ИСПАРИТЕЛЬ КРИОГЕННОЙ ЖИДКОСТИ
CRYOGENIC LIQUID EVAPORATOR

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано для испарения сред, находящихся в жидком состоянии.
Для решения перспективных технических задач возникает необходимость в испарителе-газификаторе с развитой поверхностью нагрева, компактного, простого по конструкции, малой массы, для относительно больших расходов испаряемого теплоносителя и работоспособного при высоких давлениях.
Известен испаритель криогенной жидкости, содержащий корпус, выполненный 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 коллекторы отвода криогенного продукта, при этом на входе в кольцевую полость закреплена крышка, в которой установлены смесительные элементы и воспламенительное устройство, а на выходе закреплен газовод (Патент РФ №2347972, МПК F17C 9/02 - прототип).
Указанный испаритель работает следующим образом.
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.
Течение испаряемой среды может осуществляться как по потоку, так и противотоком по отношению к движению греющей среды.
Греющая среда (теплоноситель) - продукты сгорания какого либо топлива, например керосина, спирта, природного газа и т.д., температура которых может достигать от 900 K до 2200 K (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.
Подготовка топлива к процессу горения (перемешивания, распыл) осуществляется смесительными элементами, а для воспламенения смеси служит воспламенительное устройство.
Температура продуктов сгорания на выходе из теплообменника может оказаться выше предельно допустимой для потребителя, например, турбины электрогенератора. Для понижения температуры выходящей греющей среды используется устройство, которое позволяет путем введения в поток некоторого количества используемого топлива, снизить температуру продуктов сгорания до необходимой величины.
Основными недостатками данного испарителя являются сложность конструкции, значительные габариты и вес, обусловленные принятой компоновкой элементов конструкции испарителя.
Задачей изобретения является устранения указанного недостатка, улучшение технических характеристик и расширение функциональных возможностей испарителя.
Решение указанной задачи достигается за счет того, что предложенный испаритель криогенной жидкости, согласно изобретению, содержит корпус, состоящий из внутренней и наружной цилиндрических оболочек, установленных коаксиально с кольцевым зазором и соединенных между собой с помощью днища, при этом во внутренней полости корпуса расположена коаксиально дополнительная цилиндрическая оболочка, образуя единый кольцевой канал для прохода греющего теплоносителя от периферии испарителя к его центру, причем каждая из оболочек состоит из двух жестко соединенных между собой цилиндров, между которыми образованы каналы, объединенные в коллекторы для подвода и отвода криогенной жидкости, смесительную головку со смесительными элементами, воспламеняющим устройством и коллекторами подвода компонентов топлива, установленную на входе в кольцевой канал.
Предлагаемая конструкция испарителя криогенной жидкости, за счет своих отличительных признаков, обеспечивает решение поставленной технической задачи - снижение габаритов, массы устройства и расширение функциональных возможностей испарителя за счет развитой поверхности нагрева.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан продольный разрез испарителя криогенной жидкости, на фиг. 2 - сечение А-А - поперечное сечение испарителя криогенной жидкости.
Предложенный испаритель криогенной жидкости содержит корпус 1, дополнительную цилиндрическую оболочку 2, смесительную головку 3, в которой расположено воспламеняющее устройство 4.
Корпус 1 испарителя криогенной жидкости состоит из цилиндрических оболочек, внутренней 5 и наружной 6, установленных коаксиально с кольцевым зазором и соединенных между собой с помощью днища 7. Во внутренней полости корпуса 1 расположена коаксиально дополнительная цилиндрическая оболочка 2, образуя единый кольцевой канал 8 для прохода греющего теплоносителя от периферии испарителя к его центру.
Каждая из цилиндрических оболочек состоит из двух жестко соединенных между собой цилиндров, между которыми образованы каналы 9. Каналы 9, по которым движется криогенная жидкость, объединены подводящим коллектором 10, подводящим трубопроводом 11 и отводящими коллекторами 12, 13.
На входе в кольцевой канал 8 установлена смесительная головка 3. В смесительной головке 3 установлены смесительные элементы 14 с коллекторами подвода компонентов топлива 15, 16 и воспламеняющее устройство 4.
Испаритель криогенной жидкости работает следующим образом.
Горючее и окислитель поступают в коллекторы 15, 16 смесительной головки 3 и через смесительные элементы 14 подаются в кольцевой канал 8. Расположенное на смесительной головке 3 воспламеняющее устройство 4 обеспечивает воспламенение компонентов топлива. В кольцевом канале 8 происходит сгорание компонентов топлива. Продукты сгорания компонентов топлива движутся по кольцевому каналу 8 от смесительной головки 3 в сторону выходной части дополнительной оболочки 2, по пути отдавая тепло криогенной жидкости, протекающей по каналам 9 внутренней 5, наружной 6 цилиндрических оболочек и дополнительной цилиндрической оболочки 2.
Криогенная жидкость подается двумя потоками в подводящий коллектор 10 и подводящий трубопровод 11 и по каналам 9 внутренней 5, наружной 6 цилиндрических оболочек корпуса 1 и дополнительной цилиндрической оболочки 2 поступает, постепенно испаряясь, к отводящим коллекторам 12, 13, из которых отводится в сторону потребителя.
Использование предложенного технического решения позволит улучшить технические характеристики и расширить функциональные возможности испарителя криогенной жидкости.
Использование предложенного технического решения позволит уменьшить габариты, и массу испарителя криогенной жидкости, а также улучшить технические характеристики и расширить функциональные возможности испарителя криогенной жидкости за счет развитой поверхности нагрева.