SU1267139A1 - Установка дл разделени газовых смесей - Google Patents

Abstract

УСТАНОВКА ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ, преимущественно воздуха, содержаща  компрессор, на линии нагнетани  которого последовательно расположены теплообменники, последний из которых подключен к ступенчатому вихревому энергоразделителю с вихревыми трубами, имеющими сопловые вводы и выходы охлажденного и нагретого потоков, отличающа с  тем, что, с целью повыщени  холодопроизводительности , она дополнительно содержит эжектор с активным и пассивным соплами и выходным патрубком, сепаратор с выходами жид Лзсти и газа и испаритель с охлаждаемой и испар емой полост ми, причем охлаждаема  полость испарител  подключена к выходу охлажденного газа вихревой трубы первой ступени энергоразделител , а испар ема  полость - к выходу жидкости из сепаратора и пассивному соплу эжектора, вход сепаратора подключен к сопловому вводу вихревой трубы первой ступени энергоразделител , а выход газа из него - к активному соплу эжектора, выходной патрубок которого соединен с сопловым вводом вихревой трубы второй ступени энергоразделител .

Description

Изобретение относитс  к холодильным установкам с вихревыми трубами, используемым , в частности, дл  охлаждени  и разделени  газовых смесей, например воздуха, на два потока, один из которых обогащен азотом , а второй кислородом.

Известна установка дл  разделени  газовой смеси, содержаща  компрессор, на линии нагнетани  которого последовательно расположены теплообменники, последний из которых подключен к ступенчатому вихревому энергоразделителю с вихревыми трубами , имеющими сопловые вводы и выходы охлажденного и нагретого потоков.

Холодопроизводительность известной установки недостаточна дл  получени  компонентов смеси в жидком виде. В этой установке нижекип щий компонент смеси, получаемый из вывода охлажденного потока вихревой трубы первой ступени энергоразделител , находитс  всегда в газообразном состо нии . Ожижение этого компонента можно произвести с помощью дополнительной холодильной мащины, например газовой холодильной мащины, работающей на более низком температурном уровне. Однако при этом значительно возрастают затраты энергии, повыщаютс  вес и габариты установки.

Целью изобретени   вл етс  повыщение холодопроизводительности установки.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что установка дополнительно содержит эжектор с активным и пассивным соплами и выходным патрубком, сепаратор с выходами жидкости и газа и испаритель с охлаждаемой и испар емой полост ми, причем охлаждаема  полость испарител  подключена к выходу охлажденного газа вихревой трубы первой ступени энергоразделител , а испар ема  полость - к выходу жидкости из сепаратора и пассивному соплу эжектора, вход сепаратора подключен к сопловому вводу вихревой трубы первой ступени энергоразделител , а выход газа из него - к активному соплу эжектора, выходной патрубок которого соединен с сопловым вводом вихревой трубы второй ступени энергоразделител .

На чертеже изображена схема предлагаемой установки.

Установка содержит компрессор I, на линии нагнетани  которого последовательно расположены теплообменники 2-4. Теплообменник 4 подключен к ступенчатому вихревому энергоразделителю с вихревыми трубами 5 и б, имеющими сопловые вводы 7 и 8 и выходы охлажденного 9 и 10 и нагретого 11 и 12 потоков. Установка также содержит эжектор 13 с активным 14 и пассивным 15 соплами и выходным патрубком 16, сепаратор 17 с выходом 18 жидкости и выходом 19 газа и испаритель 20 с охлаждаемой 21 и испар емой 22 полост ми. Охлаждаема  полость 21 испарител  20 подключена к выходу 9 охлажденного газа вихревой трубы 5 первой ступени энергоразделител , а испар ема  полость 22 - к выходу 18 жидкости из сепаратора 17 и пассивному соплу 15 эжектора 13. Вход сепаратора 17 подключен к сопловому вводу 7 вихревой трубы 5 первой ступени энергоразделител , а выход 19 газа - активному соплу 14 эжектора 13. Выходной патрубок 16 эжектора 13 соединен с сопловым вводом вихревой трубы второй ступени энергоразделител . Выход 10 охлажденного потока вихревой трубы 6 второй ступени энергоразделител  соединен с теплообменником 4, а выход 12 нагретого потока через сепаратор 23 - с теплообменником 24,установленным параллельно теплоообменнику 2, и с вихревой трубой 6. Теплообменник 2 может быть регенеративного или рекуперативного типов. Теплообменник 3 подключен к охлаждающей линии и процесс охлаждени  в нем может происходить без изменени  или с изменением агрегатного состо ни  охлаждающей среды. Испаритель 20 конструктивно может быть выполнен кожухотрубным, пластинчатым , типа «труба в трубе и т. п., причем испар ема  полость может представл ть собой как трубное, так и межтрубное пространство . Сепараторы 17 и 23 могут быть инерционного или центробежного типов.

Установка работает следующим образом.

Газова  смесь, например воздух, сжата  в компрессоре 1, после предварительного охлаждени  поступает в теплообменник 2, где охлаждаетс  обратными потоками газа, проходит теплообменник 3, снижает свою температуру путем подогрева или испарени  промежуточного хладагента в охлаждающей линии, например переохлажденной жидкости , и поступает в теплообменник 4, в котором частично ожижаетс . Затем двухфазный поток раздел етс  на две части, одна из которых направл етс  в сопловой ввод 7 вихревой трубы 5, а друга  - в сепаратор 17. В вихревой трубе 5 газова  смесь охлаждаетс  с выделением одного или нескольких нижекип щих (например, азота) компонентов, которые вывод тс  в газообразном состо нии с холодного конца вихревой трубы 5 и направл ютс  частично в охлаждаемую полость 21 испарител  20, а остальное - последовательно в теплообменники 2-4. Газожидкостна  смесь, поступающа  в сепаратор 17, раздел етс  в нем на жидкую и газовую фазы. Жидкость подаетс  в испар емую полость 22 испарител  20, а газ - в активное сопло 14 эжектора 13. При работе эжектора 13 в испар емой полости 22 испарител  20 создаетс  разрежение , происходит интенсивное испарение жидкости , поступающей в полость, и конденсаци  газа, проход щего через охлаждаемую полость 21. Образовавшуюс  в охлаждаемой полости 21 испарител  20 жидкость направл ют к потребителю, а пар из испар емой полости 22 - в эжектор 13. Газ, выход щий из выходного патрубка 16 эжектора 13,

смешиваетс  с газожидкостной смесью, выход щей с гор чего конца вихревой трубы 5, и поступает в сопловой ввод 8 вихревой трубы 6. В вихревой трубе 6 происходит охлаждение смеси с выделением одного или нескольких кип щих (например, кислород) компонентов, которые в виде газожидкостной смеси вывод тс  через гор чий конец вихревой трубы 6 и поступают в сепаратор 23. Отделенную в сепараторе 23 жидкость направл ют потребителю или в теплообменник 24 на испарение и подогрев сжатой газовой смесью, а газ возвращают в вихревую трубу 6 со стороны гор чего конца, а остальное - последовательно в теплообменники 2 и 4.

Таким образом, преимуществом предлагаемой установки  вл етс  больща  холодопроизводительность , в результате чего можно получать в жидком виде один или несколько

КИПЯЩИХ компонентов (например, азота) охлаждаемой газовой смеси. Максимальное количество кип щего компонента, которое можно получить в предлагаемой установке составл ет 50% от количества смеси, поступающей в вихревую, трубу.

Предлагаемое изобретение позвол ет почти вдвое увеличить холодопроизводительность установки.

В результате использовани  изобретени  возможно создание малогабаритной холодильной установки дл  транспортных средств с получением продуктов разделени  охлаждаемой газовой смеси в жидком виде. При этом по сравнению с известной установкой не требуетс  дополнительных затрат энергии, а по сравнению с установками с газовой холодильной машиной затраты энергии снижаютс  на 0,15-0,2 кВт/кг смеси.

Claims (1)

1. УСТАНОВКА ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ, преимущественно воздуха, содержащая компрессор, на линии нагнетания которого последовательно расположены теплообменники, последний из которых подключен к ступенчатому вихревому энергоразделителю с вихревыми трубами, имеющими сопловые вводы и выходы охлажденного и нагретого потоков, отличающаяся тем, что, с целью повышения холодопроизводительности, она дополнительно содержит эжектор с активным и пассивным соплами и выходным патрубком, сепаратор с выходами жидкости и газа и испаритель с охлаждаемой и испаряемой полостями, причем охлаждаемая полость испарителя подключена к выходу охлажденного газа вихревой трубы первой ступени энергоразделителя, а испаряемая полость — к выходу жидкости из сепаратора и пассивному соплу эжектора, вход сепаратора подключен к сопловому вводу вихревой трубы первой ступени энергоразделителя, а выход газа из него — к активному соплу эжектора, выходной патрубок которого соединен с сопловым вводом вихревой трубы второй ступени энергоразделителя.

   -со---► ю о со ς©