ИСПАРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО СЖИЖЕННОГО УГЛЕВОДОРОДНОГО ГАЗА

Полезная модель относится к газоснабжению, в частности, к испарению сжиженного углеводородного газа (СУГ) и может быть использована в составе наружных испарительных установок СУГ для газоснабжения зданий, промышленных, коммунальных и сельскохозяйственных потребителей. Использование предлагаемых испарительных устройств позволит существенно повысить интенсивность теплообмена и как следствие, уменьшить удельную металлоемкость испарительных устройств СУГ, а также существенно повысить промышленную безопасность испарительных установок СУГ.
Известно испарительное устройство СУГ, содержащее сосуд, жидкий промежуточный теплоноситель (ПТ) из смеси воды и диэтиленгликоля, трубчатые электронагреватели (ТЭН), испарительные каналы СУГ [см. Курицын Б.Н., Усачев А.П., Семенов В.Г. Электрический испаритель сжиженного газа с промежуточным теплоносителем / Использование газа в народном хозяйстве. Выпуск 14. Сб. научн. трудов. - Саратов: изд-во Сарат. ун-та, 1979, С.129-135].
T
T
T
пг
суг
суг
o
т
суг
2
Недостатком известного испарительного устройства СУГ является высокое значение сопротивления теплоотдаче R=1/α·F от трубчатого электронагревателя к испарительному каналу через слой жидкого промежуточного теплоносителя и высокое значение сопротивления теплоотдаче R=1/α·F от внутренней поверхности испарительных каналов СУГ к сжиженному углеводородному газу и как следствие высокое значение общего сопротивления теплопередаче R=R+R, (м·К)/Вт, от трубчатого электронагревателя к СУГ и большая удельная метало и материалоемкость.
o
2
2
Так значение общего сопротивления теплопередаче R, (м·К)/Вт, от трубчатого электронагревателя к СУГ составляет 0,0033 (м·К)/Вт [см. Курицын Б.Н., Усачев А.П., Семенов В.Г. Электрический испаритель сжиженного газа с промежуточным теплоносителем / Использование газа в народном хозяйстве. Выпуск 14. Сб. научн. трудов. - Саратов: изд-во Сара тун-та, 1979, С.129-135 и см. стр.87-93 Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. М.: Энергия, 1973, 320 с.].
Другим недостатком известного испарительного устройства СУГ является низкий уровень промышленной безопасности вследствие утечки СУГ в окружающую среду при разгерметизации стенок испарительных каналов через слой жидкого промежуточного
теплоносителя, сообщающегося с атмосферным воздухом. При использовании в качестве промежуточного теплоносителя, не соответствующих техническим условиям антифризов, возможна коррозия трубчатого электронагревателя и испарительного трубопроводного змеевика с возможной его разгерметизацией и утечкой газа.
a
а
a
2
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является испарительное устройство СУГ содержащее сосуд, твердотельный промежуточный теплоноситель из алюминиевой цилиндрической отливки с заплавленными в нее трубчатыми электронагревателями, расположенными по окружности и находящейся на равномерном удалении до оси симметрии испарительных каналов СУГ, [см. Патент на полезную модель №59773. Испарительное устройство сжиженного углеводородного газа. Усачев А. П., Фролов А. Ю., Рулев А.В., Феоктистов А.А., Усачева Т.А.] Применение известного испарительного устройства СУГ позволяет снизить сопротивление теплоотдаче R=1/α·F, Вт/(м·К), от трубчатого электронагревателя к испарительным каналам через цилиндрический слой алюминиевой отливки.
суг
суг
суг
o
2
2
Однако недостатком известного испарительного устройства СУГ с твердотельным промежуточным теплоносителем из алюминиевой цилиндрической отливки является высокое значение сопротивления теплоотдаче R=1/α·F от внутренней поверхности испарительных каналов к СУГ и как следствие высокое значение общего сопротивления теплопередаче R, (м·К)/Вт от трубчатого электронагревателя к СУГ, которое составляет 0,0022 (м·К)/Вт [см. стр.87-93 Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. М.: Энергия, 1973, 320 с.].
Задачей настоящей полезной модели является повышение интенсивности теплообмена и как следствие ресурсосбережение, то есть снижение величины удельной металлоемкости испарительных устройств СУГ.
суг
суг
суг
a
а
а
суг
а
суг
суг
а
а
2
Техническим результатом, достигаемым при решении поставленной задачи, является уменьшение сопротивления теплоотдаче R=1/α·F от внутренней поверхности испарительных устройств к СУГ до значения, равного сопротивлению теплоотдаче R=1/α·F, Вт/(м·К), от трубчатых электронагревателей к испарительным каналам через цилиндрический слой твердого промежуточного теплоносителя из алюминия, то есть когда R=R или 1/α·F=1/α·F.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном испарительном устройстве СУГ содержащим цилиндрический сосуд, находящуюся внутри него алюминиевую отливку с заплавленными в нее трубчатыми электронагревателями,
расположенными по окружности, равномерно удаленной от оси симметрии испарительных каналов СУГ согласно полезной модели, отливка из алюминия, с заплавленными в нее трубчатыми электронагревателями, выполнена в виде цилиндра на боковой поверхности которого отлиты продольные радиальные ребра, параллельные вертикальной оси алюминиевой цилиндрической отливки, с толщиной большей у своего основания и касающихся в нагретом до расчетной температуры состоянии своими вершинами внутренней поверхности боковой стенки цилиндрического сосуда; при этом на боковых поверхностях продольных радиальных ребер отлит ряд дополнительных продольных ребер, параллельных вертикальной оси алюминиевой цилиндрической отливки; при этом ряд испарительных каналов образован из алюминиевой цилиндрической отливки со стороны ее боковой поверхности, из боковой стенки цилиндрического сосуда и стенок продольных радиальных и дополнительных ребер цилиндрической отливки; при этом первая торцевая сторона алюминиевой цилиндрической отливки, считая сверху, не доходит до внутренней поверхности первой торцевой стенки цилиндрического сосуда, а противоположный торец алюминиевой цилиндрической отливки и прилегающий к нему низ неоребренной части боковой поверхности алюминиевой цилиндрической отливки выходят за вторую торцевую стенку цилиндрического сосуда, а радиальные продольные ребра с влитыми в них дополнительными продольными ребрами не доходят своими торцевыми краями до внутренней поверхности второй торцевой стенки цилиндрического сосуда; при этом испарительные каналы выходят с первой торцевой стороны алюминиевой цилиндрической отливки, считая сверху, в пространство, образованное боковой стенкой цилиндрического сосуда, первой торцевой стенкой цилиндрического сосуда и не доходящей до нее первой торцевой стороной алюминиевой цилиндрической отливки, а с противоположной второй стороны выходят в кольцевое пространство, образованное боковой стенкой цилиндрического сосуда, второй торцевой стенкой цилиндрического сосуда и торцевыми краями продольных радиальных ребер с влитыми в них дополнительными продольными ребрами алюминиевой цилиндрической отливки, не доходящих с этой второй стороны до внутренней поверхности второй торцевой стенки цилиндрического сосуда; при этом в кольцевое пространство, образованное боковой стенкой цилиндрического сосуда, второй торцевой стенкой цилиндрического сосуда и торцевыми краями продольных радиальных ребер с влитыми в них дополнительными продольными ребрами, не доходящих с этой второй стороны до внутренней поверхности второй торцевой стенки цилиндрического сосуда, введен входной патрубок для подачи жидкой фазы СУГ, а в пространство, образованное боковой стенкой цилиндрического
сосуда, первой торцевой стенкой цилиндрического сосуда и не доходящей до нее первой торцевой стороной алюминиевой цилиндрической отливки, введен выходной патрубок для отбора паровой фазы СУГ, образованной в результате испарения жидкой фазы СУГ.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где изображена схема испарительного устройства СУГ. Позиции на чертеже обозначают следующее: 1 - сосуд; 2 - цилиндрическая отливка из алюминия; 3 - трубчатые электронагреватели; 4 - окружность по которой расположены трубчатые электронагреватели 3; 5 - ось симметрии испарительных каналов 6; 6 - испарительные каналы СУГ; 7 - боковая поверхность алюминиевой цилиндрической отливки 2; 8 - продольные радиальные ребра алюминиевой цилиндрической отливки 2; 9 - основания продольных радиальных ребер алюминиевой цилиндрической отливки 2; 10 - вершины продольных радиальных ребер алюминиевой цилиндрической отливки 2; 11 - боковая стенка цилиндрического сосуда 1; 12 - дополнительные продольные ребра алюминиевой цилиндрической отливки 2; 13 - первая торцевая сторона алюминиевой цилиндрической отливки 2, считая сверху; 14 - первая торцевая стенка цилиндрического сосуда 1; 15 - противоположный торец алюминиевой цилиндрической отливки 2; 16 - неоребренная часть алюминиевой цилиндрической отливки 2; 17 - вторая торцевая стенка цилиндрического сосуда 1; 18 - пространство, образованное боковой стенкой 11 цилиндрического сосуда 1, первой торцевой стенкой 14 цилиндрического сосуда 1 и не доходящей до нее первой торцевой стороной 13 алюминиевой цилиндрической отливки 2; 19 - кольцевое пространство, образованное боковой стенкой 11 цилиндрического сосуда 1, второй торцевой стенкой 17 цилиндрического сосуда 1 и торцевыми нижними краями продольных радиальных ребер 8 с влитыми в них дополнительными продольными ребрами 12 алюминиевой цилиндрической отливки 2; 20 - входной патрубок для подачи жидкой фазы СУГ, 21 - выходной патрубок для отбора паровой фазы СУГ.
Испарительное устройство СУГ содержит: цилиндрический сосуд 1, находящуюся внутри него алюминиевую отливку 2 с заплавленными в нее трубчатыми электронагревателями 3, расположенными по окружности 4, равномерно удаленной от оси симметрии 5 испарительных каналов 6 СУГ; при этом отливка 2 из алюминия с заплавленными в нее трубчатыми электронагревателями 3 выполнена в виде цилиндра на боковой поверхности 7 которого отлиты продольные радиальные ребра 8, параллельные вертикальной оси алюминиевой цилиндрической отливки 2, с толщиной большей у своего основания 9 и касающихся в нагретом до расчетной температуры состоянии своими вершинами 10 внутренней поверхности боковой стенки 11 цилиндрического сосуда 1; при этом на боковых поверхностях продольных радиальных
ребер 8 отлит ряд дополнительных продольных ребер 12, параллельных вертикальной оси алюминиевой цилиндрической отливки 2; при этом ряд испарительных каналов 6 образован из алюминиевой цилиндрической отливки 2 со стороны ее боковой поверхности 7, из боковой стенки 11 цилиндрического сосуда 1 и стенок продольных 8 и дополнительных 12 радиальных ребер цилиндрической отливки 2; при этом первая торцевая сторона 13 алюминиевой цилиндрической отливки 2 не доходит до внутренней поверхности первой торцевой стенки 14 цилиндрического сосуда 1, а противоположный торец 15 алюминиевой цилиндрической отливки 2 и прилегающий к нему низ неоребренной части боковой поверхности 7 алюминиевой цилиндрической отливки 2 выходят за вторую торцевую стенку 17 цилиндрического сосуда 1, а радиальные продольные ребра 8 с влитыми в них дополнительными продольными ребрами 12 не доходят своими торцевыми краями до внутренней поверхности второй торцевой стенки 17 цилиндрического сосуда 1; при этом испарительные каналы 6 выходят с первой стороны в пространство 18, образованное внутренней поверхностью боковой стенки 11 цилиндрического сосуда 1, внутренней поверхностью первой торцевой стенки 14 цилиндрического сосуда 1 и не доходящей до нее первой торцевой стороной 13 алюминиевой цилиндрической отливки 2, а с противоположной второй стороны выходят в кольцевое пространство 19, образованное внутренней поверхностью боковой стенки 11 цилиндрического сосуда 1, внутренней поверхностью второй торцевой стенки 17 цилиндрического сосуда 1 и торцевыми краями продольных радиальных ребер 8 с влитыми в них дополнительными продольными ребрами 12 алюминиевой цилиндрической отливки 2, не доходящих с этой второй стороны до внутренней поверхности второй торцевой стенки 17 цилиндрического сосуда 1; при этом в кольцевое пространство 19 введен входной патрубок 20 для подачи жидкой фазы СУГ, а в пространство 18 введен выходной патрубок 21 для отбора паровой фазы СУГ.
Испарительное устройство СУГ работает следующим образом.
a
a
а
а
2
Трубчатые электронагреватели 2, расположенные по окружности 4 передают тепловую энергию боковой поверхности 7 величиной F цилиндрической отливки 2 через слой алюминиевой цилиндрической отливки 2 с малым сопротивлением теплоотдаче R=1/α·F, Вт/(м·К).
Далее, тепловая энергия от боковой поверхности 7 и отлитых на ней продольных радиальных 8 и дополнительных 12 ребер, одновременно образующих испарительные каналы 6 передается к СУГ.
суг
суг
суг
a
а
а
суг
a
суг
суг
а
а
суг
а
суг
суг
а
а
суг
суг
а
суг
суг
а
а
2
Уменьшение сопротивления теплоотдаче R=1/α·F от внутренней  поверхности испарительных каналов 6 к испаряемому СУГ до значения, равного сопротивлению теплоотдаче R=1/α·F, Вт/(м·К), от трубчатого электронагревателя к испарительным каналам 6 через цилиндрический слой твердого промежуточного теплоносителя из алюминия т.е., когда R=R или 1/α·F=1/α·F, достигается за счет увеличения величины теплообменных поверхностей F испарительных каналов 6 по сравнению с величиной боковой поверхности F цилиндрической отливки 2 путем выполнения продольных радиальных 8 и дополнительных 12 ребер на боковой поверхности 7 алюминиевой цилиндрической отливки 2, которые одновременно являются теплообменными поверхностями F испарительных каналов 6. При этом отношение поверхностей F/F возрастает до величины отношения α/α, что обеспечивает выравнивание сопротивлений теплоотдаче R=R или 1/α·F=1/α·F.
Использование предлагаемых испарительных устройств в составе наружных испарительных установок сжиженного углеводородного газа при газоснабжении промышленных, жилых, коммунальных и сельскохозяйственных потребителей позволит существенно повысить интенсивность теплообмена и как следствие уменьшить их удельную металлоемкость, а также существенно повысить промышленную безопасность испарительных установок СУГ.