Испаритель криогенной жидкости

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 119) %11) 114 Г 17 С 9/О РОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21) (22) (46) (72) В.И. Ае Ее (53) (56) У 947 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ 3841734/23-2616.01.8507.12.86. Бюл. В 45О.К, Белокопытов, Г.А. ДрейцерПаневин, Ю.А. Поливанов,Сидельников и В.П. Фирсов621.59(088.8)Авторское свидетельство СССР567, кл. Г 17 С 9/02, 1982.(54,) ИСПАРИТЕЛЬ КРИОГЕННОЙ ЖИДКОСТИ(57) Изобретение относится к испарителям криогенной жидкости и позволяет повысить эффективность за счетуменьшения энергозатрат на единицурасхо)та, исключения уноса жидкостииз аппарата и поддержания постоянного расхода пара. Испаритель содержит основной теплообменный элементс регулярной насадкой, в каналахкоторой могут быть установлены турбулизаторы для интенсификации тепло-обмена и дополнительный теплообменный элемент в виде насыпной насадки, расположенный за основным походу потока криогенной жидкости.Основной теплообменный элемент предназначен для полного испарениякриожидкости, а дополнительный - длядоиспарения оставшихся капель, сепарации и поддержания заданногоперепада давления. Испаритель содержит также входное распределительноеустройство, позволяющее равномернораспределить криогенную жидкостьна входе в теплообменные элементы.Для обеспечения постоянства расходапара должно соблюдаться условие;10,03411, где1 - гидравлическое сопротивление регулярнойнасадки,11 - насыпной насадки.2 з,п. ф-лы, 1 ил.Изобретение относится к криогенной технике а именно к испарителям криогенной жидкости и сжиженных газов, и может быть использовано в газификационных установках.Цель изобретения - повышение эффективности за счет уменьшения энергозатрат на единицу расхода, исключения уноса жидкости из аппарата и поддержания постоянного расхода пара.На чертеже изображен испаритель с вырывом насадки основного теплообменного элемента продольный разрез.Испаритель содержит корпус 1,,входное 2 и выходное 3 распределительные устройства, размещенные внутри корпуса 1 основной теплообменныйэлемент 4 в виде регулярной насадкис каналами 5 для протока криогеннойжидкости и дополнительный теплообменный элемент 6 с насыпной насадкой, установленный за основным теплообменным элементом по ходу потокакриогенной жидкости, при этом10,03411 где1 - гидравлическое сопротивление регулярнойнасадки,11 - насыпной насадки, Вканалах 5 основного теплообменногоэлемента 4 установлены турбулизаторы 7 для интенсификации теплообмена.Входное устройство 2 выполнено ввиде цилиндрической камеры 8, установленной коаксиально снаружи корпуса 1 и сообщающейся с внутреннейполостью корпуса 1 посредством от"верстий 9, расположенных на боковойповерхности корпуса 1,Устройство работает следующим образом,Криогенная жидкость поступает через отверстия 9 устройства 2 во внутреннюю полость корпуса 1, где в основном теплообменном элементе 4происходит полное испарение криожидкости в режиме пленочного кипения. Элемент 6 предназначен для испарения капель, сохранившихся в потоке, их сепарации (возвращение в зону испарения) и поддержания заданного перепада давления между зоной испарения и выходом испарителя. Перепад давления определяется толщиной и пористостью насадки и выбирается существенно выше, чем потери давления в зоне испарения. Элемент 4 испарителя может бытьвыполнен в виде пучков труб, круглыхканалов в массивном теле аппарата,пучков стержней, пластично-ребристойнасадки и может изготавливаться изметалла с высокой теплопроводностьюи удельной теплоемкостью. Для организации эффективной работы испарителя толщина стенок насадки элемента4 выбирается исходя из того, что вре.мя охлаждения одного элемента насадки соизмеримо с временем его работы.Бремя охлаждения элемента приближенно оценивается из уравнения баланса тепла.Длина элемента 4 существенно зависит от примененного типа насадкии выбрана из следующих соображений.Длина зоны, не содержащей интенсификаторов теплообмена, равна длине,испарения жидкости при равновесныхусловиях (х = х), С целью сниженияроста термической неравномерностипотока и полного испарения оставшей-ся жидкости он имеет турбулизатор 7.Для этого могут быть использованыинтенсификаторы теплообмена в видевыступов, образующихся за счет накатки, интенсификаторы в виде спиралей, ленточных завихрителей и т.па также деление на несколько секций.Длина элемента 9, выполненного в виде насадки из металла с высокой теплопроводностью, выбрана исходя изсоотношения гидравлических сопротивлений на элементах 4 и 9.Для организации равномерной по се-,чению испарителя подачи жидкости устройство 2 выполнено заявленным образом, Использование осевой струйной подачи криогенной жидкости привело бы к существенно неравномерномупрофилю скорости жидкости на входев испаритель в результате чего практически весь расход жидкости проходил бы через центральную область,а на периферии образовалась бы застойная зона. В этом случае центральная область захолодилась бы существенно раньше периферийной, что привело бы к сокращению времени работыиспарителя,Отличительной чертой работы предлагаемой конструкции испарителя является то, что испарение криогенной жидкости происходит за счет запасенного из атмосферы или от предварительного нагрева горячим газом тепла1275182 Расход криогенной жидкости черезиспаритель определяется перепадомдавления между входом в испарительи выходом из него, т.е. соотношениемгидравлических сопротивлений насадок. Перепад давления на испарителев основном складывается из гидравлических сопротивлений двух егоэлементов: ЬР= ЬР + ЬР, где Ь Р -перепад давлений на испаритель; Ь Р, - 10перепад давлений на элементе 4;ЬР - перепад давлений на элементе 9.гВ процессе работы испарителя,т.е. по мере охлаждения элемента 4,плотность парожидкостной смеси увеличивается, и, следовательно, гидравлические потери на элементе 4падают.Таким образом, для.обеспеченияпостоянного расхода в расчетном режиме работы испарителя необходимовыдержать соотношение ЬРЬ Р,для того, чтобы уменьшение гидравли-ческих потерь на элементе 4 оказывало как можно более незначительное 25влияние на суммарные гидравлическиепотери испарителя. Постоянный расход пара на выходе из испарителяпозволяет выбрать наиболее эффективный процесс испарения жидкости на З 0насадке аппарата и тем самым достичьмаксимальной производительности при,0,034 ,Определены следующие оптимальныегеометрические соотношения испарителя высокой производительности и высокой эффективности испарения: длина элемента 4 равна 1,5-3 диаметракорпуса испарителя, длина элемента9 равна 0,06-0,18 длины элемента4, при этом пористость обеих насадоквыбирается в пределах 0,2-0,6. 4Применение предлагаемого изобретения позволит получить постоянный расход пара на выходе из испарителя в течение всего времени работы аппарата.Формула изобретения 1. Испаритель криогенной жидкости, содержащий корпус, входное и выходное распределительные устройства и размещенный внутри корпуса теплообмеиный элемент в виде регулярной насадки с каналами для протока криогенной жидкости, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности за счет уменьшения энергозатрат на единицу расхода, исключения уноса жидкости из аппарата и поддержания постоянного расхода пара, он дополнительно снабжен теплообменным элементом с насыпной насадкой, установленным за основным теплообменным элементом по ходу потока криогенной жидкости, при этом0,034 , гдеи- гидравлическое сопротивление регулярной и насыпной насадок соответственно.2. Испаритель по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что основной теплообменный элемент снабжен турбулизаторами, установленными внутри каналов.3. Испаритель по и. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что входное распределительное устройство выполнено в виде цилиндрической камеры, .установленной коаксиально снаружи корпуса и сообщающейся с внутренней полостью корпуса посредством отверстий, расположенных на боковой поверхности корпуса.ого комите ий и открыРаушская Пода СССРийнаб тор А.Зимокосо Проектная, 4