SE439679B

SE439679B - Device for vaporizing of a liquid medium

Info

Publication number: SE439679B
Application number: SE8206562A
Authority: SE
Inventors: B Hillerstrom; P-E Pettersson
Original assignee: Aga Ctc Vaermevaexlare Ab; Shell Svenska Ab
Priority date: 1982-11-18
Filing date: 1982-11-18
Publication date: 1985-06-24
Also published as: SE8206562D0; SE8206562L

Abstract

Vaporizer for a liquid medium, more specifically condensed petroleum gas, containing a heat exchanger (1), connected to a heat source via a closed circuit, in which a heat-carrying medium circulates. The heat exchanger is equipped with a temperature sensor (7) for sensing the intended media's liquid level in the heat exchanger, as well as a vent (10), affected by the temperature sensor in order to either choke or shut off the flow of this medium to the heat exchanger, when the given level exceeds a predetermined state.<IMAGE>

Description

8206562-4 Det andra skälet uppstår i de fall , då bränslet utgörs av en blandning av exempelvis propan och butan. Om förångningen i ett sådant fall sker i behållaren, erhålles p g a de ingående kolvätenas olika kokpunkter en varierande sammansättning av den uttagna gasen, vilket oftast inte kan accepteras. 8206562-4 The second reason arises in cases where the fuel is constituted of a mixture of, for example, propane and butane. If the evaporation in such a case occurs in the container, is obtained due to the constituents the different boiling points of hydrocarbons a varying composition of it extracted gas, which is usually not acceptable.

En känd typ av förångare för detta ändamål innefattar en behållare, i vilken en rörslinga är anordnad. Behållaren är fylld med ett värmeöverförande medium, vanligen vatten med tillsats av frostskyddsmedel, som uppvärms av ett i behållaren nedsänkt elektriskt värmeelement. Det flytande bränslet tillförs rörslingan nedifrân och förângas i denna under passagen genom behållaren.A known type of evaporator for this purpose includes one container, in which a pipe loop is arranged. The container is full with a heat transfer medium, usually water with additive of antifreeze, which is heated by a immersion in the container electric heating element. The liquid fuel is supplied to the pipe loop from below and evaporates in it during the passage through the container.

Det är även känt att som förångare använda en tubvärme- växlare av konventionell typ, som matas med varmvatten eller ånga från en värmekälla.It is also known to use as a evaporator a tube heating conventional type heat exchangers, which are fed with hot water or steam from a heat source.

Gemensamt för hittills använda förångare är att de är dyra att tillverka och dessutom relativt utrymmeskrävande. Det är där- för ett ändamål med föreliggande uppfinning att åstadkomma en för- ångare, som kan framställas till lägre kostnad och kräver mindre utrymme än de kända typerna.Common to evaporators used so far is that they are expensive to manufacture and also relatively space-consuming. That is where- for a purpose of the present invention to provide a steamers, which can be produced at a lower cost and require less space than the known types.

Det är ur säkerhetssynpunkt viktigt att säkerställa att inte ej förångat bränsle kan passera förångaren och komma ut i förbrukningsledningen i flytande form. Ett annat ändamål med uppfinningen är därför att åstadkomma en förångare, som uppfyller högt ställda krav i detta avseende.From a safety point of view, it is important to ensure that non-evaporated fuel can pass the evaporator and get into the consumption line in liquid form. Another purpose with the invention is therefore to provide an evaporator which complies high standards in this regard.

Dessa ändamål har uppnåtts medelst en anordning av det inledningsvis nämnda slaget, vilken enligt uppfinningen utmärker sig i huvudsak därigenom att värmeväxlaren är försedd med ett temperaturavkännande organ för avkänning av medíets vätskenivå i värmeväxlaren, samt ett flödesreglerande organ, som är påverk- bart av det temperaturavkännande organet och anordnat att av- stänga eller strypa flödet av flytande medium till värmeväxlaren, då den nämnda nivån överstiger ett förutbestämt läge.These objects have been achieved by means of a device thereof initially said kind, which according to the invention characterizes mainly in that the heat exchanger is provided with a temperature sensing means for sensing the liquid level of the medium in the heat exchanger, as well as a flow regulating body, which is by the temperature sensing means and arranged to close or restrict the flow of liquid medium to the heat exchanger, when said level exceeds a predetermined position.

Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till bifogade ritning, på vilken fig. l och fig. 2 visar två olika utföringsformer av den uppfinningsenliga förångaren.The invention is described in more detail below with reference to attached drawing, in which Fig. 1 and Fig. 2 show two different embodiments of the evaporator according to the invention.

Båda de på ritningen visade utföringsformerna av förångaren innefattar en värmeväxlare 1, vilken uppvisar en strömningskanal 2, som sträcker sig i meanderformiga slingor mellan ett inlopp 3 och ett utlopp 4. Ett antal parallella, ej visade rör sträcker sig genom kanalen 2 och är anslutna till ett inlopp 5 och ett 3 9206562-4 utlopp 6. En värmeväxlare av detta slag är närmare beskriven i patentskriften US 4 330 035.Both of the embodiments of the evaporator shown in the drawing comprises a heat exchanger 1, which has a flow channel 2, which extends in meander-shaped loops between an inlet 3 and an outlet 4. A number of parallel, not shown pipes extend through the channel 2 and are connected to an inlet 5 and a 3 9206562-4 outlet 6. A heat exchanger of this kind is described in more detail in U.S. Patent No. 4,330,035.

Den i fig. 1 visade värmeväxlaren l är på ca 3/4 av sin höjd försedd med en temperaturavkännare 7, som är anbragt på värmeväxlarens utsida. Avkännaren 7 är förbunden med en regler- central 8, vilken även är ansluten till dels en ytterligare tem- peraturavkännare 9 vid utloppet 6 och dels en magnetventil 10 anordnad vid inloppet 3.The heat exchanger 1 shown in Fig. 1 is about 3/4 of its height provided with a temperature sensor 7, which is mounted on the outside of the heat exchanger. The sensor 7 is connected to a control Central 8, which is also connected in part by an additional temperature sensor 9 at the outlet 6 and a solenoid valve 10 arranged at the inlet 3.

Värmeväxlaren l är förbunden med en ej visad värmekälla, från vilken ett värmebärande medium tillförs inloppet 5. Detta medium, som vanligtvis består av vatten med tillsats av frost- skyddsmedel, cirkulerar i en sluten krets och passerar värme- växlaren genom de nämnda rören och återgår via utloppet 6 till värmekällan. Det flytande bränslet, som skall förångas, tillförs via inloppet 3 och strömmar genom den rören omgivande kanalen till utloppet 4. Under passagen genom värmeväxlaren tillförs värme från det värmebärande mediet, varvid värmeväxlingen sker i mot- ström. Det tillförda bränsleflödet är avpassat till värmeväxlarens kapacitet, så att en fullständig förångning av bränslet äger rum under passagen genom värmeväxlaren.The heat exchanger 1 is connected to a heat source (not shown), from which a heat-carrying medium is supplied to the inlet 5. This medium, which usually consists of water with the addition of protective agent, circulates in a closed circuit and passes heat the exchanger through the mentioned pipes and returns via the outlet 6 to the heat source. The liquid fuel to be evaporated is added via the inlet 3 and flows through the channel surrounding the pipes to outlet 4. Heat is supplied during the passage through the heat exchanger from the heat-carrying medium, whereby the heat exchange takes place in Current. The supplied fuel flow is adapted to that of the heat exchanger capacity, so that a complete evaporation of the fuel takes place during the passage through the heat exchanger.

En lämplig nivå för bränslets vätskenivå är exempelvis det med 12 markerade läget. Denna nivå kan tydligt avkännas genom att där utbildas en markant temperaturgräns.A suitable level for the liquid level of the fuel is, for example the 12 marked position. This level can be clearly detected by that a marked temperature limit is formed there.

Förångarens reglersystem fungerar på så sätt, att ventilen 10 hålls öppen, så länge de av avkännarna 7 och 9 avkända tem- peraturerna ligger över förutbestämda värden, och stängs, ifall någon av temperaturerna faller till eller under dessa värden.The evaporator control system works in such a way that the valve 10 is kept open, as long as the temperatures detected by sensors 7 and 9 the temperatures are above predetermined values, and close, if any of the temperatures fall to or below these values.

Såsom exempel kan följande värden anges, vilka uppmätts under provdrift, 150 kg/h propan tillfördes förångaren via inloppet 3 i vätskeform och vid en temperatur av -4oC och avgick via utloppet 4 i gasform vid en temperatur av 87°C.Frà1 en elektrisk värmepanna med en effekt av 24 kW tillfördes varmvatten, som hade en tempera- tur av 90oC vid inloppet 5 och 65oC vid utloppet 6. Strax under vätskenivån 12 uppmättes en temperatur av l5oC och strax över samma nivå en temperatur av 50°C. Temperaturskillnaden vid denna nivå var således mycket markerad.As an example, the following values can be given, which are measured below test operation, 150 kg / h of propane was fed to the evaporator via the inlet 3 in liquid form and at a temperature of -4oC and departed via the outlet 4 in gaseous form at a temperature of 87 ° C.From 1 an electric boiler with a power of 24 kW, hot water was supplied, which had a temperature turn of 90oC at inlet 5 and 65oC at outlet 6. Just below the liquid level 12 measured a temperature of 15 ° C and just above the same level a temperature of 50 ° C. The temperature difference at this level was thus very marked.

Den lägsta erforderliga temperaturen var i detta fall 50°C vid avkännaren 7 och 40°C vid avkännaren 9. Därigenom uppnås god 8206562-4' säkerhet mot att ej föràngat bränsle skulle kunna avgå genom ut- loppet 4, genom att ventilen 10 omedelbart påverkas att stänga, ifall någon av dessa temperaturer skulle underskridas.The lowest required temperature in this case was 50 ° C at sensor 7 and 40 ° C at sensor 9. This achieves good 8206562-4 ' assurance that non-evaporated fuel could be released by the barrel 4, by immediately actuating the valve 10 to close, in case any of these temperatures should be undershot.

Ventilens 10 stängning innebär inte att gasflödet från förångaren omedelbart upphör, eftersom förângningen fortsätter, så länge något vätskeformigt bränsle finns kvar i densamma. Ifall ventilen har stängts p g a att vätskenivån stigit så högt att avkännaren 7 kylts ned till under inställd temperatur, kommer dessutom ventilen åter att öppna, då vätskenivån genom den fort- satta förångningen åter sjunkit och avkännarens 7 temperatur som följd därav åter stigit över detta värde.Closing the valve 10 does not mean that the gas flow from the evaporator ceases immediately as evaporation continues, as long as some liquid fuel remains in it. If the valve has been closed due to the liquid level rising so high that sensor 7 cooled down to below set temperature, will in addition to re-opening the valve, as the liquid level through the set the evaporator again dropped and the sensor 7 temperature as as a result, it has again risen above this value.

Avkännaren 9 för returmediet kan om så önskas utelämnas, eftersom det i de flesta fall torde vara fullt tillräckligt ur säkerhetssynpunkt att avkänna värmeväxlarens yttertemperatur med hjälp av avkännaren 7. Ifall varmvattentemperaturen skulle falla p g a någon driftstörning hos värmekällan, försämras nämligen förångningen, så att vätskenivån i värmeväxlaren stiger och av- kännaren 7 påverkas, varvid ventilen l0 stänger. Avkännaren 9 har dock medtagits för att påvisa möjligheten att ytterligare förbättra säkerheten.The sensor 9 for the return medium can, if desired, be omitted, because in most cases it should be fully sufficient safety point of view to detect the external temperature of the heat exchanger with using the sensor 7. In case the hot water temperature should drop due to a malfunction of the heat source, namely deteriorates evaporation, so that the liquid level in the heat exchanger rises and the sensor 7 is actuated, whereby the valve 10 closes. The sensor 9 has, however, been included to demonstrate the possibility of further improve security.

Såsom redan har nämnts, överensstämmer värmeväxlaren i fig. 2 med den i fig. l visade och dess in- och utlopp 3-6 är även anslutna på samma sätt som ovan beskrivts. Den är även försedd med en temperaturavkännare l7, som är placerad i samma läge som avkännaren 7 i fig. l. Avkännaren 17 är av den typ, som innefattar en innesluten gasvolym, vars tryck stiger med tem- peraturen. Via en ledning 18 är avkännaren 17 förbunden med en tryckpåverkad ventil 20, som reglerar inloppet 3.As already mentioned, the heat exchanger in Fig. 2 with the one shown in Fig. 1 and its inlet and outlet 3-6 are also connected in the same way as described above. It is too equipped with a temperature sensor l7, which is located in the same position as the sensor 7 in Fig. 1. The sensor 17 is of the type which comprises an enclosed volume of gas, the pressure of which increases with temperature. peraturen. Via a line 18, the sensor 17 is connected to a pressure-operated valve 20, which regulates the inlet 3.

Med denna typ av ventilsystem uppnås att det ingående flödet vid inloppet 3 successivt stryps, då vätskenivån i värme- växlaren l närmar sig avkännaren 17, för att därefter helt av- stängas, då avkännaren nedkylts till exempelvis 5000. Därigenom erhålles ett jämnare gasflöde från apparaten, även om vätskenivån skulle stiga över det normala läget. En annan fördel med denna utföringsform är att förångaren är fri från elektrisk utrustning, varigenom risken för antändning av läckande gas minskar.With this type of valve system it is achieved that the input the flow at the inlet 3 is gradually restricted, as the liquid level in the heat the exchanger 1 approaches the sensor 17, and then completely closed when the sensor has cooled down to, for example, 5000. Thereby a smoother gas flow is obtained from the device, even if the liquid level would rise above the normal position. Another advantage of this embodiment is that the evaporator is free of electrical equipment, thereby reducing the risk of ignition of leaking gas.

För båda de beskrivna utföringsformerna gäller att i händelse av ett läckage mellan de båda mediesidorna läckaget kommer att ske i riktning mot värmemediesidan,reftersom trycket 5 8206562-4 där alltid är lägre. Säkerhetsventilen på denna sida kommer då att öppna och vidare minskar värmetíllförseln till värmeväxlaren genom att värmemediesidan fylls med gas. Som följd därav stiger vätskenivån på bränslesidan, så att ventilen 10 resp. 20 stänger øch tillförseln upphör.For both the described embodiments it applies that in event of a leak between the two media pages the leak will occur in the direction of the heating medium side, depending on the pressure 5 8206562-4 where is always lower. The safety valve on this page will then appear to open and further reduce the heat supply to the heat exchanger by filling the heating medium side with gas. As a result, it rises the liquid level on the fuel side, so that the valve 10 resp. 20 bars and the supply ceases.

Under drift bör det ingående flödet av det medium, som skall förångas, anpassas till värmeväxlarens kapacitet, så att vätskenivån inställes vid ett lämpligt mellanläge. Härvid bör tillses, att tillräcklig värmeväxlingsyta återstår över denna nivå, dels för att säkerställa fullständig förângning och dels för att uppnå önskad överhettning av gasen. Temperaturavkännarens läge på värmeväxlaren bör väljas så, att regleringsventilen för det ingående mediet normalt förblir i öppet läge. Vidare bör tillräcklig värmeväxlingsyta finnas ovanför det läge, där tem- peraturavkännaren är placerad, för att säkerställa fullständig förångning även om vätskenivån skulle stiga till detta läge.During operation, the input flow of the medium, which shall be evaporated, adapted to the capacity of the heat exchanger, so that the liquid level is set at a suitable intermediate position. In this case, ensure that sufficient heat exchange surface remains above it level, partly to ensure complete evaporation and partly to achieve the desired superheating of the gas. Temperature sensor position of the heat exchanger should be selected so that the control valve for the incoming medium normally remains in the open position. Furthermore, sufficient heat exchange surface is above the position where the temperature the temperature sensor is located, to ensure complete evaporation even if the liquid level should rise to this position.

Claims

82- (L6562-4 b P a t e n t k r a v

An apparatus for evaporating a liquid medium, in particular liquefied petroleum gas, comprising a heat exchanger (1), in which the evaporation is intended to take place and which is connected to a heat source via a closed circuit in which a heat-carrying medium circulates, level sensing means for sensing the liquid level of the liquid medium in the heat exchanger, and flow regulating means (10, 20) for regulating the flow of liquid medium to the heat exchanger depending on the liquid level sensed by the level sensing means, characterized in that the the level sensing means comprises a temperature sensor (7, 17) arranged on the outside of the heat exchanger in a position above the normal liquid level therein and intended to influence the flow regulating means to reduce the flow of liquid medium to the heat exchanger depending on the temperature drop which occurs when the fluid level rises to or above this position.

Device according to claim 1, characterized in that the temperature sensing means (7) is arranged to emit an electrical signal and that the flow regulating means is constituted by a solenoid valve (10), which can be actuated by this signal.

Device according to claim 1, characterized in that the temperature sensing means (17) comprises a pressure generating means and that the flow regulating means comprises a pressure-actuated valve (20).