DE956584C

DE956584C - Entspannung und UEberfuehrung von Fluessiggasen, insbesondere Kohlensaeure, aus dem fluessigen in den gasfoermigen Zustand

Info

Publication number: DE956584C
Application number: DEM28294A
Authority: DE
Inventors: Martin Betzler
Original assignee: Minimax AG
Current assignee: Minimax AG
Priority date: 1955-09-24
Filing date: 1955-09-24
Publication date: 1957-01-24

Description

Entspannung und Überführung von Flüssiggasen, insbesondere Kohlensäure, aus dem flüssigen in den gasförmigen Zustand Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entspannung und Überführung von Flüssiggasen, insbesondere Kohlensäure, aus dem flüssigen in den gasförmigen Zustand unter Zuführung von Wärme und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Flüssiggase, wie z. B. Kohlensäure, werden im allgemeinen bis zum Zeitpunkt der Ingebrauchnahme in flüssigem Zustand in Stahlflaschen gespeichert. Wenn man größere Mengen Flüssiggas in der- Zeiteinheit aus den Stahlflaschen entnehmen will, it es zweckmäßig, das Gas mittels eines Steigrohres noch in flüssigem Zustand aus der Flasche herauszuführen, um Vereisungserscheinungen in der Flasche selbst zu vermeiden. Wenn das Flüssiggas in gasförmigem Zustand und mit bestimmter Temperatur verwendet werden soll,' muß für die Überführung vom flüssi&en in den Gaszustand und für die Entspannung eine erhebliche Wärmemenge aufgebracht und zugeführt werden. Dies ist z. B. bei mit Wasserstoff gekühlten elektrischen Generatoren, die vor der Füllung mit Wasserstoff mit Kohlensäure gefüllt werden, nötig, damit jegliche Berührung des Wasserstoffs mit der Luft und somit die Bildung vorn Knallgas vermieden wird. Die Kohlensäurefüllung muß hierbei mit etwa -I- io° C in den Generator eingebracht .werden.
Die erforderliche Wärmemenge kann bereits vor der Entspannung zugeführt werden, indem man das Flüssiggas durch Erwärmung vor der Entspannungsdüse in einen warmen und überkritischenZustand -überführt. Diese Lösung ist jedoch nicht zweckmäßig, da mit der Temperaturerhöhung des flüssigen Gases eine sehr hohe Drucksteigerung verbunden ist. Vorteilhafter ist es, wenn dieBindungswärme an der Stelle, an der das Flüssiggas entspannt wird, also hinter der entsprechenden Drosseldüse, zugeführt wird, und zwar an der Stelle, an der die starke Abkühlung stattfindet. Da die Entspannungszone jedoch sehr klein ist, ist es schwierig, die gesamte erforderliche Wärmemenge- an dieser Stelle zuzuführen. Dies ist jedoch erforderlich, wenn Vereisungserscheinungen vermieden werden sollen.
Ziel der Erfindung ist es,.diese Nachteile zu vermeiden: Zu diesem Zweck wird gemäß der Erfindung das aus der Entspannungsdüse kommende Flüssiggas zunächst an einer Heizeinrichtung vorbeigeführt und sodann zumindest ein Teil des aufgeheizten Flüssiggases an die Zone, in der die Entspannung stattfindet, zurückgeführt und hier mit dem aus der Düse austretenden Flüssiggas vermischt. Hierdurch ist es möglich, so viel Wärme unmittelbar an die Entspannungs- und Wärmebindungszone heranzubringen, daß eine Unterkühlung des Flüssiggases bis zur Eisbildung nicht stattfinden kann. Zweckmäßig saugt das aus einer oder mehreren Entspannungsdüsen in ein oder mehrere Fangrohre austretende Flüssiggas durch Strahlpumpenwirkung einen Teil des aufgeheizten Flüssiggases an und vermischt sich mit diesem unter Wärmeaufnahme. Daß dieTreibstrahlsubstanz und die angesaugte Substanz in einer Strahlpumpe energisch vermischt werden, ist allgemein bekannt, und bei einer solchen Vermischung ist auch ein idealer Wärmeaustausch gesichert.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das aufgeheizte Flüssiggas im Gegenstrom an dem aus der Entspannungsdüse austretenden Flüssiggas vorbei der Entspannungszone zugeführt wird. Auf diese Weise kann eine weitere Aufheizung des Gases erfolgen. Bei einer Vdrrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann z. B. die Entspannungsdüse in ein Fangrohr münden, in dem elektrische Heizelemente angeordnet sind, an denen das aufzuheizende Flüssiggas mittel- oder unmittelbar zwecks Wärmeaufnahme vorbeiströmt. Dies ist möglich, da durch die vorhergehendeVermischung des Flüssiggases mit Teilen des aufgeheizten Gases ein Gesamtstrom von' unterkühltem Gas, jedoch ohne feste und flüssige Anteile, entstanden ist.
In derZenchnung ist eineVorrichtung zurDurchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung in einer Seitenansicht in einem axialen Schnitt dargestellt.
Das Flüssiggas. gelangt in flüssigem Zustand durch das Rohr i- zu der Entspannungsdüse 2, die innerhalb eines Fangrohres 3 angeordnet ist. Im oberen Teil des Fangrohres 3 befinden sich elektrische Heizelemente 4, und über das Fangrohr 3 ist das Gegenstromrohr 5 gestülpt. Das Fangrohr 3 und das Gegenstromrohr 5 sind an ihrem unteren Teil mit verhältnismäßig großen Einlaß- und Auslaßöffnungen 6 und 7 versehen und, an dem Abschlußflansch 8 des Sammelbehälters 9 befestigt, so daß sie zusammen mit. diesem eine bauliche Einheit bilden. An dem Abschlußflansch 8 sind auch die elektrischen Kontakte io, i i angebracht, die in der Stromzuführungsleitung für die Heizelemente 4 liegen. Der Sammelbehälter 9 kann noch, damit die Gastemperatur nach Wunsch geregelt werden kann, mit einem Wärmefühler 1.2 versehen sein und besitzt außerdem ein Sicherheitsventil. 13. Das gebrauchsfertig aufbereitete Flüssiggas verläßt den Sammelbehälter 9 durch das Rohr 14.
Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: Das durch das Rohr i zugeführte Flüssiggas entspannt sich plötzlich nach Verlassen der Düse 2 innerhalb einer kleinen Entspannungszone und strömt unter Ausfüllung des gesamten Querschnittes durch das Fangrohr 3 -hindurch. Das Gas streicht an den Heizelementen 4 vorbei und nimmt viel Wärme auf und gelangt schließlich unter Umkehrung der Strömungsrichtung in das Gegenstromrohr 5. Beim .Einströmen des Flüssiggases in das Fangrohr 3 kommt eine starke Strahlpumpensaugwirkung zustande. Hierdurch wird ein Teil des bereits im Fangrohr 3 aufgeheizten Gases wieder angesaugt, wobei es sich an der Stelle, an der die Entspannung stattfindet, mit dem durch die Düse-2 eintretenden Flüssiggas vermischt. Gleichzeitig mit der Vermischung findet ein Wärmeaustausch zwischen dem aufgeheizten und dem noch kalten Gas statt, so daß innerhalb der Entspannungszone dem Gas so viel Wärme zugeführt wird, daß eine Eisbildung durch das Flüssiggas infolge der Entspannung vermieden wird. Somit findet zwischen dem Fangrohr 3 und dem Gegenstromrohr 5 eine ununterbrochene Kreisströmung statt. Da jedoch durch die Düse 2 ständig neues Flüssiggas zugeführt wird, bildet sich ein Überschuß an aufgeheiztem Gas, der durch die Öffnungen 7 in den Sammelbehälter 9 gelangt. Zwecks Regelung der gewünschten Gastemperatur kann über den Wärmefühler 12 ein Teil der Heizelemente 4 zu- oder abgeschaltet werden, so daß man eine konstante Gastemperatur aufrechterhalten kann. Mit Hilfe des Sicherheitsventils 13 wird das Entstehen eines zu hohen Druckes im Sammelbehälter 9 verhindert. Das aufbereitete Flüssiggas strömt durch das Rohr 14 zur Verbrauchsstelle.

Claims

PATENTANSPRÜCHE!. i. Verfahren zur Entspannung und überführung von Flüssiggasen, insbesondere Kohlensäure, aus dem flüssigen in den gasförmigen Zustand unter Zuführung von Wärme, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Entspannungsdüse kommende Flüssiggas zunächst an einer Heizeinrichtung vorbeigeführt und daß sodann zumindest ein Teil des aufgeheizten Flüssiggases an dieZone, in der dieEntspannung stattfindet, zurückgeführt und hier mit dem aus der Düse austretenden Flüssiggas vermischt wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das aus einer oder mehreren Entspannungsdüsen in ein oder mehrere Fangrohre austretende Flüssiggas durch Strahlpumpenwirkung einen Teil des aufgeheizten Flüssiggases ansaugt und sich mit diesem unter Wärmeaufnahme vermischt.
3. Verfahren nach Anspruch r oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das aufgeheizte Flüssiggas im Gegenström an dem aus der Entspannungsdüse austretenden Flüssiggas vorbei der Entspannungszone zugeführt wird. q..
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche r bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entspannungsdüse (2) in ein Fangrohr (3) mündet, in dem elektrische Heizelemente (q.) angeordnet sind, an denen das aufzuheizende Flüssiggas mittel-oder unmittelbar zwecks Wärmeaufnahme vorbeiströmt.
5. Vorrichtung nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß an das Fangrohr (3) ein dieses umfassendes Gegenstromrohr (5) angeschlossen ist, welches das aus dem Fangrohr (3) austretende, aufgeheizte Gas im Gegenstrom zurückführt und einen Teil dieses Gases wieder an die Entspannungsdüse (2) heranführt.
6. Vorrichtung nach Anspruch q. oder 5, da= durch gekennzeichnet, daß das Zuführungsrohr (z) für das Flüssiggas mit der Entspannungsdüse (2) und das mit Ansaugöffnungen (6) versehene Fangrohr (3) nach Art einer Strahlluftpumpe zueinander angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche q. bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß. das Zuführungsrohr (r) für das Flüssiggas, die Entspannungsdüse (2),-das Fangrohr (3) mit den Heizelementen (q.) und gegebenenfalls das Gegenstromrohr (5) zu einer baulichen Einheit zusammengefaßt sind und an einem Sammelbehälter (9), vorzugsweise an dessen Abschlußflansch (8), befestigt werden können, der auch die elektrischen Anschlüsse für den Heizstrom trägt.