SU1451484A1 - Криогенна установка - Google Patents

Abstract

Изобретение позвол ет уменьшить массогабаритные характеристики установки и удельные энергозатраты на получение холода. Установка работает на смеси рабочего газа и вспомогательного компонента и предназначена дл  предварительного охлаждени  газа, поступающего в нижнюю ступень охлаждени . Сжата  в турбокомпрессоре 1 гелий-фреонова  смесь после поступлени  в концевой холодильник 2 охлаждаетс  в предварительном тепло

Description

1

i Изобретение относитс  к криоген- ой технике, конкретнее к холодиль- |ным установкам, работающим на много- |компонентньк смес х.

На чертеже схематично изображе- |на криогенна  установка.

Установка содержит турбокомпрессор 1, концевой 2 и предварительный 3 теплообменники и вихревую трубу 4, имеющую конденсатосборник 5, сопло ;б, патрубки 7 и 8 холодного и гор че- го потоков, начальный участок 9 с I охлаждающей рубашкой 10. Вихрева  труба 11 установлена за трубой 4 и имеет конденсатосборник 12, сопло 13, патрубок 14 холодного потока, начальный участок 15 с -охлаждающей . рубашкой 16 и камеру 17 энергоразделени  с охлаждающей рубашкой 18. Рубашки 16 и 18 подключены к соплам 19 и 20 соответственно первой и второй ступени вихревого эжектора-смесител  21, осевые всасывающие патрубки 22 и 23 которого св заны соответственно с нижней ступенью 24 охлаждени  и конденсатосборником 5. Перед всасывающим патрубком 23, размещенным на стенке щелевого диффузора 25, установлен регулирующий вентиль 26. Патрубок 8 гор чего потока вихревой трубы 4 сообщен с соплом 13 вихревой трубы 11 посредством теплообменника 27, подключенного между патрубками 7 и 14 холодных потоков труб 4 и 11.

Установка содержит также группу запорных вентилей 28-30.

Криогенна  установка работает сле- образом.

Сжата  в центробежном турбокомпрессоре 1 гелий-фреонова  смесь поступает в концевой теплообменник 2 и охлаждаетс  до температуры окружающей среды. Дальнейшее снижение температуры смеси происходит в предварительном теплообменнике 3 с помощью обратного потока, подаваемого из щелевого диффузора 25 двухступенчатого вихревого эжектора-смесител  21.Охлажденна  смесь поступает в сопло 6 вихревой трубы 4, где в процессе вих ревого энергоразделени  расшир ющейс  смеси и происходит частичное охлаждение осевых слоев потока, практически состо щего из чистого гели , и нагрев периферийных слоев, контактрующих со стенками начального участка 9, заключенного в охлаждающую рубашку 10. Холодньй газ выводитс  через патрубок 7 холодного потока в теплообменник 27. Конденсат, сосредоточенный под действием центробежных сил на стенках начального участка 9, попадает в конденсатосборник 5 и, подогрева сь в охлаждающей рубашке 10, частично переходит в газообразное состо ние, охлажда  стенки наиболее нагретой зоны вихрейой трубы 4. Дальнейшее повьшюние температуры высококип щего компонента (фреона ) происходит в охлаждающей рубашке 18 вихревой трубы II, Така  возможность несмотр  на е5олее низкий перепад давлений в дополнительной вихревой трубе 1I достигаетс  за счет режима ее работы без выброса гор чего потока. Испарившийс  агент подаетс  в сопло 20 второй ступени вихревого эжектора-смесител  21, способству  понижению давлени  на выходе из нижней ступени 24 охлаждени , подключенной к всасьгоающему патрубку 22. Гор чий поток, обогащенный низкокип щим компонентом, через патрубок 8 направл етс  на охлаждение в теплообменник 27 и поступает в сопло 13 вихревой трубы И, в которой достигаетс  достаточно полное отделение высококип щего компонента, накопление его в конденсатосборнике 12 и испарение в охлаждающей рубашке 16 начального участка 15. Очищенньш и охлажденный гелий отводитс  через патрубок 14 холодного потока и, смешива сь с холодным потоком вихревой трубы 4, поступает на вход в нижнюю ступень 24 охлаждени , Пары высококип щего компонента их охлаждающей рубашки 16 направл ютс  в сопло 19 первой ступени вихревого эжектора- смесител  21 и, облада  относительно более низким давлением, чем начальное давление перед соплом 20, используютс  дл  предварительного эжек тировани  обратного потока из всасывающего патрубка 22. Подогрев и ис- ларение конденсата в охлаждающих рубашках 10, 16 и 18 позвол ет существенно повысить удельную работу расширени  при движении пара в соплах 19 и 20, увеличив перепад давлений на ступени 24, а следовательно, и эффективность установки в целом. Дл  изменени  состава циркулирующей смеси путем изменени  массовой доли кон

денсата, накопленного в охлаждающих рубашках, служит перепускной регулирующий вентиль 26. При открытии этого вентил  происходит резкое обогащение смеси на входе в компрессор 1 высоко- кип шлм компонентом, впрыскиваемым непосредственно во всасываюшлй патрубок 23 эжектора-смесител  21. Запорные вентили 28-30 служат дл  отключени  ступени 24 в пусковой период установки.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   15

   0

   Криогенна  установка, содержаща  KONmpeccop, подключенный к магистрал м пр мого и обратного потоков смеси рабочего газа и вспомогательного компонента, теплообменник предварительного охлаждени , фазораздвлитель, соединенный с линией обратного потока , и нижнюю ступень охлаждени , отличающа с  тем, что, с 5 целью снижени  массогабаритных характеристик и удельных энергозатрат, установка дополнительно содержит теплообменник промежуточного охлаждени  и двухступенчатый вихревой эжектор- смеситель с всасыванлдими патрубками, соплами и щелевым диффузором, а фа- зоразделитель выполнен в виде двух последовательно соединенных вихревых труб с охлаждающими рубашками, патрубками холодных потоков и конденсато- сборниками, причем теплообменник промежуточного охлаждени  подключен к патрубкам холодных потоков вихревых труб и к щелевому диффузору эжектора0 смесител , а охлаждающие рубашки вихревых труб соединены с соплами эжектора-смесител , всасывающие патрубки которого соединены соответственно с линией обратного потока на

   45 выходе из нижней ступени охлаждени  и с конденсатосборником первой вихревой трубы.

   5