Opublikowano: 10.VIII.1967 53703 KI. 17 f, 12/03 MKP F 25 h UKD Twórca wynalazku: mgr inz. Stanislaw Wanatowicz Wlasciciel patentu: Politechnika Wroclawska (Katedra Miernictwa Energetycznego), Wroclaw (Polska) Urzadzenie do obnizania temperatury gazu z równoczesnym obnizeniem jego cisnienia Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do ob¬ nizania temperatury gazu z równoczesnym obni¬ zeniem jego cisnienia, majace zastosowanie w hi- potermii, w chlodnictwie, inzynierii chemicznej, klimatyzacji, energetyce.Dotychczas znane i stosowane urzadzenia do obnizania temperatury i cisnienia gazu dzialaja w dwojaki sposób. Pierwszy sposób polega na ekspansji gazu w silniku (irozprezarce) gdzie obok efektu obnizenia temperatury i cisnienia gazu, otrzymuje sie pewna ilosc pracy uzyteczriej wy¬ konanej przez silnik. Pod wzgledem energetycz¬ nym sposób ten jest najbardziej ekonomiczny, jednak ze wzgledu na znaczne koszty inwesty¬ cyjne i eksploatacyjne sposób ten nie w kazdych warunkach jest oplacalny. Efekt obnizenia tem¬ peratury i cisnienia w sposobie drugim osiaga sie przez chlodzenie gazu w powierzchniowym (lub mieszankowym) wymienniku ciepla i nastep¬ ne zdlawienie go do zadanego cisnienia w' zawo¬ rze redukcyjnym. Gaz ochlodzony w wymienniku ciepla nie moze jednak osiagnac temperatury niz¬ szej niz temperatura czynnika chlodzacego.Znany jest równiez sposób obnizania tempera¬ tury i cisnienia gazu oparty na zjawisku polega¬ jacym na tym, ze gaz sprezony wprowadzany stycznie do wnetrza rury ekspanduje w niej dajac wewnatrz taki rozklad temperatur, ze mozliwym jest wyprowadzenie z rury dwóch strumieni gazu o róznych temperaturach. W rezultacie zastoso- 10 15 20 25 30 2 wania tego efektu otrzymuje sie tak zwany stru¬ mien „zimny" o temperaturze nizszej od tempe¬ ratury gazu na wlocie rury, oraz tak zwany stru¬ mien „goracy" o temperaturze wyzszej od tem¬ peratury gazu sprezonego na wlocie do rury, zas cisnienie gazu w tych strumieniach jest nizsze i moze byc ustalone na poziomie cisnienia jakie chcemy osiagnac. Sposób ten nie znalazl dotych¬ czas powszechnego zastosowania ze wzgledu na niska sprawnosc wynikajaca z faktu, ze zaledwie okolo 30% ogólnej ilosci gazu stanowi strumien „zimny", a reszta opuszcza rure posiadajac tem¬ perature wyzsza od temperatury gazu na wlocie do niej. Przy wykorzystywaniu tego sposobu do obnizenia temieratury ogólnej ilosci gazu, pola¬ czenie z powrotem po wyjsciu z rury obu stru¬ mieni w jeden przyniesie w rezultacie tylko nie¬ znaczne obnizenie temperatury ©azu wynikajace z efektu Joule^-Thomsonia lub nawet iw okreslo¬ nych warunkach gaz moze osiagnac temperature wyzsza od temperatury gazu na wlocie do rury.Tak wiec sposób ten nie nadaje sie do obnizania temperatury ogólnej ilosci gazu.Wprowadzajac Wedlug wynalazku chlodzenie „goracego" strumienia bezposrednio na zewne¬ trznej powierzchni rury, w której zachodzi efekt rozdzielenia gazu, osiaga sie znaczne obnizenie temperatury „goracego" strumienia praiwie do temperatury czynnika chlodzacego z równoczes¬ nym dodatkowym obnizeniem temperatury i 5370353703 i zwiekszeniem ilosci „zimnego" strumienia, co powoduje, ze po polaczeniu z powrotem obu stru* mieni otrzymuje sie gaz o temperaturze znacznie nizszej od temperatury gazu na wlocie rury.Dzieki korzystnym warunkom wymiany ciepla ja¬ kie panuja na „goracym" odcinku rury, powierz¬ chnia wymiany ciepla jest kilkakrotnie mniejsza w porównaniu z powierzchnia wymiennika ciepla w znanym procesie z wymiennikiem i zaworem redukcyjnym. Obnizenie temperatury gazu w urzadzeniu wedlug wynalazku osiaga niejedno¬ krotnie wartosci takie, Jakie wystepuja przy za¬ stosowaniu znanego sposobu polegajacego na ekspansji gazu w silniku.Zasadnicza korzyscia urzadzenia wedlug wyna¬ lazku jest to, ze umozliwia obnizenie temperatury ogólnej ilosci gazu nawet ponizej temperatury czynnika chlodzacego, co jest niemozliwe w do¬ tychczas znanych sposobach.Wynalazek zostanie blizej objasniony na przy¬ kladzie wykonania pokazanym na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia ideowy schemat urza¬ dzenia do obnizania temperatury gazu z równo¬ czesnym obnizeniem jego cisnienia, fig. 2 przed¬ stawia przekrój podluzny i poprzeczny urzadze¬ nia, a fig. 3 przedstawia schemat zastosowania urzadzenia w hipotermii.Urzadzenie wedlug wynalazku, przedstawione schematycznie na fig. 1 stanowi: dysza 1 wpro¬ wadzajaca gaz stycznie do wnetrza „goracego" odcinka rury, zwezka 2 która przegradza rure i dzieli ja na „zimny" odcinek 3 oraz „goracy" odcinek 4, plaszcz 5 oslaniajacy „goracy" odcinek rury pod którym znajduje sie lub przeplywa do¬ wolny czynnik chlodzacy, zawór (lub zwezka) 6 sluzacy do regulacji rozdzialu gazu na dwa stru¬ mienie.Przyklad konstrukcyjnego rozwiazania urzadze¬ nia wedlug wynalazku przedstawia fig. 2. Urza¬ dzenie to sklada sie z plaszcza 5 wykonanego z rury zamknietej na obydwóch koncach polaczo¬ nymi z nia scianami sitowymi 9 w których za¬ mocowanie sa rury 4. Przestrzen pomiedzy plasz¬ czem 5 a rurami 4 wypelnia przeplywajacy czyn¬ nik chlodzacy, którego wlot i wylot odbywa sie poprzez krócce 8. W jednej z scian sitowych 9 wykonane sa wspólsrodkowo z rurami 4 gniazda w które wstawione sa pierscienie 7. W pierscie¬ niach tych wykonanie sa dysze 1 wprowadzajace gaz stycznie do wewnetrznego obwodu pierscie¬ nia. Z pierscieniem 7 polaczona jest zwezka 2 posiadajaca wspólsrodkowy otwór, która odcis¬ nieta jest do pierscienia kolnierzem krócca 3 przymocowanego za pomoca srub do sciany si¬ towej 9.Zespoly z których kazdy sklada sie z pierscie¬ nia 7, zwezki 2 i krócca 3, osloniete sa pokrywa 10 przykrecona srubami do sciany sitowej 9.W plaskim dnie 11 pokrywy 10 znajduja sie otwo¬ ry przez które przechodza krócce 3. Przejscia krócców uszczelnione sa szczeliwem 12 dociska¬ nym dlawikiem 13. Pokrywa 10 posiada wewnatrz scianki dzialowe 14 oddzielajace od siebie wysta¬ jace ze sciany sitowej 9 krócce 3, tworzac wokól nich szczelne komory. Do kazdej komory dopro¬ wadzony jest oddzielnym króccem 15 sprezony gaz, co przez otwarcie lub zamkniecie doplywu gazu do komór daje mozliwosc regulowania wy¬ dajnosci urzadzenia. 5 W celu zmniejszenia przenikania ciepla od go¬ racego sprezonego gazu do zimnego, plynacego wewnatrz krócca zastosowano pokryta blaszanym pancerzem izolacje 16. Dno 11 pokryte jest rów¬ niez obustronnie warstwa izolacji cieplnej 17. 10 Wyloty wszystkich krócców 3 odprowadzajacych „zimny" strumien gazu, jak równiez wyloty wszystkich rur 4 odprowadzajacych „goracy" strumien gazu, zamkniete sa identycznymi dna¬ mi 18 posiadajacymi w srodku krócce do podla- 15 czenia rurociagu.Jeden z przykladów zastosowania urzadzenia wedlug wynalazku, a mianowicie w hipotermii, przedstawia fig. 3. Sprezarka powietrzna 19 tlo¬ czy powietrze pod cisnieniem kilku atmosfer do 20 zbiornika 20, które nastepnie przechodzac przez chlodnice 21 i zatrzymujacy zanieczyszczenia filtr 22, doprowadzane jest poprzez sluzacy do regu¬ lacji cisnienia zawór 23 do urzadzenia 24, którego konstrukcja przedstawiona jest na fig. 2. 25 W urzadzeniu tym nastepuje rozdzielenie po¬ wietrza na dwa strumienie „zimny" i „goracy" przy czym „goracy" strumien powietrza ochlo¬ dzony jest woda do temperatury bliskiej tempe¬ raturze wody chlodzacej. Do ustalenia wlasciwe- 30 go stosunku ilosci „zimnego" strumienia do „go¬ racego" sluzy zawór 6. Po polaczeniu obydwóch strumieni otrzymuje sie powietrze o niskiej tem¬ peraturze, której wielkosc zalezna jest od cisnie¬ nia i temperatury powietrza na wlocie do urza- 35 dzenia, od stosunku ilosci „zimnego" powietrza do „goracego" oraz od temperatury wody chlo¬ dzacej.Ochlodzone w urzadzeniu 24 powietrze wpro¬ wadzane jest do izolowanego cieplnie pojemnika 40 25, w którym znajduje sie pacjent poddawany hipotermii. Powietrze to miesza sie w inzektorze 26 z powietrzem cyrkulujacym i po przejsciu przez caly pojemnik wypuszczane jest przez kla¬ pe 28 na zewnatrz. W celu polepszenia warunków 45 wymiany ciepla miedzy powierzchnia ciala pac¬ jenta a powietrzem, wprowadzono w pojemniku wielokrotna, wymuszona wentylatorem 27 cyrku¬ lacje powietrza. 50 PL