СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ СЖИМАЕМОГО ГАЗА В ВИНТОВОМ КОМПРЕССОРЕ

СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ СЖИМАЕМОГО ГАЗА В ВИНТОВОМ КОМПРЕССОРЕ


RU (11) 2158381 (13) C1

(51) 7 F04C18/16 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 99102821/06 
(22) Дата подачи заявки: 1999.02.15 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1999.02.15 
(45) Опубликовано: 2000.10.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 1629613 A1, 23.02.1991. SU 1571296 A1, 15.06.1990. SU 1138052 A, 24.12.1974. САКУН И.А. Винтовые компрессоры. - Л.: Машиностроение, 1970, с.337. Холодильные машины./Под ред. И.А.САКУНА. - Л.: Машиностроение, 1985, с.143. 
(71) Заявитель(и): Кубанский государственный технологический университет 
(72) Автор(ы): Алешин В.И.; Шурай П.Е.; Деревянко М.В. 
(73) Патентообладатель(и): Кубанский государственный технологический университет 
Адрес для переписки: 350072, г.Краснодар, ул.Московская, д.2, корп.А, КубГТУ, патентный отдел, Ломакиной Л.В. 

(54) СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ СЖИМАЕМОГО ГАЗА В ВИНТОВОМ КОМПРЕССОРЕ 

Изобретение относится к способам охлаждения сжимаемого газа и может быть использовано в винтовых компрессорах. В рабочую полость винтового компрессора подают смесь газов, химически инертных по отношению к сжимаемому газу, которые вступают между собой в эндотермическую реакцию в присутствии катализатора, что позволяет уменьшить энергозатраты на сжатие, сделать возможным сжатие газа до более высоких давлений без применения дополнительных ступеней, увеличить скорость эндотермической реакции, т.е. осуществление наиболее эффективного способа охлаждения сжимаемого газа. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к способам охлаждения сжимаемого газа и может быть использовано в винтовых компрессорах.

Известен способ охлаждения сжимаемого газа, включающий подачу охлаждающей жидкости (масло) в рабочую полость винтового компрессора (ВК), где охлаждающая жидкость воспринимает теплоту от сжимаемого газа и тем самым охлаждает его. Так как теплоемкость охлаждающей жидкости величина достаточно большая, то происходит более эффективный отвод теплоты от сжимаемого газа и, следовательно, более эффективное охлаждение сжимаемого газа. В результате применения такого способа охлаждения достигается политропный процесс сжатия газа с показателем политропы l<n<k. При этом от сжимаемого газа отводится количество теплоты, эквивалентиное площадке (пл. с-2м-1-а) (фиг.2). Применение такого способа охлаждения позволяет повысить степень сжатия и КПД ВК (см. А. К.Михайлов, В.П. Ворошилов. Компрессорные машины, - М: Энергоиздат, 1989, с. 82).

К недостаткам данного способа относится то, что количество теплоты, отводимое охлаждающей жидкостью от сжимаемого газа, ограничивается ее теплоемкостью и количеством. В результате этого не полностью отводится теплота сжатия, что приводит к дополнительным затратам энергии на сжатие, дополнительному подогреву сжимаемого газа и ВК, возникает вопрос перехода на многоступенчатое сжатие.

Известен способ охлаждения сжимаемого газа, принятый за ближайший аналог, включающий подачу охлаждающей жидкости (вода) в рабочую полость ВК с добавлением в нее твердого компонента (кристаллогидратная соль, например, NaCO310H2O), вступающего в рабочей полости ВК с охлаждающей жидкостью в эндотермическую реакцию, т.е. реакцию, идущую с поглощением теплоты. В результате такого способа охлаждения становится возможным приблизить процесс сжатия к изотермическому. При таком способе охлаждения от сжимаемого газа отводится большее количество теплоты, чем в способе, включающем подачу охлаждающей жидкости (масло) в рабочую полость ВК, т.е. происходит более эффективное охлаждение газа. Это приводит в свою очередь к уменьшению энергозатрат на сжатие и возможность сжатия газа в одной ступени до более высоких давлений (см. патент СССР SU N1629613 A1).

К недостаткам данного способа охлаждения относится то, что скорость эндотермической реакции растворения солей мала и поэтому становится невозможным организовать изотермический процесс сжатия с показателем политропы n= 1.

Задачей изобретения является организация политропного (изотермического) процесса сжатия в ВК с показателем политропы n=1 и даже n<1, позволяющего уменьшить энергозатраты на сжатие, сделать возможным сжатие газа до более высоких давлений без применения дополнительных ступеней, увеличить скорость эндотермической реакции, т. е. осуществление наиболее эффективного способа охлаждения сжимаемого газа.

Поставленная задача достигается тем, что в способе охлаждения сжимаемого газа в ВК, включающем подачу в рабочую полость ВК охлаждающего вещества, вступающего в эндотермическую реакцию, в качестве охлаждающего вещества в рабочую полость ВК подают смесь газов, химически инертных по отношению к сжимаемому газу, вступающих между собой в эндотермическую реакцию в присутствии катализатора.

В качестве газов в смеси используют CO и H2 в соотношении соответственно 1: 2 согласно уравнению химической реакции CO + 2H2Kt = CH3OH, в качестве катализатора используют промышленный бифункциональный цеолит марки СНМ-1.

Или в качестве газов в смеси используют C2H4 и O2 в соотношении соответственно 1:1 согласно уравнению химической реакции C2H4 + O2Kt = CH2-CH2, в качестве катализатора используют серебро.

Организация в рабочей полости ВК эндотермической газовой реакции позволяет создать изотермический процесс сжатия, обеспечить более эффективное охлаждение сжимаемого газа за счет того, что газовые реакции идут с поглощением большей теплоты и с большей скоростью, чем реакции растворения солей в воде.

Протекание в рабочей полости ВК эндотермической газовой реакции позволяет создать политропный (изотермический) процесс сжатия газа, при котором от сжимаемого газа отводится количество теплоты, эквивалентное площадке (d-2n-l-a) (фиг.2).

Так, например, при растворении 1 моля нитрата аммония (NH4NO3) в воде поглощается около 35 кДж.

При взаимодействии CO и H2 в количестве 1 моль в соотношении соответственно 1: 2 согласно уравнению химической реакции CO + 2H2Kt = CH3OH поглощается 85 кДж теплоты, в качестве катализатора используется промышленный бифункциональный цеолит марки СНМ-1.

Или при взаимодействии C2H4 и O2 в количестве 1 моль в соотношении соответственно 1:1 согласно уравнению химической реакции C2H4 + O2Kt = CH2-CH2 поглощается 103 кДж теплоты, в качестве катализатора используется серебро.

Увеличение скорости реакции достигается за счет того, что скорость газовых реакций на порядок выше.

На фиг.1 изображена схема установки, реализующая способ охлаждения сжимаемого газа в винтовом компрессоре.

На фиг.2 изображены процессы сжатия газа в винтовом компрессоре.

Схема установки, реализующая способ охлаждения сжимаемого газа в винтовом компрессоре включает в себя винтовой компрессор 5, дозатор 3, отделитель жидкости 7 и сборную емкость 8.

Способ охлаждения сжимаемого газа осуществляется следующим образом. Исходные газы, химически инертные по отношению к сжимаемому, поступают по трубопроводам 1 и 2 в дозатор 3, где происходит их смешение в определенной пропорции, согласно химическому уравнению реакции. В это время сжимаемый газ по трубопроводу 6 подается в рабочую полость ВК 5. После отсечки рабочей полости от окна всасывания в нее по трубопроводу 4 подаются газы в виде смеси, приготовленной в дозаторе 3. В рабочей полости ВК 5 газы в виде смеси вступают между собой в эндотермическую реакцию в присутствии катализатора с образованием жидкого продукта, охлаждая сжимаемый газ. После выхода из ВК 5 смесь охлажденного сжатого газа и жидкости поступает в отделитель жидкости 7, в котором охлажденный сжатый газ отделяется и поступает к потребителю, а жидкость поступает в сборную емкость 8 для дальнейшего использования.

Пример конкретного выполнения. Исходные газы (CO и H2), химически инертные по отношению к сжимаемому газу (воздух), поступают по трубопроводам 1 и 2 в дозатор 3, где происходит их смешение в соотношении соответственно 1:2, согласно химическому уравнению реакции: CO + 2H2Kt = CH3OH. В это время сжимаемый воздух по трубопроводу 6 подается в рабочую полость ВК 5 при давлении P1 = 0,1 МПа и температуре t1 = 20oC. После отсечки рабочей полости от окна всасывания в нее по трубопроводу 4 подаются газы (CO и H2) в виде смеси, приготовленной в дозаторе 3. При сжатии воздуха от давления P1 = 0,1 МПа до давления P2 = 0,5 МПа выделяется количество теплоты, равное 85 кДж. В рабочей полости ВК газы CO и H2 вступают между собой в эндотермическую реакцию в присутствии катализатора, в качестве катализатора используется промышленный бифункциональный цеолит марки СНМ-1. В процессе протекания эндотермической газовой реакции поглощается количество теплоты 85 кДж в расчете на 1 моль CH3OH. Таким образом от сжимаемого воздуха полностью отводится теплота сжатия и, вследствие этого, температура сжатого воздуха на выходе из КМ (t2) равна температуре воздуха на входе в КМ, т.е. t1 = t2 = 20oC, что позволяет говорить о создании политропного (изотермического) процесса сжатия с показателем политропы n = 1. После выхода из ВК 5 смесь охлажденного сжатого воздуха и жидкости (CH3OH) поступает в отделитель жидкости 7, в котором охлажденный сжатый воздух отделяется и поступает к потребителю, а жидкость (CH3OH) поступает в сборную емкость 8 для дальнейшего использования. В данном конкретном примере выполнения ВК 5 - винтовой компрессор объемной производительностью 25 м3/мин мокрого сжатия, т.е. приспособленный для перекачки жидкости.

В качестве газов в исходной смеси используют CO и H2 в соотношении соответственно 1: 2 согласно уравнению химической реакции CO + 2H2Kt = CH3OH, в качестве катализатора использован промышленный бифункциональный цеолит марки СНМ-1.

Или в качестве газов в исходной смеси используют C2H4 и O2 в соотношении соответственно 1:1 согласно уравнению химической реакции C2H4 + O2Kt = CH2 - CH2, в качестве катализатора использовано серебро. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Способ охлаждения сжимаемого газа в винтовом компрессоре, включающий подачу в рабочую полость охлаждающего вещества, вступающего в эндотермическую реакцию, отличающийся тем, что в качестве охлаждающего вещества в рабочую полость винтового компрессора подают смесь газов, химически инертных по отношению к сжимаемому газу, вступающих между собой в эндотермическую реакцию в присутствии катализатора.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве газов в смеси используют СО и H2 в соотношении соответственно 1 : 2 согласно уравнению химической реакции СО + 2H2Kt = CH3OH, в качестве катализатора используют промышленный бифункциональный цеолит марки СНМ-1.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве газов в смеси используют C2H4 и O2 в соотношении соответственно 1 : 1 согласно уравнению химической реакции C2H4 + O2Kt = CH2 - CH2, в качестве катализатора используют серебро.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Насосы и компрессорное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+центробежный -насос".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "насос" будут найдены слова "насосы", "насосом" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("насос!").



Рейтинг@Mail.ru