Устройство для ожижения газа Советский патент 1984 года по МПК F25J1/00 F25B9/02 

DO

-б. А

3

СО

00

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к устройствам для ожижения газа, преимущественно шестифтористой серы (элегаза) используемой в качестве электроизоляции в высоковольтных аппаратах.

Известно устройство для ожижения газов с использованием расширения газа в турбомашине с отводом внешней работы fl.

Недостатком этого устройства является то, что ожиженный газ получают при давлении в несколько раз более низком, чем давление исходного сжатого газа.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для ожижения газа, содержащее циркуляционный контур и включенные в него источник ожижаемого газа, компрессор, с нагнетательной стороной которого связан сопловый ввод вихревой трубы и радиатор-охладитель горячего потока вихревой трубы 2,

Однако это устройство характеризуется относительно низкой экономичностью.

Цель изобретения - повышение экономичности.

Указанная цель достигается тем, что устройство для ожижения газа, содержащее циркуляционный контур и включенные в него источник ожижаемого газа, компрессор, с нагнетательной стороной которого связан сопловый ввод вихревой трубы, и радиатор-охладитель горячего потока вихревой трубы, дополнительно содержит охладитель, установленный на нагнетательной стороне компрессора перед сопловым вводом вихревой трубы, конденсатор, размещенный внутри вихревой трубы на ее оси, и накопительную емкость, причем конденсатор на входе подключен к сопловому вводу вихревой трубы/ на выходе к накопительной емкости, а радиаторохладитель подсоединен к всасывающей стороне компрессора.

На чертеже, представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит источник 1, компрессор 2, вихревую трубу 3, самовакуумирующуюся со щелевым.диффузором, радиатор-охладитель 4, охладитель 5, конденсатор 6 и накопительную емкость 7.

Устройство работает следующим образом.

При включении компрессора 2 в работу газ из источника 1 сжимается в компрессоре 2 и подается в охладитель 5. После охлсщителя 5 поток газа разделяется на две части, одна из которых (вспомогательная) направляется в сопловый ввод вяхревой. трубы 3 и разгоняется до скорости, равной или близкой к скорости звука, а другая часть вв9дится в конденсатор 6.

Высокоскоростной поток газа, истекающий из соплового ввода в по. лость вихревой трубы 3, приобретает в этой полости вращательный, вихревой вид движения с интенсивными турбулентными пульсациями различного 0 масштаба в поле центробежных сил. В этих условиях возникает вихревое энергетическое разделение в вихревом потоке (эффект Ранка), за счет чего тепло от возлеосевых слоев визс5 ря отбирается к периферийным слоям с понижением на десятки градусов температуры первых и повышением температуры последних.

0 Нагретые при энергоразделении в вихревой трубе 3 периферийные слои вихревого потока с высокой частотой вращения входят в каналы, имеющие вид щелевых диффузоров. Здесь

5 происходит эффективное преобразование кинетической энергии нагретого потока в потенциальную энергию давления. . Давление газа возрастает до уровня, превышающего или равного давлению- газа на всасывающей стороне компрессора 2. Нагретый поток отдает тепло окружающей среде в радиаторе-охладителе 4 и всасывается вместе с вновь поступающим из источника 1 газом в компрес5 сор 2.

Таким образом, ожижаемый поток, вводимый в конденсатор б, интенсивно охлаждается. При этом величина

0 коэффициента теплоотдачи от внешней поверхности конденсатора 6 к холодным турбулентным интенсивно вращающимся слоим в осевой зоне вихревой трубы 3 может существенно превышать

С 1 кВт/м -град, а температура возлеосевых слоев вихря при необходимости, может быть существенно ниже уровня 220-260 К.

Использование диффузоров позволяет получить в воэлеосевой зоне вихревой трубы (т.е. в слоях, омывающих снаружи конденсатор 6) давление в несколько раз более низкое, чем давление торможения на выходе

из диффузоров. Это увеличивает кажущуюся степень расширения газа в осевой зоне и соответственно снижает уровень температур с ней. Отнесенная к внешней поверхности конденсатора 6 плотность теплового потока очень велика (в среднем более 2-3 Вт/см 2), поэтому конденсатор б и охватывающая его вихревая труба 3 компактны. Для. улучшения теплоотвода от потока движущегося внутри 3 конденсатора 6, последний выполнягот с внутренним оребрением (не показано), преимущественно в виде 10673184 припеченного к внутренней поверхностн теплопроводного наполнителяпористой меди.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЖИЖЕНИЯ ГАЗА, содержащее циркуляционный контур и включенные, в него источник ожижаемого газа, компрессор, с нагнетательной стороной которого связан сопловый ввод вихревой трубы. / и радиатор-охладитель горячего: потока вихревой трубы, отличающееся тем, что, с целью повышения экономичности, устройство дополнительно содержит охладитель, установленный на нагнетательной стороне компрессора перед сопловым вводом вихревой трубы, конденсатор, размещенный внутри вихревой трубы на ее оси, и накопительную емкость, причем конденсатор на входе подключен к сопловому вводу вихревой трубы, на выходе - к накопительной емкости, а радиатор-охладитель подсоединен к всасывающей стороне компрессора.