SU1702123A1

SU1702123A1 - Рефрижераторно-ожижительна установка

Info

Publication number: SU1702123A1
Application number: SU894758039A
Authority: SU
Inventors: Николай Васильевич Филин; Юрий Дмитриевич Видинеев; Вадим Александрович Гарин; Виталий Константинович Волков; Михаил Иванович Дьячков; Анатолий Иванович Смородин
Original assignee: Московский Институт Химического Машиностроения; Балашихинское научно-производственное объединение криогенного машиностроения
Priority date: 1989-10-02
Filing date: 1989-10-02
Publication date: 1991-12-30

Abstract

Изобретение относитс к криогенной технике и может быть использовано при изготовлении установок дл получени жидкого азота. Целью изобретени вл етс увеличение доли получаемого жидкого кри- агента. Установка предназначена дл работы при давлении пр мого потока ниже критического, а высока дол получаемой жидкости получаетс за счет подключени к конденсатору 10, 11 через дроссель 12 отделител 15 жидкости, который через конденсатор газовой линией соединен с турбодетандером 14. 3 ил.

Description

Фм.2

Изобретение относитс к криогенной технике, а конкретнее к конструкци м дл получени жидкого азота, например, дл охлаждени высокотемпературных сверхпровод щих устройств.

Известна установка дл ожижени азота , содержаща турбокомпрессор, лини нагнетани которого подключена через теплообменник-регенератор , теплообменник- конденсатор и дроссель к сборнику жидкости. Между теплообменником-регенератором и теп пообмен ни ком-конденсатором установлен детандер, выход которого через линии обратного потока теплообменников подключен к линии всасывани компрессора .

Недостатком такой установки вл етс низка термодинамическа эффективность. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому вл етс установка рефри- жераторно-ожижигельна , состо ща из компрессора, теплообменников, детандера, подключенного к линии пр мого потока после первого теплообменника, конденсатора , двух последовательно соединенных через конденсатор детандеров и сборника жидкости, подключенного через дроссель к линии пр мого потока.

Основными недостатками такой установки вл ютс недостаточна дол получаемого сжиженного криоагента, недостаточна энергетическа эффективность установки , так как не используетс работа, получаема на детандерах, недостаточна надежность установки из-за наличи трех детандеров.

Цель изобретени - увеличение доли получаемого сжиженного криоагента. повышение энергетической эффективности и надежности установки.

Поставленна цель достигаетс тем, что в установке рефрижераторно-ожижитель- ной, состо щей из компрессора, теплообменников , верхнего детандера, подключенного к линии пр мого потока после первого теплообменника, конденсатора, двух последовательно соединенных через конденсатор детандеров и сборника жидкости, подключенного через дроссель к линии пр мого потока, согласно изобретению к конденсатору через дроссельный вентиль подключен отделитель жидкости, соединенный газовой линией с детандером, а жидкостна лини подведена к дросселю сборника жидкости.

Кроме того, тормозное устройство верхнего детандера выполнено в виде компрес- сорной ступени, включенной после OCHOBHOI о компрессора а дл оптимизации

режима работы тормозна компрессорна ступень охвачена байпасной линией с регулирующим органом.

Кроме того, дл расширени криогенга

в парожидкостной области применен волнэ- вой криогенератор.

В линию пр мого потока между конденсатором и дросселем включен дополнительный дроссель и отделитель жидкости, что

дает возможность реализовать процесс промежуточного дросселировани и пары криогента промежуточного давлени направить на расширение в детандер. Это приводит к увеличению доли получаемого

ожиженного криоагента.

В предлагаемой установке работа верхнего детандера используетс за счет того, что тормозное устройство его выполнено в виде компрессорной ступени, включенной

после основного компрессора. Это позвол ет осуществить дополнительное сжатие криоагента , что повышает энергетическую эффективность установки. При работе установки с различной нагрузкой оптимизаци

режима работы верхнего детандера обесге- чиваетс с помощью регулирующего opiana на байпасной линии.

Парожидкостной детандер, предусмотренный в известной установке, не обладает

достаточной надежностью, особенно при малых расходах. Поэтому в предлагаемой установке вместо парожидкостного детандера применен волновой криогенератор. На фиг.1 представлена схема предлагаемой установки; на фиг.2 - подключение криогенератора в систему; на фиг.З - Т S- диаграмма.

Установка рефрижераторно-ожижи- тельна включает в себ газгольдер 1, основной компрессор 2, концевой холодильник 3, тормозное устройство верхнего детандера в виде компрессорной ступени А с холодильником 5, охваченную байпасной аинией с регулирующим органом 6, теплообменники7и 8, верхний детандер9, теплообменник-конденсатор , состо щий из секиий низкого давлени 10, и промежуточного давлени 11, дроссельный вентиль 12, парожидкостной детандер 13 и детандер 14,

отделитель жидкости 15, после которого имеетс основной дроссель 16, выход которого соединен со сборником 17 жидкости, и вентиль дл выдачи ожиженного продукта из сборника 18. Все аппараты и машины

5 св заны газовыми и жидкостными лини ми пр мого и обратного потоков.

Предусмотрена также лини дл выдачи переохлажденного жидкого криоагента под давлением, соедин юща отделитель хидкости 15 со змеевиком 19, размещенном в сборнике 17 жидкости, снабженна запорным вентилем 20.

Возможно также включение вместо детандера 13 волнового криогенсратора 21 либо дроссел , как показано ча фиг.2. Все остальные аппараты и св зи в этом случае не измен ютс .

Устройство работает следующим образом .

Технологический процесс изображен в T-S-диагрьмме на фиг.З.

В качестве крио гента могут использоватьс азот, аргон.

Криоагент из газгольдера 1 поступает в компрессор 2, в котором сжимаетс при температуре окружающей среды до оптимального давлени (1,5-2 5 МПа), найденного расчетным путем, затем его охлаждают в концевом холодильнике 3. После сжзтпь п основном компрессоре 2 и охлаждени крн- оагент поступает в компрессорную ступень тормозного устройства верхнего детандера 4, где за счет работы, получаемой на детзн- дере, производитс дополнительное сжатие .

Затем сжатый и охлажденный в холодильнике 5 агент по линии пр мого потока направл етс в теплообменник 7, где оч охлаждаетс обратным потоком низкого давлени (0,13 МПа) до температуры Т4 200 К и далее идет в теплообменник 8, где охлаждаетс до Тб 112-120 К. Часть охлажденного в теплообменнике 7 потока отводитс в де- тандерную ступень детандер компрессорного агрегата 9, Эта часть после расширени в детандере вводитс в теплообменник 8 в качестве обратного потока. Основна часть пр мого потока, охлажденна до температуры конденсации, распредел етс между секци ми 10 и 11 конденсатора, а часть этого потока направл етс в линию из последовательно окпю- ченных детандера 13. где давление понижаетс до промежуточного значени (0,6-0,8 МПа), линию обратного потока конденсатора 11, где нагреваетс до температуры Та 110-115 К и детандер 14. После детандера 14 холодный агент поступает в линию обратного потока, Ожиженный в конденсаторе криоагент через вентиль 12 дросселируетс в отделитель 15 жидкости до промежуточного давлени (0,6-0,8 МПа). Образующийс при дросселировании пар при промежуточном давлении отводитс з качестве обратного потока в секцию промежуточного давлени конденсатора 11 и далее в детандер 14, Жидкость из отделител 15 жидкости дросселируетс через основной дроссель 16 до давлени обратного потока

в сборник 17 жидкости. Образующийс при дросселировании пар отводитс е линию обратного потока. Жидкость из сборника жидкости через запорный вентиль 18 выдаетс 5 потребителю при заданной температуре. Испар ющийс у потребител агент может либо уходить в дренаж, либо возвращатьс в качестве подпитки газгольдера, Ч.чсть жидкости из отделител 15 может отводить- 0 с через змеевик 19, размещенный в сборнике 17 жидкости (где переохлаждаетс ), через запорный вентиль 20 потребителю.

При возврате потребителем испаренного крио гента в сборник 17 при температу- 5 ре, близкой к насыщению, реализуетс рефрижераторный режим, при отборе жидкости без возврата холодных паров - ожи- жительный.

При нкпючении вместо детандера 13 0 волнового криоагентгенератора или дроссел расход потока, текущего по этой линии, увеличиваетс и соответственно уменьшаетс оличес1во получаемого жидкого крио- з ента. Вместе с тем. замена детандера 13 5 - на солковой криргенератор или дроссель приводит к повышению надежности установки

Регулирующий орган 6 на байпасе охватывающем компрессорную ступень 4 по- 0 звол ет осуществл ть оптимальное регулирование дсгандер-комп рессорного агрегата .

Дроссепиоовэние пр мого потоки до промежуточного давлени и последующее 5 охлаждение отделенной жидкости в змеевике сборника 17 позвол ет осуществить вывод из установки переохлажденной жидкости потребителю под давлением.

Установки крупной производительно- 0 сти (свыше 1000 л/ч жидкого криоагента) целесообразно строить с трем турбодеган- деоамм кэк это показано на фиг.1.

становки меньшей произодительности могуг строитьс по схеме фи) .2, т.е. с заме- 5 ной детандера на волновой криогенератор или дроссель. При этом такие замены привод т к повышению надежности установки при одновременном ухудшении энергетических показателей так как изоэнтропный 0 КПД волнового криогенератора значительно ниже, чем детандера (около 0,4 против 0,7-0,75).

Claims

Формула изобретени Рефрижераторно-ожижительна уста- 5 новка, состо ща из основного компрессора , теплообменников верхнего детандера, подключенного к линии пр мого потока после первой секции теплообменника, конденсатора , двух последовательно соединенных через конденсатор детандеров, первый

из которых парожидкостный, и сборника жидкости с дроссельным вентилем, отличающа с тем, что, с целью увеличени доли получаемого жидкого криоагента, к конденсатору через дополнительный дроссельный вентиль дополнительно подключен отделитель жидкости, соединенный газовой линией с детандером, а жидкостна лини подведена к дроссельному вентилю сборника жидкости.

г&Ф

Фю.1

fej