Осушитель газа

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено,150173 (21) 1872206/23-26 с присоединением заявки М

Сеюз Севетанни

Сецнапнстнчвскнх

Республик (11) 624 078 (51) N. Кл.

Р 25 3 5/ОО

Pf 26 В 5/06

Государственный комитет

Совета Министров СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет (Я) УДК 621. 593 (088. 8) (43) Опубликовано150978. Бюллетень ¹ 34 (45) Яата опубликования описания 040878 (72) Авторы изобретения

8.È.Áîé÷óê и Э.A.Àìåëèí

Физик -технический институт низких температур

AH украинской ССР (71} Заявитель (54} ОСУШТЕЛЬ ГАЗА

Изобретение относится к криогенной технике, в частности к области осушки газов с использованием криогенных жидкостей, и может найти применение в технике ожижения и очистки газов, в их анализе и т.п.

Известны осушители газов, использующие для осушки вымораживанием криогенные жидкости, например Фреон и аммиак (1) . : Эти осушители состоят из предварительного теплообменника, сборника жидкой фазы и вымораживателя с фильтром. Предварительный теплообменник и вымораживатель представляют собой трубчатые теплообменники, в которых осушаемый газ подается в межтрубное пространство, а хладагент движется по трубам. На выходе из вымораживателя могут устанавливаться фильтры, например сетчатые, предотвращающие унос кристаллов потоком осушенного газа.

Недостатком таких осушителей является сравнительно низкая степень осушки, которая определяется минимальной температурой охлаждения осушаемой смеси, зависящей от используемого хладагента (фреон, аммиак).

Повышение степени осушки путем применения хладагентов с более низкой температурой, например жидкого азота, в таких .теплообменннках не-. возможно из-эа большой разности температур осушаемой смеси и стенок теплообменника, при которой происходит не вымерзание влаги на поверхностях теплообменника, а объемная конденсация, образутотся мельчайшие кристаллы, уносимые газовым потоком, это ухудшает степень осушки и приводит к быстрому эабиванию Фильтра.

Целью изобретения является повышение степени осушки газов и уменьшение габаритов осушнтеля.

Поставленная цель достигается тем, что теплообменник выполнен в виде расположенных вдоль потока газа цилиндрических проволочных спиралей, нижние концы которых соединены с охлаждающим устройством.

На чертеже схематически изображен осушнтель, продольный разрез.

Осушитель состоит из трех основных узлов: теплообменника 1, конденсатора 2 и вымораживателя 3.

Теплообменник 1 представляет со бой медный корпус,с внешней стороны которого припаян змеевик 4, охлажда-.

3 62407 ежий холодным осушенным газом, а с внутренней стороны пакет сеток 5, сквозь которые проходит парогазовая смесь. Конденсатор 2 выполнен в виде тонкостенной трубы из нержавеющей стали и иэ цилиндрических спиралей 6,навитых иэ медной проволоки и верхними концами припаянных к перегородке с 5 отверстиями. К верхней части конденсатора 2 присоединяется корпус предварительного теплообменника 1. Нижняя часть корпуса конденсатора 2 и нижние концы спиралей 6 припаиваются >() к верхней части корпуса сборника 7 жидкости, выполненного иэ меди и имеющего в верхней и нижней стенках отверстия для прохождения парогазовой смесиф а В боковой — патрубок 8 )5 для слива конденсата.

Вьз4ораживатель конс pyKTHSHo вы» полнен так же, как и конденсатор, и своим верхним концом припаивается к корпусу сборника 7. B нижней части О еыморажнвателя к корпусу прнпаивается Фильтр 9, выполненный иэ пакета медных сеток. С внешней стороны к, корпусу вымораживателя в месте установки фильтра 9 и перегородки с отверс".иямн, к которой прнпаиваются спирали б, припаивается сосуд 10 с жидким азотом. С целью исключения влияния окружающей среды на перепад температур вдоль спиралей конденсатора и яымораживателя, конденсатор 2, сборник 7 и вымораживатель 3 теплойзолироваиы от окружающей среды вакууъьюй рубашкой 11.

Работает осушитель следующим образом.

Барогаэовая смесь подается в теп аообменник 1, охлаждаемый отходящим

Осушенным газом, в котором температура парогазовой смеси снижается, и она становится насыщенной. 4(l

Из теплообменника поток попадает в конденсатор 2 с развитой поверхностью теплообмена. По мере продвижения смеси вдоль спиралей 6 конденсатора на поверхности спиралей происходит конденсация жидой фазы и постепенное оХлажденне газа. При залитом в сосуд 45

10 азоте фильтр 9 и нижние концы спиралей 6 принимают температуру жидкого азота. При прохождении парогазовой смеси через осушитель ее температура по длине спиралей 6 плавно снижается 50 и в сборнике 7 жидкой фаэй достигает, значения, на несколько грацусов превьааающего температуру тройной точки жидкости, содержащейся в газе, а на

r.ðîòèâîrrîëîæíîì конце спиралей темпе- 55 ратура приблизительно достигает значения, при котором исходная парогаэо.вая смесь становится насыщенной.

Конденсат собирается в сборнике 7 и по мере накопления сливается через патрубок 8. Пройдя через отверстие в сборнике 7, объединенная парогазовая смесь поступает в вымораживатель 3, температура спиралей которого везде .ниже тройной точки. жидкости, содер« жащейся в газе. При перемещении смеси вдоль спиралей конденсатора происходит .интенсивная турбулизация потока вблизи теплообменньщ поверхностей и постепенное охлаждение газа в смеси по мере его приближения к фильтру 9. Это приводит к тому, что лары жидкости, содержащиеся в потоке-газа, выпадают в вь - . де кристаллов только на холодных поверхностях спиралей, и таким образом предотвращается выпадение кристаллов в объеме и унос их потоком газа.

Кристаллы, не осевшие на холодных поверхностях спиралей, задерживаются

Фильтром 9. Осушенный таким образом холодный газ после фильтра по трубопроводу 12 поступает в змеевик, припаяный к корпусу предварительного теплообменника 1, где происходит предварительное охлаждение парогазовой смеси, и подается в сборник.осушенно.— го газа.

Для обеспечения необходимого градиента температуры вдоль спиралей вымораживателя и конденсатора стенки их корпусов выполнены из материала с малой теплопроводностью и теплоизолйрованы от внешней среды, например, с помощью вакуума.

Формула изобретения

Осушитель газа, содержащий последовательно расположенные теплообменник, конденсатор, сборник.жидкой фазы, вымораживатель с фильтром,и охлаждающим устройством, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повыаения степени осушки газа и уменьшения габаритов, теплообменник выполнен в виде расположенных вдоль потока газа цилиндрических проволочных спиралей, нижние концы которых соединены с охлаждающим устройством.

Источники инФормации, принятые во, внимание при экспертчзе:

1. Справочник по физико-техническим основам глубокого охлаждения. Под ред, М.П.Малкова. М., 1963, с. 284. бг407В

Составитель Г.Ольшанская

Редактор E.Õîðèíà Техред О. Андрейко Корректор Н. Ковалева

Заказ 5165/31 Тираж 666 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

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