Способ получения холода Советский патент 1988 года по МПК F25B9/00 

16

S

(Л

to

со

Изобретение относится к криогенной технике, конкретнее к холодильным установкам, работающим на смесях хладагентов.

Цель изобретения - снижение удельных энергозатрат при производстве холода на температурном уровне ниже 20 К и при давлении смеси в прямом потоке ниже 2,0 МПа.

На чертеже приведена принципиальная схема дроссельной холодильной установки, реализующей предлагаемый способ получения холода.

Дроссельная холодильная установка состоит из компрессора 1 и гидравлически присоединенного к нему линиями связи прямого и обратного потоков каскадного дроссельного охладителя 2, содержащего ступени предварительного охлаждения 3 и основного охлаждения 4.

Ступень 3 предварительного охлаждения снабжена последовательно включенными по ходу пря.мого потока многопоточным регенеративным теплообменником 5, сепаратором 6, многопоточпым регенеративным теплообменником 7, теплообменником 8 нагрузки и подключенным гидравлически к жидкостному пространству сепаратора 6 через механический фильтр 9 дроссель 0. Паровое пространство сепаратора 6 подключено к входу активного сопла эжектора 11, выход которого гидравлически соединен через многопоточный регенеративный теплообменник 7 к выходу сепаратора 12, паровое пространство которого гидравлически соединено через теплообменник 8 нагрузки с входом прямого потока ступени 4 основного охлаждения, а пространство, заполненное адсорбентом, через многопоточные регенеративные теплооб.мепники 7 и 5 и нагреватель 13 - к входу сепаратора 14, газовое про- страпство которого гидравлически присоединено к дросселю 15, а пространство, заполненное адсорбентом, - к эжектору 11. Выходы дросселей 10 и 15 гидравлически присоединены линией 16 обратного потока к всасыванию компрессора 1.

Ступень 4 основного охлаждения снабжена включенными последовательно по ходу прямого потока регенеративным теплообменником 17, механическим фильтром 18, дросселем 19 и теплообменником 20 нагрузки.

Дроссельная холодильная установка работает следующим образом.

Смесь высоко- и низкокипящих хладагентов сжимают в компрессоре 1 и охлаждают с частичной конденсацией высококипящих хладагентов в регенеративном тепло- обменнике 5 ступени 3 предварительного охлаждения, подают в сепаратор 6, где ее делят на паровую и жидкую фазы.

Жидкую фазу, обогащенную высококкпя- щими хладагентами, охлаждают в многопоточных теплообменниках 7 и 8 и через фильтр 9 подают в дроссель 10, где ее изоэнтальпийно расширяют, охлаждают паровую фазу и после регенеративного теплообмена выводят в линию 16 обратного потока.

Паровую фазу, обогащеннунз низкокипящими хладагентами подают на вход активного сопла эжектора 11, в котором она смешивается с адсорбентом, например активированным углем. В результате высококипящие хладагенты, присутствующие в паровой фазе, им адсорбируются, и, следовательно, их концентрация уменьщается. Образовавщуюся механическую смесь охлаждают в регенеративном теплообменнике 7, что приводит к более глубокой очистке низкокипящих хладагентов от высококипящих, разделяют на адсорбент и пар в сепараторе 2, из которого паровую фазу направляют на вход ступени 4 основного охлаждения, а адсорбент через многопоточные регенеративные теплообменники 7 и 5 и нагреватель 13 - в сепаратор 14.

Повышение в теплообменниках 7 и 5 температуры адсорбента сопровождается процессом десорбции. Поэтому на вход сепаратора 14 подают уже механическую смесь адсорбента с десорбированными высококипящими хладагентами. В нем эту механическую смесь разделяют на адсорбент и десорбированные высококипящие хладагенты. Адсорбент охлаждают в теплообменнике 7 и подают на вход камеры смегпения эжектора 11, в которой его вновь смещивают с паровой фазой, отведенной из сепаратора 6, а десорбированные высококипящие хладагенты выводят через регенеративный теплообменник 5 и дроссель 15 в линию 16 обратного потока, причем производимый при этом холод используют для охлаждения прямых потоков.

Паровая фаза, отбираемая из сепаратора 12, является рабочим телом основной ступени охлаждения и представляет собой в основном смесь низкокипящих .хладагентов. Ее охлаждают в регенеративном теплообменнике 17 и через фильтр 18 подают в дроссель 19, где изоэнтальпийно расщиряют и направляют через теплообменник 20 нагрузки. После снятия тепловой нагрузки и регенеративного теплообмена ее выводят в линию связи обратного потока ступени 3 предварительного охлаждения.

Формула изобретения

1. Способ получения холода в каскадном дроссельном цикле путем сжатия смеси высоко- и низкокипящих хладагентов,

охлаждения смеси обратным потоком с частичной конденсацией высококипящих компонентов, сепарации смеси, изоэнтальпийно- го расширения высококипящих хладагентов с охлаждением низкокипящего хладагента, который затем направляют в следующую

ступень охлаждения, отличающийся тем, что, с целью снижения удельных энергозатрат при производстве холода на температурном уровне ниже 20 К и давлении смеси в пряMOM потоке ниже 2,0 МПа, в поток низкокипящего хладагента после сепарации вводят порошкообразный адсорбент, обладающий избирательной способностью к поглощению высококипящих хладагентов, и в потоке полученной смеси ведут адсорбцию высококипящих хладагентов, по окончании которой адсорбент выделяют из смеси и производят десорбцию из него высококипящих хладагентов, которые затем дросселируют и направляют в обратный поток.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью более полного извлечения высококипящих хладагентов, адсорбцию ведут при охлаждении смеси путем теплообмена с обратным потоком.

3.Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения количества адсорбента, десорбцию высококипящих хладагентов по крайней мере частично ведут при температуре окружающей среды.

Изобретение относится к криогенной технике и м.б. использовано в холодильных установках, работающих на смесях хладагентов. Цель изобретения - снижение удельных энергозатрат при производстве холода на т-рном уровне ниже 20 К и давлении с.меси в прямом потоке ниже 2,0 МПа. Для этого в поток низкокипящего хладагента после сегта- рации вводят порощкообразный адсорбент, обладающий избирательной способностью к поглощению высококипящих .хладагентов, и в эжекторе 11 в потоке полученной смеси ведут адсорбцию высококипящих хладагентов. По окончании адсорбции адсорбент выделяют из с.меси в сепараторе 12 и производят десорбцию из него высококипящих хладагентов, которые затем дросселируют и направляют в обратный поток. Адсорбцию ведут при о.хлаждении смеси в теплообменнике 7 путем теплообмена с обратным по- TOKO.V1. Десорбцию высококипящих хладагентов ведут при т-ре окружающей среды. 2 з.п. ф-лы, I ил.