Способ получения жидкостей при криогенных температурах

 

Использование: в электроэнергетике, на транспорте, для криогенного обеспечения устройств высокотемпературной сверхпроводимости . Сущность изобретения: способ получения жидкостей при криогенных температурах включает компримирование потока криоагента до давления выше критического, охлаждение в теплообменнике обратным потоком, при этом часть потока расширяют с отбором внешней работы в двух последовательно включенных детандерах , один из которых низкотемпературный, а оставшуюся часть потока охлаждают и дросселируют от давления прямого потока до давления обратного потока, охлажденную часть потока дросселируют от давления прямого потока до давления обратного потока , охлажденную часть потока дросселируют до промежуточного давления ниже критического, полученную пэрожидкостную смесь сепарируют, отделяя пар от жидкости . Пар подогревают прямым потоком, охлаждая последний, и смешивают с потоком, подаваемым в низкотемпературный детандер , а жидкость дросселируют до давления обратного потока. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 25 В 9/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4829176/06 (22) 28,05.90 (46) 30,10,92. Бюл. ¹ 40 (71) Московский институт химического машиностроения (72) Ю.Д.Видинеев и В,А.Калягина (56) 1, Микулин Е.И. Криогенная техника. М.:

Машиностроение, 1969.

2. Криогенное оборудование. Каталог.

М,; ЦИНТИхимнефтемаш, 1980, (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ

ПРИ КРИОГЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ (57) Использование: в электроэнергетике, на транспорте, для криогенного обеспечения устройств высокотемпературной сверхпроводимости. Сущность. изобретения: способ получения жидкостей при криогенных температурах включает компримирование потока криоагента до давления выше

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано в электроэнергетике, на транспорте, для криогенного обеспечения устройств вы- . сокотемпературной сверхпроводимости.

Известно несколько способов получения жидкостей при криогенных температурах с использованием дроссель-эффекта и расширения газов с совершением внешней работы (1). Существо известных способов состоит в том, что криоагент сжимают в компрессоре, охлаждают обратным потоком до оптимальной температуры и отводят часть прямого потока через расширительную машину в обратный поток более низкотемпературного теплообменника, оставшуюся часть прямого потока после дальнейшего охлаждения направляют в дроссель или,, SU(, 1772548 Al критического, охлаждение в теплообменнике обратным потоком, при этом часть потока расширяют с отбором внешней работы в двух последовательно включенных детандерах, один из которых низкотемпературный, а оставшуюся часть потока охлаждают и дросселируют от давления прямого потока до давления обратного потока, охлажденную часть потока дросселируют от давления прямого потока до давления обратного потока, охлажденную часть потока дросселируют до промежуточного давления ниже критического, полученную парожидкостную смесь сепарируют, отделяя пар от жидкости. Пар подогревают прямым потоком, ох. лаждая последний, и смешивают с потоком, подаваемым в низкотемпгратурный детандер, а жидкость дросселируют до давления обратного потока. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. парожидкостный детандер и охлажденный л до заданной температуры поток полученной жидкости отводят потребителю либо испаряют при заданной температуре и вместе с образовавшимся после дросселирования паром низкого давления используют s качестве обратного потока в цепи теплообменников до входа в компрессор.

Различие отдельных способов состоит в количестве расширительных машин и способе их включения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности к достигаемому результату является способ получения жидкого гелия, в котором газообразный гелий компримируют до давления выше критического, в частности до оптимального, определенного расчетом, охлаждают в

1772548

10

20

30

40

50

55 теплообменнике обратным потоком, причем часть потока расширяют с отбором внешней работы в двух последовательно включенных расширительных машинах, а

- оставшуюся часть потока охлаждают и дросселируют от давления прямого потока до давления обратного потока, При этом образуется пар и жидкость при заданной температуре. Данный способ принят за прототип (2).

Основной недостаток данного способа заключается в больших энергозатратах и низкой доле получаемой жидкости при заданной температуре.

Цель изобретения — снижение удельных энергозатрат установки путем предварительного дросселирования части охлажденного прямого потока от давления прямого потока до промежуточного давления, а также увеличение количества жидкости, получаемой при заданной температуре путем охлаждения образующейся после предва. рительного дросселирования жидкости потоком пара, полученного после. дросселирования от промежуточного давления до давления обратного потока, На фиг. 1 представлена схема установки, в которой может быть реализован предлагаемый способ; на фиг. 2 —. измененная по и, 2 нижняя часть схемы; на фиг. 3 — процессы, изображенные в T-S-диаграмме, характеризующие предлагаемый способ.

Установка состоит из газгольдера 1, основного компрессора 2, концевого холодильника основного компрессора 3. двух детандер-компрессоров 4, 5, концевого холодильника б, регенеративных теплообменников 7, 8, 9, 10, включенных последовательно в линию прямого и обратного потоков, теплообменника охлаждения части прямого потока потоком промежуточного давления 11, двух дроссель-.вентилей

12, 13, отделителя жидкости 14, сборника жидкости 15, пяти регулирующих вентилей

16, 17, 18, 19, 20, двух запорных вентилей

21, 22, В исполнении по фиг. 2 имеется также переохладитель 23.

Пример конкретного выполнения способа для азота.

Газообразный азот при температуре окружающей среды сжимают от давления выше критического, например 4,0 МПа, охлаждают до 260 К и отводят в первую расширительную машину, где расширяют до 1.0 МПа и при этом поток охлаждается до 210 К. Затем поток охлаждается до

180 К и повторно расширяется до 0,13 МПа с понижением температуры до 130 К. Охлажденный прямой поток дросселируют от

4,0 до 1 МПа, при этом образуется 0,45 пара при давлении 1 МПА, отделяют пар от жидкости и охлаждают паром прямой поток. который подогревается до температуры входа Во вторую расширительную машину, т.е, до 180 К. При повторном дросселировании чистой жидкости от промежуточного давления до давления обратного потока

0,13 МПа образуется 0,27 пара. В результате работы по предлагаемому способудоля получаемой жидкости увеличивается на

11 g, против прототипа и соответственно сокращается удельный расход энергии, Отличительной особенностью предлагаемого способа является предварительное дросселирование до промежуточного давления охлажденной части потока криоагента., в качестве которого могут использоваться азот, неон, аргон, сепарирование жидкости от пара, использование образующегося при этом пара для охлаждения прямого потока, подача его в низкотемпературную расширительную машину, а также охлаждение жидкости, получаемой после предварительного дросселирования, потоком пара, полученного после дросселирования от промежуточного давления до давления .обратного потока, Температура криоагента на выходе из низкотемпературной расширительной машины ниже температуры перед первым дросселем на величину недорекуперации, Формула изобретения

1. Способ получения жидкостей при криогенных температурах, включающий компремирование потока криоагента до давления выше критического, охлаждение в теплообменнике обратным потоком. при этом часть потока расширяют с отбором внешней работы в двух последовательно включенных детандерах, один из которых низкотемпературный. а оставшуюся часть потока. охлаждают и д рассел ируют от давления:прямого потока до давления обратного потока, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью снижения удельных энергозатрат. охлажденную часть потока дросселируют до промежуточного давления ниже критического, полученную парожидкостную смесь сепарируют, о деляя пар от жидкости, пар подогревают прямым потоком, охлаждая последний и смешивают с потоком, подаваемым в низкотемпературный детандер, а жидкость дросселируют до давления обратного потока.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что, с целью увеличения количества жидкости, получаемой при заданной температуре, образующуюся после предваритель1772548

Фиг. 2 ного дросселирования жидкость охлаждают потоком пара, полученного после дросселирования от промежуточного давления до давления обратного потока и дросселируют до давления обратного потока.

1772548

Фиг. 3

Составитель Н.Олейник

Техред М.Моргентал Корректор Н,Тупица

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 3834 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям.и открытиям при ГКНТ СССР

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