Пульсационный охладитель газа Советский патент 1983 года по МПК F25B9/00 

I1 Изобретение относится к газовой и нефтяной промышпенности и может быть использовано в качестве генератора холода установок низкотемпературной сепарации природного и попутного газов на промыспах и газоперерабатывающих заводах, в холодиггьной и криогенной технике. Известен охпадйтепь газа, выполненный в виде турбодетандера с враща к шимся ротором. Этот охпадйтепь обпадйет высокой эффективностью. Однако он сложен в изготовлении, ненадежен в эксплуатации. Известен также пульсационвый охпади те пь газа, содержащий неподвижный с газопойводящим и газоотводящим патрубками, размешенный в нем газорао предепктепь с соплами, подключенный к газоподводящему патрубку, и приемные трубки, обращенные к соппам входными отверстиями С2 . Однако у этого устройства относитель но низкий термодинамический КГЩ вследствие недостаточного теплосъема с наруж ной поверхности приемных трубок, Коэффйциент теплоотдачи с наружной поверхности которых на порядок меньше коэффициент теплоотдачи с внутренней поверхности. Цель изобретения - увеличение термодинамического КПД, Поставленная цепь достигается тем,. что в пульсационном охладителе газа, со держащем неподвижный корпус с газоподводящим и газоотводящим патрубками, l aэkмeщeнньIй в нем газораспределитепь с соплами, подключенный к газоподводящему патрубку/и приемные трубки, обращенные к соппам входными отверстиями, приемные трубки установлены с возможиостыо вращения относительно корпуса -С помощью {фивода Сопла газораспределителя и вхчэдные приемных трубок расположены параллельно оси вращения последних. На фиг, 1 схематически показан пульсационный охладитель газа, в котором оси сопел неподвижного газ ораспреде лите ля и входных участков приемных трубок паралпепЕЬиы оси вращения трубок, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 на фиг, 3 - пульсадионный охладитель, ja котором оси сопел неподвижного газораспределителя и входных участков прием г 1х .трубок перпендикулярны оси вращения, общий вид; на фиг. 4 - пульсационный охладитель, в котором вращаются приемные трубки и газораспредепитель 63 относительно друг друга в противоположном направлении, а оси входных участков приемных; трубок и сопел газораспредепителя перпендикулярны оси вращения трубок, общий вид. Пульсационнь1й охладитель газа содер- . жит неподвижный корпус 1 с газоподводящим 2 и газоотводящим 3 патрубками, размещенный в нем газораспределитепь 4 с соплами 5, подключенный к газоподводящему патрубку 2, и приемные трубки 6, обращенные к соплам S входными от-. верстиями. Приемные трубки 6 уставов- левы с возможностью вращения от носите льдо корпуса 1 с псжлошью привода 7. ролла 5 газораспределш еля 4 и входные учТстки приемных трубок 6 расположены параппепьйо оси вращения последних (фиг. 1). Гаэораспределитепь 4 установлен на стойках 8 и 9 корпус.а 1. В пространстве между дриемкыми трубками установлэнб лопатки 10 с торцовой перегородкой 11, Узел вращающихся деталей огражден защитной сеткой 12, Во вращение приемные т1)убки и камера могут приводиться как за счет внешнего привода 7, так и за счет реактивной тяги струй, вытекающих из сопел газораспределигеля. 4, В вариантах исполнения (фиг, 3 и 4) оси входных участков приемных трубок 6 перпендикулярны оси их вращения, причем для варианта (фиг. 3) газоподводящий и газоотводящий патрубки жестко соед нены, образуя неподвижный вал, вокруг которого вращается камера с приемными, трубками 6, Полости патрубков 2 и 3 (фиг. 3 разделены ш перечной перегородкой 13 а иопсдать камеры 14 соединена с полостью газос-тводящего патрубка перепускными отверстииу и 15, В варйаите исполнения (фиг. 4) сопла 5 установлены ва газораспреде лйте ле 4, который вышкнен с возможностью вращеВИЯ относитедано продольной оси устройства с пса сяаью привода 16, причем нащ)авпения вращения сопел и приемных трубок противопопожш 1. Газораспределитель сообдается с газоподводящим патрубком 2 через копьдев5 полость 17 и окна 18, Как вариант исполнения лопатки 10 изготовлены в виде нескольких кольцевых решеток из плоских пластин, равномерно расположенных по длине межтрубного пространства. Устройство работает следующим обра-с зом.

Газ под лежащий окпаждению, по газоподводящему патрубку 2 направляют в i гаэораспредепитепьные сопла 5, в которых происходит ускорение потока до звуковых скоростей. При вращении приемных s трубок 6 происходит периодическое проникновение, порции газа высокого давпетш, истекающего вз сопеп, flo входные участки приемных трубок. В пределах входного участка приемной трубки отдельные вопны 0 сжат.ия, образующиеся при проникновении в него струи, аккумулируются в ударную волну, которая, распростра етясь к закрытому концу трубки, сжимает и - нагревает находящийся в ней газ, Terino от нагре- 15 того газа через стенки трубок отводится в окружаклцую среду.. /.

Газ струи, отдав часть своей э нергии на сжатие и нагрев газа в приемных труб-, ках 6, охлаждается и вьгводитгся из уст- 20 ройства по; патрубку 3 при этом- его температура существенно ниже той, кото-, рую он имел в тазоподводящем патрубке 2, Благодаря вращению приемных трубок 6 значительно упучшается теппосъем. Так 25 для случая, когда вращается только газораспредепитепь с соплами, а приемные трубки неподвижшЧ отвод тепла осуществ льется естественной конвекцией)коэффициент теппоотдачИ от горизонтальных зо приемных трубок равен 13 ккап/м ч. град , i при дшметре трубок 20 мм и перепаде температур ), а для вертикальных

трубок коэ(М)Ициент теплоотдачи равен 9,2 ккал/м ч.град.

В спучае, когда приемные трубки вращаются со скоростью 30 об/с, при расположении трубок на диаметре 500 мм, коэффициент теплоотдачи с наружной поверхности трубок равен 52 ккал/мт.град При сохранении коэффициента теплоотдачи с внутренней поверхности трубок для сравниваемых вариантов исполнения аа уровне 26-ЗО ккал/м, град, темпер атурный перепад снижается до 7О-80°С, а коэффициент теплопередачи увеличивается с 9 ккал/м ч, град до 17 ,ккап/м ч. град. Наличие лопаток, пртлыкающих к враща1ощимся трубкам и создающих обдув трубок, дополнительно улучшает теппЬсъем с приемных трубок,

Все это увеличивает термодинамичеог кий КПД на 15-20% по сравнению с известным пульсационньш охладителем. При использовании на объектах, имеющих свободный перепад давлений (например, попутмый нефтяной газ, воздух систем термостатирования и т.д.), предлагаемого пупьсадионного .охладителя газа вместо применяемых турбодетандеров, экономи- , ческий эффект за счет снижения капиташу ных и эксплуатационйь1х затрат и повышения эксплуатационной надёжности составляет 50-г450гыс.р. на один аппаратв зависимости от его производительности, V, .

-/

t/г.

А

1

t- --.

0fff.J

t$ J

1. ПУЛЬСАЦИОИНЫЙ ОХЛАДИТЕЛЬ ГАЗА, содержащий неподвижный корпус с газоподводящим и газоотводящим патрубками, размешенный в нем газорао преаепитепь с сойламй, подклкяенный к газоподводящему патрубку, и приемные трубки, обращенные к соплам входными отверстиями, отличающийся тем, что, с цепью увеличения термодинамического КПД, приемные трубки установлены с возможностью вращения относ|Ьтепьно корпуса с помощью привода. 2. Охладитель по П. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что сопла газораспр&депитепя и входные участки приемных трубок расположены параллельно оси вращешы последних. (Л с 1-а 00 to ф Сдд Ейиг./

п f