Способ охлаждения газа и установка для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК F25B13/00 

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано при воспроизведении программных режимов охлаждения элементов сверхзвуковых летательных аппаратов, при охлаждении аппаратуры в климатических установках, а также при испытании материалов.

Известен способ охлаждения газа путем смешения его с жидким хладоагентом, Заключающийся в том, что в поток газа через форсунки.в распыленном состоянии подают жидкий хладоагент, например азот. Температуру потока газа регулируют величиной расхода жидкого хладоагента.

Для реализации способа применяют установки, содержащие сосуды Дьюара (или танки с жидким хладоагентом), смесительную камеру с форсункой для распыления жидкого хладоагента в потоке охлаждаемого газа, сосуды высокого давления или насосы для подачи жидкого хладоагента к форсункам, патрубки для подачи жидкого хладоагента к форсункам, патрубки для ввода теплого и вывода охлажденного газа.

Недостатком такого способа являются большие потери о форсунках на испарение жидкого хладоагента.

Установка, в которой реализуется известный способ, сложна и имеет невысокую надежность из-за большого количества вспомогательных агрегатов.

Цель изобретения - повышение экономичности и упрощение процесса охлаждения.

Это достигают тем, что смешение газа с хладоагентом и охлаждение его до заданной температуры производят путем полного или частичного барботирования газа через слой жидкого хладоагента,

Способ охлаждения газа реализуют в установке, содержащей смесительную камеру с патрубками для ввода теплого и вывода охлажденного газа. Смесительная камера выполнена в виде частично заполненной жидким хладагентом емкости, а патрубок ввода теплого газа подключен к ее жидкостной полости и снабжен на выходном участке перфорированным коллектором, при этом патрубки ввода теплого и выводы охлажденного газа соединены байпасным трубопроводом с установленным на нем вентилем.

На чертеже изображена принципиальная схема установки.

Установка содержит патрубок 1 ввода теплого-газа, выходной участок 2 которого

снабжен перфорированным коллектором 3. установленным в донной части жидкой полости 4.смесительной камеры 5. Патрубок 6 вывода охлажденного газа соединен с газовой полостью 7 смесительной камеры, при этом патрубки ввода теплого и вывода охлажденного газа соединены байпасным трубопроводом 8 с установленным на нем вентилем 9, которым регулируют температу0 ру охл ажде н но го газа.

Установка работает следующим образом.

В патрубок 1 подают газ, который через выходной участок 2 поступает в перфорированный коллектор 3 и через отверстия в коллекторе в виде пузырьков начинает барботировать через слой жидкого хладоагента. При барботировании газа происходит его охлаждение путем контактного

0 соприкосновения с жидким хладоагентом и за счет использования теплоты испарения жидкого хладоагента. Охлажденный газ поступает в газовую полость 7 смесительной камеры, где дополнительно охлаждается за

5 счет смешения его с парами жидкого хладоагента, и через патрубок 6 вывода охлажденного газа поступает к потребителю. Температуру охлажденного газа регулируют путем перепуска части теплого газа через

0 байпасный трубопровод 8 (частичное барботирование)с помощью вентиля 9.

Преимуществами описываемого способа и установки для его осуществления являются; упрощение процесса охлаждения газа

5 (отсутствие распыливающих форсунок, насосов, баллонов, арматуры и пр.); уменьшение затрат на проведение испытаний в результате снижения расхода жидкого хладоагента за счет уменьшения тепловых потерь (экспериментально установлено, что затраты на проведение испытаний сокращаются на 20% по сравнению с известным способом); снижение стоимости установки за счет исключения системы распиливания

5 жидкого хладоагента (насосов, форсунок, арматуры и пр.); уменьшение габаритов установки и упрощение системы автоматики, что приводит к повышению зкономичиости и надежности установки.

(56) Старчевский И.П. Создание и исследование установки азотного программного охлаждения для испытаний злементов авиационных конструкций. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. Одессз ОТИХП, 1974, с. 13-21. Формула изобретения 1.Способ охлаждения газа путем его смешения с кипящим хладагентом, например жидким азотом, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности и упрощения проведения процесса, смешение газа с хладагентом и охлаждение его до заданной температуры производят путем полного или частичного барботирования газа через слой жидкого хладагента. 2.Установка для охлаждения газа, содержащая смесительную камеру с патруб5948р. JQ 1 086 ками для ввода теплого и еыпода охлажденного газа, отличающаяся тем, что смесительная камера выполнена в виде чостично заполненной жидким хпадагентом емкости и патрубок ввода теплого газа подключен к ее жидкостной полости и снабжен на выходном участке перфорированным коллектором. 3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что патрубки ввода теплого и вы1зода охлажденного газа соединены байпасным трубопроводом с установленным на нем вентилем. owP)(sHHUii i za3