SU1529022A1

SU1529022A1 - Cryogenic unit

Info

Publication number: SU1529022A1
Application number: SU874291379A
Authority: SU
Inventors: Владимир Гаврилович Иванов; Вячеслав Андреевич Наер; Виталий Николаевич Таран; Александр Яковлевич Хирич; Виктор Владимирович Чалый
Original assignee: Одесский Технологический Институт Холодильной Промышленности
Priority date: 1987-07-28
Filing date: 1987-07-28
Publication date: 1989-12-15

Abstract

Изобретение относитс к криогенным установкам, работающим на газовых смес х, и позвол ет обеспечить работоспособность при произвольной ориентации в пространстве. Сжата в компрессоре смесь хладагентов после охлаждени в холодильнике 2 поступает в сепаратор 3, где с помощью кольцевых капилл рно-пористых отборников (КПО) 12, 14 пара и жидкости раздел етс на пар и жидкость. Жидкость расшир етс в дросселе 9 и после испарени в теплообменнике (ТО) 5 поступает в компрессор, а пар после охлаждени в ТО 5 поступает в сепаратор 4, где с помощью КПО 13 и 15 снова раздел етс на пар и жидкость. Жидкость после дросселировани и подогрева направл етс в линию обратного потока, а пар после охлаждени в ТО 6 и 7 и дросселировани поступает в ТО 8 нагрузки и далее в линию обратного потока. Попарное соединение КПО пара и жидкости в сепараторах позвол ет при любой ориентации установки в пространстве отводить из сепаратора пар и жидкость благодар тому, что КПО пара не смачиваютс жидкостью и не пропускают ее, а КПО жидкости смачиваютс жидкостью и не пропускают пар. 3 ил.The invention relates to cryogenic plants operating on gas mixtures and allows for operability with an arbitrary orientation in space. The refrigerant mixture is compressed in the compressor after cooling in the refrigerator 2 enters the separator 3, where it is separated into vapor and liquid by means of annular capillary-porous sumps (KPO) 12, 14 vapor and liquid. The liquid expands in the choke 9 and after evaporation in the heat exchanger (TO) 5 enters the compressor, and the vapor after cooling to TO 5 enters the separator 4, where it is separated into vapor and liquid by means of KPO 13 and 15. After throttling and heating, the liquid is directed to the backflow line, and the steam after cooling to TO 6 and 7 and throttling enters the TO 8 load and then to the backflow line. A pair of KPO vapor and liquid coupled in the separators allows, at any orientation of the installation in space, vapor and liquid are withdrawn from the separator due to the fact that KPO vapor is not moistened with liquid and does not pass it, and KPO liquid is moistened with liquid and does not allow vapor. 3 il.

Description

/./.

k:k:

г С/)g C /)

/«JГ4-И/ "JG4-I

/J г5/ J g5

/ - /Jж/ - / Jж

10ten

ков (КПО) 12, 14 пара и жидкости раздел етс на пар и жидкость. Жидкость расшир етс в дросселе 9 и после испарени в теплообменнике (ТО) 5 поступает в компрессор, а пар после охлаждени в ТО 5 поступает в сепаратор 4, где с помощью КПО 13 и 15 снова раздел етс на пар и жидкость. Жидкость после дросселировани и подогрева направл етс в линию обратного потока, а пар после охлаждени (KPO) 12, 14 vapor and liquid are separated into vapor and liquid. The liquid expands in the choke 9 and after evaporation in the heat exchanger (TO) 5 enters the compressor, and the vapor after cooling to TO 5 enters the separator 4, where it is separated into vapor and liquid by means of KPO 13 and 15. The fluid after throttling and heating is directed to the return flow line, and the steam after cooling

Изобретение относитс к криогенной технике, а именно к криогенным установкам, работающим на газовых смес х, дл охлаждени электронных устройств.The invention relates to a cryogenic technique, namely to cryogenic plants operating on gas mixtures for cooling electronic devices.

Цель изобретени - обеспечение работоспособности при произвольном ориентировании в пространстве.The purpose of the invention is to ensure operability with arbitrary orientation in space.

На фиг.1 представлена принципиаль Нал схема установки; на фиг.2 - размещение отборников жидкости и пара внутри сепаратора; на фиг.З - конструктивна схема отборника.Figure 1 presents the principle Nal installation diagram; figure 2 - placement of the selectors of liquid and vapor inside the separator; on fig.Z - constructive scheme of the selector.

Криогенна установка состоит из компрессора 1, холодильника 2, сепараторов 3 и 4, теплообменников 5-7 промежуточного охлаждени , теплообменника нагрузки 8, дроссельных вентилей 9-1 1 .The cryogenic plant consists of compressor 1, refrigerator 2, separators 3 and 4, heat exchangers 5-7 intermediate cooling, load heat exchanger 8, throttle valves 9-1 1.

Внутри каждого сепаратора установлено по два капилл рно-пористых отборника пара 12 и 13 и жидкости 14 и 15, диаметр которых равен 0,95-0, внутреннего диаметра сепаратора, ис- ход из условий обеспечени сборки сепаратора и выбора наибольшего значени диаметра отборников.Inside each separator, there are two capillary-porous vapor separators 12 and 13 and liquid 14 and 15, the diameter of which is 0.95–0, the internal diameter of the separator, based on the conditions for ensuring the assembly of the separator and choosing the largest diameter of the separators.

Из сепараторов 3 и 4 жидкость отводитс по лини м 16 и 17, а пар - по лини м 18 и 19.From separators 3 and 4, liquid is discharged through lines 16 and 17, and steam is discharged through lines 18 and 19.

Цилиндрический объем сепараторов закрыт с торцов крьппками 20 и днищами 21. Отборники пара установлены непосредственно на крьгшках и днищах а отборники жидкости - на рассто нии 0,05-0,1 высоты сепаратора от днища и крышки, которое выбираетс из услови наименьшего количества остающейс в сепараторе жидкости.The cylindrical volume of the separators is closed at the ends of the rims 20 and the bottoms 21. The steam catchers are installed directly on the jacks and the bottoms and the fluid catchers are located at a distance of 0.05-0.1 from the bottom of the separator and the lid, which is selected from the condition of the smallest amount remaining in the separator fluid.

Отборники жидкости и пара имеют одинаковую конструкцию и состо т из металлических крышек 22, между которыми установлено кольцо 23 и изготоThe liquid and vapor samplers have the same design and consist of metal caps 22, between which there is a ring 23 and izgotov

в ТО 6 и 7 и дросселировани поступает в ТО 8 нагрузки и далее в линию обратного потока. Попарное соединение КПО пара и жидкости в сепараторах позвол ет при любой ориентации установки в пространстве отводить из сепаратора пар и жидкость благодар тому, что КПО пара не смачиваютс in TO 6 and 7 and throttling goes to TO 8 loads and then to the return flow line. A pair of KPO vapor and liquid coupled in separators allows, in any orientation of the installation in space, to remove vapor and liquid from the separator due to the fact that KPO vapor is not wetted

жидкостью и не пропускают ее, а КПО жидкости смачиваютс жидкостью и не пропускают пар. 3 ил.liquid and do not let it through, and KPO fluids are moistened with liquid and do not allow steam. 3 il.

5five

0 0

5 five

о about

Q Q

5five

ленное из пористого материала кольцо 24. Между кольцами 23 и 24 образуетс полость 25, из которой отводитс пар или жидкость. Пориста структура соприкасаетс с паровой или жидкой фазой хладагента по внешней торцовой поверхности кольца 24. Отборники 12 и 13 пара выполнены из пористого фторопласта , который не смачиваетс жидким хладагентом, а отборники 14 и 15 жидкости - из пористой нержавеющей стали, котора хорошо смачиваетс хладагентом.A ring 24 made of porous material. Between the rings 23 and 24, a cavity 25 is formed, from which vapor or liquid is drawn off. The porous structure is in contact with the vapor or liquid phase of the refrigerant along the outer end surface of the ring 24. Steam separators 12 and 13 are made of porous fluoroplastic that is not wetted with liquid refrigerant, and fluid separators 14 and 15 are made of porous stainless steel, which is well wetted with refrigerant.

Установка работает следующим образом.The installation works as follows.

Смесь, из которой состоит хладагент , сжижаетс в компрессоре 1 и поступает в холодильник 2, где теплота сжати отводитс в окружающую среду. В холодильнике конденсируетс часть потока смеси, главным образом компонент с высокой температурой конденсации.The mixture of which the refrigerant consists is liquefied in compressor 1 and goes to refrigerator 2, where the heat of compression is removed to the environment. In the refrigerator, part of the mixture stream condenses, mainly the high condensation temperature component.

Двухфазный поток из холодильника поступает в сепаратор 3, где с помощью капилл рно-пористых отборников 12 и 14 раздел етс на пар и жидкость. Пар по линии 18 направл етс в теплообменник 5, где охлаждаетс и частич но конденсируетс как обратным потоком , поступающим из низкотемператур- нь:х теплообменников, так и жидкостью, отведенной из сепаратора по линии 16 и сдросселированной в дросселе 9. Пр мой двухфазный поток из теплообменника 5 направл етс в сепаратор 4, раздел етс на пар и жидкость, и затем пар пр мого потока охлаждаетс в теплообменнике 6, аналогично тому , как это происходило в теплообменнике 5.The two-phase flow from the cooler enters the separator 3, where it is separated into vapor and liquid by means of capillary-porous sumps 12 and 14. The steam through line 18 is directed to heat exchanger 5, where it is cooled and partially condensed both by the return flow coming from the low temperature: x heat exchangers and by the liquid withdrawn from the separator through line 16 and srosseralirovannogo in the throttle 9. Direct two-phase flow from heat exchanger 5 is sent to separator 4, separated into vapor and liquid, and then the forward flow steam is cooled in heat exchanger 6, in the same way as in heat exchanger 5.

После теплообменника 6 пр мой поток 19 проходит теплообменник 7 иAfter the heat exchanger 6, the forward flow 19 passes the heat exchanger 7 and

5five

дроссель 11, попадает в теплообменник нагрузки 8, где охлаждает объе и направл етс обратным потоком через теплообменники 7, 6 и 5 на всасывание в компрессор.the choke 11 enters the load heat exchanger 8, where it cools the volume and is fed back through the heat exchangers 7, 6 and 5 for suction into the compressor.

Предложенна конструкци сепараторов позвол ет работать при любой ориентации установки в пространств Дл того, чтобы, например, спаренные отборники жидкости находились какой-либо своей частью в жидкости при любой ориентации и незначительном количестве жидкости, необходим чтобы кольца отборников располагались вблизи крьшки и днища сепаратора . Оптимальное удаление отборников жидкости от крышки и днища находитс в пределах 0,05-0,1 высоты сепаратора. В этом пространстве удетс расположить также и отборники пара. При меньшем удалении от крышки или днища возникают затруднени св занные с монтажем отборников, а при большем возникает опасность полного осушени отборника жидкост при малых количествах жидкости в сепараторе.The proposed design of separators allows operation with any orientation of the installation in spaces. For example, the coupled liquid selectors are any part of the liquid with any orientation and a small amount of liquid, it is necessary that the rings of the selectors are located near the crack and the bottom of the separator. The optimum removal of liquid outlets from the cover and the bottom is within 0.05-0.1 of the separator height. In this space, one can also locate the steam selectors. With a smaller distance from the lid or bottom, difficulties arise with the installation of the bleeders, and with a larger one there is a danger of complete drainage of the liquid bleeder with small amounts of liquid in the separator.

Исход из аналогичных соображений , выбираютс и диаметры кольцевых отборников - больший диаметр затрудн ет сборку сепаратора, меньший - св зан с возможностью непогружени отборников либо в пар, либо в жидкость при малом их количестве в сепараторе и при произволной ориентации сепаратора.Based on similar considerations, the diameters of the annular samplers are chosen — a larger diameter makes the separator assembly difficult, a smaller one is associated with the possibility of not dipping the samplers either into steam or into a liquid with a small amount of them in the separator and with an arbitrary orientation of the separator.

Поры колец 24 отборников 12 и 13 пара не смачиваютс хладагентом и не пропускают жидкость, а пары колец отборников 14 и 15 жидкости смачиваютс жидкостью, заполн ютс капельной жидкостью и не пропускают пар. При люб.ой ориентации установки в гравитационном поле часть поверхности хот бы одного из отборников жидкости оказываетс в слое жидкости, а отборников пара - в паровом пространстве , что обеспечивает отвод пара и жидкости из сепараторов.The pores of the rings 24 of the samplers 12 and 13 of the steam are not wetted by the refrigerant and do not pass the liquid, and the pairs of the rings of the chops 14 and 15 of the liquid are wetted by the liquid, filled with dropping liquid and do not pass the steam. In any orientation of the installation in the gravitational field, part of the surface of at least one of the liquid selectors is in the liquid layer, and the vapor selectors are in the vapor space, which ensures the removal of steam and liquid from the separators.

аbut

изобретени the invention

ФормулFormulas

Криогенна установка, работающа на смес х хладагентов, содержаща компрессор, холодильник, теплообменник промежуточного охлаждени и нагрузки , дроссельные устройства и -цилиндрические сепараторы с крышками и днищами, соединенные с лини ми отвода жидкости и пара, отличающа с тем, что, с целью обеспечени работоспособности при произвольном ориентировании в пространстве, внутри каждого сепаратора дополнительно установлено по два кольцевых капилл рно-пористых отборника жидкости и пара, причем отборники пара установлены непосредственно на крышке и днище, соединены между собой и с линией отвода пара, а отборники жидкости установлены между отборниками пара, соединены между собой и с линией отвода жидкости.A cryogenic plant operating on mixtures of refrigerants, containing a compressor, a refrigerator, an intermediate cooling and load heat exchanger, throttle devices, and -cylinder separators with lids and bottoms connected to the liquid and vapor drain lines, so as to ensure the operation In case of arbitrary orientation in space, inside each separator, two annular capillary-porous liquid and vapor samplers are additionally installed, and steam vybrani are installed directly on the lid and bottom, they are connected to each other and to the steam removal line, and the fluid bleed points are installed between the steam bleeders, connected to each other, and to the fluid drain line.

У////////77/Л//77////////ХU //////// 77 / L // 77 ////// X

21 gjus.221 gjus.2

физЪ , fiz

Claims

5 claims

A cryogenic installation operating on mixtures of refrigerants, containing a compressor, a refrigerator, a heat exchanger of intermediate cooling and load, throttling devices and cylindrical separators with covers and bottoms, connected to the lines of liquid and steam, 25 I mean that, in order to ensure operability in case of arbitrary orientation in space, two annular 30 capillary-porous liquid and steam collectors are additionally installed inside each separator; sredstvenno on the lid and the bottom are connected together and to couple a withdrawal line, and fluid sockets are mounted between the pair of samplers are connected each other and with the liquid return line.

Z4_JZ?

E22

TO*:

τζζζζζ ^ ζάρζζζζζζζζζ ^^. ^ ^ / 77 / nУ / 7 /. 'MUMSH ^and fi? 3 I