Способ охлаждения газа и пульсационный охладитель газа для его реализации

 

Способ охлаждения газа включает периодическое поочередное соединение каждой из набора пульсационных труб с источником газа высокого давления. Далее отсекают объем трубы, вытесняют газ в ресивер с расширением и охлаждением, выпускают газ из ресивера с расширением и охлаждением и отводят газ с одновременным отсечением трубы и с обратным сжатием остаточного газа. Отводимый из трубы газ расширяют и охлаждают в одинаковых условиях в кольцевом диффузоре с одинаковым сечением. Пульсационный охладитель газа содержит корпус с камерами высокого и низкого давления, пучок пульсационных труб, ресивер и рекуперативный теплообменник. В золотнике газораспределителя поочередно расположены впускные и выпускные каналы. Камера низкого давления корпуса выполнена в виде охватывающего золотник кольцевого диффузора с одинаковым сечением. Золотник и корпус выполнены по меньшей мере с одной парой соосных кольцевого выступа и кольцевой впадины, совмещенных с образованием ходового зазора. Использование изобретения позволит повысить равномерность охлаждения газа. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к холодильной технике и технологии.

Известен способ охлаждения газа, включающий периодическое соединение с помощью золотника каждой из набора пульсационных труб, отсечение объема пульсационной трубы с вытеснением газа в ресивер с расширением и охлаждением, соединение пульсационной трубы с размещенными в золотнике криволинейными диффузорами для выпуска газа из ресивера с расширением и охлаждением, пропускание газа через кольцевой диффузор с расширением и охлаждением и отвод холодного газа низкого давления с одновременным отсечением объема пульсационной трубы с обратным сжатием остаточного газа (патент RU 2052179 C1, кл. F 25 В 9/00, 1996).

Известен пульсационный охладитель газа, содержащий корпус с камерами высокого и низкого давления, пучок пульсационных труб постоянного объема с разделенными конфузорно-диффузорным каналом "холодной" и "горячей" зонами, подключенные к "горячей" зоне через газодинамический обратный клапан тупиковый ресивер и рекуперативный теплообменник, и подключенный к "холодной" зоне газораспределитель с поочередно расположенными в золотнике впускными каналами, сообщенными с камерой высокого давления корпуса, и выпускными каналами, выполненными в виде криволинейных диффузоров, направленных от входа в торце золотника к выходу по касательной к его периферийной поверхности, сообщенными с камерой низкого давления корпуса, выполненной в виде охватывающего золотник кольцевого диффузора (там же).

Недостатком известного способа в устройстве является неравномерность охлаждения газа, зависящая от расположения пульсационных труб из-за попадания газа в улиточном диффузоре в зоны с различной площадью сечения.

Техническим результатом группы изобретений является повышение равномерности охлаждения газа.

Этот результат достигается тем, что в способе охлаждения газа, включающем периодическое поочередное соединение с помощью золотника каждой из набора пульсационных труб, отсечение объема пульсационной трубы с вытеснением газа в ресивер с расширением и охлаждением, соединение пульсационной трубы с размещенными в золотнике криволинейными диффузорами для выпуска газа из ресивера с расширением и охлаждением, пропускание газа через кольцевой диффузор с расширением и охлаждением и отвод холодного газа низкого давления с одновременным отсечением объема пульсационной трубы с обратным сжатием остаточного газа, согласно изобретению отводимый из каждой пульсационной трубы газ расширяют и охлаждают в одинаковых условиях в кольцевом диффузоре с одинаковым сечением.

Тот же результат достигается тем, что в пульсационном охладителе газа, содержащем корпус с камерами высокого и низкого давления, пучок пульсационных труб постоянного объема с разделенными конфузорно-диффузорным каналом "холодной" и "горячей" зонами, подключенные к "горячей" зоне через газодинамический обратный клапан тупиковый ресивер и рекуперативный теплообменник, и подключенный к "холодной" зоне газораспределитель с поочередно расположенными в золотнике впускными каналами, сообщенными с камерой высокого давления корпуса, и выпускными каналами, выполненными в виде криволинейных диффузоров, направленных от входа в торце золотника к выходу по касательной к его периферийной поверхности, сообщенными с камерой низкого давления корпуса, выполненной в виде охватывающего золотник кольцевого диффузора, согласно изобретению диффузор выполнен с одинаковым сечением, а золотник газораспределителя и корпус выполнены, по меньшей мере, с одной парой соосных кольцевого выступа и кольцевой впадины, совмещенных с образованием ходового зазора.

Группа изобретений поясняется чертежом, где показан общий вид пульсационного охладителя газа для реализации способа.

Пульсационный охладитель газа содержит корпус 1 с камерами 2 и 3 высокого и низкого давления, размещенный в нем газораспределитель, состоящий из опор 4 и 5 и установленного в них с возможностью вращения золотника 6. Корпус 1 имеет патрубки 7 и 8 подачи газа под давлением и отвода холодного газа низкого давления соответственно. В крышке 9 корпуса 1 выполнены приемные отверстия 10 пульсационных труб 11, которые крепятся к фланцу 12. В золотнике 6 размещены сопла 13, соединенные каналом 14 с камерой 2, а также каналы 15, соединенные через криволинейные диффузоры 16 с камерой 3, выполненной в виде охватывающего золотник 6 кольцевого диффузора. Каждая пульсационная труба 11 состоит из рабочего участка 17, представляющего собой "холодную зону", разгонного участка 18, представляющего собой "горячую зону", каналов 19 и 20 и ресивера 21. Конфузорно-диффузорный канал 20 имеет обратный газодинамический клапан 22. В предпочтительном варианте золотник 6 и корпус 1 выполнены, по меньшей мере, с одной (показано с одной) парой соосных кольцевого выступа 23 и кольцевой впадины 24, совмещенных с образованием ходового зазора.

В предложенном устройстве способ реализуется следующим образом.

При вращении от привода (не показан) в опорах 4 и 5 золотника 6 газ высокого давления, подаваемый по патрубку 7 в камеру 2 через канал 14 и сопла 13, поступает поочередно в приемные отверстия 10 пульсационных труб 11. При последующем отсечении трубы 11 от камер 2 и 3 корпуса 1 газ проходит последовательно по ее участками и каналам 17, 19, 18 и 20 и с расширением и охлаждением поступает в ресивер 21. При дальнейшем перемещении золотника 6 происходит совмещение отверстия 10 описываемой трубы 11 с каналом 15 и криволинейным диффузором 16. За счет остаточного давления в ресивере 21 газ с расширением и охлаждением проходит через трубу 11, криволинейный диффузор 16 и выполненную в виде кольцевого диффузора камеру 3 корпуса 1, из которой отводится по патрубку 8. Следует отметить, что в отличие от наиболее близкого аналога независимо от расположения трубы 11 в пучке и положения золотника 6 газ поступает в камеру 3 на участки диффузора с одинаковым сечением, что обеспечивает одинаковые условия для расширения и охлаждения газа. Далее происходит повторное отсечение объема трубы 11 с обратным сжатием остаточного газа, после чего цикл работы трубы 11 повторяется. Наличие парных выступов 23 и впадин 24 обеспечивает лабиринтное уплотнение подвижного соединения золотника 6 и корпуса 1 и препятствует радиальному перетеканию газа из каналов 14 в каналы 15 золотника 6, что снижает вероятность влияния неточности формы деталей подвижного соединения на равномерность охлаждения газа.

Формула изобретения

1. Способ охлаждения газа, включающий периодическое поочередное соединение с помощью золотника каждой из набора пульсационных труб, отсечение объема пульсационной трубы с вытеснением газа в ресивер с расширением и охлаждением, соединение пульсационной трубы с размещенными в золотнике криволинейными диффузорами для выпуска газа из ресивера с расширением и охлаждением, пропускание газа через кольцевой диффузор с расширением и охлаждением и отвод холодного газа низкого давления с одновременным отсечением объема пульсационной трубы с обратным сжатием остаточного газа, отличающийся тем, что отводимый из каждой пульсационной трубы газ расширяют и охлаждают в одинаковых условиях в кольцевом диффузоре с одинаковым сечением.

2. Пульсационный охладитель газа, содержащий корпус с камерами высокого и низкого давления, пучок пульсационных труб постоянного объема с разделенными конфузорно-диффузорным каналом "холодной" и "горячей" зонами, подключенные к "горячей" зоне через газодинамический обратный клапан ресивер и рекуперативный теплообменник и подключенный к "холодной" зоне газораспределитель с поочередно расположенными в золотнике впускными каналами, сообщенными с камерой высокого давления корпуса, и выпускными каналами, выполненными в виде криволинейных диффузоров, направленных от входа в торце золотника к выходу по касательной к его периферийной поверхности, сообщенными с камерой низкого давления корпуса, выполненной в виде охватывающего золотник кольцевого диффузора, отличающийся тем, что диффузор выполнен с одинаковым сечением, а золотник газораспределителя и корпус выполнены по меньшей мере с одной парой соосных кольцевого выступа и кольцевой впадины, совмещенных с образованием ходового зазора.

РИСУНКИ

Рисунок 1