Способ производства холода в криогенной установке Советский патент 1982 года по МПК F25B9/00 F25J1/02 

(54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ХОЛОДА В КРИОГЕННОЙ

I

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к способу производства холода в криогенных установках, и может быть применено при создании криогенных установок.

Известен снособ производства холода в криогенной установке.с помощью циркуляционного контура путем сжатия газообразного хладагента, охлаждения его прямого потока обратным с последующим разделением на две части, одну из которых используют для компенсации необратимых потерь, а другую - адиабатически расширяют и направляют потребителю, причем из обратного потока отбирают часть при его минимальной температуре П Недостатком известного способа является его недостаточная термодинамическая эффективность вследствие больших потерь от необратимости процесса теплообмена между прямым и обратным потоками. Это происходит от того, что не учитьтается характер изменения реальнь1х свойств криогента в зависимости от температурного уровня теплового взаимодействия прямого и обратного потоков между собой. Кроме того, известным спосоУСТАНОВКЕ

j6oM нельзя получить чистый хладагент, который выводится из установки, предназначенной для его реализации.

Цель изобретения - повышение термодинамической эффективности способа производства холода в криогенной установке, а также получение чистого хладагента.

Поставленная цель достигается тем, что отобранную часть обратного потока адиабатически сжимают до давления прямого потока перед его расширением и смешивают с последним на температурном уровне, соответствуюшем температурному уровню обратного потока после, сжатия.

Отобранную часть обратного потока после ее диабатического сжатия нагревают с помощью автономного потока ;и смеишвают с прямым потоком после его сжатия, причем дополнительно осуществляют ввод в контур автономного потока и вьюод из контура части обратного потока в разных количествах.

На чертеже изображена схема криогенной установки, в которой осуществляется прешта гаемый способ. 39 Криогенная устанрвка содержит циркуляционньш контур с компрессором 1, прямой поток 2 хладагента, обратный поток 3 хлад агента, теплообменник 4, детандер 5, теплообменники 6 и 7, детандер 8, потребитель 9 холода, компрессор 10 и вентиль 11. На линии выхода части обратного потока 3 из компрессора 10 установлен вентиль 12 и теплообменник 13. Для ввода автономного потока 14 в циркуляционньш контур установка содержит дополнительный блок, содержащий баллон 15, редук тор 16, вентиль 17, компрессор 18, газгольдер 19, адсорберы 20 и 21 и вентиль 22. Для вывода части обратного потока 3 хладагента из циркуляционного контура используются вентиль 23, компрессор 24, баллон 25 и вентиль 26. В циркуляционном контуре газообразный хладагент оютмают в компрессоре 1. Прямой поток 2 газообразного хладагента охлаждают его обратным потоком 3 в теплообменнике 4, разделяют на две части, одну из которых расширяют в детандере 5 и используют для компенсации необратимых потерь в теплообменнике 6, а другую охлаждают в теплообменниках 6 и 7, адиабатически расширяют в детанде ре 8 и направляют в потребитель 9 холода. Обратный поток 3 хладагента из потребителя 9 холода разделяют также на две части. Одна часть его идет на охлаждение прямого потока 2 :В теплообменники 7, 6 и 4 и поступает в компрессор 1. Другую часть, отобранную при минимальной температуре, адиабатичес к t сжимают в нагнетателе 10 до давления пря мого потока 2 перед его адиабатическим расширением и смешивают с прямым потоком 2 на температурном уровне, соответствующем температурному уровню обратного потока 3 после сжатия, что достигается открытием вентиля 11. , При получении в установке чистого хладаген та вентиль 11 закрывают, а открьшают вентиль 12. Часть обратного потока 3 после ади- . абатического сжатия нагревают в теплообменнике 13 автономным потоком 14 и смешивают с прямым потоком 2 после его сжатия в ком прессоре 1. Автономный поток 14 вводится в теплообменник 13 из баллона 15 при давлении Прямого потока 2 в циркуляционном кон туре, которое поддерживается редуктором 16. При необходимости полного опорожнения баллона 15 подачу автономного потока 14 хлад-, areiiTa осуществляют через вентиль 17 с помощью компрессора 18. Давление на линии всасьшания компрессора 18 обеспечивается за счет газгольдера 19. Автономный поток 14 охлаждают в теплообменнике 13, очищают в адсорберах 20 и 21 и через вентиль 22 вводят в циркуляционный контур. Вывод из циркуляционного контура части обратного потока 3, равной по величине автономному потоку 14, осуществляется через вентиль 23. Эту часть чистого хладагента сжимают в компрессоре 24 до высокого давления и направляют в баллон 25. Закачка хладагента в баллон 25 до давления прямого потока 2 осуществляется компресором 1 через вентиль 26. Использование предлагаемого способа позволяет получить чистый хладагент в нужном количестве и значительно повысить термодинамическую эффективность криогенной установки за счет снижения необратимых потерь в теплообмешшке 7. Кроме того, уменьшаются затраты работы в установке в целом за счет уменьшения удельных затрат на компримировання на пониженном температурном уровне . процесса сжатия. Формула изобретения 1.Способ производства холода в криогенной установке с помощью циркуляционного контура, путем сжатия газообразного хладагента, охлаждения его прямого потока обратным с последующим разделением на две части, одну из которых используют для компенсации необратимых потерь, а другую адиабатически расширяют и направляют потребителю, причем из обратного- потока отбирают часть при его минимальной температуре, отличающийс я тем, что, с целью повышения термодинамической эффективности, отобранную часть обратного потока адиабатически сжимают до давления прямого потока перед его расширением и смешивают с последним на температурном уровне, соответствующем температурному уровню обратного потока после сжатия. 2.Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью получения чистого хладагента, отобранную часть обратного потока после ее адиабатического сжатия нагревают с помощью автономного потока и смешивают ; прямым потоком после его сжатия, причем дополнительно осуществляют ввод в контур автономного потока и вьшод из контура части )братного потока в равных количествах. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР №623073, кл. F 25 J 1/00, 1974.