Установка для переохлаждения и выдачи сжиженного газа Советский патент 1993 года по МПК F17C9/00 

Изобретение относится к криогенной технике.

Известно техническое решение, позволяющее повысить эффективность процесса выдачи сжиженного газа путем отбора его части на выходе из насоса и распыления в паровом пространстве сосуда.

Однако при этом не обеспечивается стабильная бескавитационная работа насоса.

Наиболее близким техническим решением является установка для переохлаждения и выдачи сжиженного газа, содержащая сосуд, испаритель-переохладитель, насос, компрессор, трубопроводы подвода к сосуду газов наддува и отвода из него сжижен- ного газа, трубопровод отвода из испарителя-переохладителя образующихся паров.

В этой установке для поддержания создаваемой компрессором разности давлений в сосуде и испарительном пространстве испарителя-переохладителя используется

дроссель. Вследствие диссипации энергии в дросселе проходящий через него сжиженный газ нагревается, что увеличивает потери сжиженного газа на испарение при переохлаждении. Кроме того, насос, установленный на линии выдачи сжиженного газа потребителю и приводимый в действие внешним источником энергии, помимо дополнительных энергозатрат требует герметизации и теплоизоляции, что усложняет конструкцию установки.

Целью изобретения является повышение эффективности установки.

Указанная цель достигается тем, что в установке для переохлаждения и выдачи сжиженного газа,содержащей сосуд, испэ- ритель-переохладитель, компрессор, насос, трубопроводы подвода к сосуду газов наддува и отвода сжиженного газа, трубопровод отвода из испарителя-переохладителя образующихся паров, используется турбина,

XJ

О

&

1

подводящий патрубок которой присоединен к трубопроводу отвода сжиженного газа, а отводящий патрубок сообщается с испарительным пространством испарителя- переохладителя, причем насос подключен к валу турбины. Поток сжиженного газа, направляемый в испарительное пространство испарителя-переохладителя, проходя через турбину, раскручивает ее ротор, который в свою очередь приводит в действие насос для подачи сжиженного газа потребителю. При этом падение напора в турбине не является следст вйём диссипации энергии потока, а есть результат передачи этой энергии потоку жидкости, направляемому потребителю. Таким образом уменьшается потребляемая мощность установки и сокращаются потери сжиженного газа, на испарение. Турбину и насос (турбонасосный агрегат) целесообразно разместить внутри испари- теля-переохладителя и тем самым устранить необходимость герметизации и теплоизоляции агрегата, так как сам корпус испарителя-переохладителя герметичен и теплоизолирован.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена установка.

Установка содержит сосуд 1, испари- тель-переохладитель 2, компрессор 3 и размещенные внутри испарителя-переохладителя насос 4 и турбину 5. Подводящий патрубок турбины присоединен к трубопроводу 6 отвода сжиженного газа из сосуда, а отводящий патрубок сообщается с испарительным пространством испарителя-пере- охладителя, подводящий патрубок насоса присоединен к змеевику 7. Насос подключен к валу турбины.

Установка работает следующим образом.

Компрессор 3 откачивает пары из испарительного пространства испарителя-пере- охладителя 2 и часть этих паров нагнетает в сосуд 1, создавая разность давления в сосуде и испарителе-переохладителе. Поток сжиженного газа, поступающий из сосуда по трубопроводу 6, разделяется на два потока: активный и пассивный. Активный поток направляется в турбину, приводит агрегат в действие и отводится в испарительное пространство испарителя-переохладителя, где, благодаря низкому давлению, жидкость вскипает и за счет испарения охлаждается до температуры насыщенного пара, соответствующей давлению в этом

пространстве. Пассивный поток направляется в змеевик испарителя-переохладителя, где происходит рекуперативное переохлаждение сжиженного газа, и насосом направляется потребителю.

.За счет использования турбины сокращается потребляемая мощность установки и снижаются потери сжиженного газа на испарение. Размещение турбонасосного агрегата внутри испарителя-переохладителя

устраняет необходимость герметизации и теплоизоляции самого агрегата и упрощает его конструкцию.

В качестве примера рассмотрим установку для переохлаждения и выдачи сжиженного водорода, режим работы которой характеризуется следующими параметрами: температура жидкости в сосуде Ti 22K; температура переохлажденного продукта Т. 17К; перепад давлений в сосуде и испарителе-переохладителе Др 0,7 -106 Па; производительность установки по переохлажденному продукту G1 10 кг/с. Как показывает расчет, потребляемая мощность такой установки снижается по сравнению с

прототипом на 9 кВт, а расход жидкости на испарение сокращается на 2%. Формула изобр е т е н и я

1. Установка для переохлаждения и выдачи сжиженного газа, содержащая сосуд,

испаритель-переохладитель, компрессор, насос, трубопроводы подвода к сосуду газов наддува и отвода сжиженного газа; трубопровод отвода из испарителя-переохладителя образующихся паров, отличающ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности, она снабжена турбиной, подводящий патрубок которой присоединен к трубопроводу отвода сжиженного газа, а отводящий патрубок сообщен с

испарительным пространством испарителя- переохладйтеля, при этом насос расположен на одном валу с турбиной.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что турбина и насос размеще- ны внутри испарителя-переохладителя.

Использование: в области криогенной техники для повышения эффективности установки. Сущность изобретения: установка содержит сосуд, испаритель-переохлади- тель, компрессор, трубопроводы подвода к сосуду газов наддува и отвода из него сжиженного газа, трубопровод отвода из испа- рителя-переохладителя образующихся паров и турбонасосный агрегат, в котором турбина подключена к трубопроводу отвода сжиженного газа и сообщена с испарительным пространством испаритёля-переохла- дителя. При этом турбонасосный агрегат размещен внутри испарителя-переохлади- теля. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.