Стенд для исследования фильтроэлементов тонкой очистки криогенных жидкостей Советский патент 1984 года по МПК F25B43/00 

Изобретение относится к химическому и нефтяному машиностроению, преимущественно к криогенному, и может быть использовано при разработке и проектировании фильтров тонкой очистки криогенных систем, которые в значительной мере повышают надежность и качество работы машин и аппаратов, а также их взрывобезопасность.

Известны стенды для исследования фильтроэлементов, которые имеют сосуд с криогенной жидкостью, фильтр грубой очистки и рабочий участок с исследуемым фильтроэлементом, соединенные трубопроводами с запорно-регулируюш,ей арматурой и измерительной аппаратурой 1.

Однако данный стенд позволяет исследовать лишь гидравлические характеристики фильтров и не дает полной физической картины происходяш,их процессов.

Известны стенды, которые одновременно позволяют исследовать гидравлические и фильтровальные характеристики фильтров тонкой очистки, в частности стенд для исследования фильтроэлемёнтов тонкой очистки криогенных жидкостей, содержащий сосуд с криогенной жидкостью, подключенный через трубчатый переохладитель к исследуемому фильтроэлементу, и измерительную аппаратуру 2.

Однако в указанном стенде дозирование загрязнителя ведется крупными порциями, что делает невозможным проведение серии опытов при одинаковых начальных параметрах. Кроме того, возможно отложение загрязнителя в проточной части запорно-регулируюшей аппаратуры и змеевике переохладителя с последующим уносом крупных вторичных частиц, а также мгновенное изменение характеристик фильтроэлемента в начальный период работы вследствие закупоривания части пор крупными частицами. Вследствие использования хладагента с постоянной температурой кипения в переохладителе температура исследуемого потока становится зависимой от скорости потока и давления наддува. Исследования на данном стенде проводятся в ограниченном диапазоне, а стабильность характеристик системы высока, что в свою очередь влияет на точность получаемых результатов.

Цель изобретения - расширение диапазона исследований и повышение точности экспериментов путем использования второго фильтроэлемента.

Поставленная цель достигается тем, что стенд для исследования фильтроэлемёнтов тонкой очистки криогенных жидкостей, содержащий сосуд с криогенной жидкостью, подключенный через трубчатый переохладитель к исследуемому фильтроэлементу, и измерительную аппаратуру, дополнительно содержит блок модельного загрязнения и низкотемпературный смеситель с форсунками и выходным патрубком, соединенный

полостью через тепловой мост с блоком модельного загрязнения, форсунками с переохладителем, а выходным патрубком с фильтроэлементами,установленными параллельно.

Причем блок модельного загрязнения может быть выполнен в виде высокотемпературного смесителя и подключенных к нему баллонов с газом-носителем и газом-загрязнителем.

Стенд может дополнительно содержать вакуум-насос, подключенный к переохладителю.

На чертеже изображена схема предлагаемого стенда.

Стенд содержит сосуд 1 с криогенной жидкостью, подключенный через трубчатый переохладитель 2 к исследуемому фильтроэлементу 3, и измерительную аппаратуру, а также блок модельного загрязнения и низкотемпературный смеситель 4 с форсунками 5 и выходным патрубком 6, соединенный полостью 7 через тепловой мост 8 с блоком модельного загрязнения, форсунками 5 с переохладителем 2, а выходным патрубком 6 с фильтроэлементами 3 и 9, установленными параллельно. Блок модельного загрязнения выполнен в виде высокотемпературного сме5 сителя 10 и подключенных к нему баллонов 11 и 12 с газом-носителем и газом-загрязнителем. Стенд содержит вакуум-насос 13, подключенный к переохладитилю.

Низкотемпературный сме ;итель 4 имеет сбросной вентиль 14. На магистралях уста0 новлены вентили 15-20. На линии связи переохладителя 2 с вакуум-насосом 13 установлены подогреватель 21 и вентиль 22.

В измерительную аппаратуру стенда входят датчик 23 давления; расходомерные устройства 24-28, датчики 29-33 температуры 5 датчики 34 и 35 перепада давлений. Кроме этого, определяется газоанализаторами (не показаны) концентрация загрязнителя в смеси до и после исследуемых фильтров. Баллоны 11 и 12 подключены к высокотемпературному смесителю через вентили 36 0 и 37.

Стенд работает следующи.м образом.

1. Режим определения гидравлических характеристик.

Все вентили закрыты. Через вентиль 15 5 осуществляют заправку сосуда 1 криогенной жидкостью, после чего вентиль 15 закрывают Далее в сосуде 2 создают избыточное давление, контролируемое датчиком 23, после чего открывают вентили 16 и 20 и устанавливают необходимый расход криогенной 0 жидкости вентилями 17 и 19. При этом массовые расходы, определяемые расходомерными устройствами 24 и 28, должны быть равными между собой. После этого включают вакуумный насос 13 и из внутренней полости предварительно заправленного пере охладителя 2 осуществляют непрерывную откачку паров хладагента; необходимую температуру потока устанавливают вентилем

22 по показаниям датчика 29. По показаниям датчика 35 определяют величину перепада 1.авления на фильтроэлементе и температуры входа и выхода соответственно дат чиками 33 и 32. Изменяя расход потока криогенной жидкости вентилями 17 и 19, определяют перепад давления и строят хаpaKTepir-THKy фильтроэлемента, при этом, изменяя скорость откачки паров из переохладителя 2 вентилем 22, получают данную характеристику при следующих условиях: температура потока криогенной жидкости на входе в фильтроэлемент постоянна; температура изменяется по заданному или произвольному закону.

Аналогичные характеристики можно получить при изменении давления подачи криогенной жидкости. С целью проведения сравнительных испытаний двух различных фильтрбэлементов, а также с целью повышения производительности применяют дополнительный фильтроэлемент 9, который включают либо параллельно основному открытием вентиля 18 и соответствующим увеличением расхода вентилем 17, либо открытием вентиля 18 и закрытием вентиля 19. После этого производят испытания в указанном порядке.

2. Режим одновременного определения гидравлических и фильтровальных характеристик.

Все вентили закрыты. Необходимый потребителю расход криогенной жидкости устанавливают, как и в случае гидравлических испытаний. После этого открывают вентили 14, 36 и 37 и по показаниям расходомерных устройств 25 и 26 устанавливают необходимый расход газа-носителя и газазагрязнителя. В низкотемпературном смесителе 4 происходит распыление криогенной жидкости через форсунки 5, в результате чего образуется капельный туман, в который поступает загрязнитель и газ-носитель. Непрореагировавшая часть газовой смеси сбрасывается через -вентиль 14 в атмосферу, а к исследуемойу фильтроэлементу подают поток с частицами загрязнителя. Тепловой мост 8 предотвращает образование частиц загрязнителя на стенках трубопровода, соединяющего высокотемпературный смеситель 10 и низкотемпературный смеситель 4. Если необходимо определение более точных фильтровальных и гидравлических характеристик, настройку осуществляют через 5 рабочий участок с установленным в нем дополнительным фильтром 9, близким по свойствам к исследуемому. После вывода стенда на рабочий режим плавным одновременным закрытием вентиля 19 и открыQ тием вентиля 18 переключают поток на исследуемый образец, при этом суммарный расход должен быть постоянным. После этого снимают необходимые характеристики в зависимости от параметров потока, времени и начальных условий. В случае проведе5 ния сравнительных испытаний двух различных фильтроэлементов выход на рабочий режим стенда осуществляют одновременно через оба рабочих участка при условии, что массовый расход криогенной жидкости, определяемый по показаниям расходомер0 ного устройства 24, равен сумме массовых . расходов, определяемых устройствами 27 и 28.

Предлагаемый стенд позволяет получить

5 стабильные характеристики фильтруемой суспензии вследствие непрерывности процесса дозирования; исключить возможность отложения загрязнителя в проточной части запорно-регулирующей арматуры и засорения им других аппаратов стенда, так как

0 ввод загрязнителя осуществляется непосредственно перед исследуемым фильтроэлементом. Применение дополнительного фильтроэлемента позволяет обеспечить вывод стенда на рабочий режим без изменения характеристик исследуемого фильтроэлемен5 та и вести сравнительные испытания, дает возможность увеличить производительность экспериментов за счет сокращения времени на захолаживание и отогрев установки. Применение хладагента с изменяющейся температурой кипения позволяет вести иссле дования в диапазоне температур от тройной точки до критической независимо от давления и расхода исследуемой криогенной жидкости.

1. СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЛБТРОЭЛЕМЕНТОВ ТОНКОЙ ОЧИСТКИ КРИОГЕННЫХ ЖИДКОСТЕЙ, содержащий сосуд с криогенной жидкостью. i V -tr- Ml Г lif , подключенный через трубчатый переохладитель к исследуемому фильтроэлементу, и измерительную аппаратуру, отличающийся тем что, с целью расширения диапазона исследований и повышения точности путем использования второго фильтроэлемента, он дополни ельно содержит блок модельного загрязнения и низкотемпературный смеситель с форсунками и выходным патрубком, соединенный полостью через тепловой мост с блоком модельного загрязнения, форсунками с переохладителем, а выходным патрубком с фильтроэлементами, установленными параллельно. 2.Стенд по п. 1, отличающийся тем, что блок модельного загрязнения выполнен в виде высокотемпературного смесителя и подс 3 ключенных к нему баллонов с газом-носителем и газом-загрязнителем. (Л 3.Стенд по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит вакуум-насос, подключенный к переохладителю. 6 3431 3 3S 2f