Низкотемпературное теплообменное устройство Советский патент 1982 года по МПК F25J5/00 F28D17/02 

(54) НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЕ ТЕПЛООБМЕННОЕ УСТРОЙСТВО

1

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к устройствам для теплообмена между потоками криоагента в установках для сжижения или разделения газов, а также в криогентных рефрижераторах.

Известно низкотемпературное теплообменное устройство, содержащее расположенные в чередующихся холодном и теплом потоках криоагента регенераторы с размещенным в них адсорбентом; регенераторы выполнены в виде кожухов с отверстиями для входа и выхода криоагента, образующего вместе с адсорбентом криоаккумулирующую насадку I.

Однако использование в качестве криоаккумулирующей насадки части криоагента, циркулирующего через теплообменное устройство, при температуре и давлении, соответствующих периодам холодного и теплого дутья, приводит к десорбции криоагента в период холодного дутья с соответствующим поглощением теплоты от холодного .потока и адсорбции криоагента в период теплого дутья с передачей теплоты адсорбции теплому потоку, что уменьщает криоаккумулирующую способность насадки.

при этом не представляется возможным увеличить криоаккумулирующую способность насадки путем использования в качестве адсорбата другого, более эффективного вещества, кроме криоагента, при оптимальном давлении, отличающемся от давления последнего.

Наиболее близким к изобретению является низкотемпературное теплообменное устройство, содержащее расположенные в чередующихся холодном и теплом потоках

10 криоагента регенераторы с насадками в виде металлических труб, соединенных между собой капиллярами и заполненных газом 2. Однако недостаточная криоаккумулирующая способность такой насадки, ограниченная теплоемкостью газа, заключенного в трубах, приводит к увеличению разности температур между прямым и обратным потоками криоагента, в результате чего уменьщается термодинамическая эффективность процесса теплообмена и увеличивается за20трата энергии на работу холодильной установки.

Целью изобретения является повыщение термодинамической эффективности устройства путем увеличения криоаккумулирующей способности насадки.

Поставленная цель достигается тем, что низкотемпературное теплообменное устройство, содержащее расположенные в чередующихся холодном и теплом потоках криоагента регенераторы с насадками в виде металлических труб, соединенных между собой капиллярами и заполненных газом, снабжено адсорбентом, размещенным во внутренних полостях насадок, соединенных между собой газопроводом.

На чертеже представлено низкотемпературное теплообменное устройство.

Устройство состоит из двух регенераторов 1 и 2. Каждый регенератор имеет кожух 3 с верхними и нижними отверстиями для прямого или обратного потоков криоагента. Насадка каждого регенератора составлена из отдельных оребренных труб 4, заполненных газом, например гелием, и объединенных капиллярами 5 в единую систему. Устройство снабжено адсорбентом 6, например силикагелем, разл ещенным во внутренних полостях насадок, соединенных между собой газопроводом 7.

Устройство работает следующим образом.

Когда в регенераторе 1 осуществляют теплое дутье, т.е. через его верхнее отверстие подают прямой поток криоагента, температура ранее охлажденной насадки в этом регенераторе увеличивается и поток криоагента охлаждается не только за счет теплоемкости труб 4, силикагеля и гелия, но также за счет теплоты десорбции гелия. Десорбируемый во внутренней полости насадки регенератора 1 гелий по газопроводу 7 перетекает во внутреннюю полость насадки параллельного регенератора 2, где в это время осуществляют противоположный процесс, т. е. холодное дутье обратным потоком криоагента, который подают через нижнее отверстие. Насадку регенератора 2 при этом охлаждают, гелий адсорбируют с выделением теплоты, и обратный поток криоагента нагревают за счет теплоемкости массы труб 4, силикагеля, гелия и теплоты адсорбции последнего.

Размещение адсорбента (силикагеля) и газа (гелия) внутри полой насадки обеспечивает, независимо от давлений криоагента в периоды холодного и теплого дутья, дополнительный криоаккумулирующий эффект сорбции. Повышение криоаккумулирующей способности достигается также за счет соединения внутренних полостей насадок параллельных регенераторов, за счет чего стабилизируется давление адсорбата в процессах сорбции и повыщается тепловой эффект этих процессов.

Криоаккумулирующий эффект сорбции в диапазоне температур 8-20К в случае серебряной формы силикагеля достигает 0,1-0,3 Дж/(см -град) и составляет 15-50%по отношению к общей величине криоаккумулирующей способности насадки, равной 0,3-0,6Дж/(см. град).

Увеличение криоаккумулирующей способности насадок приводит к уменьщению разности температур при теплообмене между прямым и обратным потоками криоагента и позволяет сэкономить энергию холодильной установки.

Формула изобретения

Низкотемпературноетеплообменное

устройство, содержащее расположенные в чередующихся холодном и теплом потоках криоагента регенераторы с насадками в виде металлических труб, соединенных между собой капиллярами и заполненных газом, отличающееся тем, что, с целью повыщения термодинамической эффективности устройства путем увеличения криоаккумулирующей способности насадки, оно снабжено адсорбентом, размещенным во внутренних полостях насадок, соединенных между собой газопроводом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

К

t