RU2514802C2 - Evaporator of cryogenic liquid - Google Patents
Evaporator of cryogenic liquid Download PDFInfo
- Publication number
- RU2514802C2 RU2514802C2 RU2012103680/06A RU2012103680A RU2514802C2 RU 2514802 C2 RU2514802 C2 RU 2514802C2 RU 2012103680/06 A RU2012103680/06 A RU 2012103680/06A RU 2012103680 A RU2012103680 A RU 2012103680A RU 2514802 C2 RU2514802 C2 RU 2514802C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shell
- channels
- evaporator
- cryogenic
- shells
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 8
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 102200068707 rs281865211 Human genes 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в криогенной технике для испарения газообразных сред, находящихся в жидком состоянии, в ракетно-космической технике и в народном хозяйстве, например, для газификации сжиженных газов и их смесей.The invention relates to the field of heat engineering and can be used in cryogenic technology for the vaporization of gaseous media in a liquid state, in space rocket technology and in the national economy, for example, for gasification of liquefied gases and mixtures thereof.
Для решения перспективных технических задач возникает необходимость в испарителе-газификаторе с развитой поверхностью нагрева, компактного, простого по конструкции, малой массы, для относительно больших расходов (более 10 кг/с) испаряемого теплоносителя и работоспособного при высоких давлениях (более 10 МПа).To solve promising technical problems, there is a need for an evaporator-gasifier with a developed heating surface, compact, simple in design, low weight, for relatively high flow rates (more than 10 kg / s) of the evaporated coolant and operable at high pressures (more than 10 MPa).
Известен испаритель криогенной жидкости (далее испаритель), содержащий корпус с расположенными в нем концентрично перегородками, змеевик с криогенным продуктом, выполненный из двух частей, одна из которых расположена между корпусом и перегородкой, а другая - между перегородками, электронагреватели, расположенные в центральной части корпуса. Пространство между корпусом и наружной перегородкой заполнено водой, образующей ледяной экран (а.с. №932094, MПК: F17C 9/02, 1982).Known evaporator of cryogenic liquid (hereinafter the evaporator), comprising a housing with concentric partitions located therein, a coil with a cryogenic product made of two parts, one of which is located between the housing and the partition, and the other between the partitions, electric heaters located in the central part of the housing . The space between the case and the outer partition is filled with water forming an ice screen (AS No. 932094, IPC: F17C 9/02, 1982).
Основными недостатками данного испарителя являются:The main disadvantages of this evaporator are:
- использование воды в устройстве усложняет конструкцию, ограничивает выбор максимальных величин температуры и давления теплоносителя, что в свою очередь приводит к ограничению максимальной тепловой мощности, увеличению общей массы конструкции и увеличению времени выхода устройства на режим и, кроме того, накладывает дополнительные требования по соблюдению герметичности корпуса, а также к чистоте применяемой воды, кроме этого, электронагреватели имеют ограниченный срок службы и их наличие приводит к необходимости иметь источник электропитания к ним с аппаратурой управления.- the use of water in the device complicates the design, limits the choice of the maximum values of temperature and pressure of the coolant, which in turn leads to a limitation of the maximum thermal power, an increase in the total mass of the structure and an increase in the time the device goes into operation and, in addition, imposes additional requirements for maintaining tightness housing, as well as the purity of the water used, in addition, electric heaters have a limited service life and their presence leads to the need to have an electric source Tracking them with control equipment.
Известен испаритель криогенной жидкости, содержащий корпус, в котором расположены теплообменные элементы, нагреватель, при этом корпус выполнен в виде двухслойных цилиндрических оболочек, образующих кольцевую полость для прохода греющего теплоносителя, каждая из оболочек состоит из двух жестко соединенных между собой цилиндров, между которыми образованы каналы, объединенные в коллекторы для подвода и отвода криогенного продукта, при этом на входе в кольцевую полость закреплена крышка, в которой установлены смесительные элементы и воспламеняющее устройство, а на выходе закреплен газовод (патент РФ №2347972, МПК: F17C 9/02, 10.07.2007 - прототип).Known evaporator of cryogenic liquid containing a housing in which heat exchange elements, a heater are located, while the housing is made in the form of two-layer cylindrical shells forming an annular cavity for passage of the heating fluid, each of the shells consists of two cylinders rigidly interconnected, between which channels are formed combined into collectors for supplying and discharging a cryogenic product, while at the entrance to the annular cavity a lid is fixed, in which mixing elements and plamenyayuschee device, and the output is fixed gazovod (RF patent №2347972, IPC:
Испаритель работает следующим образом.The evaporator operates as follows.
Испаряемая среда, например криогенная жидкость, подается двумя потоками по подводящим трубам в коллекторы и по каналам внутренней оболочки и наружной оболочки поступает, постепенно испаряясь, к коллекторам, из которых отводится по отводящим трубопроводам в сторону потребителя.Evaporated medium, for example cryogenic liquid, is supplied in two streams through the supply pipes to the collectors and through the channels of the inner shell and the outer shell flows, gradually evaporating, to the collectors, from which it is discharged through the discharge pipes to the consumer side.
Течение испаряемой среды может осуществляться как «по потоку», так и «противотоком» по отношению к движению греющей среды.The flow of the evaporated medium can be carried out both “downstream” and “counterflow” with respect to the movement of the heating medium.
Греющая среда - теплоноситель - продукты сгорания какого-либо горючего, например керосина, спирта, природного газа и т.д., температура которых может достигать от 900 К до 2200 К (регулируется соотношением расходов компонентов топлива) и лимитируется только свойствами применяемых материалов, движется от огневой стенки крышки в сторону газовода, по пути отдавая тепло испаряемой среде, протекающей по каналам оболочек.Heating medium - heat carrier - products of combustion of any fuel, for example kerosene, alcohol, natural gas, etc., the temperature of which can reach from 900 K to 2200 K (regulated by the ratio of fuel components) and is limited only by the properties of the materials used, moves from the fire wall of the cover towards the gas duct, giving off heat along the evaporated medium flowing through the channels of the shells along the way.
Подготовка компонентов топлива к процессу горения: перемешивание, распыл - осуществляется смесительными элементами, а для воспламенения смеси служит воспламеняющее устройство.Preparation of fuel components for the combustion process: mixing, spraying is carried out by mixing elements, and an ignition device is used to ignite the mixture.
Недостатками данного испарителя являются значительная сложность конструкции и сборки, а также значительные габариты и вес, обусловленные принятой компоновкой элементов конструкции испарителя.The disadvantages of this evaporator are the significant complexity of the design and assembly, as well as the significant dimensions and weight due to the adopted layout of the structural elements of the evaporator.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, улучшение технических характеристик и расширение функциональных возможностей испарителя.The objective of the invention is to remedy these disadvantages, improve technical characteristics and expand the functionality of the evaporator.
Решение поставленной задачи достигается за счет того, что в предложенном испарителе криогенной жидкости, содержащий корпус, в котором расположены теплообменные элементы, нагреватель, при этом корпус выполнен в виде, как минимум, двух двухслойных оболочек, наружной и внутренней, образующих кольцевую полость для прохода греющего теплоносителя, причем каждая из оболочек состоит из двух жестко соединенных между собой обечаек, между которыми образованы каналы, объединенные в коллекторы для подвода и отвода криогенного компонента, при этом на входе в кольцевую полость закреплена крышка, в которой установлены смесительные элементы и воспламеняющее устройство, а на выходе установлен газовод, согласно изобретению, оболочки корпуса выполнены профилированными и содержат, как минимум, цилиндрическую часть и сужающуюся часть в виде конфузора, предпочтительно, коническую, с образованием кольцевой полости с каналами для прохода криогенного компонента между указанными частями, при этом ребра, образующие каналы для прохода криогенного компонента во внутренней оболочке, выполнены на внутренней поверхности цилиндрической части наружной обечайки, при этом на сужающейся части обечайки указанные ребра выполнены на внешней поверхности внутренней сужающейся части обечайки, причем внутри конической части, предпочтительно, в ее центральной зоне, установлен патрубок, соединенный с полостью внутренней оболочки, а коллекторы подвода и отвода криогенного компонента во внутреннюю полость наружной оболочки расположены на упомянутой сужающейся части наружной оболочки.The solution to this problem is achieved due to the fact that in the proposed evaporator of cryogenic liquid containing a housing in which heat exchange elements are located, a heater, the housing is made in the form of at least two two-layer shells, external and internal, forming an annular cavity for the passage of heating heat carrier, and each of the shells consists of two shells rigidly interconnected, between which channels are formed, combined into collectors for supply and removal of the cryogenic component, while and at the entrance to the annular cavity a lid is fixed, in which mixing elements and an ignition device are installed, and a gas duct is installed at the outlet, according to the invention, the shells of the housing are profiled and contain at least a cylindrical part and a tapering part in the form of a confuser, preferably conical, with the formation of an annular cavity with channels for the passage of the cryogenic component between these parts, while the ribs forming the channels for the passage of the cryogenic component in the inner shell are made and on the inner surface of the cylindrical part of the outer shell, while on the tapering part of the shell, these ribs are made on the outer surface of the inner tapering part of the shell, and a pipe connected to the cavity of the inner shell is installed inside the conical part, preferably in its central zone, and the supply manifolds and the discharge of the cryogenic component into the inner cavity of the outer shell are located on said tapering part of the outer shell.
В варианте исполнения, смесительные элементы выполнены в виде двухкаскадных форсунок, что позволяет проводить генерацию греющего теплоносителя в диапазоне температур от 900 К до 2200 К.In an embodiment, the mixing elements are made in the form of two-stage nozzles, which allows the generation of a heating coolant in the temperature range from 900 K to 2200 K.
В варианте исполнения, внутренние цилиндры, со стороны греющего теплоносителя, выполнены из материала с повышенной теплопроводностью, что позволяет повысить величины коэффициента теплоотдачи от греющего теплоносителя к испаряемой среде.In an embodiment, the inner cylinders, on the side of the heating medium, are made of a material with increased thermal conductivity, which makes it possible to increase the values of the heat transfer coefficient from the heating medium to the evaporated medium.
В варианте исполнения, в патрубке газовода установлена подвижная опора.In an embodiment, a movable support is installed in the gas pipe.
В варианте исполнения, на корпус и газовод нанесена теплоизоляция, что позволяет уменьшить потери тепла в окружающее пространство.In an embodiment, thermal insulation is applied to the casing and gas duct, which allows to reduce heat loss to the surrounding space.
В варианте исполнения, коллектор подвода одного из компонентов топлива к смесительным элементам размещен внутри корпуса испарителя, что позволяет уменьшить диаметральные размеры корпуса.In an embodiment, the collector for supplying one of the fuel components to the mixing elements is located inside the evaporator body, which allows to reduce the diametrical dimensions of the body.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан продольный разрез испарителя, на фиг.2 - поперечный разрез А-А цилиндрической части тракта внутренней оболочки, на фиг.3 - поперечный разрез Б-Б конической части тракта внутренней оболочки, на фиг.4 - разрез смесительной головки в варианте исполнения. На фиг.2 и 3 знаком «·» показано движение криогенной жидкости по направлению к смесительной головке, а знаком «+» - от нее.The invention is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a longitudinal section of the evaporator, Fig. 2 is a transverse section aa of the cylindrical part of the inner shell tract, Fig. 3 is a transverse section bb of the conical part of the inner shell tract, in fig. 4 is a sectional view of a mixing head in an embodiment. In figures 2 and 3, the "·" sign shows the movement of the cryogenic liquid towards the mixing head, and the "+" sign - from it.
Испаритель криогенной жидкости содержит корпус 1, который выполнен в виде двух двухслойных оболочек 2 и 3, образующих кольцевую полость 4 для прохода греющего теплоносителя. Каждая из оболочек 2 и 3 состоит из двух жестко соединенных между собой обечаек 5, 6 и 7,8 соответственно.The cryogenic liquid evaporator contains a
Обечайки 5, 6 и 7, 8 корпуса 1 выполнены профилированными и содержат цилиндрические части 9, 10 и 11, 12 и сужающиеся части 13, 14 и 15, 16 соответственно.The
В каждой оболочке 2 и 3 выполнены каналы 17 и 18 соответственно.In each
Каналы 17 на цилиндрической части 10 оболочки 2 выполнены на внутренней поверхности обечайки 6, а на сужающейся части 13 оболочки 2 - на наружной поверхности указанной части. Между собой обечайки 5, 6 и 13, 14 соединены по вершинам ребер, образующим пазы.The
Каналы 17 внутренней оболочки 2 соединяются с коллекторами подвода 19 и отвода 20. Каналы 18 наружной оболочки 3 соединяются с коллекторами подвода 21 и отвода 22. На входе в кольцевую полость 4 закреплена крышка 23, в которой установлены смесительные элементы 24 и воспламеняющее устройство 25. На выходе из кольцевой полости 4 установлен газовод 26.The
Внутри газовода 26 установлена опора 27 с возможностью скольжения по внутренней цилиндрической части газовода при нагреве или охлаждении различных составных частей конструкции.Inside the
На наружной поверхности корпуса 1 установлен коллектор 28 для подвода одного из компонентов топлива к смесительным элементам 24.A
Испаритель работает следующим образом.The evaporator operates as follows.
Испаряемая среда, например криогенная жидкость, подается двумя потоками по подводящим трубам в коллекторы 19, 21 и по каналам 17 внутренней оболочки 2 и каналам 18 наружной оболочки 3 поступает, постепенно испаряясь, к коллекторам 20, 21, из которых отводится по отводящим трубопроводам в сторону потребителя.The evaporated medium, for example, cryogenic liquid, is supplied in two streams through the supply pipes to the
Во внутреннюю полость 18 наружной оболочки 3 криогенную жидкость подают из коллектора 21, расположенного на сужающейся части наружной оболочки, причем подают таким образом, что заполненные каналы равномерно чередуются с незаполненными, пропускают криогенную жидкость через всю оболочку 3, затем разворачивают в начальной части цилиндрической оболочки и возвращают к выходному коллектору 22, расположенному в сужающейся части, через оставшуюся часть каналов.In the
Течение испаряемой среды может осуществляться как «по потоку», так и «противотоком» по отношению к движению греющей среды.The flow of the evaporated medium can be carried out both “downstream” and “counterflow” with respect to the movement of the heating medium.
Греющая среда - теплоноситель - продукты сгорания какого-либо топлива, например керосина, спирта, природного газа и т.д., температура которых может достигать от 900 К до 2200 К, движется от огневой стенки крышки 23 в сторону газовода 26, по пути отдавая тепло испаряемой среде, протекающей по каналам 17 и 18 оболочек 2 и 3 соответственно.Heating medium - heat carrier - products of combustion of any fuel, for example kerosene, alcohol, natural gas, etc., the temperature of which can reach from 900 K to 2200 K, moves from the fire wall of the
Перемешивание и распыл осуществляется смесительными элементами 24, а для воспламенения смеси служит устройство 25.Mixing and spraying is carried out by the
В варианте исполнения, коллектор 28 для подвода одного из компонентов топлива к смесительным элементам 24 установлен на внутренней поверхности корпуса 1.In an embodiment, a
Использование предлагаемого изобретения позволит улучшить массово-габаритные характеристики испарителя, упростить его конструкцию и сборку.Using the proposed invention will improve the mass-dimensional characteristics of the evaporator, simplify its design and assembly.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012103680/06A RU2514802C2 (en) | 2012-02-02 | 2012-02-02 | Evaporator of cryogenic liquid |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012103680/06A RU2514802C2 (en) | 2012-02-02 | 2012-02-02 | Evaporator of cryogenic liquid |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012103680A RU2012103680A (en) | 2013-08-10 |
| RU2514802C2 true RU2514802C2 (en) | 2014-05-10 |
Family
ID=49159226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012103680/06A RU2514802C2 (en) | 2012-02-02 | 2012-02-02 | Evaporator of cryogenic liquid |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2514802C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2597633C1 (en) * | 2015-08-17 | 2016-09-10 | Владислав Юрьевич Климов | Vaporizer for liquefied hydrocarbon gas |
| RU2611225C1 (en) * | 2016-01-27 | 2017-02-21 | Владислав Юрьевич Климов | Cryogenic liquid evaporator |
| RU2614552C1 (en) * | 2016-02-03 | 2017-03-28 | Владислав Юрьевич Климов | Cryogenic liquid evaporator |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06221499A (en) * | 1992-12-29 | 1994-08-09 | Praxair Technol Inc | Method and device for evaporation of extremely low temperature liquid |
| RU2239121C2 (en) * | 2002-01-28 | 2004-10-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Сибирский химический комбинат" | Evaporator for cryogenic liquid |
| RU63486U1 (en) * | 2007-01-09 | 2007-05-27 | Александр Прокофьевич Усачев | EVAPORATING DEVICE FOR LIQUID HYDROCARBON GAS |
| RU2347972C1 (en) * | 2007-07-10 | 2009-02-27 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" | Cryogenic liquid evaporator |
| JP2009209995A (en) * | 2008-03-03 | 2009-09-17 | Ihi Corp | Liquefied natural gas vaporizer and liquefied natural gas vaporization system |
-
2012
- 2012-02-02 RU RU2012103680/06A patent/RU2514802C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06221499A (en) * | 1992-12-29 | 1994-08-09 | Praxair Technol Inc | Method and device for evaporation of extremely low temperature liquid |
| RU2239121C2 (en) * | 2002-01-28 | 2004-10-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Сибирский химический комбинат" | Evaporator for cryogenic liquid |
| RU63486U1 (en) * | 2007-01-09 | 2007-05-27 | Александр Прокофьевич Усачев | EVAPORATING DEVICE FOR LIQUID HYDROCARBON GAS |
| RU2347972C1 (en) * | 2007-07-10 | 2009-02-27 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" | Cryogenic liquid evaporator |
| JP2009209995A (en) * | 2008-03-03 | 2009-09-17 | Ihi Corp | Liquefied natural gas vaporizer and liquefied natural gas vaporization system |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2597633C1 (en) * | 2015-08-17 | 2016-09-10 | Владислав Юрьевич Климов | Vaporizer for liquefied hydrocarbon gas |
| RU2611225C1 (en) * | 2016-01-27 | 2017-02-21 | Владислав Юрьевич Климов | Cryogenic liquid evaporator |
| RU2614552C1 (en) * | 2016-02-03 | 2017-03-28 | Владислав Юрьевич Климов | Cryogenic liquid evaporator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012103680A (en) | 2013-08-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2347972C1 (en) | Cryogenic liquid evaporator | |
| CN104048161A (en) | United gasification device of liquified natural gas (LNG) | |
| US11073278B2 (en) | Vaporization apparatus | |
| RU2514802C2 (en) | Evaporator of cryogenic liquid | |
| US20180363852A1 (en) | Thermoelectric power generating module, and thermoelectric power generating device, anti-freezing vaporizer, and vaporized fuel gas liquefaction process device including same | |
| US20100061838A1 (en) | Rotating Device | |
| CN105444591B (en) | A kind of heat exchange injection apparatus for eliminating thermally stratified layer in cryogenic propellant storage tank | |
| CN106568101A (en) | Supercritical fuel oil heating device in supercritical oil bath type | |
| CA2851858C (en) | Generation of steam by spraying water onto a duct within a chamber having divider walls | |
| CN109026444A (en) | Composite engine | |
| RU2529608C2 (en) | Cryogenic liquid evaporator tract | |
| RU2522154C2 (en) | Cooling circuit of heat exchange unit | |
| RU2511805C2 (en) | Cryogenic liquid heating method | |
| CN106287212A (en) | A kind of back-heating type gasifier | |
| RU2561513C2 (en) | Cryogenic liquid evaporator | |
| RU2561223C2 (en) | Cryogenic liquid evaporator | |
| CN108190048B (en) | Miniature modular butane propulsion system structure and propulsion method | |
| RU2611225C1 (en) | Cryogenic liquid evaporator | |
| JP6033871B2 (en) | Device for heating fluid | |
| RU2567466C1 (en) | Heat exchanger | |
| RU2316648C1 (en) | Downhole steam-gas generator | |
| RU2793269C1 (en) | Regasification and gas heater unit | |
| CN109179321B (en) | Online methanol reformer utilizing engine tail gas by adopting baffling separation mechanism | |
| RU2841343C1 (en) | Modular liquefied gas gasifier, embodiments | |
| RU2388925C1 (en) | Liquid-propellant engine chamber |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150203 |