Низкотемпературное теплообменное устройство

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

„„958807 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 22.12.80 (21) 3235299/23-26 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К .з

F 25 1 5/OD

F 28 D 17/02

Гасударственный комитет (53) УДК 621.565..94 (088.8) Опубликовано 15.09.82. Бюллетень № 34

Дата опубликования описания 25.09.82 ло делам изобретеиий и открытий (72) Авторы изобретения

В. Д. Чернецкий, Г. М. Басин и Н. А. Мирон а„

Государственный научно-исследовательский энергетический институт им. Г. М. Кржижановского (71) Заявитель (54) НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЕ ТЕП,ЛООБМЕННОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к устройствам для теплообмена между потоками криоагента в установках для сжижения или разделения газов, а также в криогентных рефрижераторах.

Известно низкотемпературное теплообменное устройство, содержащее расположенные в чередующихся холодном и теплом потоках криоагента регенераторы с размещенным в них адсорбентом; регенераторы выполнены в виде кожухов с отверстиями для входа и выхода криоагента, образующего вместе с адсорбентом криоаккумулирующую насадку (1) .

Однако использование в качестве криоаккумулирующей насадки части криоагента, циркулирующего через теплообменное устройство, при температуре и давлении, соответствующих периода м холодного и теплого дутья, приводит к десорбции криоагента в период холодного дутья с соответствующим поглощением теплоты от холодного .потока и адсорбции криоагента в период теплого дутья с передачей теплоты адсорбции теплому потоку, что уменьшает криоаккумулирующую способность насадки, при этом не представляется возможным увеличить криоаккумулирующую способность насадки путем использования в качестве адсорбата другого, более эффективного вещества, кроме криоагента, при оптимальном давлении, отличающемся от давления последнего.

Наиболее близким к изобретению является низкотемпературное теплообменное устройство, содержащее расположенные в чередующихся холодном и теплом потоках

1О криоагента регенераторы с насадками в виде металлических труб, соединенных между собой капиллярами и заполненных газом (2).

Однако недостаточная криоаккумулирующая способность такой насадки, ограниченная теплоемкостью газа, заключенного в трубах, приводит к увеличению разности температур между прямым и обратным потоками криоагента, в результате чего уменьшается термодинамическая эффективность процесса теплообмена и увеличивается за20 трата энергии на работу холодильнои установки.

Целью изобретения является повышение термодинамической эффективности уст958807 ройства путем увеличения криоаккумулирующей способности насадки.

Поставленная цель достигается тем, что низкотемпературное теплообменное устройство, содержащее расположенные в чередующихся холодном и теплом потоках криоагента регенераторы с насадками в виде металлических труб, соединенных между собой капиллярами и заполненных газом, снабжено адсорбентом, размещенным во внутренних полостях насадок, соединенных между собой газопроводом.

На чертеже представлено низкотемпературное теплообменное устройство.

Устройство состоит из двух регенераторов 1 и 2. Каждый регенератор имеет кожух 3 с верхними и нижними отверстиями для прямого или обратного потоков криоагента. Насадка каждого регенератора составлена из отдельных оребренных труб 4, заполненных газом, например гелием, и объединенных капиллярами 5 в единую систему. Устройство снабжено адсорбентом 6, например силикагелем, размещенным во внутренних полостях насадок, соединенных между собой газопроводом 7.

Устройство работает следующим образом.

Когда в регенераторе 1 осуществляют теплое дутье, т. е. через его верхнее отверстие подают прямой поток криоагента, температура ранее охлажденной насадки в этом регенераторе увеличивается и поток криоагента охлаждается не только за счет теплоемкости труб 4, силикагеля и гелия, но также за счет теплоты десорбции гелия.

Десорбируемый во внутренней полости насадки регенератора 1 гелий по газопроводу 7 перетекает во внутреннюю полость насадки параллельного регенератора 2, где в это время осуществляют противоположный процесс, т. е. холодное дутье обратным потоком криоагента, который подают через нижнее отверстие. Насадку регенератора 2 при этом охлаждают, гелий адсорбируют с выделением теплоты, и обратный поток криоагента нагревают за счет теплоемкости массы труб 4, силикагеля, гелия и теплоты адсорбции последнего.

Размещение адсорбента (силикагеля) и газа (гелия) внутри полой насадки обеспечивает, независимо от давлений криоагента в периоды холодного и теплого дутья, . дополнительный криоаккумулирующий эффект сорбции. Повышение криоаккумулирующей способности достигается также за счет соединения внутренних полостей насадок параллельных регенераторов, за счет чего стабилизируется давление адсорбата в процессах сорбции и повышается тепловой эффе кт этих про це ссов.

Криоаккумулирующий эффект сорбции в диапазоне температур 8-20К в случае серебряной формы силикагеля достигает

0,1 — 0,3 Дж/(см град) и составляет

15 — 504rro отношению к общей величине криоаккумулирующей способности насадки, равной 0,3 — 0,6 Дж/(смз. град) .

Увеличение криоаккумулирующей способности насадок приводит к уменьшению

20 разности температур при теплообмене между прямым и обратным потоками криоагента и позволяет сэкономить энергию холодильной установки.

Формула изобретения

Низкотемпературное теплообменное устройство, содержащее расположенные в чередующихся холодном и теплом потоках криоагента регенераторы с насадками в виде металлических труб, соединенных между собой капиллярами и заполненных газом, отличающееся тем, что, с целью повышения термодинамической эффективности устройства путем увеличения криоаккумулирующей способности насадки, оно снабжено адсорбентом, размещенным во внутренних полостях насадок, соединенных между собой газопроводом.

Источники информации, 4в принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 574597, кл. F 28 D 17/02, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР № 216025, кл. F 25 J 5/00, 1968.

958807

Составитель A. Берлин

Редактор Н. Воловик Техред А. Бойкас Корректор М. Коста

Заказ 6758/52 Тираж 543

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ж — 35, Раушская наб., д. 4/5

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