Установка для производства тепла и твердого диоксида углерода
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
А1
„„SU ÄÄ 1241039
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3744719/23-06 (22) 11.04.84 (46) 30.06.86. Бюл. № 24 (71) Омский политехнический институт (72) Е. Я. Борочин, Я. В. Гааг, В. И. Гриценко и С. В. Растворов (53) 62!.575(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 918727, кл. F 25 В 29/00, 1980.
Авторское свидетельство СССР № 1038757, кл. F 25 В 29/00, 1982. (54) (57) УСТАНОВКА ДЛЯ П1РОИВВОСТВА ТЕПЛА И ТВЕРДОГО ДИОКСИДА
УГЛЕРОДА, содержащая газовый контур и включенные в него нагнетатель, промежуточный теплообменник, компрессор, камеру сгорания, турбину, размещенную на од g 4 F 25 В 29 00, ll/00, F 01 К 25/10 ном валу с компрессором, экономайзер, влагоотделитель, регенератор с линиями прямого и обратного потоков, фильтр, детандер, размещенный на одном валу с нагнетателем, и два периодически переключающихся вымораживателя с трубным и межтрубным пространствами у каждого из них, отличаюшаяся тем, что, с целью повышения экономичности, она дополнительно содержит сепаратор твердого диоксида углерода, причем в линию прямого потока между регенератором и детандером последовательно включены трубное пространство одного вымораживателя и фильтр, а в линию обратного потока между детандером и регенератором— межтрубное пространство этого же вымораживателя, трубное пространство другого вымораживателя и сепаратор.
124! 039 (,о: t i,i> ; ...:.. Фi,(O iOI;
Тс;,<)f,< !1. . Кор! оксо(> (> ", со<,i ВНИ14П<И Госуларст; .-; >->:::««,„к.<:.;«,.в-:"..,и С(,Р IIo (ела«< изобр<п и-II Ii и и. крьтий! 13035, Москва, Ж--:>о, Рву<«скак иаб., -,. 1/В Филиал ППП «(1ат<.ит», и., . >И< оро.:;, Тл. Про<:ктиав, 4 Редактор !(,. Бо.<ои<ук Заказ З477. З4 Изобретение относится к холодильной технике, а точнее к комплексным энергетическим установкам для получения тепла, холода и твердого диоксида углерода. Целью изобретения является повышение экономичности установки. На чертеже представлена схема предложенной установки. Установка содержит газовый контур 1, нагнетатель 2, промежуточный теплообменник 3, компрессор 4, камеру 5 сгорания, турбину 6, экономайзер 7, влагоотделитель 8, регенератор 9 с линияйи прямого 10 и обратного 11 потоков, фильтр 12, детандер 13, вымораживатели 14 и 15 с трубным 16 и 17 пространством и межтрубным 18 и 19 пространством, сепаратор 20 твердого диоксида углерода и регулирующие вентили 21 — 30. Установка работает следующим образом. Наружный воздух подается нагнетателем 2 через промежуточный теплообменник 3 в компрессор 4. в котором сжимается до давления, соответствующего давлению в камере 5 сгорания, в которую подается также жидкое или газообразное топливо. Образующиеся газы с высокой температурой и давлением поступают в газовую турбину 6, в которой адиабатически расширяются с производством механической работы, затрачиваемой на сжатие воздуха в компрессоре 4. Дальнейшее охлаждение газов осуществляется в экономайзере 7, в котором нагревают воду, направляемую потребителям. Во влагоотделителе 8 газы освобождаются от капельиой влаги и направляются в регенератор 9 по линии прямого потока 10, при этом они дополнительно охлаждаются обратным потоком 11. При закрытых регулирующих вентилях 22, 24, 25, 28, 30 и открытых 21, 23, 26, 27, 29 газы при температуре около !43 К и давлении 0,2 МПа через регулирую(ций вентиль 21 поступают в трубное пространство ! 6 теплообменника-вымораживателя 4, на поверхности которого происходит выморя>кивание диоксида углерода, при этом скорость газового потока около 5 м/с. Для достижения достаточной степени вымораживания диоксида углерода на поверхности скорость движения газов должна быть по возможности малой, кроче того, скорость газового потока не должна превышать критиче<кой скорости, при которой может произойти срыв вымороженного диоксида у.ле рода с поверхности теплообмен ника-вымо,>a>j(ННател я. Il pH вымораживании 3 H OK(.Hiia j :j(.p0>i a p, трубном пространстве (б образуетси слой кристаллического продукта, облада(о(ций некоторым термическим сопротивлением, возрастающим по мере увеличения толщины слоя, что приводит к уменьшению степени вымораживания диоксида углерода и к возрастанию гидравлического сопротивления трубной части теплообменника-выморажива5 теля. Контроль процесса вымораживания диоксида углерода осу(цествляется с помощью, например, двух газоанализаторов (на чертеже не показано), регистрирующих концентрацию диоксида углерода в продуктах cropa-! 0 ния в линии прямого потока 10 из регенератора 9 и газовой магистрали, соединяющей фильтр 12 и детандер 13. Через регулирующий вентиль 23 и фильтр 11, в котором улавливается уносимый диоксид углерода, газы поступают в детандер 13, снижая свое давление до 0,1 МПа и температуру до 120 К и увеличивая удельный объем. Сильно охлажденные газы поступают через регулирующий вентиль 27 в межтрубное пространство 18 выморажива2О теля 14, охлаждая его и обеспечивая кристаллизацию диоксида углерода в трубном пространстве 16 вымораживателя 14. Затем газы, подогретые до температуры около 133 К за счет поглощения теплоты кристаллизации. диоксида углерода, через регулирующий вентиль 29 поступают в трубное пространство 17 вымораживателя 15. где происходит срыв ранее вымороженного диоксида углерода, при этом скорость газового потока составляет около 9,38 м<с, что больше скорости газового потока в трубном пространстве 16 вымораживателя 14. Срыв вымороженного диоксида углерода с поверхности теплообменника-вымораживателя Обусловлен увеличением скорости газОВ вы ше критической вследствие уменьшения давления и увеличения удельного объема газов при расширении их в детандерс. Далее газы вместс с вымороженным диоксидом углерода из вымораживателя 15 через 1егулирующий вс(ГГ!!,!b 26 (!осту;<ак>т в сепаратор 20, Гле пр< (сх<<ди отдел=.ние
