SU1000666A1

SU1000666A1 - Cryogenic liquid evaporator

Info

Publication number: SU1000666A1
Application number: SU802878334A
Authority: SU
Inventors: Виталий Иванович Бова; Владимир Михайлович Браун; Николай Романович Васильев; Олег Лейбович Гойхман; Лев Ефимович Резников
Original assignee: Научно-Исследовательский Институт Технологии Криогенного Машиностроения
Priority date: 1980-01-24
Filing date: 1980-01-24
Publication date: 1983-02-28

Description

(54) ИСПАРИТЕЛЬ КРИОГЕННОЙ ЖИДКОСТИ(54) CRYOGENIC FLUID EVAPORATOR

1one

Изобретение относитс к криогенной технике и может быть использовано в газификационных установках дл испарени криогенных жидкостей высокого давлени за счет использовани тепла атмосферного воздуха.The invention relates to a cryogenic technique and can be used in gasification installations for the evaporation of high pressure cryogenic liquids by using the heat of atmospheric air.

Известен атмосферный испаритель криогенной жидкости, содержаш,ий несколько прокатно-сварочных панелей с каналами, подключенных параллельно и омываемых снаружи атмосферным воздухом 1.The atmospheric cryogenic evaporator is known, containing several rolling-welding panels with channels connected in parallel and washed outside with atmospheric air 1.

Недостатком данного испарител вл етс сравнительно низка механическа прочность панелей, ограничивающа рабочее давление на уровне 20-40кг/см2. При повышении давлени криогенного продукта толшина панелей должна быть значительно увеличена, что усложн ет изготовление и увеличивает массу аппарата.The disadvantage of this evaporator is the relatively low mechanical strength of the panels, which limits the working pressure to 20-40 kg / cm2. With increasing pressure of the cryogenic product, the thickness of the panels must be significantly increased, which complicates manufacture and increases the mass of the apparatus.

Известен также атмосферный испаритель криогенной жидкости, включающий р д параллельно соединенных плоских змеевиков , каждый из которых присоединен к боковой поверхности вертикально расположенного металлического листа, а также вентил тор и кожух 2.An atmospheric cryogenic evaporator is also known, comprising a series of parallel-connected flat coils, each of which is attached to the lateral surface of a vertically arranged metal sheet, as well as a fan and a casing 2.

При работе такого испарител криогенна жидкость испар етс , подогреваетс и в газифицированном виде выдаетс потребителю . На холодной поверхности змеевиков растет снегова щуба. По мере роста сло ине уменьшаютс свободный объем (межтрубное пространство) и, как следствие , подача греющего воздуха. При этом понижаетс температура продукционного потока на выходе. Когда ее величина ста10 новитс ниже допустимой, необходимо останавливать газификационную установку дл отогрева и оттайки испарител . Поэтому работа газификационной установки не может быть непрерывной и носит циклический характер, что приводит к потер м производительности . Дл того, чтобы увеличить продолжительность рабочего периода, приходитс увеличивать шаг навивки змеевиков, что приводит к росту габаритов и металлоемкости . Кроме того, весьма велика трудо20 емкость соединени змеевиков с листами, служащими оребрением и увеличивающими интенсивность теплообмена.When such an evaporator is operated, the cryogenic liquid evaporates, is heated, and is provided to the consumer in gasified form. On the cold surface of the coils grows snow splash. As the layer grows, the free volume (annulus) and, as a result, the supply of heating air decrease. This reduces the temperature of the production stream at the outlet. When its value becomes less than acceptable, it is necessary to stop the gasification installation for heating and defrosting the evaporator. Therefore, the operation of the gasification installation cannot be continuous and is cyclical in nature, which leads to a loss of performance. In order to increase the duration of the working period, it is necessary to increase the coiling step of the coils, which leads to an increase in size and metal intensity. In addition, the labor capacity of the coil connection with the sheets, which serve as fins and increase the heat exchange rate, is very large.

Цель изобретени - повышение среднеустойчивой производительности испарител за счет обеспечени его безостановочной работы, а также снижение габаритов и трудоемкости изготовлени испарител .The purpose of the invention is to increase the average stable performance of the evaporator by ensuring its non-stop operation, as well as reducing the size and complexity of the manufacture of the evaporator.

Указанна цель достигаетс тем, что в известном испарителе криогенной жидкости , включающем несколько параллельно соединенных змеевиков, витки каждого из которых расположены один над другим, каждый змеевик снабжен автономным греющим устройством, установленным в зоне отрицательных рабочих температур змеевика .This goal is achieved by the fact that in a known cryogenic liquid evaporator, including several parallel-connected coils, the turns of each of which are located one above the other, each coil is equipped with an autonomous heating device installed in the zone of negative coil operating temperatures.

На чертеже представлен предлагаемый испаритель разрез.The drawing shows the proposed evaporator incision.

Атмосферный испаритель содержит несколько коаксиально навитых неоребренных змеевиков 1, соединенных параллельно (обозначенных буквами А, Б, В. Г). Навивка разрежена по высоте и диаметру, дл чего использованы проставки 2. В зоне 3 отрицательных температур, занимающей от 50 до 100% высоты змеевиков, расположены греющие устройства, например электронагревательные элементы 4, намотанные непосредственно на участки змеевиков 1. Нагреватели 4 снабжены автономными электрическими выключател ми. В зоне 3 отрицательных температур на поверхности змеевиков 1 нарастает снегова щуба 5. Змеевики 1 помещены в цилиндрический кожух 6, открытый снизу и установленный вертикально. На верхнем торце кожуха 6 установлен осевой вентил тор 7.The atmospheric evaporator contains several coaxially wound neo-ribbed coils 1 connected in parallel (indicated by the letters A, B, B. D). The winding is sparse in height and diameter, for which spacers 2 are used. In zone 3 of negative temperatures, occupying from 50 to 100% of the height of the coils, heating devices are arranged, for example electric heating elements 4, wound directly onto the coil sections 1. Heaters 4 are equipped with independent electric switches mi In the zone 3 of negative temperatures on the surface of the coils 1, snow is growing 5. The coils 1 are placed in a cylindrical casing 6, open at the bottom and installed vertically. An axial fan 7 is mounted on the upper end of the casing 6.

Испаритель работает следующим образом .The evaporator works as follows.

Включают подачу криогенной жидкости (насос газификационной установки) и вентил тор 7. Криогенна жидкость распредел етс по змеевику 1, где и происходит ее испарение и подогрев под действием тепла атмосферного воздуха. Из атмосферного воздуха, подаваемого вентил тором 7 внутрь кожуха 6, на поверхность змеевиков 1 выпадает атмосферна влага. В зоне 3 отрицательных рабочих температур влага замерзает, превраща сь в снеговую щубу 5. Включают один из нагревателей 4. При этом высота зоны 3 отрицательных температур соответствующего змеевика А уменьшаетс , часть снеговой щубы 5 растаивает , толщина ине на этом змеевике уменьшаетс , а остающийс иней впитывает образующуюс влагу, стекающую с верхних витков змеевика на нижние, уплотн етс и превращаетс в плотный лед, теплопроводность которого на пор док выше , чем у первоначального выпадающего ине . Затем нагреватель 4 змеевика А выключают и включают нагреватель 4 следующего соседнего змеевика Б. Таким образом последовательно нагреваютс всеThe cryogenic fluid supply (gasification pump) and the fan 7 are turned on. The cryogenic fluid is distributed through the coil 1, where it evaporates and is heated by the heat of atmospheric air. From atmospheric air supplied by the fan 7 inside the casing 6, atmospheric moisture falls onto the surface of the coils 1. In zone 3 of negative working temperatures, the moisture freezes, turning into a snow splash 5. One of the heaters 4 is turned on. At that, the height of the negative temperature zone 3 of the corresponding coil A decreases, part of the snow split 5 melts, the thickness of the frost on this coil decreases, and the remaining frost absorbs the formed moisture that flows from the upper turns of the coil to the lower ones, compresses and turns into dense ice, the thermal conductivity of which is an order of magnitude higher than that of the initial drop-down ice. Then the heater 4 of the coil A is turned off and the heater 4 of the next adjacent coil B is turned on. Thus, all

змеевики 1. При этом на теплообменных поверхност х формируетс искусственное оребрение из льда, поверхность которого значительно больше исходной поверхности змеевиков I. Расход энергии на отогрев вcoils 1. At the same time, on the heat exchange surfaces an artificial fins of ice are formed, the surface of which is much larger than the initial surface of the coils I. Energy consumption for heating in

) дес тки раз меньше полной тепловой мощности испарител . Последовательна оттайка змеевиков может быть автоматизирована с помощью программно-временного устройства .) ten times less than the total thermal power of the evaporator. Consecutive coil defrosting can be automated using a program-temporary device.

Использование предлагаемого испарител позвол ет получить следующие техникоэкономические преимущества.Using the proposed evaporator provides the following technical and economic advantages.

Применение системы последовательного отогрева позвол ет сделать работу испарител непрерывной, без остановок дл The use of a sequential reheat system allows the evaporator to work continuously, without stopping for

отогрева, увеличива тем самым продолжительность работы аппарата, по меньщей мере, на 1,5ч в сутки (в насто щее врем атмосферные испарители должны отогреватьс каждые 6-8 ч в течение приблизительно получаса), а следовательно, увеличива среднесуточную производительность приблизительно на 7°/(,. Предотвращение забивани промежутков между з.меевиками позвол ет уменьшить рассто ни между теплообменными поверхност ми, аwarming up, thereby increasing the duration of operation of the apparatus, at least for 1.5 hours per day (at present, atmospheric evaporators must be warmed every 6-8 hours for about half an hour), and consequently, increasing the average daily output by about 7 ° / (.. The prevention of clogging of the gaps between the liquid collectors makes it possible to reduce the distances between the heat exchange surfaces, and

5 следовательно, уменьшить сечение аппарата, т. е. увеличить скорость греющего воздуха. Это приводит к увеличению коэффициентов теплоотдачи и в конечном итоге к уменьшению общих габаритов и металлоемкости аппарата.5 therefore, reduce the cross-section of the apparatus, i.e., increase the speed of the heating air. This leads to an increase in heat transfer coefficients and ultimately to a decrease in the overall dimensions and metal intensity of the apparatus.

Замена оребрени из металла на искусственное лед ное оребрение позвол ет за счет исключени припайки змеевиков к листам снизить трудоемкость изготовлени испарител . Replacing metal fins with artificial ice fins allows, by eliminating the soldering of coils to the sheets, to reduce the laboriousness of fabricating an evaporator.

Claims

1.Sukhov V.N. and others. Installation for the gasification of cryogenic liquids. Seri

HM-6 TSINTIHIMNEFTEMASH, M., 1975, p. 37-38.

2. High pressure pumps and evaporators. VEB Chemiauladen Erfurt-rudisleben Kombinat GDR Enterprise Avenue,

1979