Криогенная установка Советский патент 1992 года по МПК F25B15/02 

25 Z 3 26

Изобретение относится к криогенным установкам и может быть использовано в криогенной технике для получения низких температур.

Известна криогенно-компрессорная установка, содержащая компрессор, блок предварительного охлаждения, вспомогательный теплообменник, основной теплообменник и расширительное устройство, включающее клапаны впуска, выпуска и перепуска, рабочую камеру, концевой теплообменник в виде пучка заглушенных трубок и теплообменник нагрузки 1.

Однако для данной установки характерны недостаточные надежность и ресурс непрерывной работы, определяемые работой компрессора, как основного узла, содержащего движущиеся элементы.

Известна криогенная установка, содержащая термосорбционный водородный компрессор, включающий несколько генераторов-абсорбентов с электронагревателями и охлаждающими змеевиками, и линии прямого и обратного потоков, соединенные последовательно линией прямого потока водяной теплообменник, теплообменник предварительного охлаждения, азотную ванну, основной рекуперативный теплообменник, рабочий дроссель и теплообменник нагрузки 2.

Недостатком известной установки явля-- ется малая холодопроизводительность, а следовательно, и малая эффективность, поскольку в качестве холодопроизводящего процесса применяется эффект дросселирования.

Цель изобретения - увеличение холо- допроизводительности и ресурса работы криогенной установки.

Поставленная цель достигается тем, что в криогенной установке, содержащей термосорбционный водородный компрессор, включающий по крайней мере два генератора-абсорбера с электронагревателями и охлаждающими змеевиками, и линии прямого и обратного потоков, соединенные последовательно линией прямого потока водяной теплообменник, теплообменник предварительного охлаждения, азотную ванну, основной рекуперативный теплообменник, расширительное устройство, а также теплообменник нагрузки, расширительное устройство выполнено в виде рабочей камеры с двумя ветвями, клапанами впуска, выпуска и перепуска и концевым теплообменником, причем одна ветвь камеры подключена к линии прямого потока после рекуперативного теплообменника через клапан впуска и к-линии обратного потока перед теплообменником нагрузки через клапан выпуска,

на другой ветви камеры последовательно установлены клапан перепуска и погруженный в азотную ванну концевой теплообменник, клапаны электрически связаны через

блок управления с электронагревателями и регулирующими органами, установленными на охлаждающих змеевиках, а паровое пространство азотной ванны соединено с атмосферой через предварительный

0 теплообменник.

На чертеже изображена схема криогенной установки.

Криогенная установка содержит генераторы-абсорберы 1 - 3, попеременно пере5 ключаемые от линии прямого с ресивером 4 и обратного с ресивером 5 потоков с помощью обратных клапанов 6 - 11 электронагреватели 12 - 14 и охлаждающие змеевики 15 - 17 с регулирующими органа0 ми. Ресиверы 4 и 5 предназначены для сглаживания пульсаций давления в линиях прямого и обратного потоков, по линии прямого потока установлены водяной теплообменник 18, трехпоточный теплообменник 19

5 предварительного охлаждения, азотная ванна 20, основной рекуперативный теплообменник 21, ресивер 22 для сглаживания пульсаций, клапан 23 впуска в рабочую камеру 24, клапан 25 выпуска, теплообменник

0 26 нагрузки, другая ветвь рабочей камеры 24 через клапан 27 перепуска связана с концевым теплообменником 28, погруженным в азотную ванну 20, паровое пространство которой связано с атмосферой через тепло5 обменник 19 предварительного охлаждения, клапаны рабочей камеры электрически связаны через блок 29 управления с электронагревателями и регулирующими органами, установленными на охлаждающих

0 змеевиках термосорбционного водородного компрессора.

Криогенная установка работает следующим образом.

При нагревании генератора-абсорбера

5 1 водород десорбируется и через обратный клапан 7 и ресивер 4 поступает в линию прямого потока установки, охлаждается в водяном теплообменнике 18, теплообменнике 19 предварительного охлаждения, азотной ванне 20, основном рекуператив0 ном теплообменнике 21 (до криогенных температур ниже температуры жидкого азота) и далее из ресивера 22 попадает в расширительное устройство. По команде блока 29 управления открывается клапан 23 впуска,

5 и газ высокого давления из линии прямого потока заполняет рабочую камеру 24, клапан 23 закрывается, открывается клапан 27 перепуска - часть газа из рабочей камеры 24 переталкивается в концевой теплообменник 28, погруженный в азотную ванну 20, тем самым теплота сжатия в рабочей камере отводится к жидкому азоту. Закрывается клапан 27 перепуска, открывается клапан 25 выпуска - происходит адиабатическое расширение водорода из рабочей камеры 24, сопровождаемое его охлаждением. Охлажденный водород поступает в теплообменник 26 нагрузки, где снимает теплоту объекта охлаждения и поступает последовательно в качестве обратного потока в основной теплообменник 21 и теплообменник 19 предварительного охлаждения, где охлаждает водород прямого потока высокого дав- ления. После закрытия клапана 25 открывается клапан 27 перепуска, часть газа из концевого теплообменника 28 перетекает в рабочую камеру 24, в которой устанавливается промежуточное давление. Клапан 27 перепуска закрывается по команде блока 29 управления, и цикл расширительного устройства криогенной установки повторяется. Из линии обратного потока (ресивер 5) водород через обратный клапан 7 поступает в охлажденный с помощью змеевика 15 генератор-абсорбер 1, где абсорбируется газ при низком давлении.

Для непрерывного производства холода криогенная установка должна иметь как минимум три генератора-абсорбера 1-3, переключаемые блоком 29 управления с цикла абсорбции на цикл десорбции и обратно. В каждый момент времени один генератор работает в режиме генерации, второй - абсорбции, третий - в переходном режиме. Поскольку частота циклов расширительного устройства 24 составляет 1-2 Гц, а частота переключения генераторов-абсорберов 10- 10 Гц, то для согласованной работы и обеспечения эффективности процессов нагревания и охлаждения генераторов-абсорберов в процессе абсорбции и десорбции необходимо подключение не менее пяти генераторов-абсорберов, управляемых совместно с расширительным устройством с помощью блока 29 управления.

Формула изобретения

Криогенная установка, содержащая термосорбционный водородный компрессор, включающий по крайней мере два генератора-абсорбера с электронагревателями и охлаждающими змеевиками, и линии прямого и обратного потоков, соединённые последовательно линией прямого потока

водяной теплообменник, теплообменник предварительного охлаждения, азотную ванну, основной рекуперативный теплообменник, расширительное устройство, а также теплообменник нагрузки, отличающ а я с я тем, что, с целью увеличения холо- допроизводительности и ресурса работы, расширительное устройство выполнено в виде рабочей камеры с двумя ветвями, клапанами впуска, выпуска и перепуска и концевым теплообменником, причем одна ветвь камеры подключена к линии прямого потока после рекуперативного теплообменника через клапан впуска и к линии обратного потока перед теплообменником

нагрузки через клапан выпуска, на другой ветви камеры последовательно установлены клапан перепуска и погруженный в азотную ванну концевой теплообменник, клапаны электрически связаны через блок

управления с электронагревателями и регулирующими органами, установленными на охлаждающих змеевиках, а паровое пространство азотной ванны соединено с атмосферой через предварительный

теплообменник.

Изобретение м.б. использовано в криогенной технике. Сущность изобретения: криогенная установка включает термосорбционный водородный компрессор, содержащий несколько попеременно работающих генераторов-абсорберов 1 - 3 с электронагревателями и охлаждающими змеевиками, подключенных с помощью обратных каналов к линиям прямого и обратного потоков, по линии прямого потока установлены водяной теплообменник 18, трехпоточный теплообменник 19 предварительного охлаждения, азотная ванна 20, основной рекуперативный теплообменник 21. клапан 23 впуска в рабочую камеру 24, клапан 25 выпуска, теплообменник нагрузки 26. Другая ветвь рабочей камеры 24 через перепускной клапан 27 связана с концевым теплообменником 28, погруженным в азотную ванну 20, паровое пространство которой связано с атмосферой через теплообменник предварительного охлаждения 19. 1 ил. С/ С