Установка разделения воздуха высокого давления

 

1. УСТАНОВКА РАЗДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ, содержащая линию прямого потока, включающую компрессор, теплообменник предварительного охлаждения, холодильную машину, ос/2 новной теплообменник, турбодетандер, дроссель и ректификационный аппарат, и линию обратного потока, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и уменьшения степени расширения воздуха в турбодетандере, ока дополнительно содержит вихревую трубу, вход которой соединен с выходом холодильной машины, патрубок холодного потока - с входом в турбодетандер, а патрубок горячего потока - с входом в основной теплообменник . 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что вихревая труба снабжена охлаждающей рубашкой, включенной в линию обратного потока между основным теплообменником и теплообменником предварительного охлаждения. NU СО со 4; 1риг-Г

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4«59 F 25 В 9/02; F 25 1 3/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

:и в Щя я У

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3602274/23-06 (22) 09.06.83 (46) 07.03.85. Бюл. № 9 (72) В. И. Епифанова, А. Д. Суслов, В. Ю. Шадрина, Н. В. Самусенков, И. В. Горенштейн и Ю. А. Павленко (71) МВТУ им. Н. Э. Баумана (53) 621.593 (088.8) (56) 1. Усюкин И. П. Установки, машины и аппараты криогенной техники. Ч 1. М., Пищевая промышленность», 1976, с. 57, рис. 39. (54) (57) 1. УСТАНОВКА РАЗДЕЛЕНИЯ

ВОЗДУХА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ, содержащая линию прямого потока, включающую компрессор, теплообменник предварительного охлаждения, холодильную машину, ос„„SU„„1143944 А новной теплообменник, турбодетандер, дроссель и ректификационный аппарат, и линию обратного потока, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и уменьшения степени расширения воздуха в турбодетандере, она дополнительно содержит вихревую трубу, вход которой соединен с выходом холодильной машины, патрубок холодного потока — с входом в турбодетандер, а патрубок горячего потока — с входом в основной теплообменник.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что вихревая труба снабжена охлаждающей рубашкой, включенной в линию обратного потока между основным теплообменником и теплообменником предвари- «р тельного охлаждения. 9

1143944

Изобретение относится к криогенной технике, а именно к воздухоразделительным установкам, и может быть применено при создании установок малой производительности для получения жидких и газообразных продуктов разделения.

Известна установка разделения воздуха высокого давления, содержащая линию прямого потока; включающую компрессор, теплообменник предварительного охлаждения, холодильную машину, основной теплообменник, турбодетандер, дроссель и ректификационный аппарат, и линию обратного потока (1).

Недостатками известной установки являются низкие эффективность и надежность вследствие применения турбодетандеров высокого давления с большой степенью расширения газа.

Цель изобретения — повышение надежности и уменьшение степени расширения воздуха в турбодетандере.

Цель достигается тем, что установка разделения воздуха высокого давления, содержащая линию прямого потока, включающую компрессор, теплообменник предварительного охлаждения, холодильную машину, основной теплообменник, турбодетандер, дроссель и ректификационный аппарат, и линию обратного потока, дополнительно содержит вихревую трубу, вход которой соединен с выходом холодильной машины, патрубок холодного потока — с входом в турбодетандер, а патрубок горячего потока с входом в основной теплообменнйк.

Вихревая труба снабжена охлаждающей рубашкой, включенной в линию обратного потока между основным теплообменником и теплообменником предварительного охлаждения.

На фиг. 1 представлена схема установки разделения воздуха высокого давления с адиабатной вихревой трубой высокого давления; на фиг.,2 — установка с охлаждаемой вихревой трубой.

Установка содержит линию 1 прямого потока, компрессор 2, теплообменники 3 и 4 предварительного охлаждения, холодильную машину 5, блок 6 очистки, основной теплообменник 7, турбодетандер 8, дроссель 9, ректификационный аппарат 10, адиабатную вихревую трубу ll, линию 12 обратного потока и охлаждаемую вихревую трубу 13 с охлаждающей рубашкой 14.

50 установки вследствие замены турбодетан5

1О

Установка работает следующим зом.

Атмосферный воздух поступает в линию 1 прямого потока, сжимается в компрессоре 2 до высокого давления (18 — 20 МПа), очищается в блоке 6 очистки и охлаждается в теплообменниках 3 и 4 предварительного охлаждения воздухом обратного потока и в холодильной машине 5. Далее поток воздуха высокого давления расширяется до среднего давления в адиабатной вихревой трубе ll, после чего холодная часть потока расширяется в турбодетандере 8 со среднего давления до давления входа потока в ректификационный аппарат 10. Горячий поток после вихревой трубы 11 охлаждается в основном теплообменнике 7 воздухом, проходящим по линии 12 обратного потока, расширяется в дросселе 9 и смешивается с потоком после турбодетандера 8 перед входом в ректификационный аппарат 10.

Работа установки по схеме, изображенной на фиг. 2, отличается тем, что только часть потока воздуха высокого давления расширяется до среднего давления в охлаждаемой вихревой трубе 13 и подается в турбодетандер 8. Другая часть потока высокого давления охлаждается в основном теплообменнике 7, расширяется в дросселе 9 и смешивается с детандерным потоком. После смешения общий поток воздуха направляется в ректификационный аппарат 10. Вихревая труба 13 охлаждается в рубашке 14 частью потока воздуха, направляемого по линии 12 после основного теплообменника 7.

Так как в турбодетандере среднего давления доля газодинамических потерь энергии ниже, чем в турбодетандере высокого давления, то уменьшение срабатываемого теплоперепада газа в турбодетандере предлагаемой установки компенсируется увеличением его изоэнтропного КПД (плюс небольшим расходом холодопроизводительности холодильной машины) . Наличие вихревой трубы позволяет использовать другую часть холодопроизводительности холодильной машины для компенсации потерь холода на более низком температурном уровне.

Экономическая эффективность изобретения заключается в снижении удельных затрат энергии на производство 1 кг жидкого продукта и в повышении надежности дера высокого давления турбодетандером среднего давления.

1143944 иг.

Редактор А. Шандор

Заказ 887/32

Составитель Ю. Суков

Техред И. Верес Корректор E. Рошко

Тираж 509 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I I3035, Москва, K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4