Криогенная установка

патен;нс 1:. н . н-.н ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(61) Дополнительное к авт. сви 2) Заявлено 0111.7 б (21) 2415837/23-0 присоединением заявки РЙ -1) М. К 25 В 9 ааударатаанныЭ авантаОвввта Мнннвтрвв ИЯРао нанни наваратаннйн атврытнй Приоритет -УДК б 21.57.01 :б 21.59(088.8(43) Опубликовано 050578, Бтоллет (45) Дата опубликования описания 17 5,04,78(54) КРИОГЕННАЯ УСТАНОВКА н л Изобретение относится к техникеполучения низких температур и можетбыть использовано для термостатирования различных объектов,Известны криогенные установки, содержащие компрессоры, теплообменникии дроссельные устройства, соединенныемежду собой линиями связи (Ц,Известна также криогенная ус ановка,работающая на смеси высоко- и низкокипящих компонентов, содержащая компрессор, линии высокого и низкого давления которого подключены к теплообменику, сепаратор с установленным наинин пара дополнительным теплообмен- т 5ником и теплообменник нагрузки (2) .Эта установка выполнена каскадной.Недостатками, известных криогенныхустановок является относительно высокаятемпература смеси компонентов перед Э)сепараторами жидкости и неработоспособность на уровнях ниже температуркристаллизации высококипящих компонентов и их растворов.Укаэанные недостатки обусловленытем, что достижение более низкой температуры сепарации ограничено возможностью теплообмена между прямым и обратным потоками, Высокая температурав сепараторах приводит к недопустимо Ю большому содержанию высококипящихкомпонентов в паре и, следовательно,к неработоспособности установки притемпературах ниже температур кристаллизации высококипящих компонентов иих растворов,Целью изобретения является устранение этих недостатков, т.е. повышениетермодинамическои эффективности и снижение температурного уровня охлаждения, которое достигается за счетснижения температуры смеси в сепараторе.Укаэанная цель достигается тем, чтокриогенная 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 идополнительнЫй теплообменник соединенс выходом теплого газ 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 клинии высокого давления компрессорапосле теплообменника и ко входу в се"паратор, а третья - к линии холодногогаза вихревой трубы после дополнительного теплообменника,Размещение перед сепаратором жидкости многопоточного теплообменникапереохладителя устраняет ограниченияпо теплообмену между прямым и обратным потоками. Это стало возможнымблагодаря наличию в теплообменникепереохладителе прямого и обратногопотоков высокого давления, причемтеплоемкость обратного потока всегданесколько ниже теплоемкостипрямого,поскольку в количественном отношениион является его частью, а их давленияразличаются несущественно. Теплообмен между потоками высокого и низкогодавления также не вызывает затруднения. Снятие ограничений по теплообмену позволяет уменьшить температурупрямого потока перед сепаратором, чтоснижает количество высококипящихкомпонентов в паре. Использование насамом низком температурном уровне вихревой трубы, соединенной с линией пара сепаратора, позволяет вывести вгорячем потоке высококипящие компоненты на уровень выше температуры ихкристаллизации.На чертеже изображена схема криогенной установкиУстановка 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 эжек бы 6. Холодный поток из вихревой5трубы 6 после снятия тепловой нагруз 10 15 20 Формула изобретения 30 35 40 45 50 55 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 пассию ного сопла эжектора 9. Горячий поток из вихревой трубы попадает в пассивное сопло через дроссельное устройство 8, минуя теплообменные аппараты. После смешения потоков в эжекторе 9 хлад- агент низкого давления направляется в теплообменник 2, а затем на всасывание компрессора 1.Предложенная криогенная установка позволяет получать такой же уровень температур, как и в многокаскадных установках. Это сокращает количестве компрессорных машин и значительно упрощает обслуживание установки. Криогенная установка, раоотающаяна смеси высококипящих и низкокипящих компонентов, содержащая компрессор,линии высокого и низкого давления которого подключены к теплообменнику,сепаратор с установленным на еголинии пара дополнительным теплообменником и теплообменник нагрузки, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с цельюповышения термодинамической эффективности и снижения температурного уровня охлаждения, она снабжена трехпоточным теплообменником-переохладителем, эжектором и вихревой трубой,вход которой подключен через дополнительный теплообменник к линии парасепаратора, а выход холодного газачерез теплообменник нагрузки и дополнительный теплообменник соединен свыходом теплого газа этой вихревойтрубы и с пассивным соплом эжектора,активное сопло которого соединено слинией жидкости из сепаратора черезодну из линий трехпоточного теплообменника-перебхладителя, вторая линиякоторого подключена к линии высокогодавления компрессора после теплообменника и ко входу в сепаратор, атретья - к линии холодного газа вихревой трубы после дополнительноготеплообменника.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:1, Авторское свилетельство СССР9 387192, кл. Р 25 В 9/02, 1971.2. Патент США М 3733845,кл. 62"335, 1972.606045 Составитель Ю.К Техред Н. Бабурк ииник едактор Н.Ахмедов ррект апп П нистрописноеСССР илиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная аказ 2396/29 ЦНИИПИ Государст по де 113035, Иос4Тираж 666енного комитетаам иэобретенийва, Ж, Раушс Совета Ми открытий ая наб, д, 4