Испаритель криогенной жидкости



Испаритель криогенной жидкости
Испаритель криогенной жидкости
Испаритель криогенной жидкости
Испаритель криогенной жидкости
Испаритель криогенной жидкости

 


Владельцы патента RU 2614552:

Климов Владислав Юрьевич (RU)

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано для испарения сред, находящихся в жидком состоянии. Испаритель криогенной жидкости содержит охлаждаемую криогенной жидкостью камеру сгорания, смесительную головку, включающую в себя блок подачи горючего, блок подачи окислителя, блок огневого днища, при этом в указанных блоках по концентрическим окружностям установлены форсунки, состоящие из полого наконечника и втулки, охватывающей с кольцевым зазором наконечник, при этом на наружной поверхности наконечника форсунки выполнены ребра, взаимодействующие своей наружной частью с внутренней поверхностью втулки, причем во внутренней полости камеры сгорания расположены теплообменные элементы, выполненные в виде трубок Фильда, у которых вход наружной трубки и выход внутренней трубки соединены с полостями блока огневого днища, при этом одна из его полостей сообщается с трактом охлаждения камеры сгорания, а в выходной части камеры сгорания установлен газовод, в варианте исполнения, ребра, выполненные на наружной поверхности наконечника форсунки смесительной головки, расположены под углом к продольной оси форсунки, наконечник форсунки смесительной головки со стороны подачи окислителя выполнен глухим, при этом на его наружной поверхности выполнены тангенциальные отверстия, равномерно расположенные по окружности и сообщающиеся с полостью окислителя 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано для испарения сред, находящихся в жидком состоянии.

Для решения перспективных технических задач возникает необходимость в испарителе-газификаторе с развитой поверхностью нагрева, компактного, простого по конструкции, малой массы, для относительно больших расходов испаряемого теплоносителя и работоспособного при высоких давлениях.

Известен испаритель криогенной жидкости, содержащий корпус, выполненный в виде двухслойных цилиндрических оболочек, образующих кольцевую полость для прохода греющего теплоносителя, каждая из оболочек состоит из двух жестко соединенных между собой цилиндров, между которыми образованы каналы, объединенные в коллекторы для подвода и коллекторы отвода криогенного продукта, при этом на входе в кольцевую полость закреплена крышка, в которой установлены смесительные элементы и воспламенительное устройство, а на выходе закреплен газовод (Патент РФ №2347972, МПК F17C 9/02 - прототип).

Указанный испаритель работает следующим образом.

Испаряемая среда, например криогенная жидкость, подается двумя потоками по подводящим трубам в коллекторы и по каналам внутренней оболочки и наружной оболочки поступает, постепенно испаряясь, к коллекторам, из которых отводится по отводящим трубопроводам в сторону потребителя.

Течение испаряемой среды может осуществляться как по потоку, так и противотоком по отношению к движению греющей среды.

Греющая среда (теплоноситель) - продукты сгорания какого либо топлива, например керосина, спирта, природного газа и т.д., температура которых может достигать от 900 К до 2200 К (регулируется соотношением расходов компонентов топлива) и лимитируется только свойствами применяемых материалов, движется от огневой стенки крышки в сторону газовода, по пути отдавая тепло испаряемой среде, протекающей по каналам оболочек.

Подготовка топлива к процессу горения (перемешивания, распыл) осуществляется смесительными элементами, а для воспламенения смеси служит воспламенительное устройство.

Температура продуктов сгорания на выходе из теплообменника может оказаться выше предельно допустимой для потребителя, например турбины электрогенератора. Для понижения температуры выходящей греющей среды используется устройство, которое позволяет путем введения в поток некоторого количества используемого топлива снизить температуру продуктов сгорания до необходимой величины.

Основными недостатками данного испарителя является сложность конструкции, значительные габариты и вес, обусловленные принятой компоновкой элементов конструкции испарителя.

Задачей изобретения является устранение указанного недостатка, улучшение технических характеристик и расширение функциональных возможностей испарителя.

Решение указанной задачи достигается за счет того, что предложенный испаритель криогенной жидкости согласно изобретению содержит, охлаждаемую криогенной жидкостью камеру сгорания, смесительную головку, включающую в себя, блок подачи горючего, блок подачи окислителя, блок огневого днища, при этом в указанных блоках по концентрическим окружностям установлены форсунки, состоящие из полого наконечника и втулки, охватывающей с кольцевым зазором наконечник, при этом на наружной поверхности наконечника форсунки выполнены ребра, взаимодействующие своей наружной частью с внутренней поверхностью втулки, причем во внутренней полости камеры сгорания расположены теплообменные элементы, выполненные в виде трубок Фильда, у которых вход наружной трубки и выход внутренней трубки соединены с полостями блока огневого днища, при этом одна из его полостей сообщается с трактом охлаждения камеры сгорания, а в выходной части камеры сгорания установлен газовод.

В варианте исполнения, ребра, выполненные на наружной поверхности наконечника форсунки смесительной головки, расположены под углом к продольной оси форсунки.

В варианте исполнения, наконечник форсунки смесительной головки со стороны подачи окислителя выполнен глухим, при этом на его наружной поверхности выполнены ребра и тангенциальные отверстия, равномерно расположенные по окружности и сообщающиеся с полостью окислителя.

Предлагаемая конструкция испарителя криогенной жидкости, за счет своих отличительных признаков, обеспечивает решение поставленной технической задачи - снижение габаритов, массы устройства и расширение функциональных возможностей испарителя за счет развитой поверхности нагрева.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан продольный разрез испарителя криогенной жидкости, на фиг. 2 - выносной элемент А - продольный разрез форсунки смесительной головки испарителя криогенной жидкости, на фиг. 3 - сечение Б-Б - поперечное сечение форсунки смесительной головки испарителя криогенной жидкости, на фиг. 4 - продольный разрез форсунки смесительной головки испарителя криогенной жидкости в варианте исполнения, на фиг. 5 - сечение В-В - поперечное сечение форсунки смесительной головки испарителя криогенной жидкости в варианте исполнения, на фиг. 6 - продольный разрез форсунки смесительной головки испарителя криогенной жидкости в варианте исполнения, на фиг. 7 - сечение Г-Г - поперечное сечение форсунки смесительной головки испарителя криогенной жидкости в варианте исполнения.

Предложенный испаритель криогенной жидкости содержит камеру сгорания 1 и смесительную головку 2. Охлаждение камеры сгорания 1 осуществляется протоком криогенной жидкости по тракту охлаждения 3.

Смесительная головка 2 включает в себя блок подачи горючего 4, блок подачи окислителя 5, блок огневого днища 6, при этом в указанных блоках по концентрическим окружностям установлены форсунки 7, состоящие из полого наконечника 8 и втулки 9, охватывающей с кольцевым зазором наконечник 8, при этом на наружной поверхности наконечника 8 форсунки 7 выполнены ребра 10, взаимодействующие своей наружной частью с внутренней поверхностью втулки 9.

Во внутренней полости камеры сгорания 1 расположены теплообменные элементы, выполненные в виде трубок Фильда 11, при этом вход наружной трубки 12 соединен с полостью 13 блока огневого днища 6, а выход внутренней трубки 14 с полостью 15 блока огневого днища 6. Полость 13 блока огневого днища 6 сообщается с трактом охлаждения 3 камеры сгорания 1, а в выходной части камеры сгорания 1 установлен газовод 16.

В варианте исполнения, ребра 10, выполненные на наружной поверхности наконечника 8 форсунки 7 смесительной головки 2, расположены под углом к продольной оси форсунки 7.

В варианте исполнения, наконечник 8 форсунки смесительной головки 2 со стороны подачи окислителя выполнен глухим, при этом на его наружной поверхности выполнены ребра 10 и тангенциальные отверстия 17, равномерно расположенные по окружности и сообщающиеся с полостью окислителя.

Испаритель криогенной жидкости работает следующим образом.

Окислитель поступает в блок подачи окислителя 5 смесительной головки 2 и далее через наконечники 8 форсунок 7 подается во внутреннюю полость камеры сгорания 1.

Горючее поступает в блок подачи горючего 4 смесительной головки 2 и далее через каналы, образованные внутренней поверхностью втулки 9 и ребрами 10, выполненными на наружной поверхности наконечника 8, поступает во внутреннюю полость камеры сгорания 1.

Во внутренней полости камеры сгорания 1 компоненты топлива смешиваются и сгорают. Продукты сгорания компонентов топлива, двигаясь от блока огневого днища 6 в сторону газовода 16, отдают тепло криогенной жидкости, протекающей по тракту охлаждения 3 камеры сгорания 1 и трубкам Фильда 11.

Криогенная жидкость поступает в тракт охлаждения 3 камеры сгорания 1 и далее в полость 13 блока огневого днища 6. В полости 13 криогенная жидкость равномерно распределяется между трубками Фильда 11. По кольцевому зазору между внутренней поверхностью наружной трубки 12 и наружной поверхностью внутренней трубки 14 криогенная жидкость поступает, постепенно испаряясь, к глухому концу наружной трубки 12, где оно разворачивается и направляется, по внутренней трубке 14 в полость 15 блока огневого днища 6, из которой отводится в сторону потребителя.

В варианте исполнения, горючее, проходя через ребра 10, выполненные на наружной поверхности наконечника 8 и расположенные под углом к продольной оси форсунки 7, приобретает вращательное движение, что приводит к улучшению качества смесеобразования.

В варианте исполнения, окислитель поступает в осевой канал, выполненный внутри наконечника 8 через тангенциальные отверстия 17, благодаря чему оно приобретает вращательное движение, что приводит к улучшению качества смесеобразования.

Использование предложенного технического решения позволит уменьшить габариты и массу испарителя криогенной жидкости, а также улучшить технические характеристики и расширить функциональные возможности испарителя криогенной жидкости за счет развитой поверхности нагрева.

1. Испаритель криогенной жидкости, характеризующийся тем, что содержит охлаждаемую криогенной жидкостью камеру сгорания, смесительную головку, включающую в себя блок подачи горючего, блок подачи окислителя, блок огневого днища, при этом в указанных блоках по концентрическим окружностям установлены форсунки, состоящие из полого наконечника и втулки, охватывающей с кольцевым зазором наконечник, при этом на наружной поверхности наконечника форсунки выполнены ребра, взаимодействующие своей наружной частью с внутренней поверхностью втулки, причем во внутренней полости камеры сгорания расположены теплообменные элементы, выполненные в виде трубок Фильда, у которых вход наружной трубки и выход внутренней трубки соединены с полостями блока огневого днища, при этом одна из его полостей сообщается с трактом охлаждения камеры сгорания, а в выходной части камеры сгорания установлен газовод.

2. Испаритель криогенной жидкости по п. 1, отличающийся тем, что ребра, выполненные на наружной поверхности наконечника форсунки смесительной головки, расположены под углом к продольной оси форсунки.

3. Испаритель криогенной жидкости по п. 1, отличающийся тем, что наконечник форсунки смесительной головки со стороны подачи окислителя выполнен глухим, при этом на его наружной поверхности выполнены ребра и тангенциальные отверстия, равномерно расположенные по окружности и сообщающиеся с полостью окислителя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано для испарения сред, находящихся в жидком состоянии. Испаритель криогенной жидкости содержит корпус, состоящий из внутренней и наружной цилиндрических оболочек, установленных коаксиально с кольцевым зазором и соединенных между собой с помощью днища, при этом во внутренней полости корпуса расположена коаксиально дополнительная цилиндрическая оболочка, образуя единый кольцевой канал для прохода греющего теплоносителя от периферии испарителя к его центру, причем каждая из оболочек состоит из двух жестко соединенных между собой цилиндров, между которыми образованы каналы, объединенные в коллекторы для подвода и отвода криогенной жидкости, смесительную головку со смесительными элементами, воспламеняющим устройством и коллекторами подвода компонентов топлива, установленную на входе в кольцевой канал.

Изобретение относится к области хранения и регазификации сжиженных углеводородных газов. Способ предусматривает изотермическое хранение сжиженного углеводородного газа (СУГ) и последующую его регазификацию для подачи под заданным давлением в сеть потребления с применением парокомпрессионного холодильного агрегата, работающего в режиме теплового насоса.

Изобретение относится к области криогенной техники, в частности к устройствам перекачки, заправки жидкого азота, а также для заморозки вакуумных ловушек. Устройство для подачи хладагента в камеру холода содержит воронку, выполненную как одно целое с фланцем, и герметизирующую пробку, выполненную с вертикальным сквозным отверстием, расположенную между горловиной сосуда Дьюара и посадочным местом во фланце.

Изобретение относится к области криогенной техники, в частности к устройствам перекачки и заправки жидкого азота, а также для заморозки вакуумных ловушек. Стационарное устройство для подачи хладагента в камеру холода содержит как минимум один стационарный сосуд Дьюара, каждый из которых снабжен фланцем и герметизирующей кольцеобразной прокладкой, расположенной между торцом горловины сосуда Дьюара и посадочным местом во фланце, выполненном с двумя патрубками, расположенными вертикально над горловиной сосуда Дьюара.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано для испарения сжиженного углеводородного газа, находящегося в жидком состоянии. Испаритель сжиженного углеводородного газа содержит корпус, заполненный жидким промежуточным теплоносителем, полую обечайку с глухим выходным торцом, установленную на оси корпуса.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к мобильным топливозаправочным модулям, служащим для приема, хранения и выдачи сжиженного газа. Топливозаправочный модуль для сжиженного газа включает корпус, имеющий дно, крышу и боковые стенки, снабженные сквозными отверстиями.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано для испарения сжиженного углеводородного газа, находящегося в жидком состоянии. Испаритель сжиженного углеводородного газа содержит корпус, состоящий из наружной и внутренней стенок.

Раскрыт способ для испарения криогенной жидкости. Способ включает: сжигание топлива в горелке для производства отработанного газа; смешивание атмосферного воздуха и отработанного газа для производства смешанного газа; осуществление контакта смешанного газа посредством непрямого теплообмена с криогенной жидкостью для испарения криогенной жидкости.

Изобретение относится к области энергетики, в частности к системам автономного энергоснабжения удаленных населенных пунктов и других объектов с использованием газификации на основе сжиженного природного газа.

Изобретение относится к области теплоэнергетики. Испаритель содержит корпус с встроенным в него трубчатым змеевиком.

Изобретение относится к технологии регазификации криогенных жидкостей и может быть использовано в криогенной технике. Характеризуется тем, что формируют воздушный поток, направляют его через продукционный испаритель 3, формируют напор гидростатического столба криогенной жидкости, направляют жидкий криопродукт из резервуара 5 в испаритель наддува 4, осушают поток воздуха, направляют осушенный поток воздуха вертикально вниз через продукционный испаритель 3 и испаритель наддува 4 и нагревают полученный продукционный поток газа до заданной температуры. При этом газификатор содержит роторный адсорбционный осушитель воздуха низкого давления 1, блок вентиляторов 2, продукционный испаритель 3, испаритель наддува 4, резервуар жидкого криопродукта 5, предохранительный клапан 6 и догреватель продукционного потока газа 7. Изобретение направлено на увеличение производительности и эффективности газификатора бесперебойного действия. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх