Струйный переохладитель криогенной жидкости
Изобретение позволяет повысить экономичность в широком диапазоне изменения входных параметров потока криогенной жидкости. Криогенная жидкость разгоняется в конфузорно-диффузорном сопле 2 до вскипания и направляется на криволинейную сепарирующую поверхность сепаратора 1. Охлажденная жидкость отводится в приемный диффузор (Д) 5, а пар - через патрубок 3. При изменении входных параметров потока жидкости (давления, температуры, расхода) блок управления 11 отрабатывает команды для перемещения сепаратора и диска 13 с соединенной с ним пластиной, скользящей по поверхности диффузора, и Д устанавливается в положение, в котором динамический напор потока жидкости будет наибольшим. Перемещением пластины устанавливается оптимальная ширина захватной щели Д, равной толщине слоя жидкости на сепарирующей поверхности. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
А2 (19) (И) Ш4 F 25 В 19/02
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГННТ СССР (61) 1339363 (21) 4299648/23-06 (22) 25.08.87 (46) 30.09.89. Бюл. Ф 36 (72) В.И. Менжук, M.A. Турнов, В.А. Глатонов, Н.И. Нелюбин, В.Н. Матвеев, И.И. Петухов
Ю.В. Курилкин и А.P. Савич (53) 621 57(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
У 1339363, кл . F 25 В 19/02, 1987. (54) СТРУЙНЫЙ ПЕРЕОХЛАДИТЕ31Ь КРИОГЕН-НОЙ mgKOCTH (57) Изобретение позволяет повысить экономичность в широком диапазоне изменения входных параметров потока криогенной жидкости. Криогенная жидкость разгоняется в конфузорно-диф2 фузорном сопле 2 до вскипания и на-. правляется на криволинейную сепарирующую поверхность сепаратора 1. Охлажденная жидкость отводится в приемный диффузор (Д) 5, а пар — через патрубок 3. При изменении входных параметров потока жидкости (давления, температуры, расхода) блок управления 11 отрабатывает команды для перемещения сепаратора и диска 13 с соединенной с ним пластиной, скользящей по поверхности диффузора, и Д устанавливается в положение,, в котором динамический напор потока жидкости будет наибольшим. Перемещением пластины устанавливается оптимальная ширина захватной щели Д, равной толщине слоя жидкости на сепарирующей поверхности. 2 ил.
151154
Изобретение относится к криогенной технике и является усовершенствованием технического решения по авт.св. Р 1339363. 5
Цель изобретения — повышение экономичности в широком диапазоне изменения входных параметров рабочей жидкости.
На фиг. 1 представлена схема 1О струйной установки, на фиг. 2 — узел Х на фиг. 1.
Установка содержит сепаратор 1, цилиндрическая часть которого является сепарирующей поверхностью. Тангенциально к сепарирующей поверхности установлены конфузорно-диффузорное сопло 2 и патрубок 3 отвода пара.
Внутри сепаратора 1 соосно расположены полый вал 4, к которому присое динен диффузор 5 отбора жидкости с
I входным торцом 6, о бр аз ованным в ерхней и нижней кромками 7 и 8. Полость вала 4 сообщена с выходом диффузора
5, внутри которого установлена трубка 9 Пито-Прандтля с дифференциальным манометром 10, электрически связанным через блок управления 11 с приводом 12 полого вала 4. Часть верхней кромки 7 жестко соединена с дис30 ком 13, установленным на оси 14 с возможностью вращения. На диске 13 размещен стержень 15, взаимодействующий с вилкой 16, жестко соединенной с полым валом 17, установленным ко- 35 аксиально валу 4. Вал 17 соединен через блок управления 11 с приводом
18. На внешней поверхности верхней кромки 7 установлена тонкостенная пластина 19, свободный конец которой 40 размещен на неподвижной части диффузора S. Ha входе в установку установлены датчики температуры и давления
20 и 21, электрически связанные через блок управления 11 с приводами 45
12 и 18 полых валов 4 и 17.
Установка работает следующим образом.
Криогенную жидкость, например, после насоса подают на вход конфузор- 50 но-диффузорного сопла 2, в котором жидкость разгоняют до вскипания с последующим разгоном двухфазного потока до сверхкритической скорости.
Жидкостная составляющая потока при этом охлаждается. После сопла 2 поток подают на сепаратор 1, где происходит разделение фаз. Пар отводят через .патрубок 3, а охлажденная жидкость поступает через входной торец
6 в диффузор 5 и через полый вал 4 на вход насоса.
При изменении значения входных параметров, что фиксируется датчиками
20 и 21, данные о которых поступают в блок управления 11, в нем формируется команда на включение приводов
12 и 18 в том или ином направлении, что определяют по соотношению изменения параметров на входе:
Для перемещения диффузора 5 из соотношения для перемещения верхней кромки 7 диффузора 5 (изменение высоты щели) из соотношения (2) где Т, С, dT u dG — текущие значения входных температуры и расхода криогенной жидкости и их приращения, - коэффициент пропорциональности, Т/г, где I — энтальпия криогенной жидкости, r — скрытая теплота парообразования.
Текущие значения температуры Т и расхода G могут уменьшаться или увеличиваться относительно их значений при оптимальном режиме и приращения С и Т могут быть как положительными, так и отрицательными. Знаки "+" и "-" в математических выражениях (1) и (2) обозначают операции сложения и вычитания.
При возрастании входной температуры (dt 5 0 при сохранении степени переохлаждения и G = const) испаряемость увеличивается и, следовательно, слой жидкости на сепарирующей поверхности сепаратора 1 уменьшается, а длина потребной траектории для потока увеличивается {в связи с увеличением скорости и количества отводимых пузырей). При увеличении расхода
{dG ) 0 при Т = coast) слой жидкости и длина потребной траектории увеличивается. В зависимости от знака вы-,.-. ражений (1) и (2) блок управления 11 выдает сигнал приводам 12 и 18, которые вращают валы 4 и 17 на перемещение диффузора 5 относительно сепарирующей поверхности сепаратора 1 и изменение высоты щели входного торца
151
6 диффузора 5 путем перемещения верхней кромки 7 до достижения максимального значения сигнала от трубки
9 Пито-Прандтля. Выбор высоты захватной щели по максимальному сигналу от трубки Пито-Прандтля говорит о полном восстановлении давления в диффузоре.
Когда высота щели больше толщины слоя жидкости на сепарирующей поверхности сепаратора 1, происходит захват в диффузор 5 с жидкостью части потока пара, вследствие чего происходит снижение давления в диффузоре за счет того, что пар при восстановлении давления конденсируется, нагревая поток жидкости и уменьшая его плотность.
Когда высота щели меньше толщины слоя жидкости на сепарирующей поверхности сепаратора 1, происходит недоэахват части потока жидкости и как следствие — уменьшение энергетики потока за счет недозахвата и нарушения динамики течения на сепарирующей поверхности.
Приводы работают последовательно в следующем режиме: при фиксации уменьшения давления в диффузоре 5 (определяется по показаниям дифференциального манометра 10) включается привод 12 в направлении, определяемом знаком выражения (1), до достиже. ния экстремума приращения давления в диффузоре 4, т.е. до изменения зна1547
6 ка приращения Р с "+" на затем включают привод 18 перемещения верхней кромки 7 диффузора 5, кото-, 5 рое происходит из-за взаимодействия вилки со стержнем 15, приводящего во вращение диск 13. При этом тонкостенная пластина 19 перемещается по неподвижной поверхности диффуэора
5 и изменяется .высота щели входного торца 6 ° Направление вращения вала
17 определяется знаком выражения (2) до достижения экстремума по давлению.
Поскольку измерение параметров G
Т, Ь С и 5 7 на входе в установку осуществляется постоянно, то при изменении знака выражений (1) и (2) происходит включение приводов 12 и
18 и выключение — при достижении экстремумов
Формула изобретения
Струйный переохладитель криогенной жидкости по авт.св. Р 1339363 отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности в широком диапазоне изменения входных параметров потока криогенной жидкости, диффузор отбора жидкости дополнительно снабжен тонкостенной пластиной, повторяющей форму поверхности с верхней кромкой диффузора и установленной с возможностью неремещения по ней.
