DESCRIZIONEDESCRIPTION
Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titoloAttached to a patent application for an INDUSTRIAL INVENTION having as its title
?Impianto per rimozione di calore da un fluido da raffreddare??System for removing heat from a fluid to be cooled?
La presente invenzione riguarda un impianto per rimozione di calore da un fluido da raffreddare.The present invention relates to a system for removing heat from a fluid to be cooled.
Tale impianto ? utilizzabile in particolare in applicazioni in cui ? necessario un raffreddamento intenso di componenti (ad esempio elettroniche o semiconduttori) oppure qualora si voglia un rapido raffreddamento di un fluido (ad esempio immediatamente a valle di un processo altamente esotermico).This system can be used in particular in applications where intense cooling of components is required (for example electronic or semiconductor components) or when rapid cooling of a fluid is required (for example immediately downstream of a highly exothermic process).
Un inconveniente di tale soluzione ? legato al fatto che con l?impiego di impianti di raffreddamento con evaporatore-compressore-condensatorelaminazione difficilmente si riescono ad ottenere temperature inferiori a -100?C.A drawback of this solution is linked to the fact that with the use of cooling systems with evaporator-compressor-condenser-lamination it is difficult to obtain temperatures lower than -100?C.
Una ulteriore applicazione ? associata alla eliminazione di una sostanza in sospensione in un fluido gassoso. Tale sostanza potrebbe essere ad esempio umidit? o un inquinante utilizzato in lavorazioni industriali che fanno uso di sostanze chimiche. In via puramente esemplificativa: lavorazione materiale plastico, stampa, decapaggio, verniciature, industrie farmaceutiche, ecc. Le sostanze chimiche comprendono solventi che vengono evacuati insieme ad un flusso d?aria proveniente dalla zona di lavoro. Prima di rilasciare tale flusso d?aria in ambiente esso deve essere trattato. A questo proposito sono noti sistemi che prevedono di raffreddare tale flusso d?aria al fine di agevolare la condensazione di tali sostanze. Queste sostanze potrebbero essere sotto varie forme ad esempio: vapori, gas, microgocce, ecc.A further application is associated with the elimination of a substance suspended in a gaseous fluid. This substance could be, for example, humidity or a pollutant used in industrial processes that use chemical substances. By way of example: plastic material processing, printing, pickling, painting, pharmaceutical industries, etc. Chemical substances include solvents that are evacuated together with a flow of air coming from the work area. Before releasing this flow of air into the environment, it must be treated. In this regard, systems are known that provide for cooling this flow of air in order to facilitate the condensation of these substances. These substances could be in various forms, for example: vapors, gases, microdrops, etc.
Scopo della presente invenzione ? mettere a disposizione un impianto che permetta un intenso e rapido raffreddamento.The purpose of the present invention is to provide a system that allows for intense and rapid cooling.
Il compito tecnico precisato e gli scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da un impianto comprendente le caratteristiche tecniche esposte in una o pi? delle unite rivendicazioni.The specified technical task and the specified purposes are substantially achieved by a system comprising the technical characteristics set out in one or more of the attached claims.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di un impianto come illustrato negli uniti disegni in cui:Further features and advantages of the present invention will become clearer from the indicative, and therefore non-limiting, description of a preferred but not exclusive embodiment of a system as illustrated in the attached drawings in which:
- figura 1 mostra una vista prospettica di un impianto secondo la presente invenzione;- figure 1 shows a perspective view of a plant according to the present invention;
- figure 2 e 3 mostrano rispettivamente una vista laterale e una vista in pianta dell?impianto di figura 1;- figures 2 and 3 show respectively a side view and a plan view of the system in figure 1;
- figure 4, 5, 6 mostrano uno schema di un componente dell?impianto di figura 1.- figures 4, 5, 6 show a diagram of a component of the system in figure 1.
Nelle unite figure con il numero di riferimento 1 si ? indicato un impianto per la rimozione di calore da un fluido da raffreddare. E? utilizzato in particolare in applicazioni criogeniche.The attached figures with reference number 1 show a system for removing heat from a fluid to be cooled. It is used in particular in cryogenic applications.
L?impianto 1 comprende mezzi 2 di convogliamento del fluido gassoso. I mezzi 2 di convogliamento comprendono tipicamente un insieme di condotti per il convogliamento del fluido gassoso. L?impianto 1 comprende opportunamente un primo gruppo 31 di stadi di raffreddamento che si susseguono uno all?altro lungo un tratto dei mezzi 2 di convogliamento. Nella soluzione esemplificata in figura 1 il primo gruppo 31 di stadi di raffreddamento comprende almeno un primo, un secondo e un terzo stadio 301, 302, 303. Gli stadi del primo gruppo 31 si sviluppano in serie uno all?altro. Ad esempio il primo, il secondo e il terzo stadio 301, 302, 303 potrebbero comprendere un circuito 33 di raffreddamento come meglio descritto pi? in seguito con riferimento alla figura 4. Opportunamente:The system 1 comprises means 2 for conveying the gaseous fluid. The conveying means 2 typically comprise a set of ducts for conveying the gaseous fluid. The system 1 conveniently comprises a first group 31 of cooling stages that follow one another along a section of the conveying means 2. In the solution exemplified in figure 1, the first group 31 of cooling stages comprises at least a first, a second and a third stage 301, 302, 303. The stages of the first group 31 develop in series one after the other. For example, the first, the second and the third stage 301, 302, 303 could comprise a cooling circuit 33 as better described later with reference to figure 4. Conveniently:
- il primo stadio 301 potrebbe permettere un salto termico di circa 10-30?C e l?eliminazione dell?umidit?;- the first stage 301 could allow a temperature jump of about 10-30?C and the elimination of humidity;
- il secondo stadio 302 potrebbe permettere un salto termico di circa 40-50?C;- the second stage 302 could allow a temperature jump of about 40-50?C;
- il terzo stadio 303 potrebbe permettere un salto termico di circa 40?C. In aggiunta l?impianto 1 comprende un refrigeratore 9 Stirling. Il refrigeratore 9 Stirling ? posto a valle del primo gruppo 31 di stadi di raffreddamento.- the third stage 303 could allow a temperature jump of about 40?C. In addition, the system 1 includes a Stirling cooler 9. The Stirling cooler 9 is placed downstream of the first group 31 of cooling stages.
Tale refrigeratore Stirling ? utilizzato per raggiungere temperature del fluido gassoso molto basse. In particolari configurazioni l?impianto 1 permette il raggiungimento anche di temperature inferiori a -270?C.This Stirling cooler is used to reach very low gaseous fluid temperatures. In particular configurations, system 1 allows reaching temperatures even lower than -270?C.
Il refrigeratore 9 Stirling comprende un fluido di ciclo, ad esempio elio o altro fluido.The 9 Stirling refrigerator includes a cycling fluid, such as helium or other fluid.
Il refrigeratore 9 Stirling (come esemplificato in figura 5) comprende anche un dissipatore 91 di calore che dissipa il calore del fluido di ciclo verso l?esterno del refrigeratore 9 Stirling. Il dissipatore 91 pu? essere uno scambiatore di calore che dissipa ad esempio verso aria o acqua esterna. Il refrigeratore 9 Stirling comprende una zona 92 fredda in comunicazione termica con il fluido da raffreddare.The Stirling cooler 9 (as exemplified in figure 5) also includes a heat sink 91 that dissipates the heat of the cycle fluid to the outside of the Stirling cooler 9. The heat sink 91 can be a heat exchanger that dissipates, for example, to external air or water. The Stirling cooler 9 includes a cold zone 92 in thermal communication with the fluid to be cooled.
Il refrigeratore 9 Stirling comprende inoltre una linea 95 di collegamento del dissipatore 91 e della zona 92 fredda. In tale linea 95 si muove il fluido di ciclo.Il refrigeratore 9 Stirling comprende inoltre mezzi 93 di compressione/espansione del fluido di ciclo. I mezzi 93 permettono una compressione del fluido in prossimit? del dissipatore 91 e una espansione del fluido in corrispondenza della zona 92 fredda.The Stirling cooler 9 also includes a line 95 connecting the heat sink 91 and the cold zone 92. The cycle fluid moves in this line 95. The Stirling cooler 9 also includes means 93 for compression/expansion of the cycle fluid. The means 93 allow compression of the fluid in the vicinity of the heat sink 91 and expansion of the fluid in correspondence with the cold zone 92.
I mezzi 93 di compressione/espansione sono anche mezzi di movimentazione alternata del fluido di ciclo lungo la linea 95 di collegamento. Preferibilmente i mezzi 93 di compressione/espansione comprendono due pistoni.The compression/expansion means 93 are also means for reciprocating movement of the cycle fluid along the connection line 95. Preferably the compression/expansion means 93 comprise two pistons.
La linea 95 di collegamento si sviluppa tra i mezzi 93 di compressione/espansione e la zona 92 fredda. Il dissipatore 91 si trova lungo tale linea 95.The connecting line 95 extends between the compression/expansion means 93 and the cold zone 92. The heat sink 91 is located along this line 95.
Il refrigeratore 9 Stirling comprende un rigeneratore 94 interposto tra il dissipatore 91 e la zona 92 fredda. Il rigeneratore 94 scambia calore con detto fluido di ciclo. In particolare assorbe e poi restituisce calore al fluido di ciclo. Il refrigeratore 9 Stirling comprende anche un dislocatore 96 interposto tra il dissipatore 91 e la zona fredda 92. In particolare il dislocatore 96 e il rigeneratore 94 sono integrati in un medesimo corpo mobile. Il dislocatore 96 pu? essere sagomato come un pistone.The Stirling cooler 9 comprises a regenerator 94 positioned between the heat sink 91 and the cold zone 92. The regenerator 94 exchanges heat with said cycle fluid. In particular, it absorbs and then returns heat to the cycle fluid. The Stirling cooler 9 also comprises a displacer 96 positioned between the heat sink 91 and the cold zone 92. In particular, the displacer 96 and the regenerator 94 are integrated into the same mobile body. The displacer 96 can be shaped like a piston.
Opportunamente il dissipatore 91 ? interposto tra i mezzi 93 e il dislocatore 96. Il dislocatore 96 ? interposto tra il dissipatore 91 e la zona fredda 92.Conveniently, the heat sink 91 is interposed between the means 93 and the displacer 96. The displacer 96 is interposed between the heat sink 91 and the cold zone 92.
Durante il funzionamento i mezzi 93 di compressione/espansione comprimono il fluido di ciclo che dunque si riscalda. Esso cede per? calore all?esterno tramite il dissipatore 91 e si raffredda parzialmente. Il fluido di ciclo transita dunque in corrispondenza del dislocatore 96/rigeneratore 94 e giunge in corrispondenza della zona 92 fredda. Transitando in corrispondenza del rigeneratore 94 il fluido di ciclo cede a quest?ultimo parte del calore. I mezzi 93 di compressione/espansione determinano ciclicamente una espansione del fluido di ciclo in corrispondenza della zona fredda 92 determinandone quindi un ulteriore raffreddamento. I mezzi 93 di compressione/espansione richiamano poi il fluido; in tal modo il fluido, transitando in corrispondenza del rigeneratore 94, riacquista parte del calore precedentemente ceduto. Dunque il fluido di ciclo in corrispondenza della zona fredda 92 sottrae calore al fluido da raffreddare. Il dislocatore 96 ? posto lungo la linea 95 di collegamento. Il dislocatore 96 si muove in una sede 97 ad una estremit? della quale ? posta la zona 92 fredda. Il refrigeratore 9 Stirling comprende anche mezzi 98 elastici che richiamano il dislocatore 96 verso una posizione predeterminata.During operation, the compression/expansion means 93 compress the cycle fluid which therefore heats up. However, it releases heat to the outside via the heat sink 91 and cools partially. The cycle fluid therefore passes through the displacer 96/regenerator 94 and reaches the cold zone 92. Passing through the regenerator 94, the cycle fluid releases part of its heat to the latter. The compression/expansion means 93 cyclically cause an expansion of the cycle fluid in correspondence with the cold zone 92, thus causing it to cool further. The compression/expansion means 93 then recall the fluid; in this way, the fluid, passing through the regenerator 94, regains part of the heat previously released. Therefore, the cycle fluid in correspondence with the cold zone 92 removes heat from the fluid to be cooled. The displacer 96 is positioned along the connection line 95. The displacer 96 moves in a seat 97 at one end of which is located the cold zone 92. The Stirling refrigerator 9 also includes elastic means 98 which recall the displacer 96 towards a predetermined position.
Come esemplificato in figura 1 l?impianto 1 comprende uno scambiatore 4 di calore per il pre-raffreddamento del fluido gassoso. Lo scambiatore 4 ? destinato a pre-raffreddare il fluido gassoso a monte del primo gruppo 31 di stadi di raffreddamento. Si tratta di uno scambiatore gas-gas (o meglio aria-aria). Ad esempio potrebbe essere uno scambiatore 4 di calore a fascio tubiero (in particolare potrebbe essere a pacco alettato).As exemplified in figure 1, the system 1 comprises a heat exchanger 4 for pre-cooling the gaseous fluid. The exchanger 4 is intended to pre-cool the gaseous fluid upstream of the first group 31 of cooling stages. It is a gas-gas (or better air-air) exchanger. For example, it could be a tube bundle heat exchanger 4 (in particular, it could be a finned pack).
A questo proposito i mezzi 2 di convogliamento comprendono anche mezzi 5 di trasporto allo scambiatore 4 del fluido gassoso che si trova a valle del primo gruppo 31 di stadi di raffreddamento. In questo modo si sottrae calore al fluido gassoso che si trova a monte del primo gruppo 31 di stadi di raffreddamento e transita nello scambiatore 4. Nello scambiatore 4 il fluido gassoso che si trova a valle del primo gruppo 31 si riscalda un po? prima di essere immesso in atmosfera (tramite un camino). Questo consente un recupero energetico. Nello scambiatore 4 opportunamente il fluido gassoso che si trova a monte del primo gruppo 31 e il fluido gassoso che si trova a valle del primo gruppo 31 non si mescolano (pur entrando in contatto termico). Opportunamente lo scambiatore 4 di calore pone per? in comunicazione termica:In this regard, the conveying means 2 also include means 5 for transporting the gaseous fluid downstream of the first group 31 of cooling stages to the exchanger 4. In this way, heat is removed from the gaseous fluid upstream of the first group 31 of cooling stages and it passes through the exchanger 4. In the exchanger 4, the gaseous fluid downstream of the first group 31 heats up a little before being released into the atmosphere (via a chimney). This allows for energy recovery. In the exchanger 4, the gaseous fluid upstream of the first group 31 and the gaseous fluid downstream of the first group 31 do not mix (even though they come into thermal contact). However, the heat exchanger 4 conveniently places the following in thermal communication:
- una prima zona 21 dei mezzi 2 di convogliamento posta a monte del primo e/o del secondo gruppo 31, 32 di stadi di raffreddamento con- a first zone 21 of the conveying means 2 placed upstream of the first and/or second group 31, 32 of cooling stages with
- una seconda zona 22 dei mezzi 2 di convogliamento posta a valle del primo e/o del secondo gruppo 31, 32 di stadi di raffreddamento.- a second zone 22 of the conveying means 2 located downstream of the first and/or second group 31, 32 of cooling stages.
L'impianto 1 comprende anche un secondo gruppo 32 di stadi di raffreddamento che si susseguono uno all?altro lungo i mezzi 2 di convogliamento.The system 1 also includes a second group 32 of cooling stages which follow one another along the conveyor means 2.
I mezzi 2 di convogliamento comprendono infatti una prima e una seconda linea 311, 321 disposte operativamente in parallelo. Il primo gruppo 31 di stadi di raffreddamento si trova lungo la prima linea 311. Il secondo gruppo 32 di stadi di raffreddamento si trova lungo la seconda linea 321. Opportunamente quanto descritto per il primo gruppo 31 di stadi pu? essere ripetuto per il secondo gruppo 32 di stadi. In particolare la prima e la seconda linea 311, 321 sono strutturalmente identiche. In particolare sono funzionalmente speculari.The conveying means 2 in fact comprise a first and a second line 311, 321 arranged operationally in parallel. The first group 31 of cooling stages is located along the first line 311. The second group 32 of cooling stages is located along the second line 321. What has been described for the first group 31 of stages can be conveniently repeated for the second group 32 of stages. In particular, the first and second lines 311, 321 are structurally identical. In particular, they are functionally specular.
Nella soluzione preferita il refrigeratore 9 Stirling si trova a valle del primo gruppo 31 di stadi (come spiegato in precedenza) e anche del secondo gruppo 32 di stadi. In particolare il refrigeratore 9 Stirling ? posto a valle di una zona di ricongiunzione della prima e della seconda linea 311, 321.In the preferred solution, the Stirling cooler 9 is located downstream of the first stage group 31 (as explained above) and also of the second stage group 32. In particular, the Stirling cooler 9 is located downstream of a rejoining area of the first and second lines 311, 321.
L?impianto 1 comprende mezzi 6 di indirizzamento del fluido alternativamente verso la prima o verso la seconda linea 311, 321. I mezzi 6 di indirizzamento comprendono ad esempio uno o pi? mezzi valvolari che indirizzano il fluido gassoso verso la prima o verso la seconda linea 311, 321.The system 1 comprises means 6 for directing the fluid alternatively towards the first or second line 311, 321. The directing means 6 comprise for example one or more valve means which direct the gaseous fluid towards the first or second line 311, 321.
Come esemplificato in figura 1, l?impianto 1 comprende un primo ventilatore 71 e un secondo ventilatore 72 posti lungo i mezzi 2 di convogliamento del fluido. Il primo ventilatore 71 ? preferibilmente posto a monte di detto primo e/o secondo gruppo 31, 32 di stadi. Il secondo ventilatore 72 ? posto a valle del primo e/o secondo gruppo 31, 32 di stadi di raffreddamento. Almeno in una modalit? operativa la portata volumetrica del fluido gassoso elaborata dal primo ventilatore 71 ? maggiore della portata d?aria elaborata dal secondo ventilatore 72. A questo proposito l?impianto 1 pu? comprendere mezzi di comando del primo e del secondo ventilatore 71, 72. In particolare i mezzi di comando possono regolare indipendentemente l?uno dall?altro il funzionamento del primo e del secondo ventilatore 71, 72.As exemplified in figure 1, the system 1 comprises a first fan 71 and a second fan 72 positioned along the fluid conveying means 2. The first fan 71 is preferably positioned upstream of said first and/or second group 31, 32 of stages. The second fan 72 is positioned downstream of the first and/or second group 31, 32 of cooling stages. At least in one operating mode, the volumetric flow rate of the gaseous fluid processed by the first fan 71 is greater than the air flow rate processed by the second fan 72. In this regard, the system 1 may comprise control means for the first and second fans 71, 72. In particular, the control means may independently regulate the operation of the first and second fans 71, 72.
Ad esempio i mezzi di comando possono regolare la velocit? di rotazione o la coppia di azionamento o l?inclinazione palare del primo e/o del secondo ventilatore 71, 72. Tipicamente il primo e/o il secondo ventilatore 71, 72 sono ventilatori centrifughi.For example, the control means can regulate the rotation speed or the drive torque or the blade inclination of the first and/or second fan 71, 72. Typically the first and/or second fan 71, 72 are centrifugal fans.
Come esemplificato in figura 1 la prima e la seconda linea 311, 321 si ricongiungono in una zona 300 di collegamento posta a valle del primo e del secondo gruppo 31, 32 di stadi. Il primo ventilatore 71 ? posto a monte dei mezzi 6 di indirizzamento. Il secondo ventilatore 72 ? posto a valle della zona 300 di collegamento.As exemplified in figure 1, the first and second lines 311, 321 rejoin in a connection area 300 located downstream of the first and second group 31, 32 of stages. The first fan 71 is located upstream of the addressing means 6. The second fan 72 is located downstream of the connection area 300.
Opportunamente almeno uno (preferibilmente almeno tre) degli stadi del primo e/o del secondo gruppo 31, 32 comprende un circuito 33 di raffreddamento. Tale circuito 33 di raffreddamento ? esemplificato ad esempio in figura 4. Il circuito 33 di raffreddamento a sua volta comprende un evaporatore 331 di un fluido operativo. Il fluido operativo potrebbe essere freon o un altro fluido frigorigeno. Tale fluido operativo circola nel circuito 33. L?evaporatore 331 sottrae calore al fluido gassoso che transita lungo i mezzi 2 di convogliamento.Suitably at least one (preferably at least three) of the stages of the first and/or second group 31, 32 comprises a cooling circuit 33. Such cooling circuit 33 is exemplified for example in figure 4. The cooling circuit 33 in turn comprises an evaporator 331 of a working fluid. The working fluid could be freon or another refrigerant. Such working fluid circulates in the circuit 33. The evaporator 331 extracts heat from the gaseous fluid which passes along the conveying means 2.
Il circuito 33 di raffreddamento comprende anche:The cooling circuit 33 also includes:
- un condensatore 333 del fluido operativo;- a working fluid condenser 333;
-un compressore 332 del fluido operativo che si trova a valle dell?evaporatore 331 e a monte del condensatore 333 rispetto al verso di circolazione del fluido operativo nel circuito 33 di raffreddamento;-a working fluid compressor 332 which is located downstream of evaporator 331 and upstream of condenser 333 with respect to the direction of circulation of the working fluid in the cooling circuit 33;
-una valvola 334 di laminazione del fluido operativo che si trova a valle del condensatore 333 e a monte dell?evaporatore 331 rispetto al verso di circolazione del fluido operativo nel circuito 33 di raffreddamento.- a working fluid throttling valve 334 located downstream of the condenser 333 and upstream of the evaporator 331 with respect to the direction of circulation of the working fluid in the cooling circuit 33.
Figura 4 esemplifica una pluralit? di dettagli del circuito 33 di raffreddamento.Figure 4 exemplifies a plurality of details of the cooling circuit 33.
In particolare si mette in evidenza che il circuito 33 di raffreddamento comprende mezzi 335 di raffreddamento del fluido operativo, detti mezzi 335 di raffreddamento essendo interposti tra il condensatore 333 e la valvola 334 di laminazione. Dunque il fluido a monte della valvola 334 di laminazione viene raffreddato per rendere pi? performante la successiva laminazione. Opportunamente i mezzi 335 di raffreddamento utilizzano come liquido refrigerante il medesimo liquido operativo in un tratto interposto tra l?uscita dall?evaporatore 331 e l?ingresso del compressore 332.In particular, it is highlighted that the cooling circuit 33 includes means 335 for cooling the operating fluid, said cooling means 335 being interposed between the condenser 333 and the expansion valve 334. Therefore, the fluid upstream of the expansion valve 334 is cooled to make the subsequent expansion more efficient. Conveniently, the cooling means 335 use the same operating liquid as the refrigerant in a section interposed between the outlet of the evaporator 331 and the inlet of the compressor 332.
Inoltre il circuito 33 di raffreddamento comprende due ricevitori 336 di una fase liquida del fluido operativo. Vantaggiosamente i due ricevitori 336 sono disposti reciprocamente in serie. In particolare I due ricevitori 336 sono posti a valle del condensatore 333 e a monte della valvola 334 di laminazione lungo il verso di circolazione del fluido operativo nel circuito 33 di raffreddamento. Tali ricevitori 336 prevengono colpi di liquido nel compressore 332.Furthermore, the cooling circuit 33 comprises two receivers 336 of a liquid phase of the working fluid. Advantageously, the two receivers 336 are arranged in series with each other. In particular, the two receivers 336 are placed downstream of the condenser 333 and upstream of the lamination valve 334 along the direction of circulation of the working fluid in the cooling circuit 33. These receivers 336 prevent liquid slugs in the compressor 332.
Opportunamente il circuito 33 di reffreddamento comprende, a valle del compressore 332, un ramo 337 che permette di by-passare il condensatore 333 e inviare il fluido operativo all?evaporatore 331. Opportunamente possono essere presenti due evaporatori 331, 338 operanti in parallelo. All?evaporatore 338 a sua volta ? associata una corrispondente ed addizionale valvola di laminazione 339.Suitably, the cooling circuit 33 includes, downstream of the compressor 332, a branch 337 that allows the condenser 333 to be bypassed and the operating fluid to be sent to the evaporator 331. Suitably, there may be two evaporators 331, 338 operating in parallel. The evaporator 338 in turn is associated with a corresponding and additional lamination valve 339.
In una particolare soluzione realizzativa (vedasi figure 1 e 6) il primo gruppo 31 (e/o il secondo gruppo 32) di stadi di raffreddamento pu? comprendere uno stadio di raffreddamento a sua volta comprendente: - una camera 8 posta lungo i mezzi 2 di convogliamento del fluido gassoso;In a particular embodiment (see figures 1 and 6) the first group 31 (and/or the second group 32) of cooling stages can comprise a cooling stage which in turn comprises: - a chamber 8 positioned along the means 2 for conveying the gaseous fluid;
- un canale 83 refrigerante che ? in comunicazione termica con la camera 8 per raffreddare il fluido gassoso; in almeno un tratto del canale 83 refrigerante in contatto termico con la camera 8 vi ? azoto gassoso. Opportunamente il canale 83 refrigerante comprende una serpentina 84 che transita internamente alla camera 8;- a cooling channel 83 which is in thermal communication with the chamber 8 to cool the gaseous fluid; in at least one section of the cooling channel 83 in thermal contact with the chamber 8 there is gaseous nitrogen. Conveniently the cooling channel 83 comprises a coil 84 which passes internally to the chamber 8;
- corpi 85 solidi posti internamente alla camera 8; opportunamente i corpi 85 solidi occupano uno spazio che circonda la serpentina 84; vantaggiosamente i corpi 85 solidi comprendono/sono anelli Raschig 850; i corpi 85 solidi sono stipati internamente alla camera 8; in figura 6 ? mostrata solo una parte dei corpi solidi 85;- solid bodies 85 placed inside the chamber 8; suitably the solid bodies 85 occupy a space that surrounds the coil 84; advantageously the solid bodies 85 comprise/are Raschig rings 850; the solid bodies 85 are packed inside the chamber 8; in figure 6 only a part of the solid bodies 85 is shown;
- una bocca 81 di ingresso del fluido gassoso nella camera 8;- a mouth 81 for the inlet of the gaseous fluid into the chamber 8;
- una bocca 82 di uscita del fluido gassoso dalla camera 8.- a mouth 82 for the outlet of the gaseous fluid from the chamber 8.
Tipicamente la camera 8 ? l?ultimo stadio di refrigerazione del primo e/o del secondo gruppo 31, 32. Esso si trova dunque in coda. Esso ? dunque lo stadio pi? vicino alla zona 300 di collegamento della prima e della seconda linea 311, 321.Typically, chamber 8 is the last refrigeration stage of the first and/or second group 31, 32. It is therefore located at the end. It is therefore the stage closest to the connection area 300 of the first and second lines 311, 321.
Oggetto della presente invenzione ? inoltre un apparato per la rimozione di una sostanza in sospensione nel fluido da refrigerare comprendente un impianto 1 presentante una o pi? delle caratteristiche descritte in precedenza. In tal caso opportunamente il primo e/o il secondo gruppo 31, 32 di stadi di raffreddamento definiscono un sistema di condensazione/ghiacciamento della sostanza in sospensione.The object of the present invention is also an apparatus for the removal of a substance suspended in the fluid to be refrigerated comprising a system 1 presenting one or more of the characteristics described above. In this case, the first and/or second group 31, 32 of cooling stages appropriately define a condensation/icing system for the substance in suspension.
In tal caso il sistema 3 di condensazione/ghiacciamento comprende anche mezzi di raccolta della sostanza. Infatti la sostanza condensata viene poi raccolta per l?evacuazione. In corrispondenza di almeno uno (ma tipicamente di ogni) stadio di refrigerazione ? predisposto un separatore di gocce dal fluido gassoso; questo pu? essere di natura turbolenziale o di altro tipo. Per agevolare la raccolta della sostanza condensata pu? essere utilizzata una pompa a vuoto che richiama la sostanza condensata in un serbatoio di raccolta. In caso di creazione di ghiaccio si renderanno cicli di defrosting per consentire il periodico percolamento dei prodotti solidificati. La presente invenzione consegue importanti vantaggi.In this case the condensation/icing system 3 also includes means for collecting the substance. In fact, the condensed substance is then collected for evacuation. In correspondence with at least one (but typically each) refrigeration stage, a drop separator from the gaseous fluid is provided; this can be of a turbulent nature or of another type. To facilitate the collection of the condensed substance, a vacuum pump can be used which draws the condensed substance into a collection tank. In the event of ice formation, defrosting cycles will be carried out to allow the periodic percolation of the solidified products. The present invention achieves important advantages.
Innanzitutto permette il raggiungimento di temperature molto basse per mettere a disposizione un fluido per applicazioni criogeniche. Eventualmente potrebbe anche essere utilizzato per rimuovere sostanze inquinanti in sospensione nel fluido da raffreddare. L?invenzione cos? concepita ? suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell?ambito del concetto innovativo che la caratterizza. Inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da altri elementi tecnicamente equivalenti. In pratica, tutti i materiali impiegati, nonch? le dimensioni, potranno essere qualsiasi, a seconda delle esigenze.First of all, it allows reaching very low temperatures to provide a fluid for cryogenic applications. It could also be used to remove pollutants suspended in the fluid to be cooled. The invention thus conceived is susceptible to numerous modifications and variations, all falling within the scope of the innovative concept that characterizes it. Furthermore, all the details can be replaced by other technically equivalent elements. In practice, all the materials used, as well as the dimensions, can be any, depending on the needs.
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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