Криогенная установка

СОЮЗ СОВЕТСКИХсаимамчкжикРЕСПУБЛИК 091 (И) А 1 а 1 4 Г 25 В 9/02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Одесский технологический институт холодильной промышленности(56) Холодильная техника и технологияф Республиканский межведомственный научи,-техн, сб.,вып. 38, - Киев: Техника, 1984, с, 35.(57) Изобретение позволяет уменьшитьмассогабаритные характеристики установки и удельные энергозатраты наполучение холода. Установка работает на смеси рабочего газа и вспомогательного компонента и предназначена для предварительного охлаждениягаза, поступавщего в нижнвв ступеньохлаждения. Сжатая в турбокомпрессоре 1 гелий-фреоновая смесь после поступления в концевой холодильник 2охлаждается в предварительном тепло1451484 Обменнике (ТО) 3 обратным потоком газовой смеси и подается в сопло вихевой трубы 4, в которой в процессе ихревого энергоразделения смеси проИсходят охлаждение осевогопотока гелия как более легкого газа и нагрев периферийных слоев газа, который конденсируется при тепловом контакте с охлаждающей рубашкой 10 трубы 4. Горячий поток смеси, выходящий з трубы 4, после охлаждения в ТО 27 промежуточного охлаждения поступает в другую вихревую трубу 11, из которой охлажденный поток гелия подается в нижнюю спираль охлаждения, а Изобретение относится к криогеной технике, конкретнее к холодильным установкам, работающим на много;компонентных смесях. 5На чер теже схематично из о бражена криогенная установка.Установка содержит турбокомпрессор1, концевой 2 и предварительный 3тенлообменники и вихревую трубу 4, 10имеющую конденсатосборник 5, сопло6, патрубки 7 и 8 холодного и горячего потоков, начальный участок 9 сохлаждающей рубашкой 10. Вихреваятруба 11 установлена за трубой 4 и 15имеет конденсатосборник 12, сопло13, патрубок 14 холодного потока,начальный участок 15 с охлаждающейрубашкой 16 и камеру 17 энергоразделения с охлаждаюшей рубашкой 18, 20Рубашки 16 и 18 подключены к соплам19 и 20 соответственно первои и второй ступени вихревого эжектора-смесителя 21, осевые всасывающие патрубки 22 и 23 которого связаны соответственно с нижней ступенью 24 охлаждения и конденсатосборником 5, Передвсасывающим патрубком 23, размещенным на стенке шелевого дифйузора 25,установлен регулирующий вентиль 26, 30Патрубок 8 горячего потока вихревойтрубы 4 сообщен с соплом 13 вихревойтрубы 11 посредством теплообменника27, подключенного между патрубками7 и 14 холодных потоков труб 4 и 11. жидкий Ареон - в вихревой эжекторсмеситель 21, где жидкий Ареон, выходяший из труб 4 и 11, см шивается с обратным потом гелия из нижней ступени охлаждения. После подогрева вТО 3 смесь поступает в турбокомпрессор 1. Использование вихревых труб4 и 11 в качестве шазоразделителясмеси, вихревого эжектора 21 - в качестве смесителя и применение промежуточного охлаждения смеси между трубами 4 и 11 позволяет уменьшить габаритные размеры фазоразделителя исмесителя и снизить энергозатраты наполучение холода, 1 ил. Установка содержит также группу запорных вентилей 28-30Криогенная установка работает следуюшим образом. Сжатая в центробежном турбокомпрессоре 1 гелий-Фреоновая смесь поступает в концевой теплообменник 2 и охлаждается до температуры окружающей среды. Дальнейшее снижение температуры смеси происходит в предварительном теплообменнике 3 с помощью обратного потока, подаваемого из шелевого диййузора 25 двухступенчатого вихревого эжектора-смесителя 21.Охлажденная смесь поступает в сопла 6 вихревой трубы 4, где в процессе вихревого энергоразделения расширяюшейся смеси и происходит частичное охлаждение осевых слоев потока, практически состоящего из чистого гелия, и нагрев периферийных слоев, контактирующих со стенками начального участка 9, заключенного в охлаждающую рубашку 10. Холодный газ выводится через патрубок 7 холодного потока в теплообменник 27, Конденсат, сосредоточенный под действием центробежных сил на стенках начального участка 9, попадает в конденсатосборник 5 и, подогреваясь в охлаждающей рубашке 10, частично переходит в газообразное состояние, охлаждая стенки наиболее нагретой зоны вихревой трубы 4. Дальнейшее повьшение температу1451484 ры высококипяшего компонента фрео" на) происходит в охлаждающей рубашке 18 вихревой трубы 11, Такая возможность несмотря на более низкий пере" пад давлений в дополнительной вихревой трубе 11 достигается за счет ре" жима ее работы без выброса горячего потока. Испарившийся агент подается в сопло 20 второй ступени вихревого 10 эжектора-смесителя 21, способствуя понижению давления на выходе из нижней ступени 24 охлаждения, подклю" ченной к всасывающему патрубку 22, Горячий поток, обогащенный низкоки" 15 пящим компонентом, через патрубок 8 направляется на охлаждение в теплообменник 27 и поступает в сопло 13 вихревой трубы 11, в которой достигается достаточно полное отделение 20 высококипящего компонента, накопление его в конденсатосборнике 12 и испарение в охлаждающей рубашке 16 начального участка 15. Очищенный и охлажденный гелий отводится через 25 патрубок 14 холодного потока и, смешиваясь с холодным потоком вихревой трубы 4, поступает на вход в нижнюю ступень 24 охлаждения. Пары высоко- кипящего компонента их охлаждающей 30 рубашки 16 направляются в сопла 19 первой ступени вихревого эжекторасмесителя 21 и, обладая относительно более низким давлением, чем началь" ное давление перед соплом 20, используются для предварительного эжектирования обратного потока из всасывающего патрубка 22, Подогрев и испарение конденсата в охлаждающих рубашках 10, 16 и 18 позволяет суще ственно повысить удельную работу расширения при движении пара в соплах 19 и 20, увеличив перепад давлений на ступени 24, а следовательно, и эффективность установки в целом. Для изменения состава циркулирующей смеси путем изменения массовой доли конденсата, накопленного в охлаждающихрубашках, служит перепускной регулирующий вентиль 26. При открытии этоговентиля происходит резкое обогащениесмеси на входе в компрессор 1 высококипящим компонентом, впрыскиваемымнепосредственно во всасывающий патрубок 23 эжектора-смесителя 21, Запорные вентили 2830 служат для отключения ступени 24 в пусковой период установки. Формула изобретения Крио генная установка, содержащая компрессор, подключенный к магистралям прямого и обратного потоков смеси рабочего газа и вспомогательного компонента, теплообменник предвари" тельного охлаждения, фазоразделитель, соединенный с линией обратного потока, и нижнюю ступень охлаждения, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью снижения массогабаритных характеристик и удельных энергозатрат, установка дополнительно содержит теплообменник промежуточного охлаждения и двухступенчатый вихревой эжекторсмеситель с всасывающими патрубками, соплами и щелевым диффузором, а фазоразделитель выполнен в виде двух последовательно соединенных вихревых труб с охлаждающими рубашками, патрубкамн холодных потоков и конденсатосборниками, причем теплообменник промежуточного охлаждения подключен к патрубкам холодных потоков вихревых труб и к щелевому диффузору эжекторасмесителя, а охлаждающие рубашки вихревых труб соединены с соплами эжектора-смесителя, всасываюшие патрубки которого соединены соответственно с линией обратного потока на выходе из нижней ступени охлаждения и с конденсатосборником первой вихревой трубы. Составитель И.Тайдаков Редактор Л,Пчолинская Техред Л.Сердюкова Корректор В.ГирнякПодписное Тираж 462 Заказ 7064/36 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5