Способ стабилизации работы криогенной установки Советский патент 1980 года по МПК F25B11/00 F25J1/00 

1

Изобретение относится к области криогенной техники и наиболее эффективно может быть использовано в гелиевых установках, работающих в ожижительно-рефрижераторном режиме.

Известны способы стабилизации работы криогенных установок за счет применения машинного оборудования с высокой степенью регулирования производительности 1.

Однако эти способы целесообразно использовать в криогенных установках малой и средней производительности, рабочий цикл которых построен на использовании расширительных машин поршневого типа. Для криогенных установок с турбодетандерами эти способы не эффективны.

Известен способ стабилизации работы криогенной установки с турбодетандерной ступенью, заключаюш,ийся в поддержании постоянным расхода обратного потока через эту ступень путем отвода избытка расхода при его увеличении и испарении жидкого криоагента при его недостатке 2.

Недостаток этого способа заключается в неэкономичности работы криогенной установки при отклонении величины нагрузки от

номинального значения. При увеличении величины обратного потока это происходит в результате испарения жидкого криоагента без какого-либо восстановления запаса последнего, а при уменьшении величины расхо, да обратного потока это обусловлено тем, что излишки холода выводят из сборника жидкого криоагента и подогревают до комнатной температуры вне криогенной установки.

Целью изобретения является повышение 10 экономичности работы установки в широком диапазоне изменения ее нагрузки.

Это достигается тем, что отвод избытка расхода производят непосредственно перед турбодетандерной ступенью, а испарение жидкого криоагента осуществляют путем

15 дополнительной подачи потока резервного газообразного криоагента.

На чертеже показана принципиальная схема криогенной установки для осуществления данного способа.

Установка подключена к охлаждаемому

20 объекту 1 и содержит турбодетандерную ступень 2 и дроссельную ступень 3. Турбодетандерная ступень 2 включает расходомер 4, установленный на ее линии 5 обратного потока, и снабжена обводной линией 6 с установленным на ней регулирующим вентилем 7, Дроссельная ступень 3 включает сборник 8 жидкого криоагента, в котором расположен распределитель 9, подключенный через вентиль 10 к ресиверам 11 с запасом резервного газообразного криоагента. Вентили 7 и 10 приводятся в действие по сигналам расходомера 4.

Установившийся режим работы криогенной установки характеризуется строгим соотношением технологических потоков, проходяших через турбодетандерную ступень 2 и дроссельную ступень 3. При этом вентили 7 и 10 закрыты.

В случае любого отклонения в тепловой нагрузке охлаждаемого объекта 1 происходит соответствуюш.ее изменение величины обратного потока из сборника 8 жидкого криоагента.

При увеличении обратного потока выше предельного значения по сигналу расходомера 4 открывается регулирующий вентиль 7 и через обводную линию 6 избыток расхода отводится из турбодетандерной ступени 2. Избыток расхода может быть закачан с помощью компрессора в ресиверы 11 для хранения резервного криоагента. При достаточном запасе теплообменной поверхности дроссельной ступени 3 при увеличении расхода обратного потока из сборника 8 жидкого криоагента холодопроизводительность ее возрастает, обеспечивая компенсацию возросшей тепловой нагрузки.

При уменьшении тепловой нагрузки количество обратного потока уменьшается, так как уменьшается газообразная составляющая потока, возвращаемого в сборник 8 жидкого криоагента из охлаждаемого объекта 1. Восстановление величины обратного потока происходит за счет подачи в сборник 8 жидкого криоагента потока резервного газообразного криоагента через распределитель 9 из ресиверов П.

Процесс восстановления величины обратного потока до номинальной величины сопровождается частичной компенсацией испаряемого из сборника 8 жидкого криоагента за счет конденсации вводимого резервного криоагента. При этом поддержание постоянной величины обратного потока будет происходить с накоплением жидкого хладагента в сборнике 8Воздействие на вентили 7 и 10 в обоих случаях по сигналам расходомера 4 продолжается до тех пор, пока величина обратного потока через турбодетандерную ступень 2 не установится в пределах номинальо ного значения, обеспечивающего стабильную работу криогенной установки.

Экономический эффект от реализации данного способа на установке мощностью 1200 Вт рефрижераторной и 300 л ожижительной нагрузки, предназначенной для захолаживания и криостатирования объектов, работающих в импульсном режиме, с непрерывной рабочей кампанией порядка 6000 ч в году составляет 60-80 тыс. рублей.

Формула изобретения

Способ стабилизации работы криогенной установки с турбодетандерной ступенью, заключающийся в поддержании постоянным

расхода обратного потока через эту ступень путем отвода избытка расхода при его увеличении и испарения жидкого криоагента при его недостатке, отличающийся тем, что, с целью повыщения экономичности работы

установки в а1ироком диапазоне изменения ее нагрузки, отвод избытка расхода производят непосредственно перед турбодетандерной ступенью, а испарение жидкого криоагента осуществляют путем дополнительной подачи потока резервного газообразного криоагента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Фастовский В. Г. и др. Криогенная техника. М., «Энергия, 1967, с. 167-182.

2.Вишнев И. П. и др. Зарубежные гелиевые криогенные установки. Обзорная информация ЦИНТИХИМНЕФТЕМАША, Серия ХМ-6, 1972, с. 15, рис. 5.