Система газообмена криогенной аэродинамической трубы Советский патент 1993 года по МПК G01M9/00 

Изобретение относится к экспериментальной аэродинамике

Цель изобретения - повышение экономичности трубы и улучшение в ней качества рабочего потока.

На чертеже приведена принципиальная схема системы

Система газообмена присоединена к контуру 1 аэродинамической трубы, включающему, например, замкнутый тракт с рабочей частью и компрессор для создания потока газа. Система представляет собой параллельно подключенный к основному контуру 1 трубы вспомогательный замкнутый контур и содержит следующие основные функционально обособленные узлы: тракт 2 подучи жидкого газа, газовыпускной тракт 3, блок 4 сжижения отводимого из контура 1 трубы газа

Тракт 2 подачи жидкого газа включает последовательно соединенные трубопроводами резервуар 5 жидкого газа, насос 6, клапан 7 для регулирования расхода жидкого газа и расположенные в контуре 1 аэродинамической трубы форсунки 8. Резервуар 5 сообщен с криогенной воздухораздели- тельной установкой 9 через трубопровод с клапаном 10.

Блок 4 сжижения отводимого из контура 1 газа содержит дополнительные регенераторы 11 с клапанами переключения, компрессор 12 с водяным теплообменником 13, подключенный к теплой стороне регенераторов 11 на участке между отогретыми и зэхожденными его секциями, а также турбо- детандер 14 и конденсатор 15, соединенные трубопроводами между собой и с резервуаром 5 жидкого газа. Конденсатор 15 сообщен с резервуаром 5 также и трубопроводом 16

со

с

ел

4 Ы О VJ

О

для переохлаждения газа в конденсаторе жидким газом. Через трубопровод с клапаном 17 блок 4 сжижения может быть сообщен с атмосферой при захолаживэнии

трубы.

С контуром 1 трубы блок 4 сжижения отводимого газа соединен через гэзовыпу- скной тракт 3, который включает клапан 18 для регулирования давления и расхода отводимого из контура 1 газа, регенераторы

19с клапанами переключения и компрессор

20с (юдяным теплообменником 21. Через трубопровод с клапаном 22 к нему присоединен газгольдер 23 для приема газа, сбрасываемого из контура 1 при пусках трубы. Через трубопроводе клапаном 24 и зэхоло- женные секции регенераторов 19 гэзовыпу- скнои тракт 3 сообщен с контуром 1 для возвращения в него избыточного количества сбрасываемого при пусках газа, я также для регулирования давления в контуре 1 за счет перепуска в него газа, накопленного в газгольдере 23. Через клапан 25 газовыпускной тракт 3 сообщен с атмосферой. Газгольдер 23 соединен с блоком 4 сжижения отводимого газа через трубопровод с регулирующим клапаном 26. захоложенные секции регенераторов 19 и трубопровод.

Через регулирующий клапан 18 и трубопровод 28 с клапаном 29 контур 1 соединен с блоком 4 сжижения отводимого газа также и напрямую, в обход газгольдера 23 и других элементов газовыпускного тракта 3. При запуске криогенной трубы из теплого состояния (первый запуск или запуск после длительной профилактической остановки) резервуар 5 заполняют жидким сжиженным газом из промышленной криогенной вазду- хоразделительной установки 9 через тру- -бопровод с клапаном 10 Сжиженный газ подают наСосом б через регулирующий клапан 7 к форсункам 8 и распыпивают о потоке рабочего газа За счет noi лощения тепла при испарении сжиженного газа зохолажи- вается основной контур 1 трубы. Излишки газа выпускают из контура 1 через регулирующий клапан 18 в регенераторы 19 и 11 гэзовыпускного тракта 3 и блока 4 сжижения и захолэживамич их Излишки лахоло- ЖРННОГО газа нагнетают в газгольдер 23. В периодэахолаживания газ из контура 1 подают в блок 4 сжижения ерез трубопровод 28 с клапаном 29 После злхолажипания клапаны 17 и 25 закрывают и обеспечивают циркуляцию газа в параллельно подключен ном к основному контуру трубы вспомоо- тельном замкнутом контуре системы газообмена

В процессе работы фубы отводимым из контурл газ подают к блоку 4 сжижения

двумя возможными путями; через регулирующий клапан 18 и трубопровод 28 с клапаном 29 через присоединенный к газовыпускному тракту 3 газогельдер 23.

Во втором случае газ предварительно

нагревается, отдавая холод насадке регенераторов 19, затем сжимается компрессором 20 и, отдав выделившуюся при сжатии геп- ловую энерт ию охлаждающей воде в теплооб0 меннике 21, трубопровод с клапаном 22 поступает в газгольдер 23. Через трубопровод с клапаном 24 и захоложенные секции регенераторов 19 газ может также перепускаться в контур 1 для увеличения отсоса

5 газа через перфорированные стенки рабочей части и уменьшения сопротивления трубы. При необходимости поднять давление в контуре в него подают газ. накопленный в газгольдер 23. Через регулирующий клапан

0 26, захоложенные секции регенераторов 19 и трубопровод 27 газ из газгольдера 23 до- зированно подают о блок 4 сжижения.

В регенераторах 11 газ нагревается, отдавая холод насадко регенераторов, а затем

5 сжимается малоразмерным компрессором 12. Тепло, выделившееся при сжатии, поглощается охлаждающей водой в теплообменнике 13. Далее газ проходит через захоложенные секции регенераторов 11. где охлаждается

0 и одновременно очищается от примесей (НгО, С02 и др.), которые вымораживаются на металлической насадке регенераторов 11, откуда удал я юн я. например петлевой продувкой. С помощью встроенных клзпа5 нов производят циклическое переключение прогретых и захолохонных с г; ч и и и рогене- рчторов 11. Далее гяз подают в . ондпнсатор 15 через турбодетандер 14 или. минуя тур- бодетандер 14. по параллельной оегви тру0 бргтровода. если его температура достаточно низка. В турбодсмандере 11, представляющем собой высо ооборотную центростремительную или осевую турбину, газ совершает работу и расширяется га результате чего он

5 дополнительно охтаждается перед поступлением в конденсатор 15. Сжижение гаэл в конденсаторе 15 осуществляется в релуль тате снижения температуры за счет эффекта Джоуля-Томпсона при дросселировании и

0 за счет переохлаждения вследствие поглощения тепла при кипении жидкого газа, поступающего в конденсатор 15 по трубопроводу 16. Сжиженный газ сливают в резервуар 5 и вновь подают насосом 6 через регулирую5 щий клапан 7 к форсункам 8. с помощью которых он распыливается и испаряется в контуре 1 при пугкях аэродинамической трубы. Это позволяет исключить потери энергии на сжатие и охлаждение рабочего газа, исключить выбросы в атмосферу и од

повременно снизить концентрации приме сей в потоке (водяных пяров. углекислого газа и т п.), улучшая его качество.

Формула изобретения 1. Система газообмена криогенной аэродинамической трубы, содержащая сообщенные с контуром трубы с помощью трубопроводов с регулирующими и переключающими клапанами тракт подачи жидкого газа, включающий резервуар сжиженного газа, воздухо- разделительную установку, насос и форсунки, и газовыпускной тракт, включающий регенераторы, компрессор и теплообменник, о т- личающаяся тем, что, с целью повышения экономичности трубы и улучшения в ней качества рабочего потока, она снабжена

0

блоком сжижения отводимого ш ионтуря трубы газа сообщенным трубопроводами с регулирующими клапанами с резервуаром сжиженного газа и контуром грубы чррез газовыпускной тракт

2.Система газообмена по п 1 отличающаяся тем. что блок сжижения выполнен в виде сообщенных между собой трубопроводами с клапанами переключения турбодетандера, конденсатора и дополнительных регенераторов, компрессора и теплообменника.

3.Система газообмена по пп.1 и 2. о т л и чающаяся тем, что она снабжена газгольдером для накопления отводимого из контура труб газа, сообщенным с газовы пускным трактом и с блоком сжижения

Изобретение относится к экспериментальной аэродинамике. Целью изобретения является повышение экономичности трубы и улучшение в ней качества рабочего потока. Система газообмена снабжена блоком 4 сжижения отводимого из контура 1 трубы газа, содержащим дополнительные регенераторы 11 с клапанами переключения и компрессор 12 с теплообменником 13. а также турбодетаидер 14 и и конденсатор 15, которые соединены трубопроводами между собой и с резервуаром 5 жидкого газа. При этом контур 1 трубы соединен с блоком 4 сжижения отводимого газа через трубопровод 28 и регулирующий клапан 18 газовыпускного тракта 3. Кроме того, система газообмена снабжена газгольдером 23 для накопления газа, отводимого из основного контура 1, причем газгольдер 23 соединен с газовыпускным трактом 3 и сообщен через трубопровод 27 с блоком 4 сжижения отводимого из контура 1 трубы.газа 2 з п.ф-лы, 1 ил

W

0 1

2Ь

//