PL164103B1 - Sposób wytwarzania mieszaniny gazu i pary w określonych proporcjach I urządzenie do wytwarzania mieszaniny gazu I pary w określonych proporcjach - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania mieszaniny gazu i pary w określonych proporcjach, polegający na zmieszaniu odmierzonej ilości gazu z odmierzoną ilością fazy ciekłej składnika parowego, znamienny tym, że odmierzony składnik parowy w fazie ciekłej, wprowadza się do wnętrza aparatu wypełnionego warstwąwaty kwarcowej i innego porowatego wypełnieniaceramicznego i/lub metalicznego, odparowywuje go i przegrzewa doprowadzając ciepło z zewnątrz aparatu, a jednocześnie wprowadza się do tego aparatu odmierzony składnik gazowy, który przepływając współprądowo ze składnikiem parowym jest przeponowo ogrzewany do temperatury równej temperaturze pary przegrzanej, po czym składnik gazowy miesza się z przegrzaną parą przez wymuszenie prostopadłego kierunku wypływu gazu do kierunku przepływu pary. 2. Urządzenie do wytwarzania mieszaniny gazu i pary w określonych proporcjach, znamienne tym, że stanowi ciśnieniowe naczynie (1) wypełnione warstwą waty kwarcowej (7) i porowatym materiałem ceramicznym i/lub metalicznym (8), obudowane zwłaszcza elektrycznym grzejnikiem (9), zawierające od góry koncentrycznie wbudowany zespół elementów składający się z przewodu doprowadzającego składnik gazowy (6), zakończony dystrybutorem (10), przewodu doprowadzającego składnik parowy (5) i pochwy termoelementu (2) przy czym przewód doprowadzający składnik parowy (5) ma wylot w warstwie (7), przewód doprowadzający składnik gazowy ma wylot w warstwie (8), a zakończenie pochwy termoelementu (2) znajduje się również w warstwie (8).

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania mieszaniny pary i gazu w określonych proporcjach i urządzenie do wytwarzania mieszaniny pary i gazu w określonych proporcjach. Wynalazek znajduje zastosowanie, zwłaszcza w laboratoryjnej technice badawczej gdzie wykorzystuje się takie mieszaniny w podwyższonych temperaturach i ciśnieniach, a w temperaturze otoczenia jeden składnik jest gazem a drugi cieczą.

Znany sposób wytwarzania mieszaniny pary i gazu w określonych proporcjach polega na ogrzewaniu gazu w osobnym aparacie, a następnie wprowadzeniu go do reaktora lub wytwornicy pary gdzie ulega zmieszaniu w określonych proporcjach z wytworzoną wcześniej parą. Dla zapewnienia pożądanego składu mieszaniny gazowo-parowej, pomiaru ilości (natężenie przepływu) pary dokonuje się w fazie ciekłej. Ilość pary otrzymywanej ze zmierzonej cieczy jest jednoznacznie zdeterminowana. Dość gazu (natężenie przepływu) jest na ogół mierzona bezpośrednio znanymi powszechnie metodami (liczniki, rotametry itp.).

W sposobie tym występują duże trudności z zapewnieniem tych samych parametrów (ciśnienie, temperatura) dla składników mieszaniny przed jej wytworzeniem (zmieszaniem składników). Różnice parametrów powodują znaczne błędy w określeniu ostatecznego składu wytworzonej mieszaniny i zmniejszenie zaufania do uzyskanych wyników prac badawczych.

. Ponadto wprowadzanie gazu do wytwornicy parowej powoduje znaczne fluktuacje przepływów mieszaniny i chwilowe zmiany jej składu (nierównowaga termiczna w warunkach przechodzenia cieczy w parę), gdyż składnik parowy miesza się z gazem występując w fazie ciekłej i gazowej jednocześnie. Sposób ten wymaga też stosowania co najmniej 2 aparatów, z których jeden służy do przygotowania składnika gazowego, drugi zaś do przygotowania składnika parowego i zmieszania składników.

Istota wynalazku polega na wytworzeniu mieszaniny gazu i pary w określonych proporcjach w jednym aparacie zapewniającym mieszanie się składników w identycznych warunkach ciśnienia i temperatury.

Sposób wytwarzania mieszaniny gazu i pary w określonych proporcjach polega na tym, że odmierzony składnik parowy w fazie ciekłej, wprowadza się do wnętrza aparatu wypełnionego warstwą waty kwarcowej i innego porowatego wypełnienia ceramicznego i/lub metalicznego, odparowywuje go i przegrzewa do wymaganej temperatury doprowadzając ciepło z zewnątrz aparatu. Jednocześnie wprowadza się do tego aparatu odmierzany składnik gazowy, który przepływając współprądowo ze składnikiem parowym wewnątrz przewodu, jest ogrzewany przeponowo do temperatury przegrzanej pary, po czym składnik ten miesza się z przegrzaną parą wskutek promieniowego wypływu przez otwory znajdujące się w ściance bocznej przy końcu tego przewodu. W ten sposób mieszanie składników odbywa się w identycznych warunkach ciśnienia i temperatury przy obu składnikach występujących w fazie gazowej.

Sposób ten może być realizowany w urządzeniu będącym przedmiotem wynalazku.

Urządzenie do wytwarzania mieszaniny gazu i pary w określonych proporcjach stanowi ciśnieniowe naczynie wypełnione warstwą waty kwarcowej i porowatym materiałem ceramicznym i/lub metalicznym, obudowane grzejnikiem, zwłaszcza elektrycznym, zawierające od góry koncentrycznie wbudowany zespół składający się z przewodu doprowadzającego składnik gazowy zakończony dystrybutorem gazu, przewodu doprowadzającego składnik parowy i pochwy termoelementu, przy czym przewód doprowadzający składnik parowy ma wylot w warstwie waty kwarcowej, przewód doprowadzający składnik gazowy ma wylot w warstwie materiału porowatego ceramicznego i/lub metalicznego, a zakończenie pochwy termoelementu znajduje się w warstwie materiału porowatego ceramicznego i/lub metalicznego.

Urządzenie do wytwarzania mieszaniny gazu i pary w określonych proporcjach w przykładowym wykonaniu pokazane jest na rysunku.

Naczynie ciśnieniowe 1 wypełnione jest od góry warstwą waty kwarcowej 7, a poniżej warstwą porowatego wypełnienia ceramicznego 8. W górnej części naczynia wprowadzony jest koncentrycznie w warstwy 7 i 8 zespół elementów, składający się z przewodu doprowadzającego składnik gazowy 6, zakończony dystrybutorem gazu 10, przewodu doprowadzającego składnik parowy 5 i pochwy 2 termoelementu 12. Urządzenie wyposażone jest również w króciec wlotowy gazu 3, króciec wlotowy składnika parowego 4, króciec wylotowy mieszaniny 11 oraz grzejnik 9 umieszczony na zewnątrz naczynia ciśnieniowego.

Wytwarzanie mieszaniny gazu i pary w tym urządzeniu odbywa się w sposób następujący: odmierzone ilości fazy ciekłej składnika parowego dostarczone są króćcem 4 i przewodem 5 do warstwy waty kwarcowej 7 równomiernie ją wypełniając. Przemieszczając się grawitacyjnie w dół do wypełnienia ceramicznego 8 faza ciekła wskutek dostarczania ciepła z zewnątrz od grzejnika 9 ulega w tym wypełnieniu odparowaniu, a następnie przegrzaniu do odpowiedniej temperatury mierzonej termoelementem 12. Jednocześnie przez króciec 3 i przewód 6 dostarczana jest do urządzenia odmierzana ilość gazu. Gaz przepływając współprądowo, podgrzewany jest również przeponowo do takiej samej temperatury jaką w okolicy dystrybutora gazu 10 posiada para przegrzana. Gaz wypływając z dystrybutora. 10 prostopadle do kierunku przepływu pary miesza się z nią tworząc żądaną mieszaninę, która odbierana jest poprzez króciec 11. Grzejnik 9 o regulowanej mocy, doprowadza ciepło do układu w ten sposób, aby temperatura u góry urządzenia była niższa od temperatury wrzenia składnika parowego, zaś w okolicy dystrybutora 10 była wyższa od tej temperatury. Do pomiaru tej temperatury wykorzystywany jest przesuwny tormoolemont 12.

Wynalazek znajduje zastosowanie w szczególności do wytwarzania mieszaniny gazu i pary dla różniczkowych reaktorów przepływowych i/lub bezgradientowych np: reaktorów do konwersji metanu, niskotemperaturowej konwersji tlenku węgla, wysokotemperaturowej konwersji tlenku węgla, w których prowadzi się badania nad nowymi katalizatorami do w/w procesów technologicznych.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 zł

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania mieszaniny gazu i pary w określonych proporcjach, polegający na zmieszaniu odmierzonej ilości gazu z odmierzoną ilością fazy ciekłej składnika parowego, znamienny tym, że odmierzony składnik parowy w fazie ciekłej, wprowadza się do wnętrza aparatu wypełnionego warstwą waty kwarcowej i innego porowatego wypełnienia ceramicznego i/lub metalicznego, odparowywuje go i przegrzewa doprowadzając ciepło z zewnątrz aparatu, a jednocześnie wprowadza się do tego aparatu odmierzony składnik gazowy, który przepływając współprądowo ze składnikiem parowym jest przeponowo ogrzewany do temperatury równej temperaturze pary przegrzanej, po czym składnik gazowy miesza się z przegrzaną parą przez wymuszenie prostopadłego kierunku wypływu gazu do kierunku przepływu pary.
2. 2. Urządzenie do wytwarzania mieszaniny gazu i pary w określonych proporcjach, znamienne tym, że stanowi ciśnieniowe naczynie (1) wypełnione warstwą waty kwarcowej (7) i porowatym materiałem ceramicznym i/lub metalicznym (8), obudowane zwłaszcza elektrycznym grzejnikiem (9), zawierające od góry koncentrycznie wbudowany zespół elementów składający się z przewodu doprowadzającego składnik gazowy (6), zakończony dystrybutorem (10), przewodu doprowadzającego składnik parowy (5) i pochwy termoelementu (2) przy czym przewód doprowadzający składnik parowy (5) ma wylot w warstwie (7), przewód doprowadzający składnik gazowy ma wylot w warstwie (8), a zakończenie pochwy termoelementu (2) znajduje się również w warstwie (8).
3. 3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że dystrybutor gazu (10) posiada otwory, których oś jest prostopadła do osi przewodu doprowadzającego składnik gazowy.