Охлаждение более холодным криопродуктом

Н епосредственное охлаждение потока криопродукта другим более холодным криопродуктом в теплообменнике- охладителе представлено на схеме рис.2.42. Таким способом можно охлаждать кислород кипящим азотом. Для этого используется теплообменник- охладитель (5) с кипящим жидким азотом. Основной поток жидкого кислорода G₁ (примерно 90% от G) поступает на охлаждение через клапан К₁, остальная часть потока G₂ остаётся в недогретом состоянии. Соотношение расходов выбирается подбором гидравлического сопротивления дроссельной шайбы (6). Для получения необходимой температуры после охлаждения (в точке В) кислород в теплообменнике (5) охлаждается заведомо больше требуемой величины и подмешиванием более тёплого продукта с расходом G₂ температура в точке В доводится до нужного значения.

Достоинства: Использование эжекторов для откачки холодных паров криогенных жидкостей, несмотря на низкий КПД, обусловлено рядом положительных сторон: простота конструкции обеспечивает высокий уровень надёжности;нет трущихся поверхностей и нет смазки, которая могла бы контактировать с кислородом и создавать пожаровзрыво-опасную смесь;низкие температуры не должны влиять на работоспособность конструкции; однако при работе с парами водорода необходимо решать проблему изоляции и предотвращения замерзания газообразного азота, используемого в качестве активного потока.Из других насосов, пригодных для откачки паров, получили применение водокольцевые вакуумные насосы, т.к. при контакте с парами кислорода и водорода нет опасности возникновения пожара или взрыва.

Охлаждение барботированием гелия

Г азообразный гелий подаётся через барботёр (2) в виде слабых струй, которые дробятся и поднимаются в форме пузырьков (рис.2.44). По мере подъёма и уменьшения гидростатического давления пузырьки увеличиваются в объёме. Жидкость испаряется внутрь пузырьков как при вакуумировании парового пространства. Множество пузырьков создают большую поверхность испарения, превышающую площадь зеркала жидкости в резервуаре. Гелий лучше других газов подходит для этой цели: безопасен, не конденсируется и практически не растворяется в жидкости. Но дорог. Для полноты испарения внутрь пузырьков высота слоя водорода Н должна быть достаточно большой, например, для охлаждения водорода должно быть Н≥0,6м.Для охлаждения барботированием требуется большое количество дефицитного гелия. Поэтому его используют в тех случаях, когда другие способы применить невозможно.

Охлаждение с помощью холодильных установок

Д ругие варианты использования холодильной установки, работающей в режиме рефрижераторного гелиевого цикла, приведены на рис.2.46 а, б. Первоначальное охлаждение гелия происходит в теплообменнике (2) обратным холодным потоком, а затем в детандере (3), в котором гелий охлаждается как за счёт расширения, так и в большей степени за счёт совершения внешней работы на тормозной электродвигатель. КПД такого способа охлаждения достаточно высок, но эксплуатируемое оборудование считается сложным и дорогостоящим. Охлаждение с помощью детандера даёт возможность существенно понизить температуру вплоть до тройной точки.