Испаритель криогенной жидкости Советский патент 1983 года по МПК F17C9/02 

(54) ИСПАРИТЕЛЬ КРИОГЕННОЙ ЖИДКОСТИ

1

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано в газификационных установках для испарения криогенных жидкостей высокого давления за счет использования тепла атмосферного воздуха.

Известен атмосферный испаритель криогенной жидкости, содержаш,ий несколько прокатно-сварочных панелей с каналами, подключенных параллельно и омываемых снаружи атмосферным воздухом 1.

Недостатком данного испарителя является сравнительно низкая механическая прочность панелей, ограничивающая рабочее давление на уровне 20-40кг/см2. При повышении давления криогенного продукта толшина панелей должна быть значительно увеличена, что усложняет изготовление и увеличивает массу аппарата.

Известен также атмосферный испаритель криогенной жидкости, включающий ряд параллельно соединенных плоских змеевиков, каждый из которых присоединен к боковой поверхности вертикально расположенного металлического листа, а также вентилятор и кожух 2.

При работе такого испарителя криогенная жидкость испаряется, подогревается и в газифицированном виде выдается потребителю. На холодной поверхности змеевиков растет снеговая щуба. По мере роста слоя инея уменьшаются свободный объем (межтрубное пространство) и, как следствие, подача греющего воздуха. При этом понижается температура продукционного потока на выходе. Когда ее величина ста10 новится ниже допустимой, необходимо останавливать газификационную установку для отогрева и оттайки испарителя. Поэтому работа газификационной установки не может быть непрерывной и носит циклический характер, что приводит к потерям производительности. Для того, чтобы увеличить продолжительность рабочего периода, приходится увеличивать шаг навивки змеевиков, что приводит к росту габаритов и металлоемкости. Кроме того, весьма велика трудо20 емкость соединения змеевиков с листами, служащими оребрением и увеличивающими интенсивность теплообмена.

Цель изобретения - повышение среднеустойчивой производительности испарителя за счет обеспечения его безостановочной работы, а также снижение габаритов и трудоемкости изготовления испарителя.

Указанная цель достигается тем, что в известном испарителе криогенной жидкости, включающем несколько параллельно соединенных змеевиков, витки каждого из которых расположены один над другим, каждый змеевик снабжен автономным греющим устройством, установленным в зоне отрицательных рабочих температур змеевика.

На чертеже представлен предлагаемый испаритель разрез.

Атмосферный испаритель содержит несколько коаксиально навитых неоребренных змеевиков 1, соединенных параллельно (обозначенных буквами А, Б, В. Г). Навивка разрежена по высоте и диаметру, для чего использованы проставки 2. В зоне 3 отрицательных температур, занимающей от 50 до 100% высоты змеевиков, расположены греющие устройства, например электронагревательные элементы 4, намотанные непосредственно на участки змеевиков 1. Нагреватели 4 снабжены автономными электрическими выключателями. В зоне 3 отрицательных температур на поверхности змеевиков 1 нарастает снеговая щуба 5. Змеевики 1 помещены в цилиндрический кожух 6, открытый снизу и установленный вертикально. На верхнем торце кожуха 6 установлен осевой вентилятор 7.

Испаритель работает следующим образом.

Включают подачу криогенной жидкости (насос газификационной установки) и вентилятор 7. Криогенная жидкость распределяется по змеевику 1, где и происходит ее испарение и подогрев под действием тепла атмосферного воздуха. Из атмосферного воздуха, подаваемого вентилятором 7 внутрь кожуха 6, на поверхность змеевиков 1 выпадает атмосферная влага. В зоне 3 отрицательных рабочих температур влага замерзает, превращаясь в снеговую щубу 5. Включают один из нагревателей 4. При этом высота зоны 3 отрицательных температур соответствующего змеевика А уменьшается, часть снеговой щубы 5 растаивает, толщина инея на этом змеевике уменьшается, а остающийся иней впитывает образующуюся влагу, стекающую с верхних витков змеевика на нижние, уплотняется и превращается в плотный лед, теплопроводность которого на порядок выше, чем у первоначального выпадающего инея. Затем нагреватель 4 змеевика А выключают и включают нагреватель 4 следующего соседнего змеевика Б. Таким образом последовательно нагреваются все

змеевики 1. При этом на теплообменных поверхностях формируется искусственное оребрение из льда, поверхность которого значительно больше исходной поверхности змеевиков I. Расход энергии на отогрев в

) десятки раз меньше полной тепловой мощности испарителя. Последовательная оттайка змеевиков может быть автоматизирована с помощью программно-временного устройства.

Использование предлагаемого испарителя позволяет получить следующие техникоэкономические преимущества.

Применение системы последовательного отогрева позволяет сделать работу испарителя непрерывной, без остановок для

отогрева, увеличивая тем самым продолжительность работы аппарата, по меньщей мере, на 1,5ч в сутки (в настоящее время атмосферные испарители должны отогреваться каждые 6-8 ч в течение приблизительно получаса), а следовательно, увеличивая среднесуточную производительность приблизительно на 7°/(,. Предотвращение забивания промежутков между з.меевиками позволяет уменьшить расстояния между теплообменными поверхностями, а

5 следовательно, уменьшить сечение аппарата, т. е. увеличить скорость греющего воздуха. Это приводит к увеличению коэффициентов теплоотдачи и в конечном итоге к уменьшению общих габаритов и металлоемкости аппарата.

Замена оребрения из металла на искусственное ледяное оребрение позволяет за счет исключения припайки змеевиков к листам снизить трудоемкость изготовления испарителя.

Формула изобретения

Испаритель криогенной жидкости, включающий параллельно соединенные змеевики, витки каждого из которых расположены один над другим, отличающийся те.м, что, с целью повышения производительности испарителя за счет обеспечения его безостановочной работы, каждый змеевик снабжен автономным греющим устройством, установленным, в зоне отрицательных рабочих температур змеевика.

Источники информации, принятые во вни.мание при экспертизе

ХМ-6 ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, М., 1975, с. 37-38.

1979.