36 komt, wordt vla de leiding lUb gevoerd haar het koeltraject 17b van de warmteuitvisselaar 3 en wordt ondergekoeld tot een temperatuur van bijv. ongeveer -120°C bij een druk van ongeveer 38 bar en de fraktie verlaat de thermische 5 warmteuitvisselaar 3 via de leiding 18b en stroomt dan door de hydraulische turbine 19b en expandeert , waarbij de turbine gaat draaien en eventueel een machine 23b kan aandrijven. Door de expansie koelt de fraktie tot. een temperatuur van. bijv. -123°C en neemt de druk af tot bijv. 3,0 bar, waarna het geexpandeerde fluïdum via de leiding 20b.

10 gevoerd wordt naar het verdeelorgaan 31b en wordt bijv. verstoven binnen de omhulling van het gedeelte 3a van de warmteuitvisselaar 3 waar dit verder verdampt.. De verdampte fraktie van. het koelmedium mengt zich met de- verstoven fraktie van het koelmiddel,. dat komt uit het gedeelte 3b van de warmteuitvisselaar, omspoelt de trajecten'5» 15 17a. en 17b in tagenstroom met de stroomrichting van de daardoor ver plaatsende fluïda. Het direkte contact tussen het verdampte koel-fluïdum en de koeltrajecten veroorzaakt een zeer intense warmteuit-wisseling en een doeltreffende onderkoeling van het vloeibare gas en het vloeibare koelmiddel en stroomt door de betreffende delen van 20 de trajecten 5 en. 17a, welke zich bevinden in bet gedeelte 3b van de warmteuitvisselaar 3, terwijl bet vloeibaar maken in de korresponderen-de delen van de trajecten 5 en 17a in het gedeelte 3a van de warmte-- uitwisselaar plaatsvinden, zo ook het onderkoelen van het vloeibare koelmiddel, dat circuleert in het traject 17b van hetzelfde gedeelte 25 3a van de warmteuitvisselaar. Het volledig verdampte koelmiddel verlaat de warmteuitvisselaar 3 door de uitlaat 2k en de leiding 25 met een temperatuur van -38°C en een druk van 2,7 bar en wordt aangezogen' door de compressor 12, waarna de koelcyclus zich herhaalt.

Het in figuur 3 weergegeven systeem onderscheidt zich 30 principieel van dat volgens figuur 2 enerzijds door een voorafgaande koeling van het vloeibaar te maken gas en anderzijds door de toepassing van twee gescheiden koelcycli resp. een hoofd of lichte cyclus 2 en een heup of zware cyclus 3 met een samengesteld mengsel, welke in cascade worden gecombineerd door tussenkomst van een condensor 35 16*, welke een gemeenschappelijke warmteuitvisselaar voor de twee koelcycli 2 en 3 vormt en daartussen een thermische verbinding doet ontstaan.

8006735 t -12.-

Set circuit 1 voor het vloeibaar te maken gas omvat een • voorgeschakelde warmteuitwisselaar 27 voor het te behandelen gas, welke gemeenschappelijk is voor het circuit 1 voor het vloeibaar te maken gas en het circuit 2 voor het hoofd of lichte koelmiddel. De 5 warmteuitwisselaar is van het platentype en omvat twee trajecten 28, 29, welke zijn opgenomen, resp. in de leiding 4 voor de warmte— uitwisselaar 3 en in de leiding 25 tussen de uitgang 24 van de warmte-uitwisselaar 3 en de aanzuigopening van de lage drukt rap van de compressor 12. In de leiding 4 tussen de uitgang van de uitwisselaar 27 10 en de ingang van de uitwisselaar 3 kan een apparaat 30 aanwezig zijn voor het behandelen van gas,, bijv. daaraan onttrekken van zware componenten.

Het circuit 1 funktioneert als volgt:

Het vloeibaar te maken gas G2T treedt in de leiding 4 15 bij een temperatuur- van ongeveer +20°C en een absolute druk van bijv. ongeveer 46 bar, loopt, door het traject 28 van de warmteuitwisselaar 27 en wordt daar voorlopig gekoeld en gedeeltelijk gecondenseerd bij een thermische warmteuitvisse-ling met het hoofdkoelmiddel, dat circuleert door het traject 29. Ha het verlaten van de warmteuitwisse-20 laar 27 komt het gas in de behandelingsinrichting 30, waar dit verblijft bij een temperatuur van bijv. ongeveer -50°C en een druk van bijv. ongeveer 25 bar, waarna het gas in het koeltraject 5 van de warmt euitwisselaar 3 komt en volledig vloeibaar wordt gemaakt en onder--ekoeld tot een temperatuur van ongeveer -158°C en bij een druk van 25 bijv. ongeveer 42 bar. Het vloeibaar gemaakte gas wordt vervolgens geëxpandeerd en opgeslagen als hiervoor beschreven met een temperatuur van -158,5°C en een druk vin 1,10 bar.

In de cyclus 2 van het hoofd- of lichte koelmiddel, heeft de condensor 16', welke een cryogenische warmteuitwisselaar 30 vormt en bijv. van een platentype is, tenminste een traject 31, dat opgenomen is in de leiding 14 tussen de uitgang van de eindkoeler 15 en de inlaat van de faseseparator 26. De cyclus 2 werkt als volgt:

Aan de uitgang van de eindkoeler 15 heeft het hoofdkoel— middel bijv. een temperatuur van ongeveer +30°C en een druk van on-35 geveer 41 bar, en passeert door het koeltraject 31 van de warmteuitwisselaar 161 en wordt daarin ten dele gecompenseerd door warmteuit-wisseling en het heup- of zware koelmiddel uit de koelcyclus 3. Het 8006735 -13- hoofd of lichte koelmiddel wordt partieel gecondenseerd "bij een temperatuur van ongeveer -50°C en een druk van Uo har, ondergaat een fase-scheiding in de separator 26. De vloeibare fase welke is ondergekoeld in de warmteuitvisselaar 3 bijv. tot een temperatuur van ongeveer 5 —T30°C en een druk van bijv. 36 bar, expandeert op reeds eerder be schreven wijze, waarbij de druk oploopt tot -133°C en de druk afneemt tot ongeveer 3,5 bar, waarna het middel in de warmteuitwisselaar 3 verdampt, terwijl, de gasfase van het hoofdkoelmiddel, dat vloeibaar is gemaakt ::en ondergekoeld in de warmteuitwisselaar 3, bijv. bij een 10 temperatuur van ongeveer -158°C en een druk van ongeveer 36 bar, expandeert, waarbij de temperatuur afneemt tot ongeveer -163°C en de druk tot ongeveer 3,7“ bar, waarbij de verdamping in de warmteuitwisselaar 3 verder plaatsvindt. Het hoofdkoelmiddel, dat geheel, verdampt is, verlaat de. warmteuitwisselaar 3 door de uitgang 2b, bijv. bij 15 een temperatuur· van ongeveer -£0°C en een drek van ongeveer 3,2 bar loopt in tegenstroom ten opzichte van het vloeibaar te maken gas in de doorgang 28 via de doorgang 29, waarbij bedoeld gas door warmteuit-wisseling wordt gekoeld. Het hoofdkoelmiddel, dat in de uitwisselaar 27 wordt verwarmd, verlaat deze bij een temperatuur van ongeveer +7°C 20 en een druk van ongeveer 3 bar en wordtwia de leiding 25 aangezogen i door de compressor 12.

Het gesloten circuit 3 voor het hulp- of zware koelmiddel heeft in de stromingsrichting gezien, een compressorgroep 22, bestaande uit twee trappen compressoren, namelijk een lage druktrap 32a en 25 een hoge druktrap 32b. De uitgang of tussendruktrap van de eerste compressor 32a is via leiding 33 verbonden met de ingang van een condensor 3^> welke van buitenaf wordt gekoèld, bijv. door water of lucht. De- uitgang van de condensor 3^ is verbonden met een faseseparator 35 waarvan de gasfase door een leiding 36 verbonden is met de aanzuigope-30 ning van de tweede compressor 32b en waarvan de uitlaat door een leiding 37 verbonden is met een condensor 38, welke eveneens van buitenaf wordt gekoeld, bijv. door water of lucht. De verzamelruimte van de vloeibare fase van de separator 35» is door leiding 39 verbonden met een circulatiepomp kQ en .deze met de leiding 37 van de tweede compressor 35 32b in een aftakpunt U1, dat zich bevindt tussen de compressor en de condensor 38.

De uitgang voor het hulpkoeImiddel uit de condensor 38 800 6 73 5 -1¾— is aan zijn stroomopwaarts gelegen einde verbonden met tenminste een traject k2> dat zich. bevindt in de thermische uitwisselaar 16', daarvan de uitlaat via een leiding- ^3 verbonden is met de ingang van een hydraulische cryogene expansieturbine kkr welke zich btiiten de 5 thermische warmteuitwisselaar 16' bevindt. De as van deze hydraulische turbine kan eventueel mechanisch gekoppeld zijn met een aandrijf-' machine ^5· De uitgang van de turbine U4 is door een leiding k6 verbon den met het stroomopwaarts gelegen einde van tenminste een doorgang kf voor het hulpkoelmiddel binnen de uitwisselaar 16', welke bijv.

10 van het plaattype is.

De trajecten 31, b2 en hj lopen in hoofdzaak evenwijdig in een zelfde richting en zijn onderling in warmteuitwisselend contact. Het stroomafwaarts gelegen einde van het traject kT is via de uitlaat van de warmteuitwisselaar 16r door een leiding U9 verbonden met de 15 aanzuigopening van de eerste compressor 32a.

De werking van de cyclus 3 voor het hulp of zware koel-middel is als volgtr

Het hulpkoelmiddel wordt in gasvormige staat bijv. bij een temperatuur van ongeveer +25°C en een lage druk van ongeveer 3 bar 20 aangezogen door de eerste compressor 32a en dit. bij een tussendruk af levert aaa de condensor 3^, waar het gecomprimeerde hulpkoelmiddel partieel compenseert en een gasvormige en vloeibare fase vormt, welke in de faseseparator 35 worden gescheiden.De gasvoimige fase met een temperatuur van ongeveer +30°C en een tussendruk van ongeveer 15 bar 25 wordt aangezogen door de tweede compressor 32b en wordt onder hoge druk af geleverd aan de leiding 37· De vloeibare fase met de bedoelde gemiddelde druk wordt aangezogen door de pomp kQ, welke de druk opvoert tot op die van de tweede compressor 32b, waarna deze op het punt U1 wordt verenigd met het onder hoge druk staande gasvormige koel-30 middel, dat zich in de leiding 37 bevindt. Het onder hoge druk staande mengsel van de gasvormige en vloeibare fase in de condensor 38 waar het hulpkoelmiddel volledig condenseert en‘de condensor bijv. verlaat bij een temperatuur van ongeveer +30°C en een druk van ongeveer 25 bar.

35 Het vloeibare koelmiddel passeert het traject k2 van de warmteuitwisselaar 16 * waar een onderkoeling plaatsvindt tot een temperatuur van ongeveer -50°C en een druk van ongeveer 23 bar als gevolg 8006735 -15- mm T I- -- - - I ^»·^>Γ'.Τ.ί·Ί P r . ^--------....

van een thermische waxmteuitwisseling met de verdampte fraktie daarvan. Het ondergekoelde koelmedium doorloopt de hydraulische turbine 1(-¾ en expandeert, -waarbij de draaibeweging van de turbine kan worden gebruikt voor het aandrijven van een machine 1*5, terwijl de temperatuur is teruggelopen tot ongeveer -53°C en de druk is afgenomen tot • 5 3,3 bar. Aan de uitgang van de turbine 1*1* kan het geexpandeerde medium facultatief extra spenderen via een expansieklep 50,. welke eventueel opgenomen kan zijn in de leiding 1*6 en komt dan in de doorgang l*T waar de verdamping onder lage druk zich voortzet en de stroming tegengesteld is aan die van de circulatie van de media in de trajecten 31 10 en 1*2. Het verdampte hulpkoelmi ddel veroorzaakt door warmteuitwisse-ling'enerzijds het koelen van het hoofd of lichte koelmiddel i-n het traject 31 tot aan een partiele condensatie en anderzijds het onderkoelen van het zware hulpkoelmiddel, dat"circuleert in het traject 1*2» Aan de- uitgang 1*8 van de warmteuitwisselaar l6f heeft het yer-15 , dampte hulpkoelmi ddel bijv» een temperatuur van ongeveer +25°C en een druk van 3 bar en wordt in de gasvormige toestand aangezogen door de eerste compressor 32a , waarna de koelcyclus 3 zich herhaalt.

Slechts als voorbeeld wordt een vergelijking van de werking resp. van een systeem volgens de uitvinding overeenkomstig fi-20 guur· 3 en een systeem volgens de bekende techniek, waarbij een schema overeenkomstig figuur 3 is toegepast doch waarbij het expanderen plaatsvindt met kleppen, beschreven.

In de twee gevallen, de uitvinding en het bekende, staat het aardgas onder de navolgende omstandigheden ter beschikking:

25 temperatuur: 20°C

absolute druk: 1*5 bar massa : 181.500 kg/uur chemische samenstelling in gew.$: methaan : 79,56 30 ethaan : 9,95 propaan : 7,29 isobutaan : 1,60 normaal butaan:'1,βθ.

Aan de uitlaat van het expansieorgaan wordt het vloeibaar 15 gemaakte gas onder de navolgende omstandigheden' verkregen:

temperatuur -158,5°C

-16- absolute druk 3 bar massa: 181.500 kg/uur chemische samenstelling: gelijk aan die van aardgas.

Het vloeibare aardgas wordt vervolgens opgeslagen in een 5 reservoir bij een absolute druk van ongeveer 1,10 bar.

Deu actieve oppervlakken van de warmteuitvisselaar l6f, 2?» 3a en 3b zijn identiek en de waarde van de verhoudingen van de hoeveelheden warmte bij gemiddelde temperatuur zijn de navolgende: 8.500.000 kcal/uur/°C voor de varmteuitwisselaar 16', 10 1.^50.000 kcal/uur/°C voor de warmteuitwisselaar 27.

9.200.000 kcal/uur/°C voor de varmteuitwisselaar 3a, U700.000 kcal/uur/°C voor de varmteuitwisselaar 3b.

De vergelijking van de werking in beide gevallen zijn in de navolgende tabel weergegeven.

15 800 6 73 5 -- « -17- , ‘'TABEL·! .

Werking de/uitvinding stand van. de techr- volgena figuur niek. volgens fi-3 guur 3 zonder tur- 5 tines.; expansie .................... ...in .kleppen.

goofdcyclüs 2

Aard van het koelmiddel: totale massa in kg/uur 339*320 352.850 10 Samenstelling in gew.%:

stikstof 7,24 8,3T

methaan 26,91 · 26,51 ethaan 49,79 51,84 propaan 16,q6 13,27 15 vermogen van de compressoren 33*737 3?.283 12. in kW:............................. .............

gdLpgyclud '3

Totale massa in kg/uur 4l6.013· 431.270.

Samenstelling in gev.% 20 methaan 0 >78 1,18.

ethaan 32,66 33,11- propaan 24,48 25,89 isobutaan 21,04 19,91 normale butaan 21.,G4 19,91 25 vermogen van de compressoren 32 in kW: 16.961 18.463

Termogen van de turbines in kW

turbine 7 350 0 turbine 19a 92 0

30 turbine 19b 325 Q

' turbine 44 290 0.

totale vermogen van de turbines, in kW: ................ 1057 .....'- · - 0

Totale vermogen van de compressoren „ in kW: 50.698 53.7b6 8006735 -18- üit het "bovenstaande "blijkt, dat de~ totale vermogens-winst voor de compressoren gelijk is aan 30½ kW, d.w.z. 6¾ van het totale compressorvermogen* Het totale vermogen, dat eventueel teruggewonnen kan worden in de vorm van mechanische energie op de as van 5 de expansieturbine is 1057 kW, d.w.z.. ongeveer 2% van het totale com-pressievermogen.

De expansie van het vloeibare aardgas OIL vindt uitsluitend plaats in de turbine 7. De expansie van het hoofd en hulpkoelmiddel vindt resp. plaats in twee trappen, namelijk: 10 een fasige expansie in elke expansieturbine 19a, 19b, 44, een tweefasige expansie in elke klep 22a, 22b, 50, welke zich daarachter bevindt.

Het verlagen van de absolute druk geschiedt door expansie, zoals weergegeven in het schema volgens figuur 3: 15 het vloeibare aardgas GUL expandeert van k2 tot 3 bar in de turbine T, het hoofdkoelmiddel wordt in de turbine 19a van 36 bar geexpandeerd tot 6,2 bar, het hoofdkoelmiddel wordt in de klep 22a geexpandeerd 20 van 6,2 bar tot 3,7 bar, het hoofdkoelmiddel wordt in de turbine 19b geexpandeerd van 38 bar naar T bar, het hoofdkoelmiddel wordt in de klep 22b geexpandeerd van 7 bar tot 3,5 bar.

25 Het hulpkoelmiddel wordt in de turbine 44 geexpandeerd van 23 bar tot 4,3" bar, het hulpkoelmiddel wordt in de klep 50 geexpandeerd van 4,3 naar 3,3 bar.

In de twee beschouwde gevallen resp. die volgens de uit-30 vinding en die volgens de stand van de techniek, zijn de werkomstandigheden in hoofdzaak dezelfde met de navolgende uitzonderingen: 35 8006735 4 -19- ' TABEL'2

Omstandigheden uitvinding stand van de , . . . . . . .................... .techniek...... _

Temperatuur van het vloeibare aardgas _ bij 6 en van. het hoofdkoelraiddel -158 -léO .

** bij 18a en oC

absolute druk van het hulpkoelnrï ddel aan de uitlaat van 38 in bars 25 26,k absolute druk. van het hulpkoelmiddel bij Winbars ......23.......... 2k,k.......

10 De vermogenswinst, welke wordt gerealiseerd door toepas sing van turbine zijn inde volgende tabel aangegeven: ' TABEL 3

Turbine Vermogen van de temperatuur van de vermogenswinst bij de no. turbine in kW expansie in oC compressie van het ..................... . .koelmiddëi'. ia .k¥....

15--— T 350 -158 lh03.

19a 92 -158 380 .

‘1912 325 -130 . 982 kb 290 -50 . 283::.:::.:::7 20 totaal 1057 ... 30^8

HieruitT3Qt,dafech-lDepassing van een hydraulische expansxeturbine doelmatiger is naargelang de temperatuur lager is.

Gezien het voorbeeld van figuur 3 blijkt, dat het totale vermogen nodig voor de compressoren 12. en 32 resp. voor het hoofd-25 of lichte koelmiddel en het hulp- of zware koelmiddel zonder het gebruik van turbines 7, 19a, 19b en kb gelijk is aan 537½ kW; en met gebruikmaking van turbines: 50698 kW.

De toepassing van hydraulisache expansie-turbines maakt het dus mogelijk een vermogenswinst te verkrijgen van 30½ kW met betrekking tot. koelcompressoren, terwijl teruggewonnen totale mechanische vermogen op de assen van de turbine gelijk is aan 1057 kW.

Het systeem volgens figuur U betreft een verdere uitwerking voor de twee cycli van het koelmiddel resp. het hoofd of lichte 35 cyclus 2 en een hulp of zware cyclus 3. De thermische condensor 16.' volgens figuur 3 a is hier vervangen door twee gescheiden eenheden 16'a en l6’b, welke resp. thermische wararteuitwisselaars vormen van 8006735 t -20- het platentype, welke in. serie zijn verbonden of samenwerken en welke gescheiden of samengestelde eenheden vormen in een zelfde warmteuit-wisselend lichaam, waarvan zij dan twee op elkaar volgende delen vormen.

5 In de cyclus 2 van het hoofd- of lichte koelmiddel is de uitgang van de eindkoeler 15 door een leiding ih verbonden met het stroomopwaarts gelegen einde van tenminste een traject 31a, dat zich bevindt in de eerste uitwisselcondensor 16'a, terwijl het stroomafwaarts gelegen einde van dit traject 31a aan de uitgang van de uitwisse-10 laar 16'a verbonden is met een faseseparator 51. De verzamelruimte voor de vloeistoffase van deze separator is door een leiding 52 verbonden met het stroomopwaarts gelegen einde van tenminste een.'traject 53, dat zich bevindt in de- uitwisselaar 27 en welke zich daar binnen in hoófd-zaak evenwijdig uitstrekt aan de gemeenschappelijke richting van de 15 trajecten 28 en 29. Het stroomafwaarts gelegen einde van het traject 53 is door- een leiding 5^- verbonden met de ingang van een hydraulische expansieturbine 55, waarvan de as eventueel gekoppeld kan worden met een aandrijfmachine 5& enwaanande uitgang door een leiding 57 eventueel via een supplementaire expansieklep 58 verbonden is met de leiding 25 20 op een aftakpunt 59,· dat zich bevindt tussen de afvoeropening 2k van de uitwisselaar 3 en de toevoer opening van de thermische uitwisselaar 27.

De verzamelruimte voor de gasvormige fase van de separator 51 is door een leiding 60 verbonden aan het stroomopwaarts gelegen 25 einde van een traject 31b, dat zich uitstrekt in de tweede thermische condensor l6’b en waarvan het stroomopwaarts gelegen einde door een buitenleiding verbonden is met de faseseparator 26, welke met betrekking tot figuur 3 is beschreven.

In het gesloten circuit 3 van het hulp- of zware koelmiddel 30 bestaat de compressorgroep 32 achtereenvolgens en gezien in de door-stroomrichting van het koelmiddel, uit een eerste compressor 32a^, een tweede compressor 32a2 en een derde compressor 32b, welke compressie trappen vormen en welke afzonderlijk of gezamenlijk aangedreven kunnen worden door betreffende motoren dan wel kunnen tenminste twee daar-35 van of kunnen zij gemeenschappelijk door een zelfde motor worden aangedreven, waarbij de assen mechanisch zijn gekoppeld, resp. onderling dan wel de ene as met de andere. Zoals reeds besproken en weergegeven, kun- 800 6 73 5 -23- nen de. compressorgroepen 12 voor het hoofdkoelmiddel2 en 32 en van het hulpkoelniiddel 3 door aizonderlijke motoren gescheiden worden aangedreven, dan wel kennen twee groepen of tenminste twee compressoren die elk daarbij behoren, aangedreven worden door een gemeenschappelijke 5 motor, waarbij de assen mechanisch zijn gekoppeld.

De uitlaat van de eerste compressor 32a^ is door een lei— ding 60 verbonden met de aanzuigopening van de tweede compressor 32a^ via een tussenkoeler 34', welke van het type is, dat van buitenaf wordt gekoeld bijv. door water of lucht. De tweede compressor 32ag en de 10 derde compressor 32b zijn vergelijkbaar met de eerste en tweede compressor 32a en 32b van het schema volgens figuur 3, waarbij hun onderlinge verbinding gelijk is aan die welke in bedoelde figuur is weergegeven.

De uitgang van de eindkoeler 3δ is aan het stroomopwaarts 15 gelegen einde verbonden met tenminste een traject 42 a, dat zich bevindt in de eerste thermische condensor 16'a, terwijl het stroomafwaarts gelegen einde door een tussenleiding 37' verbonden is met het stroomopwaarts gelegen einde van tenminste een traject 42b, dat zich bevindt in de tweede thermische condensor 1ö'b en waarvan het stroom-20 afwaarts gelegen einde door een buitenleiding 43b verbonden is met de inlaat van de hydraulische expansieturbihe 44b, waarvan de as eventueel gekoppeld kan zijn met een aandrij fmachine 45b. De uitgang van de turbine 44b is door een leiding 46b eventueel via een extra klep 50b verbonden met het stroomopwaarts gelegen einde, van tenminste een tra-25 ject 47b, dat zich bevindt in de tweede thermische condensor l6rb en waarvan het stroomafwaarts gelegen einde door een buitenleiding 49b verbonden is met de aanzuigopening van de eerste compressor 32a^. De tussenleiding 37’ is vertakt aangezien op het tussenpunt 6l een leiding 43a uitmondt, elke verbonden is met de ingang van een hydraulische, 30 cryogenisehe expansieturbine 44a, waarvan de as eventueel gekoppeld kan zijn met een aandrij fmachine 45a. De uitgang van deze turbine 44a is door leiding 46a eventueel via een supplementaire expansieklep 50a verbonden met het stroomopwaarts gelegen einde van tenminste een traject 47a, dat zich uitstrekt in de eerste thermische condensor l6fa, 35 en waarvan het stroomafwaarts gelegen einde aan de uitgang 48a van de uitwisselaar, door een buitenleiding 49a verbonden is met de aanzuigopening van de tweede compressor 32a„ en de leiding 60 op het gemeen- 8006735 -22- schappelijke affcakpunt 32 daarmee verenigt.

De werking van het systeem volgens figuur ^ is als volgt: In het circuit 1 komt het vloeibaar te maken gas GH door de leiding 4 bijv. met een temperatuur van ongeveer +20°C en een 5 druk van ongeveer ^5 bar in de doorgang 28 van de koelinrichting 27 en wordt voorlopig gekoeld door een thermische warmteuitwisseling met het hoofd of lichte koelmiddel tot op een temperatuur van ongeveer 7Q°C en een druk van ongeveer M* bar. Het aldus gekoelde gas loopt eventueel door een gasbehandelingsinrichting 30, waar zware componenten worden 10 onttrokken voordat het gas de warmteuitwisselaar 3 passeert om daar vloeibaar en ondergéueld te worden tot een temperatuur van ongeveer -160°C en bij een druk van U1 bar. Bij het verlaten van deze uitwisselaar wordt het vloeibare ondergekoelde gas opgeslagen als hierboven beschreven.

15 In het gesloten circuit van het hoofd of lichte koelmid del. 2, verlaat dit de eindkoeler 15 in de gasvormige toestand bijv. bij een temperatuur van +30°C en een druk van 31 bar, loopt vervolgens door het traject 31 a van de eerste thermische condensor l6'a en wordt partieel vloeibaar gemaakt door thermische warmteuitwisseling met het 20 hulp of zware koelmiddel. Het aldus gedeeltelijk gecondenseerde hoofd-koelmiddel verlaat de eerste uitwisselaar l6'a bijv. bij een temperatuur van ongeveer -30°C eenedruk van 30 bar en komt in de afscheider 51, waarin een gas vormige en een vloeistoffase wordt onderscheiden. Vloeistoffase passeert dan het traject 53 van de thermische uitwisse-25 laar 27 en wordt ondergekoeld tot een temperatuur van ongeveer -70°C en bij een druk van 28 bar, waarna het fluïdum de hydraulische turbine 55 passeert en expandeert, waarbij de draaibeveging van de turbine gebruikt kan worden om een machine 56 aan te drijven, waarbij het fluïdum: een temperatuurverlaging heeffc ondergaan tot ongeveer -75°C en 30 de druk is af genomen tot 3,2 bar. De aldus geexpandeerde vloeistoffase ondergaat eventueel een supplementaire expansie in een expansieklep 58 en verenigt zich met het verdampte gedeelte van het hoofdkoelraiddel dat de warmteuitwisselaar 3 heeft velaten via de uitgang 2b alvorens de totale hoeveelheid fluïdum door de doorgang 29 van de thermische 35 warmteuitwisselaar passeert, om daar geheel te verdampen alvorens te worden aangezogen en gecomprimeerd door de compressorgroep 12. De gasvormige fase welke in de separator 53 is afgescheiden, doorloopt het 8006735 —23- traject 3tb van. da tweede thermische condensor 1-6’b en wordt gedeeltelijk vloeibaar gemaakt'door warmteuitwisseling met het hulpkoelmiddel, zodanig dat de tweede warmtenitwisselaar l6rb wordt verlaten met een temperatuur van bijv. -TO°G en een druk van ongeveer 29 bar waarna t 5 fluïdum in de separator 26 komt als boven beschreven5 behandeling- van het tweede gedeelte van het hoofdkoelmiddel stemt overeen met die beschreven met betrekking tot figuur 3. Opgemerkt zij, dat de onderge— koelde vloeistof fase van het hoofdkoelmiddel, dat door de hydraulische turbine- 19 passeert, daarin treedt met een temperatuur van ongeveer 10 —1 if-0°C en.een druk van ongeveer 28 bar en verlaat deze in geexpandeerde toestand bij een temperatuur van ongeveer -1^3°C en een druk van ongeveer 3,5 "bar, terwijl de ondergekoelde vloeistof fase van het hoofd-- koelmiddel, dat door de hydraulische turbine 19a passeert, daartussen bijv. een temperatuur beeft van -160°C en een druk van ongeveer 27 bar 15 en verlaat deze in de geexpandeerde toestand bij een temperatuur van ongeveer -163°C en een druk van ongeveer 2,7 bar; bet gedeelte van bet hoof dkoelmi ddel, dat in de warmteuitwisselaar 3 moet verdampen, verlaat de opening 2k bij voorkeur met dezelfde temperatuur van -75°C bij een druk van 3,2 bar als het geexpandeerde hoofdkoelmiddel, dat 20 door de leiding 57 toetreedt en mengt zich op het punt van samenkomst 59. De totale hoeveelheid koelmiddel doorstroomt, zoals reeds eerder opgemerkt de doorgang 29 van. de warmteuitwisselaar 27, zal geheel verdampen en verplaatst zich in tegenstroom met de media in de doorgangen 28 en 53 van dezelfde uitwisselaar 27 en is daarmee in thermisch 25 uitwisselend contact, tenéinde het gas in de doorgang 28 vloeibaar te maken en onder te koelen, zo ook de vloeistoffase van het hoofdkoelmiddel in het traject 53. De totale hoeveelheid verdampt koelmiddel wordt in de thermische uitwisselaar 27 verwarmd tot een temperatuur van ongeveer +10°C bij een druk van ongeveer 10 bar en wordt dan aan-30 gezogen en weer gecomprimeerd door de eompressorgroep 12. Opgemerkt zij, dat bij de uitvoeringsvorm volgens figuur k bet hoofdkoelmiddel in twee delen verdeeld is, waarvan het grootste door de warmteuitwisselaar 3 gaat.

In bet gesloten circuit van het hulp of zware koelmiddel 35 3 verlaat het gecomprimeerde hulpkoelmiddel in de geheel gecondenseer de of vloeibare toestand de condensor 38 bijv. bij een temperatuur van ongeveer +30°C en bij een druk van ongeveer U0 bar, doorloopt het traject t2a van de eerste uitwisselaar 16'a wordt ondergekoeld tot -2k- op een temperatuur van ongeveer -30°C bij een druk. van ongeveer 39 -bar. Bij het verlaten van de thermische uitwisselaar l6.*-a zall-het aldus ondergekoelde hoofdkoelmddel zich op het punt 6l van de lei ding 37’ in twee delen verdelen. Een van deze delen doorloopt de hydrauli-5" ,sche turbine 44a en zal expanderen, waarbij eventueel met de turbine een aandrij flnachine 45a kan zijn gekoppeld, waarbij de temperatuur is afgenomen tot -33°C en de druk verlaagd is tot ongeveer 30,2 bar;, dit aldus geexpandeerde gedeelte ondergaat eventueel een extra expansie via de expansieklep 50a alvorens het traject 47 a van de eerste 10 thermische uitwisselaar léLa te passeren, waarna de verdamping zich voortzet tegengesteld aan het medium in de trajecten 43a. en 42a waarmede het koelmiddel in warmteuitwisselend contact staat, zodat het hoofdkoel middel ia het koeltraject 31a ten dele vloeibaar wordt en de hulpvloeistof in het traject 42a wordt aidergeköeld. Het ver-15 dampte gedeelte van het hulpkoelmiddel, dat aldus wordt verwarmd in de eerste uitwisselaar 16' a verlaat deze bijv. met een temperatuur van ongeveer +25°C bij een druk van ongeveer 10 bar en wordt aangezogen door de tweede compressor 32a.^. Het andere gedeelte van het hulpkoelmedium in de leiding 37’ , dat de eerste maal is ondergekoeld,

20 doorloopt vervolgens het traject 42b van de tweede thermische uitwisselaar l6'b en wordt daar bij voorkeur ondergekoeld' tot een temperatuur van ongeveer -70°C bij een druk van ongeveer 38' bar alvorens in de hydraulische turbine 44b te treden om daar te expanderen, waarbij de draaibeweging van de turbine kan dienen om een aandrij fmachine 45 25 in werking te stellen, waarbij de temperatuur is teruggelopen tot ongeveer -73°C en de druk is verlaagd tot ongeveer 2,2 bar. Het aldus . geexpandeerde gedeelte ondergaat doelmatig een supplementaire expansie via een expansieklep 50b, doorloopt dan het traject 47b van de tweëdè thermische uitwisselaar 16’b en verdampt daar geheel en'beweegt zich 3Q in tegenstroom met de media in de trajecten 31b en 42b ën is daarmede in warmteuitwisselend contact zodanig, dat het hoofdkoelmiddel in het traject 31b wordt ondergekoeld en het hulpkoelmiddel in bet traject . 42b wordt ondergekoeld. Het verdampte gedeelte van bet hulpkoelmiddel dat aldus in de tweede uitwisselaar l6*b is verwarmd, verlaat het tra-35 ject 47b door de uitgang 48b, bijv. bij een temperatuur van -33°C

en bij een druk van 2 bar en komt dan via de leiding 49b iii de inzuig-opening van de eerste compressor 32a^ en wordt dan in de gasvormige toestand gecomprimeerd, vervolgens gekoeld en passeert de tussenkoelèr fl η Ω fi 7 X * -25- • 3l·' en verenigt zich in het punt van samenkomst 62 met het verdampte gedeelte van het hulpkoelmiddel, dat de eerste thermische uitwisselaar l6ra door de leiding k9& heeft verlaten, waarbij de totale hoeveelheid gasvormige hulpkoelmiddel; dat aldus ontstaat, wordt aange-5 ' zogen en weer opnieuw gecomprimeerd door de tweede compressor 32a^.

Eet aldus gecomprimeerde gasvormige hulpkoelmiddel wordt ten dele weer vloeibaar in de condensor 3^, en verlaat deze met een temperatuur van ongeveer +30°C en een druk van ongeveer 20 bar en komt dan in de separator 35.

10 Opgemerkt zij, dat tenminste een of elk van de trajecten 29 (circuit 2) en kTa., ^-Tb (circuit 3} naar de betreffende koelmidde-lencgeheel tot de eindtoestand verdampt worden,- vervangen kunnen, worden door een verdeelorgaan, bijv. een verstuiver van het type,, als weergegeven door 21a of 21b.

1? Bij het systeem volgens figuur 5 wordt wederom slechts, een gesloten circuit ofkoelcyclus 2 toegepast voor een enkelvoudig koelmiddel, welk circuit is onderverdeeld in vier delen, namelijk een voorafgaande koeling voor de warmteuitwisseling met delen daaruit in de verdampte toestand en waarvan slechts de laatste fraktie wordt ge-' 20 bruikt voor het vloeibaar maken en het daarop volgend onderkoelen alsmede voor het voorafgaand koelen van het vloeibaar te maken gas. Eet circuit 1 van het vloeibaar te maken gas evenals het gedeelte 2 van het koelmiddel, dat wordt gebruikt voor de voorafgaande koeling, het vloeibaar maken en het onderkoelen van het vloeibaar te maken gas 25 zijn dezelfde als de korresponderende delen uit het circuit 1 en 2 volgens figuur 3 in het bijzonder voor wat betreft de warmteuitwisse-laar 3 en 27. De· opmerkelijke onderdelen van het circuit 2 zijn de navolgende.

De compressorgroep 12 voor het gasvormige koelmiddel he-.30 staat uit resp. drie compressoren 12a^, 12a2 en 12b, welke aldus op elkaar volgende compressietrappen vormen en welke afzonderlijk gedreven, kunnen worden door gescheiden aandrij fmotoren of gezamenlijk door tenminste twee van deze of door middel van een gemeenschappelijke motor, waarbij de compressoren mechanisch onderling zijn gekoppeld. De 35 uitgang van de tweede compressor 12a2 is door een leiding 63 verbonden met de ingang van een condensor 6U, welke bij voorkeur van het type is, dat van buitenaf wordt gekoeld, bijv. door water of lucht en waarvan de 8 0 0 6 73 5 -26— uitgang verbonden is met een faseseparator 65. De ruimte van de gasvormige fase van de separator 65 is door een leiding 66 verbonden met de aanzuigopening van de derde compressor 12b, waarvan de uitgang door een leiding 6j verbonden is met de ingang van ëën condensor 68waar-5 van de uitgang verbonden is met de faseseparator 69. De verzamelruimte van de vloeibare fase vanjfe separator 65 is door een leiding 70 verbonden met de aanzuigopening van een circulatie- of versnellingskop 6t, waarvan de uitlaat verbonden is met de toevoerleiding 67 naar de derde compressor 12b op een aftakpunt 72, dat zich. stroomopwaarts 10 van de condensor 68 bevindt. Er zijn bijv. twee thermische condensoren aanwezig, namelijk 73a en 73b, welke uit twee gescheiden eenheden kunnen bestaan, ofwel een geheel vormen binnen het lichaam 73, dat een gemeenschappelijke omhulling vormt voor de twee thermische condensors zoals dit in figuur 5 is weergegeven.

\ * 15 De thermisch uitwisselende condensor 73a heeft ten minste twee trajecten Jk en 75, welke zich evenwijdig in een zelfde richting uitstrekken. De stroomopwaarts gelegen einden van de trajecten Jk en 75 zijn resp. door leidingen J6 en 77 verbonden met de verzamelruimte voor de gasvormige fase en de ruimte voor de vloeistoffase in 20 de separator 69. Het stroomafwaarts gelegen einde van het traject 73 is door een leiding J8 verbonden met de invoer van de hydraulische cryogenische expans ie turbine 79, waarvan de as eventueel mechanisch gekoppeld kan zijn met een aandrij fmachine .80,. welke zich bevindt buiten de thermische uitwisselaar 73a. De uitgang van de turbine 79 25 is door een leiding 81, eventueel via een supplementaire expansieklep 82 verbonden met een verdeelorgaan 83, dat zich bijv. binnen de omhulling van de uitwisselaar 73 bevindt nabij het einde van de thermische uitwisselaar 73a en ter plaatse van de stroomafwaarts· gelegen einden van de trajecten 7^ en 75· Het verdeelorgaan is bijv. van het verstui-30 vertype en gericht op de trajecten Jk en 75 en rechtstreeks· uitmondend in de binnenruimte van de omhulling van de thermische uitwisselaar 73a. Het stroomafwaarts gelegen einde van het traject jk is door een leiding 8k verbonden met een faseseparator 51', buiten de thermische uitwisselaar 73 en waarvan de verzamelruimten resp. voor de gasvormige 35 fase en de vloeistoffase resp. door leidingen 85 en 86 verbonden zijn met de stroomopwaarts gelegen einden van tenminste twee trajecten 87 en 88, welke zich bevinden binnen de tweede thermische uitwisselaar 73h 8006735 -27— en welke in hoofdzaak evenwijdig lopen aan de gemeenschappelijke richting. Het stroomafwaarts gelegen einde van het traject 87 is door een leiding 89 verbonden met een uitwendige faseseparator 26, zoals reeds beschreven is. Het stroomafwaarts gelegen einde van het traject 88 5 is door een leiding 90 verbonden aan de ingang van het hydraulische, cryogenisehe expansieturbine 91V waarvan de as eventueel mechanisch gekoppeld kan worden met een aandrijfmachine 92,. welke zich buiten da thermische uitwisselaar 73b bevindt. De uitgang van de turbine 91 is door een leiding 93 eventueel via een supplementaire expansieklep 10 9^ verbonden met een verdeébrgaan 95, dat zich bijv.bevindt binnen de thermische utwisselaar 73b nabij het uiteinde dat zich bevindt nabij de stroomafwaarts gelegen einde van de trajecten 87 en 88. Het ver-deelorgaan 95 is bijv. van het verstuivertype, dat gericht is op de trajecten 87 en 88 en uitmondt in de ruimte binnen de omhulling 73 15 welke gemeenschappelijk is voor de twee uitwisselaars 73a en 73b en waarvan de* binnenruimte eveneens gemeenschappelijk voor deze beide is. De uitwisselaar 73 kan in plaats van bestaande uit gespiraliseerde bui zenbundels van het platentype zijn en in dit geval kan een of kunnen béide verdeelorgaaen 93 en 95 gevormd worden door een doorgang, 20 welke nagenoeg evenwijdig loopt aan de trajecten 7^·, 75 of 87, 88 welke daarbij behoren.

De gemeenschappelijke binnenruimte, welke wordt begrensd door de omhulling 93 staat met het uiteinde nabij de stroomopwaarfcse einden van de trajecten Tk en 75 door een leiding 96 in verbinding 25 mat de aanzuigopening van de tweede compressor De leiding 25 welke deel uitmaakt van het stroomafwaarts gelegen einde van de spiraal 29 van de thermische uitwisselaar 27 mondt uit in de aanzuigopening van de eerste compressor 12a^ , waarvan de uitgang verbonden is met de aanzuigopening van de tweede compressor 12a^ door tussenkomst 30 van een leiding 97 en welke passeert door een tussenkoeler 98, bijv.

van het type, dat van buitenaf wordt gekoeld door middel van water of lucht en waarvan de uitgang door de leiding 96 verbonden is met het aftakpunt 99 daarvan.

De werking van het circuit voor het te koelen gas is 35 gelijk aan dat beschreven met betrekking tot figuur 3, doch waarbij de numerieke waarden verschillen voor:wat betreft de temperatuur en druk, bijv.

R fl 0 fi 7 3 5 -28- aan de ingang van de leiding. 4 heeft het vloeibaar te maken gas GE een temperatuur van ongeveer +20°C hij een druk van ongeveer 45 hars; aan de ingang van de thermische uitwisselaar 3 heeft het 5 gas een temperatuur· van ongeveer —'60°C hij een druk van 44 hars; aan de uitgang van de thermische uitwisselaar 3 heeft, het vloeibare» onder gekoelde gas een temperatuur van ongeveer -16Q° hij een druk van 41 har·.

De bijzonderheden van de cyclus van het koelmiddel 2 10 zijn de volgende: het volledig gasvormige koelmiddel wordt aangezogen door de tweede compressor 12ag en wordt in de gasvonnige toestand gecomprimeerd tot een gedeeltelijk vloeibaar maken in de condensor 64, bijv-bij een temperatuur van ongeveer +30°C en bij een druk van 2Q bar-15 Eet gedeeltelijk vloeibare medium ondergaat vervolgens een· faseschei-ding. ia de separator 65; de gasfase wordt aangezogen door de derde compressor 12b en in de gasvormige fase gecomprimeerd, terwijl de vloei-st of fase. wordt aangezogen en in de vloeibare toestand wordt gecomprimeerd door de pomp 71 welke bij 72 zich mengt met de gasfase, welke 2Q gecomprimeerd geleverd wordt door de compressor· 12b. Eet mengsel van resp. gasvormige en vloeistoffase doorloopt vervolgens de condensor 68 en wordt verder vloeibaar- gemaakt'bij een temperatuur van ongeveer +30°C een druk van 35 bar voordat opnieuw een scheiding in fase plaatsvindt in de separator 69. De aldus gescheiden vloeistoffase doorloopt 25 het traject 75 van de eerste uitwisselaar 73a en wordt door thermische uitwisseling ondergekoeld door het gedeeltelijk verdampte gedeelte daarvan» terwijl de gasfase het traject 74 van dezelfde thermische uitwisselaar doorloopt en wordt gekoeld en gedeeltelijk vloeibaar gemaakt door-thermische uitwisseling met hetzelfde verdampte gedeelte.

30 . De ondergekoelde vloeistoffase, welke het traject 75 verlaat bij bijv. een temperatuur van -20°C en bij een druk. van 34 bar doorloopt de hydraulische turbine 79 en expandeert }®a:bij de rotatiebeweging van de turbine kan worden gebruikt voor het aandrijven van een machine 80.

Het. aldus geexpandeerde fluïdum ondergaat eventueel een supplemen-35 taire expansie via de expansieklep 82 alvorens het verdeelorgaan 83 van de thermische uitwisselaar 73a te treden, waar verdamping verder plaatsvindt in de richting tegengesteld aan de circulatierichting van 8006735 -29- <Je betreffende fluids in da trajecten Jb en 75» waardoor als gevolg van thermische uitwisseling tussen deze fïuida het gedeeltelijk vloeibaar- maken van de gasvormige fase in het traject 7^ plaatsvindt en de onderkoeling van de vloeistoffase in het traject 75· 5 De gedeeltelijk vloeibare fase, welke het traject 7^ verlaat,, heeft bijv. een temperatuur van ongeveer -15°C bij een druk van 35 bar en ondergaat in de· separator 51f een scheiding van de fasen resp. een gas vormige en een vloeistoffase, welke resp. passeren door de trajecten 97 en 88 van de tweede thermische uitwisselaar 73b.

TQ In het traject 87 wordt de gasfase gedeeltelijk vloeibaar gemaakt en in het traject 88 wordt de vloeistoffase ondergekoeld door thermische uitwisseling met het verdampte gedeelte van*deze fase. De onder-, gekoelde vloeistoffase verlaat het traject 88 bijv. met een temperatuur van ongeveer -60°C en bij7 een druk van 33 bar, doorloopt vervolgens de 15 hydraulische turbine 91, waar expansie plaatsvindt en waarbij de draai-beweging van de turbine kan dienen om een aandrij fmachine 92 in werking te stellen. De aldus geexpandeerde fraktie beeft een temperatuur van -63°C bij een verlaagde druk van ongeveer 7,2 bar, en ondergaat eventueel een supplementaire expansie via een expansieklep 9b voordat 20 het fluïdum binnentreedt in het verdeelorgaan 95 van de uitwisselaar 73b, waar verdamping verder plaatsvindt bij een verplaatsing in een zin» welke tegengesteld is aan de circulatierichting van de betreffende fluids in de trajecten 87 en 88, waardoor een uitwisseling plaatsvindt en koeling van het. vloeibare medium in het traject 88 en een.:--1-25 gedeeltelijk vloeibaar worden van het gas vormige medium in het traject 87- De fraktie van het vloeibare koelmiddel, dat aldus verdampt in de uitwisselaar 73b, verplaatst zich vervolgens daarin en wordt gemengd met het verdampte vloeibare deel van bet koelmiddel. Het samenstel van de verdampte gedeelten van het koelmiddel resp. komende uit de 30 gescheiden vloeistoffase, waarvan de separatoren 69 en 51’ wordt verwarmd door uitwisseling met de trajecten 7^, 75 en 87, 88, waarbij bet medium de uitwisselaar 93 verlaat door een leiding 96, bijv. bij een temperatuur van ongeveer +20°C en een druk van ongeveer 6,8 bar.

De fraktie, welke gedeeltelijk vloeibaar is gemaakt in 35 het traject 87 verlaat dit door de leiding 89 bijv. bij een temperatuur van ongeveer -60°C en een druk van ongeveer 33 bar en komt in de faseseparator 26, zoals dit hiervoor is beschreven in het bijzonder met ♦ -30- betrekking tot figuur 2-4, doch de numerieke waarde voor wat betreft temperatuur en druk verschillen als volgt:

Aan de ingang van de turbine 19b heeft de ondergekoelde vloeistof een temperatuur van ongeveer -130°C bij een druk van 31 bar 5 terwijl aan de uitgang van de turbine het geexpandeerde fluïdum een temperatuur heeft van ongeveer -133°C en een druk van ongeveer 1,8 bar; aan de ingang van de turbine 19a heeft het ondergekoelde vloeibare medium een temperatuur van· ongeveer -160° bij een druk van 10 ongeveer 30 bar,terwijl aan de uitgang van deze turbine het geexpandeerde fluïdum een temperatuur heeft van ongeveer -163°C en een druk van ongeveer 2 bar; het verdampte medium, dat de opening 2k van de omhulling van de warmteuitwisselaar 3 verlaat, heeft een temperatuur van onge-15 veer -65°C bij een druk van 1,5 bar, terwijl aan de uitgang van het traject 29 van de thermische uitwisselaar 27 te temperatuur ongeveer +10°C is bij een druk van 1,3 bar, gemeten in de leiding 25, welk fluïdum onder deze omstandigheden wordt gecomprimeerd door de eerste compressor 12a^.

20 De fraktie van het gasvormige koelmiddel dat aldus in de eerste compressor 12a wordt gecomprimeerd, passeert over de tussen-koeler 98 en verlaat deze bij dezelfde temperatuur en druk als de gasvormige fraktie uit de leiding 96 waarna de twee frakties in het punt 99 worden verenigd, zodanig, dat het totale gasvormige medium door 25 de tweede compressor 12a^ kan worden aangezogen.

De in de figuren 1-5 weergegeven uitvoeringsvormen steunen op dezelfde uitvindingsgedachte.

Voorts is het duidelijk, dat de uitvinding beschreven is met betrekking tot eengekozen voorbeeld. Uiteraard zijn modificaties 30 mogelijk zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

8 00 6 73 5

Claims

1. Werkwijze voor het koelen van tenminste een op lage temperatuur- te "brengen fluïdum, bij voorkeur lager dan -30°C, door warmteuitwisseling : met een koelfluïdum. of deel uitmakende van een 5 koelcascade van een aantal verschillende koelmedia, waarbij het of elk koelmiddel, bestaat uit een mengsel van ver-schillende componenten, welke zich ontwikkelen in een koelcyclus bestaande uit een gesloten circuit, waarbij zij achtereenvolgens de navolgende handelingen ondergaan: tenminste een eenmalige compressie in de gasvormige toestand, 10 tenminste een voorafgaande koeling met condensatie, althans ten dele en bij hoge druk, tenminste een zelfkoeling met een onderkoeling van tenminste een vloeistoffraktie bij warmteuitwisseling in tegenstroom . met een damp van lage druk, welke afkomstig is van tenminste dezelfde . ondergekoelde vloeistoffase van hetzelfde koelmiddel, tenminste een 15 eenmalige expansie van tenminste een van de frakties onder lage druk en tenminste een omzetting in damp, welke vervolgens weer wordt gecomprimeerd, waarbij een zelfde hoeveelheid te behandelen materiaal en door de compressie opgenomen vermogen wordt verminderd, doordat tenminste een of elke expansie op dynamische wijze plaatsvindt en 20 aldus uitwendige mechanische arbeid kan worden geleverd.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het te koelen fluïdum een vloeibaar te maken gas is, dat circuleert in, een open circuit en dat tenminste gedeeltelijk bij hoge druk vloeibaar wordt gemaakt en tenminste in de vloeistoffase eventueel vooraf wordt onder- 25 gekoeld en bij lage druk expandeert, met het kenmerk, dat het expanderen dynamisch geschiedt zodanig, dat uitwendige mechanische arbeid kan worden geleverd.

3. Werkwijze volgens conclusies 1-2, met het kenmerk, dat de geleverde uitwendige mechanische arbeid dient voor .het omzet- 30 ten in verbruiksenergie, welke nuttig kan worden toegepast.

4. Werkwijze volgens conclusie 1-3, met het kenmerk, dat tenminste een of elke expansie plaatsvindt tot aan een druk, welke lager is dan tenminste 15 bar ten opzichte van de hoge druk.

5. Werkwijze volgens conclusies 1-4, met het kenmerk, dat 35 elke dynamische expansie, waarbij motorische kracht wordt ontwikkeld, wordt gevolgd door een supplementaire expansie zonder levering van uitwendige arbeid, teneinde het betreffende fluïdum als monofasige Ö Λ Λ 7 7 S -32- vloeistof te',.handhaven en verdamping bij een te lage temperatuur · tijdens de dynamische expansie, te verhinderen.

6. Werkwijze volgens conclusies 1-5, mefchet kenmerk, dat de- aard en samensstelling van tenminste een of elk koelmiddel is aan-5 gepast aan het aantal dynamische expansies. 7V Inrichting voor het toepassen van een werkwijze volgens conclusies 1-6 van het type, bestaande enerzijds· uit .een open circuits vloeibaar te maken gas met tenminste de navolgende elementen: tenminste een doorgang voor het koelmiddel in tenminste een warmte-10 uitwisselaar, welke door het koelmiddel wordt doorstroomd; tenminste een expansieorgaan voor de vloeistoffase van het vloeibaar gemaakte gas;, anderzijds een gesloten circuit voor een koelmiddel of deel uitmakende van een koelcascade van een aantal koelcircuits voor verschillende koelmiddelen, waarbij het of elk circuit tenminste de navolgende 15 elementen omvat: tenminste een. compressor voor het gasvormige koelmiddel, tenminste een koeler en/of condensor; waarbij tenminste.een warmteuitwisselaar tenminste een traject heeft voor het koelmiddel voor het gedeeltelijk vloeibaar maken van het .koelmiddel en tenminste een traject voor het doorlaten van verdampt koelmiddel,dat zich tegen-20 gesteld uitstrekt aan elk van de bedoelde trajecten, en dat met zijn stroomopwaarts gelegen einden verbonden is met het stroomafwaarts gelegen einde van het bedoelde traject onder tussenschakeling van tenminste een expansieorgaan voor tenminste een fraktie van de vloeistoffase van het koelmiddel, terwijl het stroomafwaarts gelegen einde 25 verbonden is met de aanzuigzijde van de compressor, met het kenmerk, dat tenminste een of elk expansieorgaan bestaat uit tenminste een tur-bomachine met tenminste een hydraulische turbine voor..het praktisch niet samendrukbaar fluïdum.

8. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat 30 . de fluldumuitlaat voor tenminste een of elke turbomachiiie verbonden is met een supplementaire expansieklep. 9. · Apparaat volgens conclusie 7, of 8, met iet kenmerk, dat tenminste een of elke turbomachine met de as gekoppeld is aan tenminste een generator of werktuig. 35 8006735