RU2746143C1 - Система сжижения газа - Google Patents
Система сжижения газа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2746143C1 RU2746143C1 RU2020127998A RU2020127998A RU2746143C1 RU 2746143 C1 RU2746143 C1 RU 2746143C1 RU 2020127998 A RU2020127998 A RU 2020127998A RU 2020127998 A RU2020127998 A RU 2020127998A RU 2746143 C1 RU2746143 C1 RU 2746143C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- collector
- liquefied gas
- capillary channels
- refrigerant
- gas
- Prior art date
Links
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims abstract description 66
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 11
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 abstract description 6
- 239000002826 coolant Substances 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 125
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 32
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 32
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 25
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C3/00—Vessels not under pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
- F25J1/0221—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using the cold stored in an external cryogenic component in an open refrigeration loop
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28C—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA COME INTO DIRECT CONTACT WITHOUT CHEMICAL INTERACTION
- F28C3/00—Other direct-contact heat-exchange apparatus
- F28C3/06—Other direct-contact heat-exchange apparatus the heat-exchange media being a liquid and a gas or vapour
- F28C3/08—Other direct-contact heat-exchange apparatus the heat-exchange media being a liquid and a gas or vapour with change of state, e.g. absorption, evaporation, condensation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Система сжижения газа относится к холодильной и криогенной технике и предназначена для сжижения испарившихся составляющих, например, топлив в энергетических установках наземного базирования и транспортных средств. Теплообменник выполнен в виде криогенного сосуда с размещенным в его нижней части жидкостного объема коллектором, с коллектором соединен трубопровод подвода сжижаемого газа с отсечным клапаном и регулятором давления. С нижней частью криогенного сосуда через клапаны соединены трубопроводы подвода жидкого хладагента и отвода сжиженного газа. Газовая полость криогенного сосуда соединена с трубопроводом отвода паров хладагента, в котором установлен клапан дренажа. Коллектор содержит капиллярные каналы для выхода сжижаемого газа в виде пузырьков в жидкий хладагент, при этом капиллярные каналы расположены на коллекторе таким образом, чтобы траектории движения пузырьков, выходящих из разных капиллярных каналов вверх через слои жидкого хладагента, не совпадали. Техническим результатом является повышение эффективности процесса сжижения газа и улучшение экономичности из-за того, что пузырьки, выходящие из разных капиллярных каналов, не смешиваются, полностью конденсируются и не достигают газовой полости криогенного сосуда. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.
Description
Система сжижения газа относится к холодильной и криогенной технике и предназначена для сжижения испарившихся составляющих, например, топлив в энергетических установках наземного базирования и транспортных средств.
Известны абсорбирующие холодильные циклы, заключающиеся в сжатии и охлаждении газа в бесконтактном теплообменнике, с его последующим дросселированием (рис. 1.30, стр. 48, Тепловые и конструктивные расчеты холодильных машин. Под общей редакцией И.А. Сакуна. - Л.: Машиностроение. Ленинградское отделение, 1987).
Недостатками данной системы являются сложность осуществления из-за наличия насосов, компрессоров, имеющих малый ресурс эксплуатации, а также низкая экономичность из-за больших затрат энергии и использовании бесконтактных теплообменников, что ухудшает теплопередачу между теплоносителями:
Известна система охлаждения газа с помощью жидкого теплоносителя в бесконтактном теплообменнике (рис. 4.16, стр. 358, Тепловые и конструктивные расчеты холодильных машин. Под общей редакцией И.А. Сакуна. - Л.: Машиностроение. Ленинградское отделение, 1987).
Недостаток системы в том, что низка его экономичность, т.к. теплопередача идет через стенку теплообменника, что снижает ее эффективность.
Известна система для сжижения газа (патент FR 2107946, F25D 3/00, опубл. 1972), содержащая теплообменник, выполненный в виде криогенного сосуда с коллектором, размещенным в его нижней части жидкостного объема, с коллектором соединен трубопровод подвода сжижаемого газа с отсечным клапаном и регулятором давления, а с нижней частью криогенного сосуда соединены трубопроводы подвода жидкого хладагента и отвода сжиженного газа, паровая полость криогенного сосуда соединена с трубопроводом отвода паров хладагента, в котором установлен регулятор расхода.
Недостаток системы заключаются в том, что большая часть паров сжижаемого газа поступает в газовую полость рабочей емкости, где эффективность процесса сжижения низкая, при этом пары сжижаемого газа вместе с парами жидкого хладагента попадают в систему дренажа.
Задачи изобретения: повышение эффективности процесса сжижения газа и улучшение экономичности.
Поставленные задачи в системе для сжижения газа, содержащей теплообменник, выполненный в виде криогенного сосуда с размещенным в его нижней части жидкостного объема коллектором, с коллектором соединен трубопровод подвода сжижаемого газа с отсечным клапаном и регулятором давления, а с нижней частью криогенного сосуда через клапана соединены трубопроводы подвода жидкого хладагента и отвода сжиженного газа, газовая полость криогенного сосуда соединена с трубопроводом отвода паров хладагента, в котором установлен клапан дренажа, решаются тем, что, коллектор содержит капиллярные каналы для выхода сжижаемого газа в виде пузырьков в жидкий хладагент, при этом капиллярные каналы расположены на коллекторе таким образом, чтобы траектории движения пузырьков, выходящих из разных капиллярных каналов вверх через слои жидкого хладагента, не совпадали, а также тем, что коллектор состоит из отдельных секций, при этом диаметры капиллярных каналов в каждой секции имеют разное проходное сечение, а подвод сжижаемого газа выполнен отдельно в каждую секцию через индивидуальный отсечной клапан и тем, что все отдельные секции коллектора расположены в разных горизонтальных плоскостях, при этом проходные сечения капиллярных каналов каждой секции, расположенной выше, меньше чем секции расположенной ниже и тем, что коллектор или его секции выполнены в виде труба в трубе круглого сечения с отверстиями, соединенными с капиллярными каналами, совпадающими по сечению в стенках внутренней и внешней труб с возможность поворота внутренней трубы относительно внешней для изменения проходных сечений отверстий и тем, что коллектор или его секции выполнены в виде труба в трубе с отверстиями, соединенными с капиллярными каналами, совпадающими по сечению в стенках внутренней и внешней труб с возможность осевого перемещения внутренней трубы относительно внешней для изменения проходных сечений отверстий.
В известных технических решениях признаков сходных с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, не обнаружено, следовательно, это решение обладает существенными отличиями. Приведенная совокупность признаков в сравнении с известным уровнем техники позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения условию «новизна». В то же время, заявляемое техническое решение применимо в холодильной и криогенной технике и предназначено для сжижения испарившихся составляющих, например топлив в энергетических установках наземного базирования и транспортных средств, поэтому оно соответствует условию «промышленная применимость».
Изобретение поясняется следующими схемами.
На фиг. 1 схема установки для сжижения газа.
На фиг. 2 схема коллектора с горизонтально расположенными капиллярными каналами для подачи сжижаемого газа в хладагент.
На фиг. 3 схема коллектора с двумя параллельными рядами горизонтально расположенными капиллярными каналами для подачи сжижаемого газа в хладагент.
На фиг. 4 вид сверху схемы коллектора состоящего из двух секций, расположенных горизонтально, с капиллярными каналами различного проходного сечения для подачи сжижаемого газа в хладагент.
На фиг. 5 поперечный вид схемы коллектора состоящего из двух секций, расположенных по вертикали, с горизонтально расположенными капиллярными каналами различного проходного сечения для подачи сжижаемого газа в хладагент.
На фиг. 6 схема поперечного перпендикулярного оси сечения коллектора типа труба в трубе круглого сечения с поворотной внутренней трубой и горизонтально расположенными капиллярными каналами.
На фиг. 7 схема горизонтального параллельного оси продольного сечения коллектора типа труба в трубе произвольного сечения с внутренней трубой, которая перемещается по оси коллектора.
На фиг. 1 система содержит емкость хранилище 1 хладагента, соединенная через заправочный клапан 2 с трубопроводом 3 для ее заправки. Газовая подушка емкости хранилища 1 для ее наддува соединена через клапан 4 с трубопроводом 5. Система также содержит трубопровод 6, соединенный с выходом клапана 2, емкостью хранилищем 1 и последовательно через клапан 7 и дроссель 8 с криогенным сосудом 9, клапаном слива 10 и датчиком давления 11, установленным в нижней части криогенного сосуда 9 и соединенным с блоком управления 12. Система содержит трубопровод 13 подачи сжижаемого газа, соединенный последовательно через регулятор давления 14 и отсечной клапан 15 с коллектором 16, установленным в нижней части внутреннего объема криогенного сосуда 9. Блок управления 12 соединен с регулятором давления 14 и отсечным клапаном 15. Система содержит датчик 17 уровня жидкости в криогенном сосуде 9, соединенный через блок управления 18 с клапаном 7, дросселем 8 и клапаном дренажа 19 из криогенного сосуда 9. Газовая полость криогенного сосуда 9 через клапан дренажа 19 и обратный клапан 20 соединена с системой утилизации паров хладагента через дренажный трубопровод 21, а также с предохранительным клапаном 23 и газоанализатором 22, который соединен с блоком управления 12 и с блоком управления 18. В трубопроводе 13 установлен датчик температуры 24 сжижаемого газа, который соединен с блоком управления 12.
На фиг. 2 схема коллектора 16 с одним рядом горизонтально расположенными капиллярными каналами 25 для подачи сжижаемого газа в хладагент.
На фиг. 3 схема коллектора 16 с двумя рядами горизонтально расположенными капиллярными каналами 25 для подачи сжижаемого газа в хладагент.
На фиг. 4 вид сверху схемы коллектора, состоящего из первой секции 26 и второй секции 27, расположенных горизонтально, соответственно с капиллярными каналами малого проходного сечения 28 и большого проходного сечения 29 для подачи сжижаемого газа в хладагент, при этом сжижаемый газ из трубопровода 13 через регулятор давления 14 подводят к первой секции 26 коллектора через индивидуальный отсечной клапан 30 первой секции 26 коллектора, а ко второй секции 27 коллектора через индивидуальный отсечной клапан 31 второй секции 27 коллектора.
На фиг. 5 схема коллектора состоящего из двух секций верхней 32 и нижней 33, расположенных по вертикали, соответственно с горизонтально расположенными капиллярными каналами 34 и 35 различного проходного сечения для подачи сжижаемого газа в хладагент, при этом капиллярные каналы 34 верхней секции 32 меньшего проходного сечения, чем капиллярные каналы 35 на нижней секции 33 коллектора.
На фиг. 6 схема поперечного перпендикулярного оси сечения коллектора 16 типа труба в трубе круглого сечения с внешней трубой 36 и с поворотной внутренней трубой 37 в направлении 38 и обратном направлении. В положении открыто: отверстия 39 во внутренней трубе 37 совпадают с отверстиями 40 во внешней трубе 36, а при повороте в направлении 38 или в обратном направлении внутренней трубы 37 относительно внешней трубы 36 отверстия 39 и 40 не совпадают по оси, что уменьшает или полностью перекрывает проходное сечение для сжижаемого газа перед его попаданием в горизонтально расположенные капиллярные каналы 25.
На фиг. 7 схема горизонтального параллельного оси продольного сечения коллектора 16 типа труба в трубе произвольного сечения с внешней трубой 41 и с внутренней трубой 42, которая перемещается по оси коллектора в направлении 45 и в обратном направлении. В положении открыто: отверстия 44 во внутренней трубе 42 совпадают с отверстиями 43 во внешней трубе 41, а при осевом перемещении в направлении 45 и обратно внутренней трубы 42 относительно внешней трубы 41 отверстия 44 и 43 не совпадают по оси, что уменьшает или полностью перекрывает проходное сечение для сжижаемого газа перед его попаданием в капиллярный канал 25.
Система сжижения газа по п. 1 формулы (фиг. 1) работает следующим образом. Открывают заправочный клапан 2 и через трубопровод 3 выполняют заправку емкости хранилища 1 хладагентом, например жидким азотом, после этого закрывают заправочный клапан 2. Из емкости хранилища 1 хладагент, например жидкий азот, путем передавливания с помощью наддува емкости хранилища 1 через клапан 4 и трубопровод 5 от внешнего источника газа высокого давления заливают через клапан 7 и дроссель 8 в криогенный сосуд 9 до контрольного уровня измеряемого датчиком 17, при этом пары хладагента из криогенного сосуда 9 выходят в утилизатор через клапан 19, обратный клапан 20 и дренажный трубопровод 21. После этого открывают отсечной клапан 15 подачи сжижаемого газа, например метана, из трубопровода 13 через регулятор давления 14. С выхода отсечного клапана 15 сжижаемый газ поступает в коллектор 16, откуда через отверстия в нем попадает через капиллярные каналы 25 (фиг. 2) в нижние слои хладагента, например жидкого азота. Пузырьки сжижаемого газа, например метана, под действием сил Архимеда поднимаются вверх через слои хладагента, например жидкого азота, они охлаждаются и конденсируются, образуя жидкую фазу сжижаемого газа, например метана. При этом пузырьки сжижаемого газа не смешиваются с пузырьками паров хладагента, которые образуются на внешней поверхности коллектора 16, за счет теплопередачи через его стенки от теплого сжижаемого газа к хладагенту. На внешней поверхности капиллярных каналов 25 практически не образуются пузырьки пара хладагента. Из-за малой толщины стенок капиллярных каналов 25 теплопередача через них осуществляется более интенсивно. Образовавшиеся пары хладагента, например азота, заполняет газовую полость криогенного сосуда 9 над зеркалом холодной жидкости, а излишки паров хладагента, например азота, через клапан 19, обратный клапан 20 и дренажный трубопровод 21 поступают в утилизатор паров хладагента, например азота. При однорядном расположении капиллярных каналов 25 на коллекторе 16 (фиг. 2) траектории движения вверх пузырьков сжижаемого газа, выходящих из них, не совпадают. При многорядном расположении капиллярных каналов 25 на коллекторе 16 (фиг. 3) траектории движения вверх пузырьков сжижаемого газа, выходящих из них, также не совпадают, например, из-за разной длины капиллярных каналов. Полученная жидкая фаза сжижаемого газа, например метана, переохлаждена, т.к. его температура испарения значительно выше температуры испарения хладагента, например жидкого азота. Поэтому в газовой полости над зеркалом хладагента или его смеси с жидкой фазой сжижаемого газа в криогенном сосуде 9 находятся только пары хладагента, например азота. При использовании в качестве хладагента жидкого азота, а в качестве сжижаемого газа метана получают полное сжижение газообразного метана и постепенное замещение жидким метаном жидкого азота в криогенном сосуде 9. Процесс сжижения завершают по падению давления газа над зеркалом жидкости, т.к. давление насыщенных паров переохлажденного метана значительно ниже давления насыщенных паров азота. Это падение давления говорит о том, что в криогенном сосуде 9 находиться в жидкой фазе метан, а в газовой полости криогенного сосуда 9 началось замещение паров азота на пары метана. Завершение процесса сжижения газа, например метана, контролируют газоанализатором 22, при этом его измерения содержания паров сжижаемого газа в газовой полости криогенного сосуда 9 поступают в блок управления 12 и блок управления 18. При повышении процентного содержания метана в газовой полости криогенного сосуда 9, например выше 50%, блок управления 18 выдает команду на закрытие клапана 7 и дренажного клапана 19, а блок управления 12 на закрытие отсечного клапана 15. Жидкую фазу сжижаемого газа, например жидкий метан, направляют к потребителю через клапан слива 10, и далее процесс сжижения повторяют. При возрастании давления в газовой полости в криогенном сосуде 9 выше рабочего значения открывают предохранительный клапан 23. В связи с тем, что плотность смеси хладагента и жидкой фазы сжижаемого газа в криогенном сосуде 9 будет изменяться, то для поддержания необходимого расхода сжижаемого газа измеряют давление смеси хладагента и жидкой фазы сжижаемого газа в нижней части криогенного сосуда 9 датчиком 11, полученное значение сравнивают с контрольным значением в блоке управления 12 и управляют регулятором давления 14 подачи сжижаемого газа. Для хладагента, например жидкого азота и для сжижаемого газа, например метана, при увеличении доли его жидкой фазы в смеси хладагента и жидкой фазы сжижаемого газа давление в нижней части криогенного сосуда 9 уменьшается за счет меньшей плотности жидкой фазы метана. Это уменьшает сопротивление на выходе пузырьков сжижаемого газа из коллектора 16, что может привести к увеличению расхода сжижаемого газа через него. Поэтому блок управления 12 выдает команду на регулятор давления 14 для поддержания необходимого расхода сжижаемого газа через коллектор 16. Поддержание необходимого расхода сжижаемого газа позволяет полностью сжижать сжижаемый газ в процессе движения пузырьков сжижаемого газа вверх через слои хладагента в криогенном сосуде 9. Для поддержания постоянного уровня хладагента и в процессе работы смеси хладагента и жидкой фазы сжижаемого газа в криогенном сосуде 9, в нем измеряют уровень датчиком 17 и, если уровень снизился, что происходит из-за быстрого испарения хладагента, например жидкого азота, и высокой температуры сжижаемого газа на входе в коллектор 16, то блок управления 18 подает команду на открытие клапана 7 и дросселя 8. При достижении требуемого уровня клапан 7 и дроссель 8 закрывают. Поддержание постоянного уровня жидкой фазы смеси хладагента и жидкой фазы сжижаемого газа в криогенном сосуде 9 позволяет повысить безопасность сжижения газа, т.к. газовая полость криогенного сосуда 9 остается постоянного объема, при этом жидкая фаза смеси хладагента и жидкой фазы сжижаемого газа не попадут в дренажный клапан 19 и в дренажный трубопровод 21 утилизации паров жидкой фазы, а также обеспечит полное сжижение сжижаемого газа за счет постоянной высоты столба смеси жидкой фазы хладагента и жидкой фазы сжижаемого газа. Использование контактного охлаждения путем пропускания пузырьком сжижаемого газа через хладагент снижает потери теплоты по сравнению с бесконтактным способом охлаждения, а значит, снижает расход хладагента на сжижение сжижаемого газа. Использование капиллярных каналов 25 для подачи сжижаемого газа в нижние слои хладагента в криогенном сосуде 9 позволяет повысить эффективность сжижения газа, т.к. его пары не смешиваются с пузырьками хладагента образовавшимися на внешней поверхности коллектора 16, и соответственно уменьшается доля паров сжижаемого газа, которая достигает газовой полости криогенного сосуда 9. Из-за не совпадения траекторий движения пузырьков, выходящих из разных капиллярных каналов 25 не образуются крупные пузыри сжижаемого газа, что снижает вероятность их достижения газовой полости криогенного сосуда 9.
Система по п. 2 формулы (фиг. 4) работает следующим образом. Коллектор 16 (фиг. 1) состоит из первой секции 26 коллектора (фиг. 4) с капиллярными каналами меньшего сечения 28 и второй секции 27 коллектора с капиллярными каналами 29 большего проходного сечения. Измеряют температуру сжижаемого газа датчиком температуры 24 в трубопроводе 13 и сравнивают ее с контрольным значением в блоке управления 12. Если температура сжижаемого газа в трубопроводе 13 высокая, то сжижаемый газ подают через регулятор давления 14 и индивидуальный отсечной клапан 30, который открывают по команде блока управления 12 в первую секцию 26 коллектора с малыми проходными сечениями капиллярных каналов 28, при этом индивидуальный отсечной клапан 31 второй секции 27 коллектора закрыт. Пузырьки сжижаемого газа с высокой температурой имеют меньший диаметр, и поэтому за счет теплообмена с хладагентом они конденсируются и не достигают газовой полости криогенного сосуда 9. Если температура сжижаемого газа в трубопроводе 13 низкая, то сжижаемый газ дополнительно подают через регулятор давления 14 и индивидуальный отсечной клапан 31, который открывают по команде от блока управления 12 во вторую секцию 27 коллектора с большими проходными сечениями капиллярных каналов 29, при этом индивидуальный отсечной клапан 30 первой секции 26 коллектора также открыт. Пузырьки сжижаемого газа с низкой температурой имеют больший диаметр, но за счет низкой температуры сжижаемого газа и за счет теплообмена с хладагентом они конденсируются и не достигают газовой полости криогенного сосуда 9.
Система по п. 3 формулы (фиг. 1, фиг. 5) работает следующим образом. Сжижаемый газ из трубопровода 13 (фиг. 1) через регулятор давления 14 и отсечной клапан 15. подают в верхнюю секцию 32 и нижнюю секцию 33 коллектора 16, при этом верхняя секция 32 имеет капиллярные каналы 34 с меньшим проходным сечением, а нижняя секция 33 капиллярные каналы 35 с большим проходным сечением. За счет большего расстояния от капиллярных каналов 35 с большим проходным сечением до поверхности смеси жидкой фазы хладагента и жидкой фазы сжижаемого газа, большие пузырьки сжижаемого газа конденсируются и не достигают газовой полости криогенного сосуда 9.
Система по п. 4 формулы (фиг. 1 и фиг. 6) работает следующим образом. Датчиком температуры 24 (фиг. 1) измеряют температуру сжижаемого газа в трубопроводе 13 (фиг. 1) и сравнивают ее с контрольным значением в блоке управления 12. При ее увеличении уменьшают размер пузырьков сжижаемого газа, а при ее снижении увеличивают размер пузырьков сжижаемого газа. Размер пузырьков сжижаемого газа, выходящего из капиллярных каналов 25 (фиг. 6) коллектора 16 в нижние слои хладагента в криогенном сосуде 9 изменяют уменьшением или увеличением площади проходных сечений отверстий 39 и 40 (фиг. 6) соответственно во внутренней 37 и внешней 36 трубах коллектора 16, путем поворота, в направлении 38 или в обратном направлении, внутренней трубы 37 относительно внешней трубы 36 вплоть до полного относительного перекрытия отверстий 39 и 40 по команде от блока управления 12 (фиг. 1). Отверстия 40 во внешней трубе 36 соединены с капиллярными каналами 25 в коллекторе 16 для выхода пузырьков сжижаемого газа в нижние слои хладагента. Изменение размеров пузырьков сжижаемого газа выходящего в нижние слои хладагента из капиллярных каналов 25 позволяет устранить возможность попадания паров сжижаемого газа в газовую полость криогенного сосуда 9, т.к. все пузырьки конденсируются в процессе их движения от коллектора 16 до зеркала жидкой фазы смеси хладагента и жидкой фазы сжижаемого газа.
Система по п. 5 формулы (фиг. 1 и фиг. 7) работает следующим образом. Датчиком температуры 24 (фиг. 1) измеряют температуру сжижаемого газа в трубопроводе 13 (фиг. 1) и сравнивают ее с контрольным значением в блоке управления 12. При ее увеличении уменьшают размер пузырьков сжижаемого газа, а при ее снижении увеличивают размер пузырьков сжижаемого газа. Размер пузырьков сжижаемого газа, выходящего из капиллярных каналов 25 (фиг. 2) коллектора 16 в нижние слои хладагента в криогенном сосуде 9 изменяют уменьшением или увеличением площади проходных сечений отверстий 44 и 43 (фиг. 7) соответственно во внутренней 42 и внешней 41 трубах коллектора 16, путем осевого перемещения, в направлении 45 или обратном направлении, внутренней трубы 42 относительно внешней трубы 41 вплоть до полного относительного перекрытия отверстий 44 и 43 по команде от блока управления 12 (фиг. 1). Отверстия 43 (фиг. 7) во внешней трубе 41 соединены с капиллярными каналами 25 в коллекторе 16 для выхода пузырьков сжижаемого газа в нижние слои хладагента. Изменение размеров пузырьков сжижаемого газа выходящего в нижние слои хладагента из капиллярных каналов 25 позволяет устранить возможность попадания паров сжижаемого газа в газовую полость криогенного сосуда 9, т.к. все пузырьки конденсируются в процессе их движения от коллектора 16 до зеркала жидкой фазы смеси хладагента и жидкой фазы сжижаемого газа.
Из-за того, что пузырьки сжижаемого газа непосредственно контактируют с холодной жидкой фазой хладагента, повышена эффективность теплопередачи, а также экономичность процесса сжижения газа, т.к. нет потерь при теплопередаче через стенку теплообменника.
Из-за того, что пузырьки, выходящие из разных капиллярных каналов, не смешиваются, они полностью конденсируются и не достигают газовой полости криогенного сосуда 9.
Из-за изменения размеров пузырьков сжижаемого газа повышена эффективность экономичность и безопасность процесса сжижения, т.к. все пузырьки конденсируются при их вертикальном движении через хладагент или его смесь с жидкой фазой сжижаемого газа, при этом снижается количество паров сжижаемого газа, которые попадают в газовую полость криогенного сосуда 9, например, метана через клапан 19 в систему утилизации, например, азота.
Таким образом, изобретением усовершенствована система сжижения газа контактным методом путем его подачи через капиллярные каналы в виде отдельных пузырьков через хладагент.
Claims (5)
1. Система сжижения газа, содержащая теплообменник, выполненный в виде криогенного сосуда с размещенным в его нижней части жидкостного объема коллектором, с коллектором соединен трубопровод подвода сжижаемого газа с отсечным клапаном и регулятором давления, а с нижней частью криогенного сосуда через клапаны соединены трубопроводы подвода жидкого хладагента и отвода сжиженного газа, газовая полость криогенного сосуда соединена с трубопроводом отвода паров хладагента, в котором установлен клапан дренажа, отличающаяся тем, что коллектор содержит капиллярные каналы для выхода сжижаемого газа в виде пузырьков в жидкий хладагент, при этом капиллярные каналы расположены на коллекторе таким образом, чтобы траектории движения пузырьков, выходящих из разных капиллярных каналов вверх через слои жидкого хладагента, не совпадали.
2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что коллектор состоит из отдельных секций, при этом диаметры капиллярных каналов в каждой секции имеют разное проходное сечение, а подвод сжижаемого газа выполнен отдельно в каждую секцию через индивидуальный отсечной клапан.
3. Система по п. 2, отличающаяся тем, что все отдельные секции коллектора расположены в разных горизонтальных плоскостях, при этом проходные сечения капиллярных каналов каждой секции, расположенной выше, меньше, чем секции расположенной ниже.
4. Система по п. 1, или 2, или 3, отличающаяся тем, что коллектор или его секции выполнены в виде труба в трубе круглого сечения с отверстиями, соединенными с капиллярными каналами, совпадающими по сечению в стенках внутренней и внешней труб с возможность поворота внутренней трубы относительно внешней для изменения проходных сечений отверстий.
5. Система по п. 1, или 2, или 3, отличающаяся тем, что коллектор или его секции выполнены в виде труба в трубе с отверстиями, соединенными с капиллярными каналами, совпадающими по сечению в стенках внутренней и внешней труб с возможность осевого перемещения внутренней трубы относительно внешней для изменения проходных сечений отверстий.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020127998A RU2746143C1 (ru) | 2020-08-20 | 2020-08-20 | Система сжижения газа |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020127998A RU2746143C1 (ru) | 2020-08-20 | 2020-08-20 | Система сжижения газа |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2746143C1 true RU2746143C1 (ru) | 2021-04-07 |
Family
ID=75353457
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020127998A RU2746143C1 (ru) | 2020-08-20 | 2020-08-20 | Система сжижения газа |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2746143C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2107946B1 (ru) * | 1970-09-24 | 1974-05-10 | British Oxygen Co Ltd | |
RU2052742C1 (ru) * | 1992-02-25 | 1996-01-20 | Сибирский Научно-исследовательский институт технологии машиностроения | Способ очистки парогазовой смеси от паров растворителей |
CN1258667C (zh) * | 2002-12-20 | 2006-06-07 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种液化天然气的蒸气回收装置 |
KR20070087588A (ko) * | 2004-11-08 | 2007-08-28 | 엠엠알 테크놀로지스, 인코포레이티드 | 소형 액화기 |
JP4653025B2 (ja) * | 2006-06-27 | 2011-03-16 | 住友重機械工業株式会社 | オゾン濃縮装置 |
-
2020
- 2020-08-20 RU RU2020127998A patent/RU2746143C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2107946B1 (ru) * | 1970-09-24 | 1974-05-10 | British Oxygen Co Ltd | |
RU2052742C1 (ru) * | 1992-02-25 | 1996-01-20 | Сибирский Научно-исследовательский институт технологии машиностроения | Способ очистки парогазовой смеси от паров растворителей |
CN1258667C (zh) * | 2002-12-20 | 2006-06-07 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种液化天然气的蒸气回收装置 |
KR20070087588A (ko) * | 2004-11-08 | 2007-08-28 | 엠엠알 테크놀로지스, 인코포레이티드 | 소형 액화기 |
JP4653025B2 (ja) * | 2006-06-27 | 2011-03-16 | 住友重機械工業株式会社 | オゾン濃縮装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5243033B2 (ja) | 冷凍プロセスのための高効率の熱交換器 | |
KR101585825B1 (ko) | 이중관 히트파이프를 이용한 수소 액화 장치 | |
CN100565060C (zh) | 一种天然气液化的方法及其装置 | |
CN101960238A (zh) | 用于热交换器的冷却器分配器 | |
CN103423911A (zh) | 制冷器 | |
CN102518935B (zh) | 利用中间介质使液化天然气汽化的系统和方法 | |
CN102080906A (zh) | 一种高效三介质有相变耦合蓄冷换热装置 | |
US20100206542A1 (en) | Combined multi-stream heat exchanger and conditioner/control unit | |
CN205079493U (zh) | 一种两级复叠式低温制冷系统 | |
CN102564056B (zh) | Lng低温液化混合制冷剂多股流螺旋缠绕管式主换热装备 | |
CN201028930Y (zh) | 一种天然气液化的装置 | |
RU2746143C1 (ru) | Система сжижения газа | |
RU2753007C1 (ru) | Установка для сжижения газа | |
CN208804957U (zh) | 液体二氧化碳提纯的热量回收利用系统 | |
RU2747123C1 (ru) | Способ сжижения газа | |
CN206905332U (zh) | 虹吸式水冷螺杆盐水机组系统 | |
CN214620160U (zh) | 一种低温冷水制冷机组 | |
CN205593289U (zh) | 液化天然气的装置 | |
CN201897345U (zh) | 船用空调用三联型冷凝装置 | |
CN210861761U (zh) | 带液位控制及旁通导气管的双流程微通道蒸发器制冷系统 | |
CN106123484A (zh) | Lng低温液化三级制冷三股流板翅式换热器 | |
RU2651139C2 (ru) | Установка для получения талой воды за счёт утилизации холода сжиженного природного газа | |
CN1329483C (zh) | 一种冷冻油的吸收方法 | |
CN221004706U (zh) | 一种降低空分液化气体蒸发装置 | |
CN208431974U (zh) | 一种使复叠式低温制冷机长周期高制冷量稳定运行的装置 |