Способ охлаждения сжатого газа и устройство для его осуществления

 

1. Способ охлаждения сжатого газа путем его импульсной подачи в виде порций в приемную трубку, заполненную приемным газом, сжатия последнего в течение каждого импуль- . са с образованием ударной волны, перемещающейся вдоль трубки, расширения охлаждаемого газа с понижением его температуры, вывода охлажденного газа из трубки и заполнения последней новой порцией приемного газа, отличающийся тем, г что, с целью повышения теплового Ю1Д и снижения температурного уровня, образующуюся ударную волну выводят из трубки по ходу ее распространения, а вывод охлажденного газа осуществляют посредством его сброса в зону пониженного давления. С $s од

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) S 0 (ш 1 (51) 4 Г 25 В 9/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

3CFCpM3i;.") д

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .," g

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ пониженного давления. (21) 3766288/23-06 (22) 09.07.84 (46) 07.03.86. Бюл. 11 9 (71) Ордена Ленина институт общей и неорганической химии им.Н.С.Курнакова (72) В.А.Онайко, Л.В.Титов, В.Б.Лазарев и И.В.Семенов (53) 621.56(088.8) (56) Патент США Р 3526099, кл. 62-88, опублик, 1970, Патент США Ф 3653225, кл. 62-467, опублик. 1972. (54) СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ СЖАТОГО ГАЗА

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЦ1ЕСТВЛЕНИЯ (57) 1. Способ охлаждения сжатого газа путем его импульсной подачи в виде порций в приемную трубку, заполненную приемным газом, сжатия последнего в течение каждого импуль- . са с образованием уцарной волны, перемещающейся вдоль трубки, расширения охлаждаемого газа с понижением его температуры, вывода охлажденного газа из трубки и заполнения последней новой порцией приемного газа, отличающийся тем, что, с целью повышения теплового КПД и снижения температурного уровня, образующуюся ударную волну выводят из трубки по ходу ее распространения, а вывод охлажденного газа осуществляют посредством его сброса в зону

2. Устройство для охлаждения сжатого газа, содержащее вращающуюся распределительную камеру с соплом, расположенным перпендикулярно оси вращения, приемные трубки с концевыми участками, размещенные радиально и равномерно по окружности вокруг распределительной камеры, и камеру отвода охлажденного rasa с выходным патрубком, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения теплового КПД и уменьшения времени выхода на режим, концевой

16588 участок каждой приемной трубки выполнен в виде диффузора с открытым выходным торцом и сквозными каналами в боковых стенках.

3. Устройство по п. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что распределительная камера снабжена цилинд.рическим кожухом, сообщенным с выходным патрубком камеры отвода охлажденного rasa причем на боковой поверхности кожуха выполнены окна с направляющими лопатками.

1О

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовако для охлаждения и сжижения сжатых газов в химической, нефтяной и других отраслях промьппленности.

Цель изобретения — повышение теплового КПД, снижение температурного уровня и уменьшение времени выхода на режим.

На фиг; 1 изображено устройство, иллюстрирующее предлагаемый способ охлаждения сжатого газа, продольный разрез; на фиг. 2 †. то же, поперечный разрез; на фиг. 3 — концевой участок приемной трубки.

Устройство содержит вращающуюся распределительную камеру 1, на выходном конце которой закреплено сопло 2, размещенное напротив входных участков приемных трубок 3. Приемные трубки 3 расположены радиально и равномерно вокруг оси вращения, а их концевые участки выполнены либо в виде полого цилиндра 4, либо в виде полого конуса 5, расширяющегося по направлению от распределительной камеры 1. На внешней поверхности концевых участков трубок имеются сквозные каналы 6 для подсасывания газа из окружающей среды. Торцовый участок 7 трубок 3 открыт, поэтому трубки сообщаются с окружаюшей средой. На трубках могут быть установлены теплозащитные экраны 8, предотвращающие возврат горячего rasa, вытесненного из трубок, через каналы 6, Для сбора и отвода охлажденного газа предусмотрена отводная каме15

ЗО

35 ра 9. На распределительной камере 1 может быть установлено устройство для отсасывания газа из приемных трубок, выполненное в виде кожуха 10, установленного с возможностью поворота относительно оси сопла. Кожух 10 содержит верхнюю крышку ",1 и окна 12 с направляющими лопатками 13. В канале 6 могут быть установлены обра гные клапаны, например клапаны 14 киппельного типа или клапаны 15 пружинного типа.

Устройство при реализации предлагаемого способа работает следующим образом.

Сжатый рабочий газ под действием перепаца давлений вытекает из вращающегося сопла 2 и попадает поочередно в приемные трубки 3. В каждой из этих трубок происходит преобразование потенциальной энергии рабочего газа (сопровождающееся его расширением и охлаждением) в потенциальную и кинетическую энергии порции приемнorо газа (сопровождающееся ее сжатием и нагревом), находяшейся в трубке. Приемный газ и движущийся в кем с большим опережением фронт уцарной волкы под действием сообщенной рабочим газом энергии выбрасываются в окружающую среду, где полученная ими энергия рассеивается.

При этом движении нагретая порция приемного газа будет заменяться подсасываемым через каналы 6 более холодным газом из окружающей среды.

Далее под действием перепада давлений, образовавшегося из-за перерас1216588

Т 1g фиг. 2

74 фиг. Ю

ВНИИПИ Заказ 989/48

Тираж 483 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ширения рабочего газа и подсасывающего действия источника вакуума в камере 9, происходит изменение направления движения газа в приемной трубке. Холодный рабочий газ вытесняется из нее и поступает через камеру 9 потребителю.

Со снижением температуры поступающей вместо предыдущей порции приемного газа новой порции приемного газа (в общем случае со снижением удельной внутренней энергии приемного газа) эффективность устройства возрастает. На рабочем (стабильном) режиме наибольший результат будет получен при равенстве удельных энергий предыдущей и последующей порции приемного газа.

Отсасывающее устройство с перфорированным кожухом и направляющими лопатками, примыкающими к окнам перфорации, дает возможность упорядочить движение газовых потоков .и открывать входные участки приемных трубок только для впуска-выпуска рабочего газа. Направляющие лопатки организуют поток отсасываемого газа и "концентрируют" подсасывающее действие отводной камеры у тех приемных трубок, которые откРыты для выпуска газа, Поворот кожуха относительно оси сопла позволяет согласовать фазы выпуска и впуска рабочего газа.

Использование обратных клапанов позволяет недопустить обратного выхода новой порции приемного газа, вошедшей из окружающей среды в режиме обратного тока газа по приемной трубке. Конкретная конструкция обратных клапанов выбирается в соответствии с температурным уровнем работы устройства и его производительностью.

В качестве окружающей среды может быть не только атмосфера, но и имитирующий ее замкнутый объем, находящийся на заданном температурном уров не.

Установка теплозащитного экрана предотвращает попадание нагретого газа обратно в приемную трубку.