Испаритель криогенной жидкости

 

Изобретение относится к испарителям криогенной жидкости и позволяет повысить эффективность за счет уменьшения энергозатрат на единицу расхода, исключения уноса жидкости из аппарата и поддержания постоянного расхода пара. Испаритель содержит основной теплообменный элемент с регулярной насадкой, в каналах которой могут быть установлены турбулизаторы для интенсификации теплообмена и дополнительный теплообменный элемент в виде насыпной насадки , расположенньй за основньм по ходу потока криогенной жидкости. Основной теплообменньй элемент предназначен для полного испарения криожидкости, а дополнительный - для доиспарения оставшихся капель, сепарации и поддержания заданного перепада давления. Испаритель содержит также входное распределительное устройство, позволяющее равномерно распределить криогенную жидкость на входе в теплообменные элементы. I Для обеспечения постоянства расхода пара должно соблюдаться условие: (Л I i 0,034 11, где I - гидравлическое сопротивление регулярной насадки, И - насыпной насадки. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) %II) (50 4 F 17 С 9/02 ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, Ф а),"-., т,Н А ВТОРСКОМУ СВИДДТЕЛ6СТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbtTHA (2i ) 3841734/23-26 (22) 16.01.85 (46) 07.12.86. Бюл. I 45 (72) О.К. Белокопытов, Г.А. Дрейцер, В.И. Паневин, Ю.А. Поливанов, А;Е. Сидельников и В.П. Фирсов (53) 621.59(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 947567, кл. F 17 С 9/02, 1982. (54,) ИСПАРИТЕЛЬ КРИОГЕННОЙ ЖИДКОСТИ (57) Изобретение относится к испарителям криогенной жидкости и позволяет повысить эффективность sa счет уменьшения энергозатрат на единицу расхо)та, исключения уноса жидкости из аппарата и поддержания постоянного расхода пара. Испаритель содержит основной теплообменный элемент с регулярной насадкой, в каналах которой могут быть установлены тур булизаторы для интенсификации тепло- обмена и дополнительный теплообменный элемент в виде насыпной насадки, расположенный за основным по ходу потока криогенной жидкости.

Основной теплообменный элемент предназначен для полного испарения криожидкости, а дополнительный — для доиспарения оставшихся капель, сепарации и поддержания заданного перепада давления. Испаритель содер-. жит также входное распределительное устройство, позволяющее равномерно распределить криогенную жидкость на входе в теплообменные элементы.

Для обеспечения постоянства расхода пара должно соблюдаться условие: (I 0,034 $ 11, где f I — гидравлическое сопротивление регулярной насадки, (II — насыпной насадки.

2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1275182

Изобретение относится к криогенной технике> а именно к испарителям криогенной жидкости и сжиженных газов, и может быть использовано в газификационных установках.

Цель изобретения — повышение эффективности за счет уменьшения энергозатрат на единицу расхода, исключения уноса жидкости из аппарата и поддержания постоянного расхода пара.

° На чертеже изображен испаритель с вырывом насадки основного теплообменного элемента„ продольный разрез.

Испаритель содержит корпус 1,,входное 2 и выходное 3 распределительные устройства, размещенные внутри корпуса 1 основной теплообменный элемент 4 в виде регулярной насадки с каналами 5 для протока криогенной жидкости и дополнительный теплообменный элемент 6 с насыпной насадкой, установленный за основным теплообменным элементом по ходу потока криогенной жидкости, при этом 0,034 11, где $ Х вЂ” гидравлическое сопротивление регулярной насадки, (I1 — насыпной насадки. В каналах 5 основного теплообменного элемента 4 установлены турбулизаторы 7 для интенсификации теплообмена.

Входное устройство 2 выполнено в виде цилиндрической камеры 8, установленной коаксиально снаружи корпуса 1 и сообщающейся с внутренней полостью корпуса 1 посредством от" верстий 9, расположенных на боковой поверхности корпуса 1.

Устройство работает следующим образом.

Криогенная жидкость поступает через отверстия 9 устройства 2 во внутреннюю полость корпуса 1, где в основном теплообменном элементе 4 происходит полное испарение криожидкости в режиме пленочного кипения. Элемент 6 предназначен для.испарения капель, сохранившихся в потоке, их сепарации (возвращение в зону испарения) и поддержания заданного перепада давления между зоной испарения и выходом испарителя . Перепад давления определяется толщиной и пористостью насадки и выбирается существенно выше, чем потери давления в зоне испарения.

Элемент 4 испарителя может быть выполнен в виде пучков труб, круглых каналов в массивном теле аппарата, пучков стержней, пластично-ребристой насадки и может изготавливаться из металла с высокой теплопроводностью и удельной теплоемкостью. Для организации эффективной работы испарителя толщина стенок насадки элемента

4 выбирается исходя из того, что вре. мя охлаждения одного элемента насадки соизмеримо с временем его работы.

Бремя охлаждения элемента приближенно оценивается из уравнения баланса тепла.

Длина элемента 4 существенно зависит от примененного типа насадки и выбрана из следующих соображений.

Длина зоны, не содержащей интенсификаторов теплообмена, равна длине ,испарения жидкости при равновесных условиях (х = х ), С целью снижения роста термической неравномерности потока и полного испарения оставшей- ся жидкости он имеет турбулизатор 7.

Для этого могут быть использованы интенсификаторы теплообмена в виде выступов, образующихся за счет накатки, интенсификаторы в виде спиралей, ленточных завихрителей и т.п,, а также деление на несколько секций.

Длина элемента 9, выполненного в виде насадки из металла с высокой теплопроводностью, выбрана исходя из соотношения гидравлических с6противлений на элементах 4 и 9.

Для организации равномерной по се-, чению испарителя подачи жидкости устройство 2 выполнено заявленным образом. Использование осевой струй ной подачи криогенной жидкости привело бы к существенно неравномерному профилю скорости жидкости на входе в испаритель, в результате чего практически весь расход жидкости проходил бы через центральную область, а на периферии образовалась бы застойная зона. В этом случае центральная область захолодилась бы существенно раньше периферийной, что привело бы к сокращению времени работы испарителя, Отличительной чертой работы предлагаемой конструкции испарителя является то, что испарение криогенной жидкости происходит за счет запасенного из атмосферы или от предварительного нагрева горячим газом тепла

1275182

Расход криогенной жидкости через испаритель определяется перепадом давления между входом в испаритель и выходом из него, т.е. соотношением гидравлических сопротивлений насадок. Перепад давления на испарителе в основном складывается из гидравлических сопротивлений двух его элементов: hР„= дР< + ЬР, где h Р— перепад давлений на испаритель; h P, перепад давлений на элементе 4;

hP — перепад давлений на элементе 9.

В процессе работы испарителя, т.е. по мере охлаждения элемента 4, плотность парожидкостной смеси уве- !5 личивается, и, следовательно, гидравлические потери на элементе 4 падают.

Таким образом, для.обеспечения постоянного расхода в расчетном ре- 20 жиме работы испарителя необходимо выдержать соотношение аР я h Р, для того, чтобы уменьшение гидравли- ческих потерь на элементе 4 оказывало как можно более незначительное 25 влияние на суммарные гидравлические потери испарителя. Постоянный расход пара на выходе из испарителя позволяет выбрать наиболее эффективный процесс испарения жидкости на gp насадке аппарата и тем самым достичь максимальной производительности при (0,034 („.

Определены следующие оптимальные геометрические соотношения испарите- З ля высокой производительности и высокой эффективности испарения: длина элемента 4 равна 1,5-3 диаметра корпуса испарителя, длина элемента

9 равна 0,06-0,18 длины элемента

4, при этом пористость обеих насадок выбирается в пределах 0,2-0,6.

Применение предлагаемого изобретения позволит получить постоянный расход пара на выходе из испарителя в течение всего времени работы anпарата.

Формула и з обретения

1. Испаритель криогенной жидкости, содержащий корпус, входное и выходное распределительные устройства и размещенный внутри корпуса теплообмеиный элемент в виде регулярной насадки с каналами для протока криогенной жидкости, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эффективности за счет уменьшения энергозатрат на единицу расхода, исключения уноса жидкости из аппарата и поддержания постоянного расхода пара, он дополнительно снабжен теплообменным элементом с насыпной насадкой, установленным за основным теплообменным элементом по ходу потока криогенной жидкости, при этом 0,034 (, где (и (— гидравлическое сопротивление регулярной и насыпной насадок соответственно.

2. Испаритель по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что основной теплообменный элемент снабжен турбулизаторами, установленными внутри каналов.

3. Испаритель по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что входное распределительное устройство выполнено в виде цилиндрической камеры, .установленной коаксиально снаружи корпуса и сообщающейся с внутренней полостью корпуса посредством отверстий, расположенных на боковой поверхности корпуса.

t 275182

Составитель Г.Олыпанская

Техред А.Кравчук Корректор А.Зимокосов

Редактор Н.Тупица

Тираж 459 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Заказ 6547/28

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4