устройство для получения холода и тепла в схеме понижения давления с вихревой трубой

Формула изобретения

1. Устройство для получения холода и тепла в схемах понижения давления с вихревой трубой, отличающееся тем, что содержит сепаратор-влагоотделитель, в котором скорость потока газа резко снижается до 0,2 м/с, объединенный по паровой линии с ресивером.

2. Устройство для получения холода и тепла в схемах понижения давления с вихревой трубой по п.1, отличающееся тем, что для оттайки «снеговой шубы» теплообменника используется очищенный от влаги горячий поток газа после сепаратора-влагоотделителя, поступающий по трубопроводу с автоматическим запорным вентилем, который открывается и закрывается по команде реле времени.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к газовой промышленности и холодильной технике.

Известна схема регулятора давления с вихревой трубой, применяемая на ГРС [Плотников В.М. и др. Регуляторы давления газа. Ленинград, «Недра», с.111, рис.516].

Недостатком этой схемы является потеря избыточной энергии природного газа.

Известна также заявка RU 20011255829 A от 27.06.2003 г. «Способ получения холода и тепла в схеме понижения давления с вихревой трубой и устройство для его осуществления».

Недостатком этого способа является отсутствие «оттайки» приборов охлаждения.

Техническим результатом изобретения является повышение экономичности схем регулирования давления газа, уменьшение энергозатрат на получение холода и тепла.

Технический результат достигается тем, что устройство для получения холода и тепла в схемах понижения давления с вихревой трубой содержит сепаратор-влагоотделитель, размещенный на горячем потоке газа, в котором резко изменяется направление и скорость потока газа до 0,2 м/с, объединенный газовым трубопроводом с ресивером.

Технический результат достигается еще и тем, что в устройстве для получения холода и тепла в схемах понижения давления с вихревой трубой для оттайки «снеговой шубы» теплообменника используется очищенный от влаги горячий поток газа, после сепаратора-влагоотделителя, поступающий по трубопроводу с автоматическим запорным вентилем, который открывается и закрывается по команде реле времени.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что предлагаемое устройство для получения холода и тепла в схемах понижения давления с вихревой трубой отличается сепаратором-влагоотделителем, в котором резко изменяется направление и скорость потока газа до 0,2 м/с, трубопроводом, оттайки «снеговой шубы» теплообменника, с автоматическим запорным вентилем, который открывается и закрывается по команде реле времени, позволяющее очищенный от влаги горячий поток газа после сепаратора-влагоотделителя направить для медленного разогрева теплообменника, что предотвращает разрушение и разгерметизацию последнего из-за резкого колебания температур от минус 60°С до плюс 80°С.

Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной области техники.

На чертеже изображена схема устройства для получения холода и тепла с сепаратором-влагоотделителем, трубопроводом с автоматическим запорным вентилем, который открывается и закрывается по команде реле времени.

Устройство содержит вихревую трубу 1, в которую по магистральному трубопроводу 17 поступает поток природного газа, из нее после его разделения горячий поток газа по трубопроводу 18 направляется в сепаратор-влагоотделитель 2, соединенный трубопроводами 19, 22 с ресивером 3, а трубопроводом 21 через соленоидный вентиль 4, управляемый регулятором температуры 5 с теплообменником 6 потребителя тепла 7. Трубопровод 20 соединяет теплообменник 6 с регулятором давления 8, а трубопровод 23 соединяет сепаратор 2 через соленоидный вентиль 9 также с регулятором давления 8.

Холодный поток газа из вихревой трубы 1 трубопроводом 24 через соленоидный вентиль 10, управляемый регулятором температуры 11, соединяется с теплообменником 12 холодильной камеры 13, а трубопроводом 25 через соленоидный вентиль 14 связывается с магистральным трубопроводом 26 после регулятора давления 8. Горячий поток газа по трубопроводу 27 через соленоидный вентиль 15, который открывается и закрывается по команде реле времени 16, поступает в теплообменник 12.

Устройство для получения холода и тепла в схемах понижения давления с вихревой трубой работает следующим образом.

Поток газа по магистральному трубопроводу 17 поступает в вихревую трубу 1, где происходит разделение потока газа на холодный и горячий потоки. Нагретый поток по трубопроводу 18 направляется тангенциально в сепаратор 2, где за счет закрутки потока газа, резкого изменения его направления движения и падения скорости потока до 0,2 м/с происходит отделение капельной жидкости до 0,28 мм в диаметре, которая сливается по трубопроводу 19 в ресивер 3. Для предотвращения подпора в ресивере 3, затрудняющего свободный слив жидкости, сепаратор 2 и ресивер 3 объединены паровым уравнительным трубопроводом 22. Далее очищенный от влаги нагретый поток газа, проходя по трубопроводу 21 через открытый соленоидный вентиль 4, поступает в теплообменник 6, разогревая его поверхность. Потребителем тепла 7 может быть отопительная система, теплицы, технологические аппараты и т.д. Отдав часть тепла в теплообменнике 6, горячий поток по трубопроводу 20 поступает на вход регулятора давления 8, где происходит дросселирование газового потока с понижением давления.

При достижении требуемой температуры в потребителе тепла 7 автоматически по команде регулятора температуры 5 соленоидный вентиль 4 закрывается, а соленоидный вентиль 9 открывается и поток горячего газа по трубопроводу 23 поступает на вход регулятора давления 8. При понижении температуры в потребителе тепла 7 автоматически по команде регулятора температуры 5 соленоидные вентили 4, 9 работают в обратной последовательности.

Холодный поток, выходя из вихревой трубы 1 по трубопроводу 24, через открытый соленоидный вентиль 10 поступает в теплообменник 12 холодильной камеры 13, где происходит охлаждение или замораживание продукции. Поток газа из теплообменника 12 по трубопроводу 28 поступает в магистральный трубопровод 26. При достижении заданной температуры воздуха в камере автоматически по команде регулятора температуры 11 соленоидный вентиль 10 закрывается и одновременно соленоидный вентиль 14 открывается и поток газа по трубопроводу 25 поступает в магистральный трубопровод 26. При повышении температуры в камере автоматически по команде регулятора температуры 11 соленоидные вентили 10, 14 работают в обратной последовательности.

Оттайка «снеговой шубы» с поверхности теплообменника 12 осуществляется по команде реле времени 16, закрывающего соленоидный вентиль 10 и открывающего вентили 14, 15, что позволяет очищенному от влаги горячему потоку газа дозированно поступать в теплообменник 12, а холодному потоку газа поступать в магистральный трубопровод 26. После завершения процесса оттайки теплообменника 12 по команде реле времени 16 соленоидные вентили 14, 15 закрываются, а вентиль 10 открывается и система работает в режиме охлаждения.

Очистка в сепараторе-влагоотделителе 2 предотвращает замерзание влаги при дросселировании газа в регуляторе давления Вив теплообменнике 12.

Данное техническое решение позволяет значительно повысить экономичность схем регулирования давления природного газа за счет использования полученного холода и тепла и может быть широко использовано на газораспределительных станциях.

Экономический эффект от использования предлагаемого устройства в схемах понижения давления с вихревой трубой образуется за счет снижения энергозатрат при получении холода и тепла, путем утилизации энергии перепада давлений газа и экономичности схем регулирования давления природного газа.