Испаритель криогенной жидкости

 

пщ 744I87

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕ 1ЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28.11.78 (21) 2689294/23-26 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.06.80. Бюллетень № 24 (45) Дата опубликования описания 30.0б.80 (51) М. Кл к

F 17С 9/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.59 (088.8) (72) Авторы изобретения

Л. Е. Резников и В. И. Браун (71) Заявитель

Научно-исследовательский институт технологии криогенного машиностроения (54) ИСПАРИТЕЛЬ КРИОГЕННОЙ ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к области криогенной техники, в частности к технике газификации криогенной жидкости, и может быть применено в газификационных установках. 5

Известен испаритель криогенной жидкости, включающий один или несколько оребренных змеевиков с криогенным продуктом, находящимся в тепловом контакте с атмосферным воздухом (1). 10

Однако металлоемкость и габариты такого испарителя весьма велики, так как требуется значительная поверхность теплообмена.

Известен испаритель криогенной жидко- 15 сти, представляющий собой емкость с жидким теплоносителем (водой), в которой погружены трубчатые электрона грев атели (ТЭНЫ), и змеевик с испаряемой криогенной жидкостью (2). 20

Недостатком такого испарителя является большой расход энергии на испарение, В качестве прототипа выбрана конструкция испарителя, используемого для реализации способа испарения криогенной жид- 25 кости с применением промежуточного жидкого гидрофобного теплоносителя. Указанный испаритель содержит размещенные в кожухе теплообменник для испарения криогенной жидкости и смесительный теплооб- 30 менник для нагрева гидрофобного промежуточного теплоносителя атмосферным воздухом с устройствами для подачи и выхода греющего воздуха (3).

Устройство обладает следующими недостатками: возможен унос мельчайших капель теплоносителя из смесительного теплообменника, традиционные сепарационные системы (отбойные тарелки, насадка) не могут обеспечить полное разделение воздуха и теплоносителя; возможно намораживание теплоносителя на начальном (по ходу криогенной жидкости) участке поверхностного теплообменника.

Цель изобретения — предотвратить унос промежуточного теплоносителя воздухом и устранение опасности намораживания теплоносителя на погруженном в него теплообменнике.

Указанная цель достигается тем, что испаритель снабжен дополнительным поверхностным теплообменником криогенной жидкости, размещенным между смесительным теплообменником и устройством выхода греющего воздуха.

Кроме того, смесите IbHbIH теплообменник снабжен каплеотделителем, а дополнительный теплообменник выполнен в виде оребренного змеевика, 744187

15

40 ный воздух по устройству б поступает в смесительный теплообменник 3, где смешивается с увлекаемым (благодаря газлнфту) из межтрубного пространства 5 поверхностного теплообменпика промежуточным гидрофобным теплоносителем. При этом происходит подогрев промежуточного теплоносителя за счет охлаждения подаваемого атмосферного воздуха. Охлажденный в теплообменнике 3 воздух поднимается по части 8 сосуда 1, обтекая при этом -начала каплеотделитель 13, а затем проходит лабиринт 12, образованный ребрами 11 змеевика 10 с криогенной жидкостью, которая охлаждает ребра 11 до низкой температуры, п уходит в атмосферу. Основная часть промежуточного теплоносителя переливается из смесительного теплообменнпка в межтрубное пространство 5 поверхностного теплообменника, где отдает полученное тепло криогенной жидкости, проходящей по змеевику 4. Каплеотделитель 13 отделяет

При этом ребра дополнительного поверхностного теплообменника образуют лабиринт для воздуха, выходящего из смесительного теплообменника.

На чертеже схематично показан предлагаемый испаритель.

Испаритель включает сосуд 1, в нижней части которого коаксиально расположен цилиндрический кожух 2, образующий емкость, служащую смесительным теплообменником 3 для нагрева промежуточного теплоносителя атмосферным греющим воздухом.

В зазоре между стенками сосуда 1 и кожухом 2 расположен змеевик 4, служащий поверхностным теплообменником для испарения криогенной жидкости с помощью промежуточного гидрофобного теплоносителя, заполняющего указанный зазор, который образует таким образом межтрубное пространство 5 упомянутого поверхностного теплообменнпка, сообщенное с емкостью смесительного теплообменнпка 3. Смеси-, тельный теплообменник 3 снабжен устройством б для подачи греющего атмосферного воздуха с помощью воздуходувки 7.

Устройством для выхода воздуха из смесительного теплообменника служит верхняя часть 8 сосуда 1. В ней расположен дополнительный поверхностный теплообмепнпк, представляющий собой включенный в линию 9 подачи криогенной жидкости змеевик

10, снабженный ребрами 11. Система ребер

11, находящихся перед устройством для выхода воздуха из смесительного теплообменника, образует для него лабиринт 12. Между смесительным теплообменником 3 и оребренным змеевиком 10 находится также каплеотделитель 13, представляющий собой систему отбойных тарелок.

Испаритель работает следующим образом.

Подаваемый воздуходувкой 7 атмосферунесенные крупные капли. Оставшиеся в воздухе мельчайшие капли промежуточного теплоносителя под действием холода, сообщаемого проходящей по змеевику 10 низкотем пер атур ной криогенной жидкостью, вымораживаются из воздуха и налипают на имеющих низкую температуру ребрах 11.

Таким образом, практически весь увлеченный воздухом теплоноситель остается в сосуде 1 и после оттайки вновь используется, Г1омимо этого, криогенная жидкость, подаваемая по линии 9, подогревается в змеевике 10, что уменьшает вероятность намерзания теплоносителя на змеевике 4 основного поверхностного разделения воздуха и промежуточного теплоносителя используется уже имеющийся источник холода — криогенная жидкость низкотемпературного уровня, входящая в нспарнтель.

Технико-экономический эффект предлагаемого устройства заключается в уменьшении уноса промежуточного теплоносителя.

Кроме того, устраняется возможность намерзания теплоносителя на змеевике, в котором происходит испарение криогенной жидкости.

Предложенный испаритель способен заменить применяемые в настоящее время в промышленности испарители с электронагревателями, при эксплуатации которых на газифпкацшо 1 т криогенной жидкости (кислород, азот) затрачивается приблизительно 150 кВт ч электроэнергии.

Прн нрнмененнп предложенного пспарителя расход электроэнергии IIa испарение

1 т криогенной жидкости составит 3—

l0 кВт ч.

Формула изобретения

1. Испарптель криогенной жидкости, содержащий размещенные в кожухе поверхностный теплообменнпк криогенной жидкости и смесптельпый теплообменник промежуточного гидрофобного теплоносителя с устройством для подачи и выхода греющего воздуха, отлич а ющий ся тем, что, с целью предотвращения уноса промежуточного теплоносителя, пспарптель снабжен дополнительным поверхностным теплообменником криогенной жидкости, размещенным между смесительным теплообменником и устройством выхода греющего воздуха.

2. Испаритель по п. 1, отличаю щийся тем, что смесительный теплообменпик снабжен каплеотделителем, а дополнительный теплообменннк выполнен в виде оребренного змеевика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Индии ¹ 45032, кл, б В, 19б1.

2. Глизмане IKO Д. Л. Получение кислорода. М., 1972, с. 558 — 5б2.

3. Авторское свидетельство СССР

IIo заявке № 2091791/2G, кл. Г 17С 9/02, 03.01.75, 744187

Составитель Г. Ольшанская

Техред В. Серякова

Корректор О. Гусева

Редактор Т. Пилипенко

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1010/13 Изд. № 347 Тираж 583 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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