ИСПАРИТЕЛЬ КРИОГЕННОЙ ЖИДКОСТИ
CRYOGENIC FLUID EVAPORATOR

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к теплообменной аппаратуре, работающей в условиях кипения рабочих сред, и может быть использовано в установках низкотемпературного разделения воздуха.
Известен испаритель (см. RU 2230264 С2, опубликовано 10.06.2004), содержащий два пластинчато-ребристых пакета. Пакеты набраны из чередующихся каналов для охлаждаемой среды и каналов для испаряемого хладагента. Между пакетами образована опускная полость для отвода неиспарившейся части хладагента из собирающего коллектора в раздающий. Опускная полость подключена к упомянутым коллекторам.
Недостатком данной конструкции является то, что испаритель не может быть применен для испарения жидкого кислорода с примесью метана (криптоноксенонового концентрата), так как имеет увеличенную опускную полость с кипящей жидкостью, что не позволяет обеспечить выполнение требований взрывобезопасности.
Также известен испаритель (см. RU 2314464 С1, опубликовано 10.01.2008), для охлаждения теплоносителей, содержащий горизонтально размещенные и обрамленные листовым железом панели (вместо панелей можно использовать змеевиковые батареи), размещенные в металлическом каркасе, покрытом теплоизоляцией, подводящий жидкостной и отводящий паровой трубопроводы с коллекторами.
Недостатком указанного испарителя является то, что подводящий коллектор с увеличенным объемом испаряемой жидкости размещен внутри теплоизолированного металлического каркаса, что не позволяет использовать рассматриваемую конструкцию в качестве испарителя жидкого кислорода с примесью метана (криптоноксенонового концентрата) из-за практической невозможности обеспечения в нем требований условий взрывобезопасности, предусматривающих минимальную величину объема жидкого кислорода с примесью метана (криптоноксенонового концентрата).
Известен испаритель криогенной жидкости (см. SU 932094 А1, опубликовано 30.05.1982), принятый в качестве прототипа, включающий корпус, расположенные в нем концентрично перегородки, змеевик с криопродуктом и электронагреватели.
Недостатком данного испарителя является его ограниченная производительность из-за наличия одной трубки в змеевике, увеличение диаметра которой приведет к увеличению объема испаряемой жидкости, что в свою очередь недопустимо из-за нарушения требований условий взрывобезопасности и не позволит использовать рассматриваемую конструкцию в качестве испарителя жидкого кислорода с примесью метана (криптоноксенонового концентрата).
Цель изобретения - разработка конструкции испарителя, которая позволяет использовать его в качестве испарителя жидкого кислорода с примесью метана (криптоноксенонового концентрата) практически в любых проектных количествах.
Технический результат - обеспечение взрывобезопасной эксплуатации испарителя криогенной жидкости.
Указанный технический результат достигается тем, что испаритель криогенной жидкости содержит корпус с встроенным в него трубчатым змеевиком, змеевик выполнен в виде трубного пучка с коллекторами для ввода и вывода испаряемой внутри труб жидкости, на корпусе размещены патрубки ввода и вывода промежуточной жидкости в межтрубное пространство, внутри корпуса встроен электронагревательный элемент или устройство для ввода греющего пара для нагрева промежуточной жидкости, коллектор для ввода испаряемой криогенной жидкости в аппарат выполнен с трубной решеткой и размещен за пределами корпуса аппарата, при этом каждая трубка змеевика имеет свое отверстие в корпусе для ввода в испаритель. Внутренний диаметр каждой трубки змеевика имеет размер не более 16 мм. Коллектор с трубной решеткой для ввода испаряемой криогенной жидкости в аппарат размещен на подводящем трубопроводе и совместно с ним теплоизолирован.
Испаритель криогенной жидкости содержит корпус, заполненный промежуточной жидкостью, с размещенным в нем трубчатым змеевиком, внутри труб которого испаряется жидкий кислород с примесью метана (криптоноксеноновый концентрат) за счет подвода тепла от промежуточной жидкости, обогреваемой путем барботажа через нее водяного пара, поступающего через парораспределитель, или теплоэлектронагревательными элементами (ТЭН). Каждая трубка змеевика имеет внутренний диаметр не более 16 мм и каждая снаружи отдельно вводится в полость аппарата с промежуточной жидкостью через, например, сверления (отверстие) в стенке корпуса. Входной распределительный коллектор с трубной решеткой, во избежание в нем парообразования, расположен за пределами корпуса аппарата, соединен с подводящим трубопроводом жидкого кислорода с примесью метана (криптоноксенонового концентрата) и совместно с ним теплоизолирован.
Расположение входного распределительного коллектора с трубной решеткой за пределами корпуса, заполненного промежуточной жидкостью, исключает возможность парообразования жидкого кислорода с примесью метана (криптоноксенонового концентрата) в полости объемом, превышающим требования условий взрывобезопасности.
Применение в змеевике труб внутренним диаметром не более 16 мм не позволяет испарять жидкий кислород с примесью метана (криптоноксенонового концентрата) в полости объемом, превышающим требования условий взрывобезопасности.
Размещение входного распределительного коллектора с трубной решеткой на подводящем трубопроводе и совместная с ним теплоизоляция исключает возможность парообразования жидкого кислорода с примесью метана (криптоноксенонового концентрата) в полости объемом, превышающим требования условий взрывобезопасности.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 приведена схема испарителя с электрическим обогревом промежуточной жидкости;
на фиг. 2 приведена схема испарителя с паровым обогревом промежуточной жидкости.
Испаритель криогенной жидкости (см. Фиг. 1, Фиг. 2) содержит 1 - подводящий трубопровод жидкого кислорода с примесью метана, 2 - входной распределительный коллектор, 3 - трубную решетку, 4 - трубки, 5 - корпус, 6 - змеевик, 7 - патрубок выхода газообразного кислорода, 8 - патрубок входа промежуточной жидкости, 9 - патрубок выхода промежуточной жидкости, 10 - патрубок слива промежуточной жидкости, 11 - теплоэлектронагреватель (ТЭН), 12 - устройство для ввода греющего пара.
Испаритель криогенной жидкости работает следующим образом: жидкий кислород с примесью метана (криптоноксеноновый концентрат) из подводящего трубопровода (1) поступает во входной распределительный коллектор (2) с трубной решеткой (3), из которого по трубкам (4) - каждая внутренним диаметром не больше 16 мм - через корпус (5) поступает в змеевик (6), размещенный в корпусе (5), заполненном промежуточной жидкостью. Промежуточная жидкость вводится и выводится из аппарата через патрубки (8, 9), нагревается ТЭН (11) или водяным паром устройством для ввода пара (12). Через патрубок слива (10) промежуточная жидкость выводится из аппарата в дренаж. Внутри труб змеевика (6) происходит испарение жидкого кислорода с примесью метана (криптоноксенонового концентрата) за счет подвода тепла от промежуточной жидкости и вывод его в газообразном виде из аппарата через выходной патрубок (7). Для исключения парообразования во входном распределительном коллекторе (2) с трубной решеткой (3), коллектор (2) изолирован вместе с подводящим трубопроводом (1).