Криогенная установка

 

патен,нс 1 . н; ..-.н,—., ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 606045

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 011176 (21) 24 5837/23-06 с присоединением заявки Ph— (23) Приоритет(43) Опубликовано 050578. Бюллетень % 17 (51) М. Кл.

) 25 В 9/02

Гввударвтаввамв комитат

Оааата Мааавтраа ИЯР ао ааааа ааааратанай а атаритаа (б3) УДК 621.57.012. .4:621.59(088.8) (45) Дата опубликования описания 150478 (72),Автор изобретения

Г.Н. Аникеев (71) Заявитель (54) КРИОГЕННАЯ УСТАНОВКА

Изобретение относится к технике получения низких температур и может быть использовано для термостатирования различных объектов.

Известны криогенные установки, содержащие компрессоры, теплообменники и дроссельные устройства, соединенные между собой линиями связи (Ц .

Известна также криогенная усxàíîâêà, работающая на смеси высоко- и низкоки- 10 пящих компонентов, содержащая компрессор, линии высокого и низкого давления которого подключены к теплообменнику, сепаратор с установленным на линии пара дополнительным теплообмен- )5 ником и теплообменник нагрузки f2) .

Эта установка выполнена каскадной.

Недостатками. известных криогенных установок является относительно высокая температура смеси компонентов перед 9) сепараторами жидкости и неработоспособность на уровнях ниже температур кристаллизации высококипящих компонентов и их растворов.

Указанные недостатки обусловлены тем, что достижение более низкой температуры сепарации ограничено возможностью теплообмена между прямым и обратным потоками. Высокая температура в сепараторах приводит к недопустимо З) большому содержанию высококипящих компонентов в паре и, следовательно, к неработоспособносTH установки при температурах ниже температур кристаллизации высококипящих компонентов и их растворов.

Целью изобретения является устранение этих недостатков, т.е. повышение термодинамическои эффективности и снижение температурного уровня охлаждения, которое достигается за счет снижения температуры смеси в сепараторе.

Укаэанная цель достигается тем, что криогенная установка снабжена трехпоточным теплообменником-переохладителем, эжектором и вихревой трубой, вход которой подключен через дополнительный теплообменник к линии пара сепаратора, а выход холодного газа через теплообменник нагрузки и дополнительнЫй теплообменник соединен с выходом теплого rase* этой вихревой трубы и с пассивным соплом эжектора, активное сопло которого соединено с линией жидкости из сепаратора через одну из линий трехпоточного теплообменника-переохладителя, вторая линия которого подключена к линии высокого давления компрессора

606045 после теплообменника и ко входу в сепаратор, а третья — к линии холодного газа вихревой трубы после дополнительного теплообменника, Размещение перед сепаратором жидкости многопоточного теплообменникапереохладителя устраняет ограничения по теплообмену между прямым и обратным потоками. Это стало возможным благодаря наличию в теплообменникепереохладителе прямого и обратного потоков высокого давления, причем теплоемкость обратного потока всегда несколько ниже теплоемкости прямого, поскольку в количественном отношении он является его частью, а их давления различаются несущественно. Теплообмен между потоками высокого и низкого давления также не вызывает затруднения. Снятие ограничений по теплообмену позволяет уменьшить температуру прямого потока перед сепаратором, что снижает количество высококипящих компонентов н паре. Использование на самом низком температурном уровне вихревой трубы, соединенной с линией пара сепаратора, позволяет вынести в горячем потоке высококипящие компоненты на уровень выше температуры их кристаллизации.

На чертеже изображена схема криогенной установки °

Установка содержит компрессор 1, последовательно соединенные теплообменник 2, трехпоточный теплообменник-переохладитель 3 и сепаратор 4, линия которого соединена через дополнительный теплообменник 5 с сопловым входом вихревой трубы 6; теплообменник нагрузки 7 и дроссель 8, соединяющий выход теплового газа вихревой трубы с пассивным соплом эжентора 9, активное сопло которого соединено через теплообменник-переохладитель 3 с линией жидкости сепаратора 4.

Работа установки осуществляется следующим образом.

В компрессоре 1 хладагент, состоящий из высоко- и низкокипящих компонентов, сжимается и после сброса тепла сжатия .в ркружающую среду направляется в теплообменник 2, где охлаждается обратным потоком. Затем хладагент подается в теплообменникпереохладитель 3, где происходит дальнейшее его охлаждение обратным потоком. Из тЕплообменника-переохладителя 3 он направляется в сепаратор

4, откуда жидкая фаза выводится через теплообменник-переохладитель 3 и подается на активное сопло эжекбы 6 ° Холодный поток из вихревой

1 трубы 6 после снятия тепловой нагруз10

Формула изобретения

60 гора 9, а паровая фаза через дополнительный теплообменник 5 направляется в сопловой, вход вихревой труки 7 в теплообменнике нагрузки 7 и регенерации тепла в дополнительном теплообменнике 5 и теплообменнике-переох,ладителе 3 направляется во вход пассик ного сопла эжектора 9. Горячий потокиз вихревой трубы попадает в пассивное сопло через дроссельное устройство 8, минуя теплообменные аппараты. После смешения потоков в эжекторе 9 хладагент низкого давления направляется в теплообменник 2, а затем на всасывание компрессора 1.

Предложенная криогенная установка позволяет получать такой же уронень температур, как и в многокаскадных установках. Это сокращает количестве компрессорных машин и значительно упрощает обслуживание установки.

Криогенная установка, раоотающая на смеси высококипящих и низкокипящих компонентов, содержащая компрессор, линии высокого и низкого давления которого подключены к теплообменнику, сепаратор с установленным на его линии пара дополнительным теплообменником H теплообменник нагрузки, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения термодинамической эффективности и снижения температурного уроння охлаждения, она снабжена трехпоточным теплообменником-переохладителем, эжектором и вихревой трубой, вход которой подключен через дополнительный теплообменник к линии пара сепаратора, а выход холодного газа через теплообменник нагрузки и дополнительный теплообменник соединен с выходом теплого газа этой вихревой трубы и с пассивным соплом эжектора, активное сопло которого соединено с линией жидкости из сепаратора через одну из линий трехпоточного теплообменника-переохладителя, нторая линия которого подключена к линии высокого давления компрессора после теплообменника и ко входу в сепаратор, а третья — к линии холодного газа вихревой трубы после дополнительного теплообменника.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1, Авторское свидетельство СССР

Ю 387192, кл. Р 25 В 9/02, 1971.

2. Патент США М 3733845, кл. 62"335, 1972.

606045

Составитель Ю.Килииник

Техред Н. Бабурка ф

Корректор E.Папп

Редактор Н.Ахмедова

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 2396/29 Тираж 666 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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