Способ очистки рабочих полостей холодильной машины

Способ очистки рабочих полостей холодильной машины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ОЧИСТКИ РАБОЧИХ ПОЛОСТЕЙ ХОЛОДИЛЬНОЙ МАШИНЫ путем адсорбции примесей, выделяемых с ее внутренних поверхностей на адсорбенте, отличающийся тем, что, с целью повышения качества очистки, машину нагревают, а адсорбент охлаждают с помош,ью криоагента , поверхность контакта которого с адсорбентом постепенно увеличивают со скоростью передвижения фронта адсорбции примеси , обладающей наименьшей скоростью адсорбции. -А

, SU„„1097866 A

СОЮЗ- СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3 f5D

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

I /?

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ,-;

7; =550к

1 (21) 3471369/23-06 (22) 15.0?.82 (46) 15.06.84. Бюл. № 22 (72) В. С. Биенко, А. П. Черепанов, ф.Г. Бахнев, Г. А. Головко и Ю. Я. Игнатов (53) 621.574 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 348834, кл. F 25 В 31/00, 1971.

2. Авторское свидетельсто СССР № 412 13, кл. В 01 D 53/02, 1971.

Гг

1

1!

I)

I)

I) !

I) 1

pL (54) (57) СПОСОБ ОЧИСТКИ РАБОЧИХ

ПОЛОСТЕИ ХОЛОДИЛЬНОЛ МАШИНЫ путем адсорбции примесей, выделяемых с ее внутренних поверхностей на адсорбенте, отличающийся тем, что, с целью повышения качества очистки, машину нагревают, а адсорбент охлаждают с помощью криоагента, поверхность контакта которого с адсорбентом постепенно увелйчивают со скоростью передвижения фронта адсорбции примеси, обладающей наименьшей скоростью адсорбции.

1097866

Изобретение относится к адсорбционным методам очистки холодильных машин, преимущественно газовых (ГХМ), и может быть использовано в холодильной и криогенной технике для очистки рабочих полостей герметичных криогенераторов от различных газообразных примесей во время их изготовления и подготовки к эксплуатации.

В технологии изготовления ГХМ весьма важное место занимают вопросы очистки и осушки рабочих полостей ГХМ, контактирую щих с рабочих газов (криоагентом) в процессе эксплуатации, от влаги и газообразных примесей (СО, углеводороды Cp — С,OpN )

Это связано с тем, что примеси во время работы ГХМ десорбируются с поверхностей деталей и узлов, контактирующих с рабочим газом, попадают в холодные зоны машины и вымерзают, снижая тем самым ее термодинамическую эффективность, т.е. холодопроизводительность, время непрерывной работы, эксплуатационную надежность и ресурс. Таким образом, высокие требования к чистоте рабочих полостей и криоагентов

ГХМ определяются тесной взаимосвязью между количеством примесей в криоагенте, способным вымерзнуть в холодной зоне, и работоспособностью ГХМ. Чем больше вымерзающих примесей находится в криоагенте, тем ниже работоспособность, надежность ресурс. В случае, когда содержание примесей превышает предельно допустимую норму для конкретной ГХМ, она становится неработоспособной. Для восстановления работоспособности необходима замена криоагента.

Для обеспечения надежной работы ГХМ в течение длительного времени без замены криоагента необходимо вести предварительную осушку и очистку рабочих полостей и применять криоагент, содержащий допустимые нормы примесей. Для ГХМ предварительно допустимые нормы примесей находятся в диапазоне 1.10 — 1.10 об. /о.

В криогенной технике широкое распространение получили методы очистки, основанные на вакуумировании, продувке («промывке») чистым газом и адсорбции примесей на адсорбентах.

Известен способ осушки изоляционных и конструкционных материалов фреонового герметичного холодильного агрегата в процессе обкатки путем продувки его хладагентом и осушки хладагента в адсорбционном фильтре (1) .

Недостатком указанного способа является неполное использование адсорбционного объема адсорбционного фильтра из-за неоптимальной температуры адсорбции и осуществления адсорбции в динамических условиях, что ведет к увеличению габаритов адсорбционного фильтра, в особенности при очистке криоагента от нескольких примесей, имеющих различные температуры кипения. Другим недостатком способа являет5

55 ся необходимость осуществления принудительной циркуляции влагопоглощающего вещества (криоагента), что ведет к усложнению технологии и дополнительным энергетическим затратам.

Известен также способ очистки рабочих полостей холодильной машины путем адсорбции примесей, выделяющихся с ее внутренных поверхностей на адсорбенте. Этот способ включает вымораживание примесей путем их кристаллизации 12).

Однако и этот способ очистки недостаточно эффективен, если в газе имеется несколько примесей с различными температурами кристаллизации. Кроме того, процесс осуществляется в два приема: сначала газ подают на первую ступень очистки силикагелем, а потом направляют его на тонкую очистку путем охлаждения.

Необходимость обеспечения различных температур кристаллизации при вымораживании примесей вне адсорбера усложняет процесс очистки.

Цель изобретения — повышение качества и упрощение процесса очистки.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу очистки рабочих полостей холодильной машины путем адсорбции примесей, выделяемых с ее внутренних поверхностей на адсорбенте, машину нагревают, а адсорбент охлаждают с помощью криоагента, поверхность контакта которого с адсорбентом постепенно увеличивают со скоростью передвижения фронта адсорбции примеси, обладающей наименьшей скоростью адсорбции.

На чертеже изображена схема установки реализуюшей данный способ.

Установка состоит из ГХМ 1, подключенной к адсорберу 2, заполненному адсорбентом 3, например цеолитом или смесью цеолита и активированного угля. ГХМ помещена в теплоизолированную камеру 4 тепла, а адсорбер в сосуд Дьюара 5 с адсорбентом 6.

Очистку рабочих полостей холодильной машины 1 ведут путем адсорбции примесей, выделяемых с ее внутренних поверхностей на адсорбенте 3. При этом машину 1 нагревают, а адсорбент 3 охлаждают с помощью криоагента 6, поверхность контакта которого с адсорбентом 3 постепенно увеличивают со скоростью передвижения фронта адсорбции примеси, обладающей наименьшей скоростью адсорбции.

Нагрев ГХМ до максимально возможной температуры осуществляют путем периодического или постоянного включения ГХМ.

Очистку ведут при давлении криоагента в рабочих полостях ГХМ от 5 МПа до 133 Па.

В начальный момент охлаждают только днище адсорбера 2, при этом на его оси вдоль слоя адсорбента формируется температурное поле с положительным градиентом от1097866

Составитель Ю. Килимник

Редактор А. Долннич Техред И. Верес Корректор О. Тигор

Заказ 4190/ЗЗ Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ж — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП сПатент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4 носительно ГХМ. При нагревании ГХМ с поверхностей ее деталей и узлов в рабочие полости машины десорбируются примеси

Н,О, СО,, углеводороды Са — С, и др., которые благодаря термодиффузии, возникающей под воздействием разности температур между ГХМ и холодной частью адсорбера, достигающей 250 — 280 К, устремляются к охлажденному до оптимальной температуры слою адсорбента и адсорбируются на нем при этой температуре.

По мере обработки адсорбционного объема охлажденного слоя адсорбента постепенно охлаждают новые слои, а затем весь адсорбент, перемещая сосуд Дьюара 5, как показано стрелкой на чертеже, причем охлаждение осуществляют так, чтобы температурное поле двигалось навстречу потоку примесей, а его скорость обеспечивала максимально возможное заполнение адсорбционного объема примесями. В результате последовательного охлаждения адсорбера по направлению-к ГХМ зоны оптимальных температур адсорбции отдельных примесей (НаО, СОа и др.) перемещаются к ГХМ, постепенно проходя через весь слой адсорбента и охлаждая его до минимальной температуры.

Таким образом, все слои в различные промежутки времени принимают значения температуры, соответствующие оптимальным температурам адсорбции отдельных примесей. Это обеспечивает максимальную величину адсорбции примесей во всех слоях адсорбента.

Технико-экономические преимущества данного изобретения заключаются в повышении эффективности процесса очистки.

Эффективность процесса очистки повышается за счет адсорбции примесей при оптимальной температуре, так как при этом повышается скорость и равновесная величи5 на адсорбции.

Кроме того, в адсорбере, благодаря криоадсорбции примесей, их парциальное давление понижается и поддерживается на уровне величин сорбционного равновесия, что приводит к дополнительному увеличению разности парциональных давлений примесей в ГХМ и в адсорбере, следовательно приводит к увеличению скорости десорбции и движения примесей к адсорбенту. Совместное воздействие

15 разности температур между ГХМ и адсорбетом (250 — 280 К) и низкого парционального давления примесей в адсорбере (1 10 —

1-16 мм рт. ст.) обеспечивает возникновение и поддержание в процессе очистки диффузионного потока примесей к сорбенту. Таким образом, в данном способе очистки рабочих полостей герметичных ГХМ реализуются следующие процессы: термодесорбция, термобародиффузия и криоадсорбция в движущемся температурное поле. Их одновре25 менная реализация при очистке позволяет создать оптимальные условия удаления примесей путем их адсорбции во всем объеме адсорбера до равновесных величин адсорбции и повысить степень использования единицы объема слоя адсорбента на 10 — 15о/в.

ЗО

Эффективность очистки рабочих полостей ГХМ по сравнению с базовым образцом повышается на 15 — 20в/в.