Способ газификации криогенных жидкостей

 

Сущность изобретения: продукционный испаритель помещают в герметичную аэродинамическую камеру нагрева, перед началом работы заполняемую горячей сухой аэрозолью, в качестве которой используют продукты сгорания газогенерирующих элементов (пиропатронов), при этом аэрозоль поддерживают в камере под избыточным давлением. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к способам газификации криогенных жидкостей и может быть использовано в криогенной технике.

Известен способ газификации криогенных жидкостей, включающий испарение криогенной жидкости путем использования тепла атмосферного воздуха и подогрев образовавшегося при испарении газа.

Однако использование известных приемов газификации криогенных жидкостей не обеспечивает достаточной производительности, например, на единицу массы изделия вследствие низкой интенсификации процесса.

Цель изобретения повышение интенсификации процесса газификации и снижение энергоемкости на единицу продукта.

Для этого продукционный испаритель размещают в герметичную аэродинамическую камеру нагрева, которую перед началом работы заполняют горячей сухой аэрозолью, в качестве последней используют газогенерирующие элементы, при этом горячий сухой газ в камере нагрева поддерживают под избыточным давлением.

Предложенная совокупность отличительных признаков: применение в качестве теплоносителя аэродинамической камеры нагрева, использование в целях интенсификации процесса нагрева дымовых газов газогенерирующих устройств (пиропатронов), а также использование дымовых газов (аэрозоли) под избыточным давлением (до 0,1 МПа) позволяет обеспечить повышение интенсификации процесса газификации жидкого азота. Это обусловлено тем, что в процессе динамики поддержания температуры в камере газификации азота применена аэрозоль (дымовой газ) в виде коллоидной системы, состоящей из газовой среды, в которой взвешены твердые частицы от 0,1 до 10 мкм. При работе центробежной нагревательной турбины твердые частицы обеспечивают интенсификацию процесса нагрева газа, а следовательно, улучшают режим газификации криогенной жидкости в испарительном блоке, находящемся в камере. Незначительное превышение давления в нагревательной камере за счет увеличения объема газа позволяет сократить ее габариты, сохраняя при этом режим газификации.

На чертеже представлено устройство для осуществления способа.

Устройство содержит камеру 1 нагревания, включающую цилиндрический герметичный корпус 2 с клапаном 3 избыточного давления и устройством 4 подачи газовой аэрозоли, центробежную нагревательную турбину 5 с приводом 6, обечайку 7, обеспечивающую возможность циркуляции нагретой аэрозоли в камере, блок 8 продукционного испарителя с кольцевым раздаточным коллектором 9. На противоположном от нагревательной турбины конце вала привода 6 закреплено осевое нагнетательное колесо 10, обеспечивающее в подачу окружающего воздуха на обдув блока 11 продукционного испарителя, имеющего кольцевые коллекторы 12 и 13 соответственно для подачи жидкого азота и отвода газообразного азота на общий ресивер 14. Соосно расположенные блоки 8 и 11 размещены в общем корпусе 15, имеющем патрубок 16 для забора воздуха и патрубок 17 отвода отработанного воздуха. Устройство снабжено общим подводящим жидкий азот патрубком 18 и патрубками 19 выдачи газа к потребителю. Контроль за избыточным давлением в нагнетательной камере 1 обеспечивают посредством манометра 20.

Температура в нагревательной камере 1 контролируется термометром (не показан).

Способ осуществляется следующим образом.

Перед началом работы по газификации жидкого азота нагревательную камеру 1 заполняют сухой горячей аэрозолью до срабатывания клапана 3 избыточного давления (регулируемое до 0,1 МПа), для чего в патронник устройства 4 закладывают пиропатрон газогенерирующего устройства и дают импульс на срабатывание. Одновременно включают привод 6 и через патрубок 18 производят подачу жидкого азота на блоки 8 и 11 продукционного испарителя. Центробежная нагревательная турбина перемещает газовую аэрозоль в камере 1 нагревания по замкнутому контуру, и за счет сил трения происходит нагревание газовой аэрозоли с поддержанием режима газификации азота в испарительном блоке 8. Осевое нагнетательное колесо 10 забирает через патрубок 16 окружающий воздух и под давлением нагнетает его через испарительный блок 11, обеспечивая интенсификацию процесса теплосъема. Газифицированный азот через выходные коллекторы нагнетается в ресивер 14 и через патрубки 19 подается к потребителю. Испарительный блок 8 за счет интенсивного теплосъема в нагревательной камер 1 более производителен. Улучшение режима нагрева обусловлено том, что газовая аэрозоль в виде дыма за счет мелких твердых частиц от 0,1 до 10 мкм, находящихся во взвешенном состоянии, обеспечивает интенсификацию процесса трения и нагрева в замкнутом объеме. Избыточное давление в нагревательной камере за счет увеличенного количества аэрозоля также способствует интенсификации процесса нагрева. Сброс отработанного воздуха после продувки блока 11 направлен на испаритель наддува резервуара жидкого азота.

Постановка эксперимента по интенсификации процесса нагрева была выполнена на эродинамическом генераторе аэрозолей АГАТ-1 (конструкция ВО ВНИИГД, 1987). Усовершенствование по данному техническому решению выполнено в 1992 году.

В таблице представлены данные, полученные в ходе эксперимента.

Предлагаемый способ газификации криогенных жидкостей позволяет снизить материальные и трудовые затраты при производстве профилактических и горноспасательных работ в шахтах.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ГАЗИФИКАЦИИ КРИОГЕННЫХ ЖИДКОСТЕЙ путем обдува испарительных поверхностей газовым потоком, отличающийся тем, что испарительные поверхности продукционного испарителя размещают в герметичную аэродинамическую камеру нагрева, которую перед началом работы заполняют горячей сухой аэрозолью.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве источника горячей сухой аэрозоли используют газогенерирующие элементы.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в процессе газификации газ в камере нагрева поддерживают над избыточным давлением.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2