Пульсационный охладитель газа Советский патент 1984 года по МПК F25B9/02 

Язобретение относится к холодильной технике и может быть использовано в газовой промышленности в качестве генераторов холода установок низкотемпературной сепарации природного и попутного газов на про чслах, гаэо- и нефтеперерабатывающих заводах, в холодильной технике ,

Известен турбодетандер для охлаждения газа, включающий корпус с патрубками ввода и вывода газа и турбину, установленную в корпусе и механически связанную с нагрузкой ( компрессором или электрогенератором) 13 .

Недостатками турбодетаг дера являются сложность изготовления и техничес1сого обслуживания, неудовлетворительная эксплуатационная надежность.

Известен также пульсационный охладитель газа, содержащий корпус с газоподводяиим и газоотводящим патрубками, внутри которого размещен подвижный газораспределитель с соплом, соединенный с газоподводящим патрубком, и подключенные к корпусу рецепторы, обращенные к соплу входными отверстиями 2 .

Недостатком известного пульсационного охладителя является низкая эффективность охлаждения вследствие того, что тепловыделение в рецепторах обусловлено наличием плоских ударных волн.

Цель изобретения - интенсификаци процесса охлаждения.

Указанная цель достигается тем, что в пульсационном охладителе газа содержащем корпус с газоподводящим и газоотводящим патрубками, внутри которого размещен подвижный газораспределитель с соплом, соединенный с газоподводящим патрубком, и подклю. ченные к корпусу рецепторы, обращенные к соплу входными отверстиями, газораспределитель установлен с возможностью воз вратно-поступательного перемещения относительно входного отверстия рецептора, причем сопло rзораспределителя выполнено в виде кольцевой щели с

Кроме того, рецептор выполнен в виде пучка трубок с веерообресзными входными и торцовыми yчacткa и прямоугольного сечения, причем торцовые участки объединены общей концевой емкостью дискового типа.

Рецептор может быть выполнен в виде одной замкнутой двустенной цилиндрической оболочки с плоскиг-да торцовыми участками.

На фиг. 1 схематически показан пульсационный охладитель газа; н-а , фиг. 2 -- вид А на фиг. 1|на фиг. 3 вариант исполнения рецепторов: в виде одной замкнутой двустенной цилиндрической оболочки с плоским IopuoBbJM участком.

Пульсационный охладитель газа содержит корпус 1 цилиндрической форг-лы с закрепленными на нем газоподзодящим 2 и газоотводящим 3 патрубками . Внутри корпуса размещен повижный газораспределитель 4 с соплом выполненным в виде кольцевой гдели, которая образована тороидальным доньллком б и обечайкой 7, соединенными полой втулкой 8 с лопатками 9 Внутренняя полость газораспределигеля 4 сообщается с газоподводящим патрубком 2, а выходное сечение сопла 5 обраю.ено навстречу входной части рецепторов 10, подключенных к корпусу 1. Газораспределитель 4 соединен с полым штоком 11 и закрепленным на штоке поршнем 12, снаружи корпуса и штока установлены пружина 13 и кулачок 14. Полость корпуса газораспределителя, ограниченная 12 и повб рхностью корпуса 1 обращенной к кулачку 14, соединена с выходной полостью 15 корпуса 1 через центральное отверстие 16 в штоке 11 и газораспределителе 4.

Рецепторы 10 выполнены в виде пучка трубок с веерообразными входными и торцовыми участками прямоугольного сечения, причем торцовые участки объединены общей концевой емкостью дискового типа. Рецепторы 10 могут быть выполнены в виде одной .замкнутой двустенной цилиндрической оболочки с плоскиг4и торцовыми участкаг м. Горячий газ из рецептора 10 можно отводить через штуцер 17.

Устройство работает следующим образом.

Газ(Подлежащий охлаждению,поступет по гaзoпoдвoдяty. патрубку 2 в корпус 1 и затем в сопло 5, выполненное в виде кольцевой щели с возможностыю возвратно-поступательного движения от любого привода. При положении сопла газораспределителя против входных отверстий рецепторов в них поступает газ. Отдельные сжсггия, образующиеся при проникновении газа, аккумулируются в ударную волну, которая .распространяясь по рецептору г сжимает и Н 1гревает находящийся в ней газ. Тепло от нагретого газа через стенки рецептора отводится в окружающую среду. ОхлаждеЙный газ выводится из охладителя по патрубку 3, при этом его температура существенно ниже температуры газа на входе в ггульсационный охладитель, так как часть своей энергии он затрачивает иа работу сжатия и нагрева газа в рецепторе,

Уменьшение мощности двигателя, устранение дополнительных нагрузок

на подвижные узлы устройства, упрощение и повышение надежности уплотнений достигается путем выполнения штока полым с отверстием, благодаря которому при перемещении штока в полости корпуса, ограниченной поршнем 12 и поверхностью корпуса, обращенной к кулачку, поддерживается давление, равное давлению на выходе.

Выполнение сопла в виде кольцевой щели с возможностью возвратнопоступательного перемещения относительно входных отверстий рецептора позволяет организовать фронт удар-, ной волны по всему сечению рецептора одновременно. В концевой емкости дискового типа (или в рецепторе выполненном в виде одной замкнутой двустенной цилиндрической оболочки с плоскими торцовыми участками) эти волны формируются в сходящиеся цилиндрические волны, что значительно повышает эффективность охлаждения, так как давление и температура

за фронтом цилиндрической сходящейся ударной волны значительно выше указанных параметров за фронтом плоской волны.

Эффективность, охлаждения повышается также за счет того, что зона наибольших температур удалена от входного конца рецептора, что сводит к минимуму возможные перетоки тепла к охлаждаемому газу. Все это

0.позволит увеличить эффективность

охлаждения на 15-20% и использовать предлагаемый .пульсационный охладитель на объектах, имеющих свободный перепад давления газа (например, низ5конапорные газы ГПЗ, попутный нефтяной газ, воздух систем термостатирования и т.д.),вместо применяемых в настоящее время турбодетандеров. Экономический эффект за счет снижеQ ния капитальных и эксплуатационных затрат и повышения эксплуатационной надежности составит 50-450 тыс.руб. на один аппарат в зависимости от его производительности.

1. ПУЛЬСАЦИОННЫЙ ОХЛАДИТЕЛЬ ГАЗА, содержащий корпус с газоподводящими и газоотводящими патрубками, внутри которого размещен подвижный газораспределитель с соплом, соединенный с газоподводящим патрубком. и подключенные к корпусу рецепторы, обращенные к соплу входными отверстиями, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса охлаждения, газораспределитель установлен с возможностью возвратнопоступательного перемещения относительно входного отверстия рецептора, причем сопло газораспределителя выполнено в виде кольцевой щели. 2.Охладитель газа по п.1, о т личающийся тем, что рецептор выполнен в виде пучка трубок с веерообразными входными и торцовыми участками прямоугольного сечения, причем торцовые участки объедиi нены общей концевой емкостью дискового типа. (Л 3.Охладитель газа по п.1, о т личающийся , что рецептор выполнен в виде одной замкнутой двустенной цилиндрической оболочки с плоскими торцовыми участками.

Bv3A

tpt/г. 2