Испаритель криогенного резервуара

Испаритель криогенного резервуара

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ИСАНИЕ

Союз Советских

Социалистических

Республик (ii)9 1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 15.06.79 (21) 2784227/23-26 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К .

F 17 С 9/02

Гасударственный кюмитет

Опубликовано 07.07.82. Бюллетень № 25

Дата опубликования описания 07.07.82 (53) УДК 621.592 (088.8) пв делам лзобрателий и ютхрмтий

В. Г. Пронько, Е. В. Оносовский, В. Г. Баранов, .-H. Винников;

Ю. М. Завьялов, Б. С. Егураздов и А. И. иманова (72) Авторы изобретения

/

Всесоюзный научно-исследовательский институт

-.- =Ъ „ /

«Гелиевая техника» (71) Заявитель (54) ИСПАРИТЕЛЬ КРИОГЕННОГО РЕЗЕРВУАРА

Изобретение относится к криогенной технике, а более конкретно к устройству испарителей, предназначенных для подъема и поддержания давления в резервуаре с криогенной жидкостью, например кислородом или азотом, при выдаче жидкости из резервуара.

Известны испарители для подъема давления в криогенных резервуарах, использующие тепло окружающей среды. Такие испарители выполнены в виде труб, расположенных снаружи резервуара. Криогенная жидкость поступает в трубы самотеком, испаряется за счет тепла окружающей среды, образующиеся пары используются для подьема давления во внутреннем объеме резервуара (1) .

Однако сравнительно небольшая поверхность отдельно расположенных труб при низкой интенсивности теплоподвода посредством свободной конвенции воздуха ограничивает производительность испарителя.

Известны испарители, в которых трубы имеют оребрение внешней поверхности (2) .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является испаритель криогенного

2 резервуара, имеющий круглые горизонтальные трубы, приваренные к кожуху резервуара, который выполнен из высокотеплопроводного металла и не только развивает внешнюю поверхность труб, но и является накопителем тепла окружающей среды (3(, В этом испарителе количество тепла, отводимое от кожуха и идущее на испарение жидкости, определяется интенсивностью теплосъема с ограниченной внутренней поверхности труб в условиях пленочного кипения при относительно невысоких значениях коэффициентов теплоотдачи.

Цель изобретения — интенсификация теплообмена и повышение производительности испарителя.

Указанная цель достигается тем, что в испарителе, содержащем горизонтальные теплообменные элементы, герметично соединенные по всей длине с нижней частью кожуха резервуара, на внутренней стороне теплообменных элементов выполнены продольные ребра, высота которых определяется по формуле

b = /Л6 (0,03- 0,25), где Ь вЂ” высота ребра, мм;

6 — толщина ребра, мм;

941774

Формула изобретения

А — коэффициент теплопроводности материала ребра, Вт/м.К.

Причем теплообменные элементы имеют

П-образную форму, а ребра имеют прямоугольное сечение.

Теплообменные элементы обеспечивают подвод тепла от кожуха к основаниям ребер при снижении температурного напора между теплоотдающей поверхностью и испаряющейся жидкостью. Снабжение внутренней стороны теплообменных элементов продольными ребрами с определенными параметрами увеличивает поверхность теплосъема и и нтенсифицирует теплоотдачу благодаря переходу от пленочного кипения жидкости к пузырьковому на поверхности ребер.

При значении численного коэффициента в формуле, равном 0,03, ребро обеспечивает пореход к устойчивому пузырьковому кипению жидкости на свободном конце ребра в случае минимального температурного напора пленочного режима кипения в основании ребра. Ребро с коэффициентом 0,25 необходимо для перехода к пузырьковому кипению при максимально возможном температурном напоре в основании ребра, соответствующем температуре окружающей среды + 50 С. Выбор ребер с значением численного коэффициента в формуле менее

0,03 приводит к отсутствию или нестабильности пузырькового кипения на ребре, снижающим производительность испарителя.

Изготовление ребер с коэффициентом более

0,25 увеличивает габаритные размеры без интенсификации теплообмена и приращения производительности испарителя.

Интенсификация теплоотвода от кожуха резервуара к испаряемой жидкости повышает производительность испарителя.

На чертеже изображены теплообменные элементы предлагаемого испарителя с частью кожуха резервуара, поперечное сечение.

Испаритель содержит теплообменные элементы, имеющие П-образную форму и выполненные из швеллера 1, к которым снизу приварена панель 2, имеющая на одной стороне гребенку 3 из продольных ребер 4.

Швеллер 1 приварен к нижней части кожуха 5 резервуара криогенной жидкости. Между швеллером 1 и гребенкой 3 из продольных ребер 4 имеется полость для отвода паров, образующихся при испарении жидкости.

В первый период (а чаще в течение всего времени подъема давления в резервуаре) для испарения жидкости используется тепло, сосредоточенное в кожухе 5. Кожух, выполненный из металла высокой теплопроводности, составляет основную долю массы и поверхности резервуара. Значительный температурный напор между кожухом 5 резервуара, имеющим первоначально температуру окружающей среды, и испаряемой жидкосттью снижается вдоль полок швеллера 1, служащих тепловыми мостами, и оребренной

З0

40 панели 2 к основанию средних ребер гребенки 3. Выполнение ребер 4 определенной высоты обеспечивает развитие интенсивного пузырькового кипения на свободных концах средних ребер уже в начальный период работы испарителя. Вследствие изменяющегося температурного напора между поверхностью гребенки 3 и жидкостью на ребрах имеют место различные режимы кипения.

По мере охлаждения кожуха 5 возникшее пузырьковое кипение распространяется со средних ребер гребенки 3 на всю внутреннюю поверхность теплообменных элементов. После охлаждения кожух 5 обеспечивает передачу тепла от окружающего воздуха к испарителю.

Значительное увеличение коэффициента теплоотдачи в режиме пузырькового кипения обуславливает резкое снижение температуры свободного конца ребра, вызывает перемещение зоны переходного и пузырькового кипения к основанию ребра и передачу возросшего количества тепла в область интенсивного кипения за счет теплопроводности.

Возникновение пузырькового кипения увеличивает теплосъем с ребра в 1,2 — 7,3 раза.

Развитие внутренней поверхности теплообменных элементов и повышение теплосьема с ребер вследствие перехода от пленочного кипения к пузырьковому ускоряет охлаждение кожуха резервуара, снижает теМпературу испарителя и обеспечивает охлаждение кожуха до более низких температур.

Количество тепла, поступающее,от атмосферного воздуха к охлажденному кожуху возрастает.

Интенсификация теплоподвода к испаряемой жидкости во время и после охлаждения кожуха резервуара повышает производительность испарителя.

Наличие свободной полости между основанием швеллера и ребрами облегчает отвод образующего пара, снижает гидравлическое сопротивление и также повышает производительность испарителя.

1. Испаритель криогенного резервуара, содержащий горизонтальные теплообменные элементы, герметично соединенные по всей длине с нижней частью кожуха резервуара, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, теплообменные элементы с внутренней стороны снабжены продольными ребрами, высоту которых определяют по формуле

b = И (003 — 025) где b — высота ребра, мм;

6 — толщина ребра, мм;

Л вЂ” коэффициент теплопроводности материала ребра, Вт/м.К.

941774

Составитель К. Чириков

Редактор Н. Лазаренко Техред А. Бойкас Корректор М. Коста

Заказ 4807/27 Тираж 539 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ПГ1П «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

2. Испаритель по п. 1, отличающийся тем, что теплообменные элементы имеют

П-образную форму, а ребра — прямоугольное сечение.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ № 2358956, кл. F 17 С 7/02, 1973.

2. Патент США № 3197972, кл. 62-55, 1965.

3. «Химическое и нефтяное машиностроение». 1977, № 4, с. 42 (прототип).