Барботирование неконденсирующимся газом.

Барботажное охлаждение (рис. 7.17) эквивалентно испарительному охлаждению, однако в этом случае испарение жидкости происходит внутрь газообразной барботирующей среды, пропускаемой через охлаждаемую жидкость.

В качестве барботирующей среды обычно применяют гелий, который практически не растворяется в других жидкостях и остается в газообразном состоянии. Разомкнутая схема барботажного охлаждения включает емкость с гелием, который предварительно охлаждается до температуры, близкой к температуре жидкости. Такая схема характеризуется большим расходом гелия, но обладает высокой надежностью и простотой. Барботаж можно осуществлять и по замкнутой схеме с малым расходом гелия. Гелий и пары жидкости при этом циркулируют в рефрижераторной установке, включающей компрессор и ряд теплообменных аппаратов. Охлаждение барботажем обычно применяют для жидкого водорода.

Из-за массообмена, связанного с разностью концентраций среды на границе и в центре, возникает перенос тепла за счет испарения, этот тепловой поток идет на понижение температуры жидкости в баке.

Интенсивность массообмена:

При барботировании происходят следующие процессы:

1) за счет массообмена происходит снижение температуры жидкости;

2) пузыри с гелием движутся вверх, вызывая движение жидкости (ее перемешивание), следовательно, происходит выравнивание температурного поля по высоте бака;

3) жидкость насыщается парами гелия, что предотвращает эффект автовакуумирования.

Использование внешних источников охлаждения

При данном методе охлаждения в емкость с жидкостью помещают теплообменный аппарат (обычно змеевикового типа), внутри которого циркулирует криоагент с температурой более низкой, чем температура охлаждаемой жидкости. Криоагентом обычно служит газообразный гелий, который охлаждается в автономной рефрижераторной установке.

Для применения рассматриваемого метода необходимо сложное оборудование, усложняется и конструкция емкости.

При реализации данного метода охлаждения нельзя допускать, чтобы температура входящего гелия была ниже температуры замерзания жидкости. Это необходимо для предотвращения образования льда на поверхности теплообменника. Метод экономичнее, чем вакуумирование и барботаж, так как при этом нет потерь, обусловленных отводом холодных паров, поэтому является предпочтительным для охлаждения больших объемов жидкости.

СИСТЕМЫ ТЕРМОСТАТИРОВАНИЯ, ОХЛАЖДЕНИЯ И ОЖИЖЕНИЯ

Криогенное термостатирование – процесс поддержания постоянной температуры системы или агрегата ниже 120 К.

Криогенное ожижение – процесс получения жидкости из газов при температуре ниже 120 К.