Криогенная установка Советский патент 1993 года по МПК F25B9/02 F25J1/02 

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к криогенной технике, и может быть использовано в криогенных рефрижераторных и ожижительных установках.

Цель изобретения - повышение надежности и экономичное ™.

Для пояснения сущности на чертеже представлена схема криогенной установки.

Криогенная установка, например, гелиевая, состоит из: источника криоагента высокого давления, например, компрессора 1, блока охлаждения 2, блока очистки 3.

В свою очередь блок охлаждения 2 состоит из ступени предварительного охлаждения 4, теплообменников 5, 6, 7, 8, установленных последовательно на прямом потоке 9, детандеров 10 и 11, установленных последовательно на Детандерном потоке 12, являющемся частью прямого потока 9, дроссельной ступени охлаждения 13, сборника жидкостного криоагента 14 и вентиля 15, регулирующего подачу криоагента в установку.

Ступень предварительного охлаждения состоит из теплообменника 16, например трехпоточного, и теплообменника 17, выполненного например, в виде ванны с жидким криоагентом, например азотом, подаваемым по линии 18.

Дроссельная ступень охлаждения 13 состоит из двух последовательно расположенных теплообменников 19 и 20 и двух, регулирующих вентилей 21 и 22, предназначенных для дросселирования прямого потока 9 криоагента.

Блок очистки 3 состоит из теплообменника-вымораживателя 23, через который проходит вспомагательный поток 24, отбираемый от линии прямого потока 9, фильтра-адсорбера 25 и вентиля 26, регулирующего расход вспомагательного потока 24. Причем точка отбора вспомагательного потока 24 расположена перед дроссельной ступенью охлаждения 13.

00

о ю

ю о о

Теплообменник-вымораживэтель 23 и фильтр-адсорбер 25 установлены последовательно на линии прямого потока ступени предварительного охлаждения 4.

На выходе из фильтра-адсорбера 25 линия прямого потока 9 проходит противотоком теплообменник-вымораживэтель 23.

На выходе из блока очистки вспомага- тельный поток 24 подключен через теплооб- менники 5 и б блока охлаждения к детандерному потоку 12 после первого детандера 10.

Обратный поток 26 низкого давления, выходящий из сборника жидкого криоагеи- та 14 и состоящий из паров испаряющегося криоагента, служит для охлаждения прямого потока 9 в теплообменниках 5, 6, 7, 8, 19 и 20 блока охлаждения.

При работе криогенной установки обратный поток 26 гелия сжимается в компрессоре 1 и в виде прямого потока 9 высокого давления поступает в блок охлаждения 2, где охлаждается в теплообменниках 16 и 17 ступени предварительного охлаждения 4 обратным потоком 26 и потоком жидкого криоагента 18, например азота.

После охлаждения в ванне 17 до температуры, близкой к температуре жидкого азота 18, прямой поток 9 подается в блок очистки 3, где охлаждается до температуры (25-28 К), при этом происходит вымерзание примесей на стенках каналов теплообмен- ника-вымораживателя 23, а примеси,находящиеся в потоке в виде твердых частиц или газов,задерживаются в фильтре-адсорбере 25.

Затем после фильтра -адсорбера 25 прямой поток гелия высокого давления противотоком .направляется в теплообменник-выморажива- тель 23, где нагревается до температуры, близкой к температуре прямого потока 9 после последнего теплообменника 17, ступени предварительного охлаждения 4, и подается в блок охлаждения 2. Проходит последовательно теплообменники 5, 6,7,8,19 и 20, где охлаждается, и после дросселирования в регулируквдих оен- тилях21 и 22 поступает в виде парожидкостной смеси в сборник жидкого гелия 14. Из сборника 14 пары гелия обратным потоком 26 проходят последовательно теплообменники 20, 19, 8,7, 6,5 и 16, где нагреваются до температуры близкой к температуре окружающей среды и поступает на всасывание компрессора 1, Цикл замыкается.

Часть гелия высокого давления в виде детандерного потока 12, отбирается от прямого потока 9 после теплообменника 5, расширяется в детандере 10 и после охлаждения обратным потоком 26 в теплообменнике 7 и расширения во втором детандере 11, соединяется с обратным потоком 26, выходящим из теплообменника 19 дроссельной ступени охлаждения 13.

Вспомагательный поток 24, являющийся частью прямого потока 9 ( 3 %) отбирается перед первь м теплообменником 19 дроссельной ступени охлаждения 13 и после дросселирования в вентиле 26 подается

в теплообменник-вымораживатель 23 для охлаждения идущего навстречу прямого потока 9. Затем охлаждается в теплообменниках 5 и 6 блока охлаждения 2 обратным потоком 26 и соединяется с детандерным

потоком 12 после первого детандера 10.

При р аботе в ожижительном режиме и в случае подпитки подача криоагента (гелия) в установку осуществляется через регулирующий вентиль 15.

По сравнению с прототипом в данном изобретении повышается надежность уста-, новки вследствие снижения концентрации примесей в гелии в 10-30 раз. При этом время до критического уровня засорения каналов твердыми примесями, соответственно, увеличивается. Поэтому постепенные отказы установки вследствие засорения практически исключаются. Остаются только внезапные, вызванные поломкой отдельных

элементов.

Формула изобретения

Криогенная установка, содержащая ис- точник криоагента высокого давления с линиями прямого и обратного потоков, на которых установлены теплообменники ступени предварительного охлаждения, блока охлаждения и дроссельной ступени охлаж- дения, линию детандерного потока с по мень- шей мере двумя последовательно установленными детандерного, сборник жидкого криоагента и блок очистки, выполненный в виде теплообменника-выморажи

вателя, через который, проходит

вспомагательный поток, отбираемый от линии прямого потока, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и экономичности, блок очистки снабжен филь0 гром-адсорбером, причем теплообменник- вымораживатель и фильтр-адсорбер установлены последовательно на линии прямого потока после ступени предварительного охлаждения, на выходе из фильт5 pa-адсорбера линия прямого потока проходит противотоком теплообменник-вымораживатель, точка отбора вспомагатель- ного потока расположена перед дроссельной ступенью охлаждения, а на выходе из блока очистки вспомагательный по

ток подключен через теплооб- тендерному потоку после первого детандп- менники блока охлаждения к дё- р а.

Использование: криогенная техника, рефрижераторные и ожижительные установки. Сущность изобретения: криогенная установка имеет блок очистки, выполненный в виде теплообменника-вымораживателя с фильтром-адсорбером. Через теплообмен- ник-вымораживатель проходит вспомага- тельный поток, отбираемый от линии прямого потока перед дроссельной ступенью охлаждения, и подключенный на выходе из блока очистки через теплообменники блока охлаждения к детан- дерному потоку после первого детандера. 1 ил.