DE2161504A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Verdampfen und Überhitzen einer kryogenen Flüssigkeit - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Verdampfen und Überhitzen einer kryogenen FlüssigkeitInfo
- Publication number
- DE2161504A1 DE2161504A1 DE19712161504 DE2161504A DE2161504A1 DE 2161504 A1 DE2161504 A1 DE 2161504A1 DE 19712161504 DE19712161504 DE 19712161504 DE 2161504 A DE2161504 A DE 2161504A DE 2161504 A1 DE2161504 A1 DE 2161504A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- liquid
- heating medium
- heating
- container
- cryogenic liquid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C9/00—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure
- F17C9/02—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure with change of state, e.g. vaporisation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
- F17C2201/01—Shape
- F17C2201/0104—Shape cylindrical
- F17C2201/0119—Shape cylindrical with flat end-piece
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
- F17C2205/01—Mounting arrangements
- F17C2205/0153—Details of mounting arrangements
- F17C2205/018—Supporting feet
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2209/00—Vessel construction, in particular methods of manufacturing
- F17C2209/22—Assembling processes
- F17C2209/228—Assembling processes by screws, bolts or rivets
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
- F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
- F17C2223/0146—Two-phase
- F17C2223/0153—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL
- F17C2223/0161—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL cryogenic, e.g. LNG, GNL, PLNG
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
- F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
- F17C2227/0302—Heat exchange with the fluid by heating
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Description
PATENTANWALT?
Dr. rer. rst. Γ-IZTZR LOUlS
Dipl.-Phys. CLAUS Γ3' ILAU
Dipi.-lng.FRA.\'Z LCHRENTZ
8500 NÜRNBERG
Dr. rer. rst. Γ-IZTZR LOUlS
Dipl.-Phys. CLAUS Γ3' ILAU
Dipi.-lng.FRA.\'Z LCHRENTZ
8500 NÜRNBERG
KESSLERPLATZi 12551/52 20/H
SIVALLS ic BBYSOIi IMC, Kansas City, Missouri
USA
Verfahren und Vorrichtung zum Verdampfen und
Überhitzen einer kryogenen Flüssigkeit
Es ist bekannt, daß die Speicherung und der Transport von kryogenen Flüssigkeiten, wie z.B. Erdgas, Sauerstoff,
Stickstoff und Helium, im flüssigen Zustand wirtschaftliche Vorteile bringt. Gewöhnlich werden
derartige Flüssigkeiten unmittelbar am Ort ihrer Herstellung unterkühlt und verflüssigt und anschließend
im flüssigen Zustand an diejenigen Orte verfrachtet, wo sie zur Anwendung gelangen sollen» Dort werden diese
verflüssigten Gase wieder verdampft und auf die für die Anwendung erforderlichen Temperaturen überhitzt. Unter
dem hier verwendeten Begriff "kryogene Flüssigkeit" sind solche Medien zu verstehen, die bei Temperaturen
unterhalb etwa -1010C und bei Drücken bis hinauf zu
etwa 70,3 ata sich in flüssigem Zustand befinden.
209833/0618
Zur Verdampfung kryogener FlUssigleiten sind bereits zahlreiche
Verfahren und Vorrichtungen entwickelt worden und man ist auf Grund der sehr tiefen Temperaturen, bei denen
derartige Medien in flüssigem Zustand vorliegen, dabei auf eine größere Anzahl von Probienen gestoßen. Co sind beispielsweise
Versuche angestellt worden, kryogene flüssigkeiten, wie verflüssigtes Erdgas, unter Anwendung herkömmlicher
Wärmeaustauscher zu verdampfen, wobei die kryogene Flüssigkeit über !Rohrleitungen in eine Heizeinrichtung eingeführt
wird und in die Flüssigkeit Strahlungs- und Konvektionswärme
durch Verbrennungsgase und -flammen überführt wird. Diese Versuche waren jedoch weitgehend erfolglos,
da der Wärmeübergang je Zelteinheit (Y/ärmefluß) über den
Umfang der Heiarohre ungleichmäßig ist und dadurch die Stabilität und dae Gleichmaß des Siedeprozesses innerhalb der
Bohre beeinträchtigt wird.
Auf Grund der bei direkter Erhitzung angetroffenen Schwierigkeiten
sind Verfahren zur Verdampfung kryogener Flüssigkeiten auf indirektem Wege entwickelt worden. Im allgemeinen
wird bei diesen Verfahren ein flüssiges Heizmedium, z.B. Isopentan, in einer Heizeinrichtung direkt erwärmt
und das heiße flüsBige Medium einem Wärmetauscher zugeführt. In diesem erfolgt ein Wärmeaustausch zwischen dem
flüssigen Heizmedium und der zu verdampfenden kryogenen
Flüssigkeit. Dieses indirekte Erhitzungsverfahren ist zwar insoweit relativ erfolgreich, als man stabile Verfahrensbedingungen erhält, sie erfordern jedoch aufwendige Einrichtungen
zu ihrer Durchführung 9 deren Heretellung, Installation
und Betrieb teuer ist.
209833/061 8
Es Bind deshalb auch bereite Versuche unternommen worden,
kryogene Flüssigkeiten direkt mittels Dampf zu verdampfen und zu überhitzen. Bei diesem Verfahren wird die kryogene
Flüssigkeit durch Heizrohre geleitet, die im Wärmeaustausch aueschließlich mit Dampf stehen. Diese Versuche waren von
unterschiedlichem Erfolg begleitet, wobei jedoch zu berücksichtigen ist, daß zur Vermeidung von Dampfperlen oder
Dampfschleiern in der zu verdampfenden kryogenen Flüssigkeit
relativ kostspielige Einrichtungen erforderlich sind« Wird nämlich in eine in Heizrohren enthaltene Flüssigkeit
Wärme mit zu hohem WärmedurchBatz eingeleitet, wie dies bei der Kondensation von Dampf an der Außenfläche von Rohren
der Fall ist, dann bildet sich in der Nähe und über die ganze Innenfläche der Rohre eine isolierende Dampfschicht
zwischen den Rohren und der diese durchströmenden Flüssigkeit. Dieseβ Phänomen führt zu einer erheblichen
Herabsetzung des Wärmeübergangs in die Flüssigkeit und folglich zu einer Instabilität und Ungleichmäßigkeit
dee Siedeprozesses innerhalb der Rohre. Es ist daher zur Vermeidung diesee Vorganges notwendig gewesen, eine relativ
große Heizfläche der Heizrohre vorzusehen und anzuwenden, wodurch die Einrichtung verteuert wird. Darüberhinaue
sind auch hierbei stabile Verfahrenebedingungen nur bei großer Sorgfalt zu erreichen·
Die Erfindung geht eomit aus von einem Verfahren zum Verdampfen
und überhitzen einer kryogenen Flüssigkeit, bei dem eine abgeschlossene Menge von flüssigem Heizmedium
biß zu dessen teilweiser Verdampfung erhitzt und zum Zwecke der Erhitzung ein Strom der kryogenen Flüssigkeit
im Wärmeaustausch mit dem Dampf des Heizmediume geführt
2 0 9833/0618
wird, und hat sich die Aufgabe gestellt, die bei diesem bekannten Verfahren auftretenden, vorstehend geschilderten
Nachteile zu vermeiden, Erfindungsgemäß wird dieße Aufgabe dadurch gelöst, daiü vor dem Wärmeaustausch der kryogenen
Flüssigkeit iait dem Dampf des Heizmediums die kryogene Flüssigkeit im Wärmeaustausch mit dem flüssigen Heizmedium
selbst geführt und dabei teilweise verdampft und überhitzt wird und die vollständige Verdampfung und Überhitzung
im Wärmeaustausch mit dem Dampf des Heizmediums erfolgt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit kontinuierlich ein Teil der abgeschlossenen Heizmediummenge verdampft
und ein Strom der kryogenen Flüssigkeit im Wärmeaustausch mit dem flüssigen Heizmedium geführt, so daß
die kryogene Flüssigkeit teilweise verdampft und überhitzt wird. Anschließend wird die kryogene Flüssigkeit
ebenfalls im Wärmeaustausch mit dem Dampf des Heizmediums geführt, so daß· eie dort vollständig verdampft und
überhitzt wird, wobei der Dampf des Heizmediums kontinuierlich
kondensiert und in die abgeschlossene Menge des flüssigen
Heizmediume zurückgeführt wird.
Zur Durchführung dee erfindungsgemäßen Verfahrene geht
die Erfindung aus von einer Vorrichtung zum Verdampfen und Überhitzen einer kryogenen Flüssigkeit mit einem in
seinem unteren Bereich ein flüssiges Heizmedium enthaltenden geschlossenen Behälter, einer Heizeinrichtung zur
Beheizung des Behälters und zur Erzeugung von Heizaediumdampf
in dessen oberem Bereich über dem flüssigen Heiz-
209833/0618
medium und mit den oberen Bereich, dee Behälters durchsetzenden
Wärmetauscherrohren. Erfindungsgemäß ist diese Vorrichtung so ausgestaltet» daß auch das flüssige Heiamedium
im unteren Bereich des Behälters durchsetzende Heizrohre vorgesehen sind, die mit den Wärmetauscherrohren
im oberen Bereich des Behälters in Reihe verbunden sind und in die die kryogene Flüssigkeit eingespeist wird.
In dem geschlossenen Behälter ist eomit im unteren Bereich
eine bestimmte Menge flüssiges Heizmedium' und im oberen Bereich Dampf des Heizmediume enthalten. Das flüssige
Heizmedium wird durch eine entsprechende Heizeinrichtung kontinuierlich teilweise verdampft und im unteren Bereich
verläuft im Wärmeaustausch mit dem flüssigen Heiz-Eiedium eine erBte Rohrschlange für die kryogene Flüssigkeit,
so daß diese beim Hindurchströmen bereits erhitzt und mindestens teilweise verdampft wird. Im oberen Bereich
des Behälters ist eine zweite Rohrschlange für die kryogene Flüssigkeit angeordnet, die im Wärmeaustausch
mit dem Dampf des Heizmediums steht und mit der ersten Rohrschlange in Reihe verbunden ist.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben eich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels anhand der beiliegenden Zeichnungen sowie aus weiteren Unteransprüchen.
Ba zeigern
Fig. 1 in schematischer Darbteilung eine Anordnung
zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah rens;
209833/061 8
Pig. 2 eine Seitenansicht der Verdampfervorrichtung
gemäß Pig. 1, teilweise geschnitten» und
Pig. 3 einen Schnitt länge der Linie 3-3 in Pig. 2,
Die Pig. 1 zeigt eine Verdampfervorrichtung 10, die zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden kann. Ein Strom einer kryogenen Flüssigkeit aus
einem Speicherbehälter 12 oder aus einer sonstigen Quelle dafür wird mittels einer Pumpe 14 durch eine leitung 16
in den Verdampfer 10 eingespeist. Innerhalb des Verdampfers 10 wird der Btrom kryogener Flüssigkeit verdampft und überhitzt,
wonach der Dampfstrom aus dem Verdampfer 10 über
eine Leitung 16 abgezogen und an den Eineatzpunkt oder
eine Verteilerstelle geleitet wird.
Wie sich aus den Figuren 2 und 3 ergibt, besteht der Verdampfer 10 im wesentlichen aue einem geschlossenen zylindrischen
Behälter 20 mit einem Vorderende 22 und einem Hinterende 24. Die Enden 22 und 24 weisen jeweils Ringflansche
26, 32 auf, mit denen kreisförmige Deckelplatten 28, 34 durch eine Anzahl von Schrauben 30, 36 verschraubt sind.
Zwischen den Planschen und den Deckelplatten sind Dichtscheiben 35 angeordnet.
Im unteren Bereich des Behälters 20 ist eine Brennkammer 38 in Form eines U-Rohres angeordnet, dessen Enden durch
die Deckelplatte 26 hindurch verlaufen und mit dieser
dicht verschweißt sind. In einem Ende der Brennkammer 33 ist ein Brenner 40 für Erdgas oder flüssigen Brennstoff
angeordnet, während an das andere Ende davon ein Rauch-
209833/061 8
schacht 42 anschließt. Der Brennstoff wird dem Brenner über eine Leitung 44 zugeführt. Anstelle der gezeigten
Brennkammereinrichtung kann jedoch in dem Verdampfer 10 jede brauchbare Heizquelle verwendet werden. Beispielsweise
können auch heiße Abgase aus einer Dampf- oder Gasturbine durch eine Heizschlange im unteren Bereich des BehälterB
20 hindurchgeleitet v/erden.
Im oberen Bereich dee Behälters 20 ist eine Heizschlange 46 angeordnet, die einen Einlaß 48 und einen Auslaß 50
besitzt, welche eich durch die Deckelplatte 34 hindurch
erstrecken und mit dieser dicht verschweißt sind. Wie ersichtlich, besteht die Heizschlange 46 aus einer Anzahl
von Heiz- oder Wärmetauscherrohren 52, die hintereinander durch Krümmer 54 verbunden sind. Der Einlaß 48
ist mit einer ersten Rohrlage 60 verbunden, die über der Brennkammer 38 angeordnet ist. Eine zweite Rohrlage 62
ist direkt über der ersten Rohrlage 60 angeordnet und mit dieser verbunden und eine dritte Rohrlage 64 wiederum
direkt über der zweiten Lage 62 angeordnet und mit letzterer verbunden. Die dritte Rohrlage 64 steht mit dem Auslaß
50 in Verbindung.
An dem Behälter 20 sind eine Fülldüse 70 und Drainage- und Belüftungeventile 72 und 74 vorgesehen«
Wie sich aue den Figuren 2 und 3 ergibt, wird in den Behälter
20 eine bestimmte Menge eines flüssigen Heizmediume
eingeleitet, wobei der Spiegel der dadurch entstehenden Flüssigkeitemenge 80 zu Anfang so eingestellt wird«
daß die erste und zweite Rohrlage 60 und 62 darunter liegen.
209833/0618
Ein nicht gezeigtes Meßglas dient dazu, den Flüssigkeitsstand
zu beobachten und einzustellen, was durch Zugabe von Flüssigkeit durch die Düse oder öffnung 70 oder durch
Entnahme von Flüssigkeit aue dem Drain&geventil 72 erfolgt
.
Gemäß den Schaltschema in Fig. 1 wird nach dem Einbringen
^ der bestimmten I1: enge an flüssigen Heizmedium in den Verdampfer
10 Brennstoff durch die leitung 44 dem Brenner zugeleitet und gezündet. Die Verbrennungsgas e>
aus dem Brenner 40 durchströmen die Brennkammer 38 und gelangen über
den Rauchschacht 42 ins Freie. Dadurch wird die Flüssigkeit 80 erhitzt und ein Teil davon verdampft. Die Dämpfe
dee Heizmediume steigen in den obersten Bereich dee Behälters
20 und umströmen die obere Rohrlage 64» die darin angeordnet ist. Nunmehr wird das Belüftungsventil 74 geöffnet,
um in dem Behälter 20 enthaltene Luft ins Freie ausströmen zu lassen. Daran anschließend wird das Belüftungsventil
v/ieder geschlossen, so daß die Heizmediuindampfe
in dem Behälter 20 verbleiben.
Jetzt v/ird ein Strom kryogener Flüssigkeit aus dem Speicherbehälter
12 durch die Pumpe 14 über die Leitung 16 und die Einlaßdüse 48 dee Verdampfers 10 in die Heizschlange 46
eingepumpt. Vor dem Durchströmen der Leitung 18 v/ird der kryogenen Flüssigkeit von dem flüeeigen Heizmedium und
dem in dem Behälter enthaltenen Dampf Wärme übertragen, so daß sie verdampft und überhitzt wird.
Ein Temperaturüberwachungegerät 82, beiepieisweise eine
pneumatische oder elektrische Temperatursteuerung, tastet
209833/061 8
die Temperatur der verdampften und überhitzten Flüssigkeit,
die die Leitung 18 durchströmt, ab. Das Temperaturüberwachungsgerät
steht mit einem Brenngas-Regelventil 84 in der Leitung 44 in Verbindung und öffnet bzw.
schließt dieses Ventil in dem Verhältnis» wie dies die Temperatur dee die Leitung 18 durchströmenden kryogenen
Mediums erfordert, so daß dadurch das Volumen an dem Brenner 40 zugeführtem Brenngas erhöht oder erniedrigt
wird. Das Temperaturüberwachunge- und Steuergerät 82
ist so eingestellt, daß der Strom des kryogenen Mediums in der Leitung 18 auf einer vorbestimmten erwünschten
Temperatur gehalten wird.
Wenn der Strom der kryogenen Flüssigkeit die Heizschlange
46 durchläuft, wird von der Heizmediummenge 80 durch die Wände der Heizrohre in den Rohrlagen 60 und 62 Wärme in
die kryogene Flüssigkeit übertragen, wodurch diese erhitzt
und zumindest teilweise verdampft wird. Der erhitzte und teilweiee verdampfte Strom gelangt dann in
die dritte Heizrohrlage 64, Die Wärme aus dem diese dritte Lage 64 umgebenden Dampf wird ebenfalls durch die Wan-'
de der Heizrohre in die kryogene Flüssigkeit, die jene durchströmt, eingeleitet und verdampft dabei den Best an
Flüssigkeit und überhitzt das Medium auf die erwünschte Überhitzungstemperatur. Die von des Heizmediumdämpfen
im obersten Bereich des Behälters 20 übertragene Wärmemenge verursacht die Kondensation dieser Dämpfe, so daß
da* Kondensat auf Grund der Schwerkraftwirkung wieder in die Flüssigkeitsinenge 80 zurückläuft. Im Betriefe wird
somit kontinuierlich ein Teil der flüssigen Heizaiedlumuenge
80 verdampft, an der Heizrohrlage 64 kondensiert und in die flüssige Heizmediummenge 80 wieder rückgeführt.
209833/0618
- 10 -
Wenn ein Heizmedium in flüssiger oder gasförmiger Phase
die Außenfläche von Heizrohren berührt, bildet eich ein
Film dieses Mediums auf den Rohren. Dieser Film wirkt als Hindernis für den Wärmeübergang, so daß die Außenwandungen
der Rohre in ihrer !Temperatur sich der lemperatur
der in den Rohren enthaltenen Flüssigkeit annähern, anstelle die Temperatur des Heizmediums an der Außenseite
P der Rohre anzunehmen. Wenn somit z.B. kryogene Flüssigkeiten
in einer herkömmlichen Heizeinrichtung mit wasserhaltigen VerbrennungBgasen erhitzt werden, dann bildet
sich an den Außenwandungen der Rohre ein Film aus, der verhindert, daß diese Außenwandungen über den Gefrierpunkt
de· Eiees erwärmt werden. Als Ergebnis davon bildet
sich tatsächlich EIb auf den Rohren«
Die filmbildenden Eigenschaften zahlreicher Wärmeübertragungsmedien
Bind in der einschlägigen Technik bekannt und als sogenannter Wärmeübergangskoeffiäent ermittelt
und niedergelegt worden. Der Wärmeübergangskoeffizient . verändert sich im umgekehrten Verhältnis mit dem Wärmeübergangswiderstand
eines bestimmten Werkstoffe·· Da· bedeutet, daß der Wärmeübergangswiderstand eines bestimmten
Werkstoffes umso niedriger ist, je höher der Wärme-Ubergangskoeffizient
dieses Werkstoffes ist. So haben z.B. Verbrennungagase eine Wärmeübergangszahl von angenähert
150 bis 200 kcal/h/m /^C bei den Temperaturen
und den übrigen Bedingungen, die innerhalb einer Heizeinrichtung zum Verdampfen kryogener Flüssigkeiten vorliegen.
Kondensierender Wasserdampf dagegen besitzt eine Wärmeübergangszahl von angenähert 5 000 bis 15 000 kcal/h/
/0C. Das bedeutet, daß kondensierender Dampf kein merk-
209833/0618
lichee Hindernis an den Außenwandungen von Heizrohren, in denen kryogene Flüssigkeiten strömen, bildet und daß
diese Wandungen auf eine Temperatur erhitzt τ/erden können,
die nahe der Dampftemperatur liegt, so daß eine Eisbildung vermieden wird. Vorzugsweise wird bei dem erfindungegenäßen
Verfahren ein Heiziaedium eingesetzt, das beim Kondensieren einen Wärmeübergangskoeffizient über
2 500 kcal/h/m /C aufweist, so daß ein minimaler Wärmeübergangswiderstand
durch das Heizmedium vorliegt.
Ein maximaler Wärmefluß und Wärmeübergang würde zwar dadurch erreicht v/erden, daß man die kryogene Flüssigkeit
lediglich im Wärmeaustausch mit den Dampfen des Heizmediums führt. Erfindungsgeiuäß muß ;]edoch ein Teil
der Heizschlange 46 unterhalb des Flüssigkeitsspiegels
der flüssigen Heizmediummenge 80 liegen, um zu gewährleisten, daß nicht die gefürchtete Dampfschleier- oder
Dampfschichtbildung auftritt. Bei dem erfindungegemäßen
Verfahren wird die kryogene Flüssigkeit bis zu ihrem Siedepunkt erhitzt und mindestens teilweise bereits unterhalb
dem Spiegel der flüssigen Heizmediummenge 80 verdampft. Lediglich der Teil der Heizschlange 46, in
dem der verbleibende Anteil der kryogenen Flüssigkeit verdampft und der Dampfstrom überhitzt wird, ist allein
den Heizmediumdämpfen ausgesetzt. Da das Heizmedium einen PiIm mit relativ hohem WärmeübergangswiderBtand
an der Außenseite der darin eingetauchten Heizrohre bildet, ist der Wärmeübergang in die kryogene Flüssigkeit
innerhalb der Rohre ausreichend niedrig, so daß eine lampfschichtbildung nicht auftritt. Nach Beendigung
eines Teilee des oder deß ganzen Verdampfungevorganges
209833/0618
bei den niedrigen Wännefluß wird der Strom der kryogenen
Flüssigkeit den maximalen Wärmefluß unterworfen, der in dem oberen Dampfabschnitt auftritt.
Vie eich für den einschlägigen Fachmann ergibt, hängt
die Grüße dee Abschnittes der Heizschlange 46, die in der flüssigen Heiziaediumnenge untergetaucht sein soll,
von einer Reihe von Faktoren ab. Dazu zählt z.B. die jeweilige Art der kryogenen Flüssigkeit, die verdampft
und überhitzt werden soll, die Ein- und Auslaßtenperatur und der Druck der kryogenen Flüssigkeit.
»renn nach Inbetriebnahme der Anlage eine Lampfschleierbildung
auftritt, kann zusätzliche Flüssigkeit in den Behälter 20 eingeführt werden, so dal,- der Flüssigkeitsstand
ateigt und ein !Teil der Heizrohre 52 in der Itührlage
64 von Flüssigkeit beaeckt wird, ladurch wird der Wärmefluß in die kryogene Flüssigkeit beim Verdampfen
herabgesetzt und die Dampfschleierbildung wieder unterbunden. Bei Bedarf kann der Flüssigkeitsspiegel des
flüssigen lleizmediums bO auch bis zu dem Punkt abgesenkt
werden, an dem eine Dampfschieierbildung auftritt, und
von diesem aus wieder leicht angehoben werden, so daß man dadurch naxinale Wärmeflüsee ohne Dampfschleierbildung
erhält.
Vor der Anwendung des erfindungsgemäj;en Verfahrene ist
der Linsatz von V/asser ale flüssiges Heizmedium zur Verdampfung und Überhitzung von kryogenen Flüssigkeiten deshalb
vermieden worden, v/eil die Gefahr besteht, daß das Wasser gefriert, wenn die Ileizquelle ausfällt. Da die zu
2 0 9 8 3 3/0618 bad ORIQiNAt
verdampfende und überhitzende kryogene Flüssigkeit in
aen Verdampfer mit einer sehr niedrigen Temperatur eintritt, nimmt das flüssige Heizmedium sehr rasch die Temperatur
der kryogenen Flüssigkeit an, wenn keine Wärme zugeführt
wird. Verwendet man '//asser als Heizmedium, so bildet sich Eis, was zu einer erheblichen Beschädigung des
Verdampfers 10 führen kann. Uni dieses Problem zu bewältigen,
ist vorgesehen, das Wasser aus dem Behälter 20 zu entleeren, wenn dessen Temperatur unter einen bestimmten
Yfert absinkt. Aus Pig. 1 ergibt sich, daß beispielsweise
ein Temperatursteuergerät 90 an dem Behälter 20 vorgesehen werden kann, so daß die Temperatur der Flüssigkeit
80 im Behälter 20 kontinuierlich überwacht wird. Bas
Temperatursteuergerät 90 steht mit einem Brenngas-üchließventil
92, das in der Brennstoffleitung 44 liegt, und einem Y/asserentleerungsventil 94 in Verbindung, das in
einer Leitung 96 am Boden des Behälters 20 angeordnet ist. Das Temperatursteuergerät 90 wird auf eine Temperatur
gerade überhalb des Gefrierpunktes des Heizmediums eingestellt, so daß der Verdampfer 10 automatisch abgeschaltet
wird, wenn aus irgend einem Grund nicht kontinuierlich Wärme eingespeist wird. Das heißt, in diesem
Fall schließt das Brenngae-Abschaltventil 92 und das
flüssige Heizmedium wird aus dem Behälter 20 entleert, da das Steuerventil 94 geöffnet wird. Eine Beschädigung
des Verdampfers 10 auf Grund einer Eisbildung und der Eisdehnung wird dadurch verhindert.
Zusätzlich zu der Uberwaohungsmaßnahme, das Wasser aus
dem Behälter 20 zu entfernen, können die Schrauben 30 und 36, die die Deckelplatten 28 und 34 mit den Behälter-
209833/0618
-H-
enden verbinden, so ausgelegt werden, daß sie bei einer vorbestimmten .belastung brechen. Wenn dann die
Heizmed4.umiuenge öü den Gefrierpunkt erreicht und eich
in Richtung auf die Iieckelplatten 28 und 34 auszudehnen
beginnt, dann können die Schrauben 30 und 36 brechen, wodurch sich die Deckelplatten 28 und 34 unter Vermeidung
eines weiteren Schadens nach außen verschieben können.
209833/0618
Claims (1)
- Patent- (Schutz- ) AnsprücheVerfahren zum Verdampfen und Überhitzen einer kryogenen Flüssigkeit, bei den eine abgeachlOBtene Lenge von flüssigem Heizmedium bis zu dessen teilv/eiser Verdampfung erhitzt und zum Zwecke der Erhitzung ein Strom der kryogenen Flüssigkeit in Wärmeauetausch Kit dem Dampf des Heiznediums geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Wärneauetausch der kryogenen Flüssigkeit mit der. Dampf dee Heizmediums die kryogene Flüssigkeit im Wärneauctausch tat dem flüssigen lleiziaediun selbst geführt und dabei teilweise verdampft und Überhitzt wird und die vollständige Verdampfung und Überhitzung iia Yfärmeaußtausch mit dem Dampf des Heizmediuns erfolgt .2β Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Heizmedium in einen in seinem unteren Bereich ein Heizelement enthaltenden Behälter aufgenommen ist und die kryogene Flüssigkeit durch in Reihe geschaltete Rohrlagen geführt wird, die übereinander liegen, so daß die kryogene Flüssigkeit zuerst die im flüssigen Heizmedium und zuletzt die im dampfförmigen Heiznedium befindlichen Rohrlagen durchströmt.3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizmedium eine Subntanz ist, die beim Kondensieren aus dem verdampften Zustand einen Wärme-209833/061 8Übergangskoeffizienten von mindestens 2 500 kcal/h/n"/ C besitzt.4ο Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß al3 Heizmedium Wasser verwendet v/ird.β Vorrichtung zum Verdampfen und Überhitzen einer kryogenen riüssigkeit mit einem in beinern unteren Bereich ein flüssiges Heizmedium enthaltenden geschlossenen Behälter, einer Heizeinrichtung zur Beheizung des Behälters und zur Erzeugung γοη Iieizmediumdapf in dessen oberem Bereich über dem flüssigen Ileizmedium und mit den oberen Bereich des Behälters durchsetzenden Würmetauscherrohren, dadurch gekennzeichnet, daß auch das flüssige Heizineüium (80) im unteren Bereich des Behält ors (20) durchsetzende Heizrohre (60f 62) vorgesehen sind, die mit den Wärmetauscherrohren (64) im oberen Bereich des Behälters (20) in Reihe verbunden eind und in die die kryogene Flüssigkeit eingespeist wird.6# Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (20) als Heizraedium (SO) V/asser enthält .7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den Boden des Behälters (2ü) ein Entleerungsventil (94) angeschlossen iet, das γοη einem Temperatursteuergerät (90), v/e^ches die fferaperatur des Vas-209833/0618 BAD oniGINALsere (BO) im Behälter (20) überwacht, bei Erreichen dee waBßergefrierpunlctes geöffnet wird.209833/061 8
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US11217471A | 1971-02-03 | 1971-02-03 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2161504A1 true DE2161504A1 (de) | 1972-08-10 |
Family
ID=22342473
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19712161504 Pending DE2161504A1 (de) | 1971-02-03 | 1971-12-10 | Verfahren und Vorrichtung zum Verdampfen und Überhitzen einer kryogenen Flüssigkeit |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3712073A (de) |
CA (1) | CA930300A (de) |
DE (1) | DE2161504A1 (de) |
FR (1) | FR2124635A5 (de) |
GB (1) | GB1310800A (de) |
Families Citing this family (39)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2123863A5 (de) * | 1971-02-03 | 1972-09-15 | Demtchenko Igor | |
US3897754A (en) * | 1974-10-16 | 1975-08-05 | Ransome Gas Ind Inc | LPG vaporizer |
US3986340A (en) * | 1975-03-10 | 1976-10-19 | Bivins Jr Henry W | Method and apparatus for providing superheated gaseous fluid from a low temperature liquid supply |
JPS535207A (en) * | 1976-07-05 | 1978-01-18 | Osaka Gas Co Ltd | Vaporizer of liquefied natural gas |
US4116016A (en) * | 1977-03-08 | 1978-09-26 | Fischer & Porter Co. | Corrosion-resistant liquified gas evaporator |
US4100757A (en) * | 1977-05-04 | 1978-07-18 | Frick Company | Closed circuit ammonia system for liquid heating from water |
GB2018967B (en) * | 1978-03-28 | 1982-08-18 | Osaka Gas Co Ltd | Apparatus and process for vaporizing liquefied natural gas |
AU532945B2 (en) * | 1979-07-23 | 1983-10-20 | British Nuclear Fuels Ltd. | Controlling vapourisation of hydrogen fluoride |
US4526006A (en) * | 1979-11-23 | 1985-07-02 | Anthony George M | Heat transfer method and apparatus |
US4438729A (en) | 1980-03-31 | 1984-03-27 | Halliburton Company | Flameless nitrogen skid unit |
DE3731356A1 (de) * | 1987-09-18 | 1989-03-30 | Erich Berger | Verfahren und vorrichtung fuer einen fluessiggasverdampfer |
US5113905A (en) * | 1989-03-27 | 1992-05-19 | Michael D. Hoyle | Carbon dioxide fill manifold and method |
US4936343A (en) * | 1989-03-27 | 1990-06-26 | Pruitt John E | Carbon dioxide fill manifold |
US5107906A (en) * | 1989-10-02 | 1992-04-28 | Swenson Paul F | System for fast-filling compressed natural gas powered vehicles |
SE502564C2 (sv) * | 1994-03-07 | 1995-11-13 | Aga Ab | Sätt och anordning för kylning av en produkt med utnyttjande av kondenserad gas |
US5598709A (en) * | 1995-11-20 | 1997-02-04 | Thermo King Corporation | Apparatus and method for vaporizing a liquid cryogen and superheating the resulting vapor |
US6112529A (en) * | 1998-12-30 | 2000-09-05 | Curbow; Jeffery L. | Carbon dioxide vaporizer |
US6578365B2 (en) * | 2000-11-06 | 2003-06-17 | Extaexclusive Thermodynamic Applications Ltd | Method and system for supplying vaporized gas on consumer demand |
US6751966B2 (en) * | 2001-05-25 | 2004-06-22 | Thermo King Corporation | Hybrid temperature control system |
DE10224724A1 (de) * | 2001-06-04 | 2003-01-30 | Thermo King Corp | Steuerverfahren für ein CRYO-Kühlsystem mit Eigenantrieb |
US6631621B2 (en) * | 2001-07-03 | 2003-10-14 | Thermo King Corporation | Cryogenic temperature control apparatus and method |
US6698212B2 (en) * | 2001-07-03 | 2004-03-02 | Thermo King Corporation | Cryogenic temperature control apparatus and method |
US6694765B1 (en) * | 2002-07-30 | 2004-02-24 | Thermo King Corporation | Method and apparatus for moving air through a heat exchanger |
US6817385B1 (en) * | 2003-02-15 | 2004-11-16 | Va-Tran Systems Inc. | Method and apparatus for filling a liquid container and converting liquid phase fluid into a gaseous phase for dispensing to users |
US6895764B2 (en) * | 2003-05-02 | 2005-05-24 | Thermo King Corporation | Environmentally friendly method and apparatus for cooling a temperature controlled space |
US7065967B2 (en) * | 2003-09-29 | 2006-06-27 | Kalex Llc | Process and apparatus for boiling and vaporizing multi-component fluids |
US7540160B2 (en) * | 2005-01-18 | 2009-06-02 | Selas Fluid Processing Corporation | System and method for vaporizing a cryogenic liquid |
US20060242969A1 (en) * | 2005-04-27 | 2006-11-02 | Black & Veatch Corporation | System and method for vaporizing cryogenic liquids using a naturally circulating intermediate refrigerant |
DE602006007553D1 (de) * | 2006-05-12 | 2009-08-13 | Black & Veatch Corp | Vorrichtung und Verfahren zum Verdampfen kryogener Flüssigkeiten unter Zuhilfennahme eines im Naturumlauf gefahrenen Wärmeübertragungsfluids |
US8728219B2 (en) * | 2007-02-12 | 2014-05-20 | Gaumer Company Inc. | Heater for vaporizing liquids |
US8087248B2 (en) * | 2008-10-06 | 2012-01-03 | Kalex, Llc | Method and apparatus for the utilization of waste heat from gaseous heat sources carrying substantial quantities of dust |
US8695344B2 (en) * | 2008-10-27 | 2014-04-15 | Kalex, Llc | Systems, methods and apparatuses for converting thermal energy into mechanical and electrical power |
US8176738B2 (en) | 2008-11-20 | 2012-05-15 | Kalex Llc | Method and system for converting waste heat from cement plant into a usable form of energy |
US8474263B2 (en) | 2010-04-21 | 2013-07-02 | Kalex, Llc | Heat conversion system simultaneously utilizing two separate heat source stream and method for making and using same |
US10753540B2 (en) * | 2012-04-25 | 2020-08-25 | Kenneth W. Anderson | Systems and methods for converting cryogenic liquid natural gas to high pressure natural gas and to low pressure natural gas and retain all converted product and to further dispense only by voluntary actions of the user |
US8833077B2 (en) | 2012-05-18 | 2014-09-16 | Kalex, Llc | Systems and methods for low temperature heat sources with relatively high temperature cooling media |
US20180172209A1 (en) * | 2014-07-16 | 2018-06-21 | Keppel Offshore & Marine Technology Centre Pte Ltd | Apparatus and Method for the Regasification of Liquefied Natural Gas |
EP3524913B1 (de) | 2016-10-07 | 2022-04-06 | Sumitomo Precision Products Co., Ltd. | Wärmetauscher |
US11994288B2 (en) * | 2020-10-27 | 2024-05-28 | Eric Champagne | Portable liquid fuel vaporizer |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1609756A (en) * | 1924-11-08 | 1926-12-07 | Mathieson Alkali Works Inc | Apparatus for the evaporation of liquid chlorine |
US2055949A (en) * | 1935-02-28 | 1936-09-29 | Milwaukee Reliance Boiler Work | Heat exchanger |
US2119091A (en) * | 1935-11-29 | 1938-05-31 | Standard Oil Dev Co | Process and apparatus for indirect heat transfer between two liquid materials |
US2363118A (en) * | 1942-03-11 | 1944-11-21 | Joseph W Chamberlain | Apparatus for heating fluids |
US2539291A (en) * | 1948-06-08 | 1951-01-23 | Cardox Corp | Apparatus and method for vaporizing carbon dioxide |
US2669847A (en) * | 1950-12-29 | 1954-02-23 | Wade W Dick | Method and apparatus for vaporizing and distributing hydrocarbon fuels |
US2618935A (en) * | 1951-02-08 | 1952-11-25 | Jr Joseph J Malir | Apparatus for vaporizing hydrocarbons |
GB920657A (en) * | 1960-03-11 | 1963-03-13 | Exxon Research Engineering Co | Heat-exchanger |
US3269385A (en) * | 1964-10-02 | 1966-08-30 | Texas Eastern Trans Corp | Vaporization system |
US3405759A (en) * | 1966-11-08 | 1968-10-15 | Combustion Eng | Method of and means for controlling the external temperatures of fired processing equipment |
-
1971
- 1971-02-03 US US3712073D patent/US3712073A/en not_active Expired - Lifetime
- 1971-09-23 CA CA123503A patent/CA930300A/en not_active Expired
- 1971-11-23 GB GB5435371A patent/GB1310800A/en not_active Expired
- 1971-12-10 DE DE19712161504 patent/DE2161504A1/de active Pending
- 1971-12-10 FR FR7144401A patent/FR2124635A5/fr not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA930300A (en) | 1973-07-17 |
US3712073A (en) | 1973-01-23 |
GB1310800A (en) | 1973-03-21 |
FR2124635A5 (de) | 1972-09-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2161504A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Verdampfen und Überhitzen einer kryogenen Flüssigkeit | |
DE2912321C2 (de) | Vorrichtung zum Verdampfen verflüssigten Erdgases | |
DE2450847C3 (de) | Wassererhitzer mit einem nach dem Vakuum-Verdampfungsprinzip arbeitenden Wärmetauscher | |
DE2149452A1 (de) | Dewar-Gefaess od.dgl.fuer Lagerung und Transport kryogener Medien | |
DE19704639A1 (de) | Verfahren zum Verdampfen und Überhitzen eines Sterilisierungsmittels und Vorrichtung hierfür | |
DE3441074A1 (de) | Dampferzeugungs- und kondensierungsapparat | |
DE2803664A1 (de) | Waermeaustauscher, insbesondere warmwasserbehaelter zum erwaermen von gebrauchswasser | |
DE19602680A1 (de) | Durchlaufdampferzeuger | |
EP0663561A1 (de) | Dampferzeuger | |
DE102008002531A1 (de) | Vorrichtung für das Mischen von Flüssigkeit und Dampf sowie Verfahren für das Verdampfen eines Fluids mit der Mischung | |
DE19645492C1 (de) | System und Verfahren zum Aufrechterhalten oder Erhöhen des Drucks in einem Kryotank | |
DE2011872A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Verdampfen kryogener Flüssigkeiten | |
DE20120401U1 (de) | Anlage zur Gewinnung von Heizungsenergie aus Erdwärme | |
DE2813614C2 (de) | Indirekt beheizter Dampferzeuger | |
DE2126088A1 (en) | Boiler type heat exchanger - with separate condensing chamber - to prevent boiling dry | |
DE1551575C3 (de) | ||
DE534596C (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Betriebe von Speicherherden, bei welchen Waerme von einem Waermespeicher zu Verbrauchsstellen mittels einer verdampfenden Heizfluessigkeit uebertragen wird | |
DE2039586B1 (de) | Elektrische Nachtstrom-Speicherheizung | |
DE2756298A1 (de) | Trenneinrichtung zu einer kondensations-trocknungsvorrichtung | |
DE2152767A1 (de) | Stabilisierung der Temperatur einer Radioisotopen Wärmequelle vermittels einer Warmeubertragungsvorrichtung | |
AT15507B (de) | Vorrichtung zur Erzeugung von zur Desinfektion dienenden Dämpfen. | |
DE2302133C3 (de) | Verfahren zur Dampferzeugung | |
DE610518C (de) | Vorrichtung zur Aufbewahrung von Gas mit tiefliegendem Siedepunkt | |
AT68081B (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Kälteerzeugung. | |
DE440884C (de) | Vorrichtung zum Ausgleich von Dampfentnahmeschwankungen in aus Vorder- und Hinterkesseln bestehenden Dampfkesselanlagen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OHW | Rejection |