Низкотемпературное теплообменное устройство

ОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик)958807Опубликовано 15.09.82. Бюллетень34Дата опубликования описания 25.09.82 лв делам изобретеиий и открытий(54) НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЕ ТЕП,ЛООБМЕННОЕ УСТРОЙСТВО 1Изобретение относится к холодильнойтехнике, 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 1 Окриоагента регенераторы с насадками в виде металлических труб, соединенных между собой капиллярами и заполненных газом 12,Однако недостаточная криоаккумулирующая способность такой насадки, огра НИЧЕННая тЕплОЕмкостью газа, заклЮчЕннОгОв трубах, приводит к увеличению разности температур между прямым и обратным потоками криоагента, в результате чего уменьшается термодинамическая эффективность процесса теплообмена и увеличивается затрата энергии на работу холодильнои установки. Целью изобретения является повышениетермодинамической эффективности уст 958807рой ства 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 ре генераторе 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 эффект этих процессов.Криоаккумулирующий эффект сорбциив диапазоне температур 8-20 К в случае серебряной формы силикагеля достигает 0,1 - 0,3 Дж/(см град) и составляет 15 - 50%по отношению к общей величине криоаккумулирующей способности насадки, равной 0,3 - 0,6 Дж/(смз. град).Увеличение криоаккумулирующей способности насадок приводит к уменьшению 20разности температур при теплообмене между прямым и обратным потоками криоагента и позволяет сэкономить энергию холодильной установки.Формула изобретения25Низкотемпературное теплообменноеустройство, содержащее расположенные в чередующихся холодном и теплом потоках криоагента регенераторы с насадками в виз 0 де металлических труб, соединенных междусобой 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,40 принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР574597, кл, Р 28 Р 17/02, 1977.2. Авторское свидетельство СССР216025, кл. Р 25 .3 5/00, 1968,Составитель А. БерлинРедактор Н. Воловик Техред А. Бойкас Корректор М. КостаЗаказ 6758/52 Тираж 543ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4