RS64806B1 - Postupak i uređaj za proizvodnju pothlađenog suvog leda - Google Patents

Description

Opis

[0001] Pronalazak se odnosi na postupak za proizvodnju pothlađenog suvog leda prema preambuli patentnog zahteva 1.

[0002] Pronalazak se dalje odnosi na uređaj za sprovođenje takvog postupka.

[0003] Kod uobičajenih postrojenja za proizvodnju čestica suvog leda, tečni ugljen dioksid se uvodi pod pritiskom od 5,18 bar aps. i na temperaturi koja odgovara temperaturi okoline, i ispušta se preko mlaznice, tzv. ekspanzione mlaznice. Prilikom ekspanzije na atmosferski pritisak (1 bar), ugljen dioksid se hladi na temperaturu od minus 78,9 °C (194 K), pri čemu se dobija smeša suvog leda i hladnog gasovitog ugljen dioksida. Barem čestice ugljen dioksida se zatim koriste za hlađenje proizvoda i, na primer, nanose se na površinu proizvoda koji treba da se ohladi. Pošto je ugljen dioksid neotrovan, ima inertne osobine, i u stanju je da prilikom zagrevanja sublimira bez ostatka, posebno se koristi za hlađenje životnih namirnica. Pri tome se, na primer, suvi led nanosi na površinu proizvoda koji treba da se ohladi ili, u slučaju tečnog, pastoznog ili praškastog proizvoda, meša se sa proizvodom.

[0004] Kada se tečni ugljen dioksid ispušta pomoću uređaja za suvi led, problem je što usled brze ekspanzije nastale smeše gasa i čvrste supstance nastaju jaka turbulentna strujanja, što dovodi do toga da se deo ugljen dioksida, koji nije zanemarljiv, odnosi vazdušnom strujom, čime se smanjuje prinos čvrstog ugljen dioksida.

[0005] Iz JP S5787028 U poznat je takav uređaj za suvi led kod koga je pomoću konusnog sužavajućeg dela pokušano da se suvi led koncentriše na ograničenoj izlaznoj površini, dok se istovremeno gasoviti ugljen dioksid izvlači preko zadnjeg usisnog otvora. Usled pomenutih turbulentnih strujanja, i ovde je odvajanje suvog leda i gasovitog ugljen dioksida nedovoljno.

[0006] Da bi se ovaj problem razrešio, u DE 7439472 U je predloženo da se tečni ugljen dioksid uvodi u ciklon preko dve suprotne ekspanzione mlaznice. Prilikom otpuštanja ugljen dioksida u ciklonu nastaju dve suprotne struje, koje dovode do toga da se čestice ugljen dioksida koje su nošene strujanjem međusobno sudaraju, pri tome se usporavaju, a zatim se izvlače iz ciklona. Međutim, u ovoj publikaciji nije opisan efekat pothlađivanja.

[0007] Nadalje, iz JP S517446 U i JP S51105055 U poznati su uređaji za dobijanje suvog leda kod kojih se tečni ugljen dioksid tangencijalno dovodi u ciklon, pri čemu se njegovom ekspanzijom dobija smeša suvog leda i gasovitog ugljen dioksida. Dok se suvi led izbacuje iz otvora na dnu ciklona, gasoviti ugljen dioksid se izvlači pomoću ventilatora. Proizvodnja pothlađenog ugljen dioksida nije objavljena ni u ovoj publikaciji.

[0008] Pošto se suvi led proizveden pri ekspanziji tečnog ugljen dioksida pri unosu toplote, tj. pri razmeni energije sa toplijim proizvodom, kreće duž krive sublimacije, jedan deo čvrstog ugljen dioksida neizbežno sublimira već nakon nanošenja na proizvod koji treba da se ohladi. Gasoviti ugljen dioksid koji pri tome nastaje može, slično poznatom Lajdenfrostovom efektu kod ključalih tečnosti, da napravi vazdušni jastuk između suvog leda i proizvoda, i da na taj način smanji delotvornost hlađenja. Da bi se postigao dobar efekat hlađenja, cilj je da vreme kontakta između čestica ugljen dioksida i proizvoda bude što duže. To se postiže dodavanjem pothlađenog suvog leda.

[0009] Pošto temperatura suvog leda koji se dobija kod klasičnih uređaja za suvi led uvek odgovara temperaturi sublimacije od -78,9 °C (194 K), da bi se dobio pothlađeni suvi led, čvrsti ugljen dioksid se obično dovodi u kontakt sa hladnijim medijumom, na primer tečnim azotom ili tečnim plemenitim gasom, i hladi se na željenu temperaturu, što dodatno zahteva pripremu medijuma za hlađenje.

[0010] Tako je iz DE 102012 008 593 A1 poznat uređaj za hlađenje proizvoda kod koga se suvi led dobijen ekspanzijom tečnog ugljen dioksida meša sa tečnim azotom i na taj način se pothlađuje. Međutim, istovremeno uvođenje tečnog ugljen dioksida i tečnog azota povezano je sa znatnim logističkim naporima.

[0011] U EP 2656 741 A2 je predloženo da se tečni ugljen dioksid i rashladni medijum, na primer tečni azot, istovremeno uvode u ciklon preko mlaznice za dve supstance. Putem spiralnih strujanja u ciklonu, postiže se blisko mešanje ugljen dioksida i rashladnog medijuma, pa tako i pothlađivanje čestica čvrstog ugljen dioksida, koje se zatim prikupljaju na izlazu ciklona za proizvod. Ovaj uređaj je pogodan za veoma brzu proizvodnju pothlađenih čestica suvog leda, ali zahteva odvojenu pripremu ugljen dioksida i rashladnog medijuma.

[0012] Pronalazak zato ima za cilj da obezbedi delotvornu i lako primenljivu opciju za proizvodnju pothlađenog ugljen dioksida, za koju nije potrebno dodavanje rashladnog medijuma.

[0013] Ovaj zadatak je rešen pomoću postupka sa karakteristikama patentnog zahteva 1 i pomoću uređaja namenjenog za sprovođenje postupka prema pronalasku sa karakteristikama patentnog zahteva 4. Pogodna otelotvorenja su data u podzahtevima.

[0014] Zato je za postupak prema pronalasku od suštinskog značaja da se, u području ekspanzione mlaznice u koje se ispušta tečni ugljen dioksid, stvara potpritisak putem strujanja koje nastaje pri ekspanziji tečnog ugljen dioksida koji se prema pronalasku uvodi na pritisku od najmanje 10 bar. Pod „potpritiskom“ ovde se podrazumeva vrednost pritiska koja je niža od pritiska koji vlada van ekspanzione komore (okolni pritisak), na primer, koja odgovara okolnom pritisku, a to je atmosferski pritisak (oko 1 bar). Negativan pritisak dovodi do niže temperature proizvedenog suvog leda u poređenju sa ekspanzijom na okolnom pritisku. Strujanje suvog leda i tečnog ugljen dioksida koje se dobija pri ekspanziji pri tome se što većom brzinom usmerava iz područja ekspanzione mlaznice, tako da se prema Bernulijevom zakonu stvara polje potpritiska u području otvora ekspanzione mlaznice. Ovo dovodi do toga da se ugljen dioksid koji se ispušta u ovom području širi na nižu krajnju temperaturu nego u slučaju ekspanzije na okolni pritisak. Postupak prema pronalasku tako obezbeđuje „pothlađivanje“ suvog leda. Ekspanziona komora je prostor koji je delimično zatvoren prema okolini, u kome je dotok okolne atmosfere smanjen na takav način da se tokom ekspanzije ugljen dioksida oko oblasti ekspanzione mlaznice stvara stacionarna oblast sa potpritiskom. Na primer, ekspanziona komora može biti prstenasti prostor u oblasti uranjajuće cevi ciklona.

[0015] Prema pronalasku, pritisak usled strujanja proizvedenog gasovitog ugljen dioksida u oblasti ekspanzione mlaznice pri tome opada na vrednost manju od 0,9 bar (apsolutno), poželjno na manje od 0,6 bar (apsolutno), i posebno poželjno na manje od 0,1 bar (apsolutno), pri čemu ekspandovani ugljen dioksid ima temperaturu nižu od -85 °C (188,15 K), tj. nižu od -105 °C (168,15 K).

[0016] Uređaj prema pronalasku za sprovođenje postupka prema pronalasku ima karakteristike patentnog zahteva 4. Uređaj obuhvata ciklon, koji ima zadnji deo u obliku kružnog cilindra i prednji deo u obliku zarubljene kupe koji je sa njim spojen, pri čemu se na čeonoj strani zadnjeg dela, koja se nalazi naspram prednje strane, nalazi dno sa vodom za odvođenje gasa (naziva se i uranjajuća cev) koji je sproveden koncentrično kroz njega i otvara se u unutrašnjost ciklona, na rastojanju od dna sa kružnim otvorom za odvod gasa, i prednji deo se otvara u koncentrično postavljen otvor za izlaz suvog leda na čeonoj strani koja je okrenuta od zadnjeg dela. Uređaj nadalje obuhvata ekspanzionu mlaznicu za ugljen dioksid priključenu na potisni vod za tečni ugljen dioksid, koja se tangencijalno uliva u zadnji deo u oblasti gornje čeone strane i prema pronalasku je naznačena time što je prečnik izlaznog otvora za gas manji od unutrašnjeg prečnika zadnjeg dela, ali je veći od prečnika otvora za izlaz suvog leda.

[0017] Neočekivano se pokazalo da suvi led proizveden pomoću uređaja prema pronalasku ima temperaturu koja je znatno ispod temperature sublimacije ugljen dioksida na atmosferskom pritisku, i to, na primer, od minus 85 °C do minus 105 °C. Istovremeno, temperatura proizvedenog gasovitog ugljen dioksida je znatno iznad temperature sublimacije ugljen dioksida i iznosi od minus 35 °C do minus 45 °C. Za proizvodnju ovog pothlađenog suvog leda putem primene uređaja prema pronalasku potrebno je samo tangencijalno dovesti tečni ugljen dioksid preko ekspanzione mlaznice uređaja prema pronalasku, pri čemu pritisak dovedenog tečnog ugljen dioksida prema pronalasku iznosi najmanje 10 bar, posebno poželjno najmanje 18 bar, i ekspanziona mlaznica poželjno ima unutrašnji prečnik od 1 mm do 4 mm. Nije potreban dodatni rashladni medijum.

[0018] Pod „tangencijalnim ulivanjem“ ekspanzione mlaznice za ugljen dioksid u zadnji deo ciklona ovde treba podrazumevati konstrukciju kod koje ekspanziona mlaznica za ugljen dioksid ima otvor mlaznice koji je raspoređen sa čeone strane na krajnjem delu potisnog voda koji se tangencijalno uliva u zadnji deo ciklona. Na taj način, na zadnjem delu ciklona se pri ekspanziji ugljen dioksida dobija jača i brža struja ugljen dioksida.

[0019] Tangencijalni unos ugljen dioksida u prstenasti prostor između voda za odvođenje gasa koji ulazi u zadnji deo ciklona i unutrašnjeg zida zadnjeg dela, koji se vrši pri većoj brzini, prema Bernulijevom efektu daje zonu sniženog pritiska u oblasti koja okružuje ulaz.

Tečni ugljen dioksid koji zatim dotiče širi se na pritisak koji je niži od okolnog pritiska.

Međutim, to se dešava samo kada je ciklon tako konstruisan da se nastali gasoviti ugljen dioksid veoma brzo izvlači iz ciklona i ne nakuplja se u ciklonu. Za efekat pothlađivanja je bitno da unutrašnji poluprečnik izlaznog otvora za gas bude veći od unutrašnjeg poluprečnika otvora za izlaz suvog leda, i da se ugljen dioksid dovodi na ekspanzionu mlaznicu pod visokim pritiskom koji prema pronalasku iznosi najmanje 10 bar. Pronalazak predviđa da je prečnik izlaznog otvora za gas najmanje 5%, poželjno najmanje 10%, veći od prečnika otvora za izlaz suvog leda.

[0020] Posebno pogodno otelotvorenje pronalaska predviđa da je sa prednjim delom u obliku zarubljene kupe spojena cilindrična vodeća cev, raspoređena koncentrično u odnosu na zadnji deo i na prednji deo, čiji unutrašnji prečnik odgovara prečniku otvora za izlaz suvog leda. Pomoću vodeće cevi, čija dužina je jednaka najmanje polovini dužine zadnjeg dela, poboljšava se mešanje suvog leda i gasovitog ugljen dioksida, i povećava se prinos suvog leda.

[0021] Poželjno, uređaj prema pronalasku je konstruisan tako da vod za odvođenje gasa sa izlaznim otvorom za gas izlazi u visini prelaza od zadnjeg dela u prednji deo ciklona. Usled toga se dobija prstenasti prostor između voda za odvođenje gasa i unutrašnjeg zida ciklona, koji obuhvata barem skoro celu dužinu zadnjeg dela.

[0022] Posebno pogodno otelotvorenje pronalaska predviđa da širina prstenastog prostora između spoljašnjeg zida kružno cilindričnog voda za odvođenje gasa koji ulazi u zadnji deo ciklona i unutrašnjeg zida takođe kružno cilindričnog zadnjeg dela iznosi 0,1 do 0,35 od unutrašnjeg prečnika zadnjeg dela. Pri tome važi sledeće: za datu količinu dovedenog tečnog ugljen dioksida, što je manja širina prstenastog prostora, veća je obimna brzina ispuštenog ugljen dioksida pa tako i efekat pothlađivanja. Međutim, ako je širina prstenastog prostora manja od određene granice, postoji opasnost da se prstenasti prostor zaguši suvim ledom nastalim putem ekspanzije ugljen dioksida. Na primer, širina ovog prstenastog prostora je najmanje 15 mm, ali ne više od 50 mm, sa unutrašnjim poluprečnikom zadnjeg dela od 75 mm.

[0023] U još jednom pogodnom otelotvorenju pronalaska predviđena je najmanje jedna dovodna mlaznica, koja tangencijalno ulazi u zadnji deo, uz ekspanzionu mlaznicu za ugljen dioksid. Na primer, može biti predviđeno do šest dovodnih mlaznica, koje tangencijalno ulaze u zadnji deo ciklona. Ove dodatne dovodne mlaznice mogu, na primer, biti jedna ili više ekspanzionih mlaznica za ugljen dioksid, iz kojih ugljen dioksid može da se ubacuje u unutrašnjost ciklona. Na taj način se posebno ubrzava strujanje ugljen dioksida dobijeno u ciklonu, i time se postiže dodatno poboljšano hlađenje. Umesto ugljen dioksida, može da se ubaci jedna ili više dodatnih dovodnih mlaznica za druge gasovite, tečne ili čvrste supstance, koje se u ciklonu mešaju sa pothlađenim ugljen dioksidom i na taj način se hlade.

[0024] Ciklon je svrsishodno dizajniran na takav način da zid ciklona barem delimično funkcioniše kao izmenjivač toplote, koji je u toplotnom kontaktu sa potisnim vodom za tečni ugljen dioksid. Na taj način, hladnoća nastala ekspanzijom ugljen dioksida u unutrašnjosti ciklona može da se koristi za prethodno hlađenje tečnog ugljen dioksida u potisnom vodu. Na primer, potisni vod je postavljen oko ciklona u više petlji namotane cevi koja ide oko spoljašnjeg zida ciklona, pri čemu u tom slučaju mora da postoji dobra toplotna provodljivost između namotane cevi i ciklona.

[0025] Poželjno, maseni protok tečnog ugljen dioksida iznosi od 100 kg/h do 2000 kg/h, posebno poželjno od 200 kg/h do 1000 kg/h, na pritisku koji prema pronalasku iznosi od 10 bar i poželjno 20 bar, posebno poželjno od 12 bar do 16 bar na ekspanzionoj mlaznici.

Ekspanziona mlaznica poželjno ima unutrašnji prečnik od 1 mm do 4 mm. Dobijeni pothlađeni suvi led ima temperaturu nižu od 190 K, poželjno nižu od 170 K.

[0026] Uređaj prema pronalasku poželjno se koristi za proizvodnju pothlađenog suvog leda, koji se koristi za hlađenje proizvoda, posebno životnih namirnica. Pothlađeni suvi led koji izlazi iz otvora za izlaz suvog leda nanosi se, na primer, na površinu proizvoda koji treba ohladiti, dok se gasoviti ugljen dioksid ispušta kroz vod za odvođenje gasa i, na primer, takođe može da se upotrebi za prethodno hlađenje tečnog ugljen dioksida u potisnom vodu. U ovom slučaju, na taj način se povećava prinos suvog leda.

[0027] Primer otelotvorenja pronalaska biće bliže objašnjen na osnovu crteža. Šematski je prikazano sledeće:

Sl. 1: Uređaj prema pronalasku na poprečnom preseku duž linije I-I na Sl.2, Sl. 2: Uređaj sa Sl.1 na poprečnom preseku duž linije II-II na Sl.1,

Sl. 3: Uređaj prema pronalasku u drugom otelotvorenju na poprečnom preseku.

[0028] Uređaj 1 prikazan na crtežu za proizvodnju pothlađenog suvog leda obuhvata ekspanzionu mlaznicu 2 za ugljen dioksid, koja je priključena na potisni vod 3 za transport ugljen dioksida utečnjenog pod pritiskom. Potisni vod 3 je, na način koji ovde nije prikazan, fluidno povezan sa rezervoarom za tečni ugljen dioksid, u kome se tečni ugljen dioksid čuva, na primer, na pritisku od 18 bar do 20 bar. Krajnji deo potisnog voda 3, na čijoj čeonoj strani se nalazi ekspanziona mlaznica 2, raspoređen je u okviru tangencijalnog napajanja 4 ciklona 5 i aksijalno postavljen u odnosu na njega. Prirubnička veza 6 obezbeđuje povezivanje nepropusno za gasove između potisnog voda 3 i napajanja 4.

[0029] Ciklon 5 obuhvata, na način koji se podrazumeva, zadnji deo 7 sa kružno cilindričnim poprečnim presekom i prednji deo 8 koji se na njega nastavlja u obliku zarubljene kupe, koja se spaja sa otvorom za izlaz suvog leda 9 sa prečnikom otvora RP. Ciklon 5 napravljen je od materijala koji loše provodi toplotu, kao što je nerđajući čelik ili aluminijum, i pored toga, što ovde nije prikazano, može da bude opremljen čaurom za toplotnu izolaciju. Na otvor za izlaz suvog leda 9 prednjeg dela 8 spojena je cilindrična vodeća cev 10, čijem unutrašnjem prečniku odgovara prečnik otvora za izlaz suvog leda 9. Na čeonu stranu zadnjeg dela 7, koja se nalazi naspram prednje strane 8, priključeno je dno 11. Cilindrična izduvna cev za gas 12 unutrašnjeg prečnika RG, koja je na način koji ovde nije prikazan povezana sa vodom za odvođenje gasa, prodire kroz dno 11, pri čemu se između spoljašnjeg zida izduvne cevi za gas 12 i unutrašnjeg zida zadnjeg dela 7 formira prstenasti prostor 13. Suštinski kružno simetrično konstruisani elementi zadnji deo 7, prednji deo 8, vodeća cev 10 i izduvna cev za gas 12 raspoređeni su na zajedničkoj osi 14 i izrađeni su od materijala male toplotne provodljivosti, na primer od nerđajućeg čelika.

[0030] Unutrašnji poluprečnik RGizduvne cevi za gas 12 je kod uređaja 1 prema pronalasku veći od poluprečnika RPotvora za izlaz suvog leda 9 prednjeg dela 8. Istovremeno, izduvna cev za gas 12 je uvedena duboko u unutrašnjost ciklona 5 i završava se izlaznim otvorom 15 otprilike u visini ravni 16 prelaza između zadnjeg dela 7 i prednjeg dela 8 ciklona 5. Odnos između širine BRprstenastog prostora 13 između spoljašnjeg zida izduvne cevi za gas 12 i unutrašnjeg zida zadnjeg dela 7 i unutrašnjeg poluprečnika RZzadnjeg dela poželjno iznosi od BR/RZ= 0,2 do BR/RZ= 0,7.

[0031] Prilikom rada uređaja 1, tečni ugljen dioksid struji preko potisnog voda 3 pri pritisku većem od 5,18 bar (aps.), na primer pritisku od 18 do 20 bar (aps.), ka ekspanzionoj mlaznici 2, i tu se širi uz nastajanje struje gasovitog ugljen dioksida i suvog leda, koja struji tangencijalno u prstenasti prostor između unutrašnjeg zida zadnjeg dela 7 i spoljašnjeg zida izduvne cevi za gas 12, i tamo se prinudno kreće po spiralnoj putanji 17 koja se spušta u smeru prednjeg dela, kao što je naznačeno na Sl.2. Na način koji je sam po sebi poznat, na nivou izlaznog otvora 15 spiralna putanja se pretvara u spiralnu putanju koja se podiže u izduvnoj cevi za gas 12. Zbog kružnih strujanja, čestice ugljen dioksida najkasnije nakon nekoliko obrtaja bivaju bačene na zidove kupe usled centrifugalne sile, i usporavaju se u toj meri da se odvajaju od struje i spuštaju se u smeru vodeće cevi 10. Odatle se one, na primer, prenose na površinu predmeta koji treba ohladiti ili se mešaju sa masom koju treba ohladiti. Gasoviti ugljen dioksid koji odlazi kroz izduvnu cevi za gas 12 poželjno se hvata i koristi se, na primer, za prethodno hlađenje tečnog ugljen dioksida u potisnom vodu 3.

[0032] Čestice ugljen dioksida koje sipe kroz vodeću cev 10 imaju veoma finu konzistenciju, i pri tome gotovo uopšte nemaju aglomerate. U isto vreme, one su pothlađene, i nalaze se na temperaturi nižoj od temperature sublimacije ugljen dioksida na atmosferskom pritisku (-78,9°C; 194 K). Istovremeno, temperatura ugljen dioksida koji struji kroz izduvnu cev za gas je povećana u odnosu na temperaturu ugljen dioksida koji sublimira na atmosferskom pritisku.

[0033] Otelotvorenje prikazano na Sl.3 uređaja 20 prema pronalasku razlikuje se od uređaja 1 prikazanog na Sl.1 i Sl.2 samo po tome što u zadnji deo 7 ciklona 5 pored ekspanzione mlaznice 2 tangencijalno ulazi dodatna dovodna mlaznica 21. Dovodna mlaznica 21 je, slično ekspanzionoj mlaznici 2, raspoređena na čeonoj strani dovodnog voda za pritisak 23 koja se otvara u tangencijalno napajanje 22. Preostali elementi uređaja 20 konstruisani su kao kod uređaja 1, i zato imaju iste referentne oznake. Kod dovodne mlaznice 21 u pitanju je, na primer, ekspanziona mlaznica, pomoću koje ugljen dioksid može da se dovede u ciklon 5. U tom slučaju, struje ugljen dioksida koje izlaze iz ekspanzionih mlaznica 2 i 21 sabiraju se u unutrašnjosti ciklona 5 i obezbeđuju veliku brzinu ugljen dioksida koji kruži kroz ciklon 5. U okviru pronalaska takođe se može zamisliti da se preko dovodne mlaznice 21 unosi neka druga supstanca, na primer, gasovita, tečna ili čvrsta materija, koja se u ciklonu 5 meša sa ugljen dioksidom iz dovodnog voda za pritisak 3 i na taj način se hladi. Pored toga, uz dovodnu mlaznicu 21 mogu biti predviđene dodatne dovodne mlaznice, na primer 2 do 4, pomoću kojih ugljen dioksid ili dodatne supstance mogu da se uvode u ciklon 5.

[0034] Umesto otelotvorenja prikazanih na slikama, kod kojih je ciklon 5 opremljen toplotnom izolacijom, hladnoća koja vlada u ciklonu 5 takođe može da se koristi za prethodno hlađenje tečnog ugljen dioksida uvedenog u potisni vod 3. U tom slučaju, na primer, potisni vod 3 se u petljama sprovodi oko ciklona 5 da bi obezbedio dobru toplotnu vezu između zida ciklona 5 i potisnog voda 3. U tom slučaju, ciklon 5 je, barem u području u kome dolazi u kontakt sa potisnim vodom, izrađen od materijala dobre toplotne provodljivosti.

Primer:

[0035] Uređaj prema pronalasku obuhvata ciklon 1, čiji cilindrični zadnji deo 7 u oblasti ekspanzione mlaznice 2 ima unutrašnji prečnik od oko 30 cm, i dužinu, merenu između gornje čeone strane i izlaza za suvi led 10, od oko 60 cm. Ekspanziona mlaznica 2 ima prečnik od oko 2 mm. Na ekspanzionu mlaznicu 2 uvodi se tečni ugljen dioksid pod pritiskom od 18 bar i sa masenim protokom od 500 do 2000 kg/h. Iz vodeće cevi, čija dužina odgovara dužini prednjeg dela 8, izlazi suvi led koji ima udeo gasovitog ugljen dioksida manji od 10%. Suvi led ima temperaturu od oko minus 85 °C do minus 105 °C (188 do 173 K). Istovremeno, struja gasa izvučena iz izduvne cevi za gas ima temperaturu od oko minus 30 °C do minus 45 °C (228 K do 239 K).

Spisak referentnih oznaka

[0036]

1.

Uređaj

2.

Ekspanziona mlaznica

3.

Dovodni vod za pritisak

4.

Napajanje

5.

Ciklon

1

Prirubnička veza Zadnji deo

Prednji deo

Otvor za izlaz suvog leda Vodeća cev

Dno

Izduvna cev za gas Prstenasti prostor

Osa

Izlazni otvor

Ravan

Putanja

--Uređaj

Dovodna mlaznica

Napajanje

Claims (9)

Dovodni vod za pritisak BZ Širina zazora prstena RP Unutrašnji poluprečnik izlaza za suvi led 9 RG Unutrašnji poluprečnik voda za izduvne gasove RZ Unutrašnji poluprečnik zadnjeg dela ciklona Patentni zahtevi

1. Postupak za proizvodnju pothlađenog suvog leda uz primenu ciklona, koji ima kružno cilindrični zadnji deo (7) i prednji deo (8) u obliku zarubljene kupe koji je sa njim spojen, pri čemu se na čeonoj strani zadnjeg dela (7), koja se nalazi naspram prednje strane (8), nalazi dno (11) sa vodom za odvođenje gasa (12) koji je sproveden koncentrično kroz njega i otvara se u unutrašnjost ciklona (5), na rastojanju od dna (11) sa kružnim otvorom za odvod gasa (15), i prednji deo (8) se otvara u koncentrično raspoređen otvor za izlaz suvog leda (9) na čeonoj strani koja je okrenuta od zadnjeg dela (7), i ekspanzionu mlaznicu (2) za ugljen dioksid priključenu na potisni vod (3) za tečni ugljen dioksid, koji tangencijalno ulazi u zadnji deo (7) u oblasti gornje čeone strane zadnjeg dela (7), pri čemu se tečni ugljen dioksid preko ekspanzione mlaznice (2) sprovodi u ekspanzionu komoru, gde se širi uz nastajanje smeše gasovitog ugljen dioksida i suvog leda, i zatim se smeša razdvaja na fazu koja pretežno sadrži suvi led i na fazu koja pretežno sadrži gasoviti ugljen dioksid, pri čemu se prstenasti prostor (13) ciklona (5) u području voda za odvođenje gasa (12) koristi kao ekspanziona komora, i pri čemu se tečni ugljen dioksid uvodi na pritisku od najmanje 10 bar i ispušta se iz ekspanzione mlaznice (2),

naznačen time,

što, unutrašnji poluprečnik izlaznog otvora za gas (15) je veći od unutrašnjeg poluprečnika otvora za izlaz suvog leda (9) i strujanje koje nastaje pri ekspanziji tečnog ugljen dioksida koje se sastoji od suvog leda i gasovitog ugljen dioksida uvodi se tangencijalno u prstenasti prostor (13) i što većom brzinom se usmerava iz područja ekspanzione mlaznice (2), tako da strujanje koje je nastalo ekspanzijom tečnog ugljen dioksida u ekspanzionoj komori stvara oblast potpritiska vrednosti manje od 0,9 bar barem u području otvora ekspanzione mlaznice (2), u kome se tečni ugljen dioksid širi i time se pothlađuje.

2. Postupak prema zahtevu 1, naznačen time, što u području ekspanzione mlaznice nastaje pritisak manji od 0,6 bar, posebno poželjno manji od 0,1 bar.

3. Postupak prema zahtevu 1 ili 2, naznačen time, što iz ekspanzione mlaznice izlazi maseni protok tečnog ugljen dioksida od 100 kg/h do 2000 kg/h, na pritisku od 10 bar do 20 bar.

4. Uređaj za sprovođenje postupka prema jednom od prethodnih zahteva, sa ciklonom (5) koji ima kružno cilindrični zadnji deo (7) i prednji deo (8) u obliku zarubljene kupe koji je sa njim spojen, pri čemu se na čeonoj strani zadnjeg dela (7), koja se nalazi naspram prednje strane (8), nalazi dno (11) sa vodom za odvođenje gasa (12) koji je sproveden koncentrično kroz njega i otvara se u unutrašnjost ciklona (5), na rastojanju od dna (11) sa kružnim otvorom za odvod gasa (15), i prednji deo (8) se otvara u koncentrično raspoređen otvor za izlaz suvog leda (9) na čeonoj strani koja je okrenuta od zadnjeg dela (7), i ekspanzionu mlaznicu (2) za tečni ugljen dioksid priključenu na potisni vod (3) za tečni ugljen dioksid, koji se tangencijalno uliva u zadnji deo (7) u oblasti gornje čeone strane zadnjeg dela (7), naznačen time,

što, prečnik izlaznog otvora za gas (15) manji je od unutrašnjeg prečnika zadnjeg dela (7), ali je barem 5%, poželjno barem 10% veći od prečnika otvora za izlaz suvog leda (9) zadnjeg dela (8), i ekspanziona mlaznica za ugljen dioksid (2) ima otvor mlaznice, koji je raspoređen sa čeone strane na krajnjem delu potisnog voda (3) koji se tangencijalno uliva u zadnji deo (7) ciklona (5).

5. Postupak prema zahtevu 4, naznačen time, što je sa prednjim delom (8) u obliku zarubljene kupe spojena cilindrična vodeća cev (10), raspoređena koncentrično u odnosu na prednji deo (8), čiji unutrašnji prečnik odgovara prečniku otvora za izlaz suvog leda (9).

6. Postupak prema jednom od zahteva 4 ili 5, naznačen time, što se vod za odvođenje gasa (12) sa izlaznim otvorom za gas (15) otvara u visini prelaza od zadnjeg dela (7) u prednji deo (8) ciklona (5).

1

7. Postupak prema jednom od zahteva 4 do 6, naznačen time, što širina prstenastog prostora između spoljašnjeg zida voda za odvođenje gasa (12) i unutrašnjeg zida zadnjeg dela (7) iznosi 0,1 do 0,35 od unutrašnjeg prečnika zadnjeg dela (7).

8. Postupak prema jednom od zahteva 4 do 7, naznačen time, što je predviđena najmanje jedna dovodna mlaznica, koja tangencijalno ulazi u zadnji deo (7), uz ekspanzionu mlaznicu za ugljen dioksid.

9. Postupak prema jednom od zahteva 4 do 8, naznačen time, što zid ciklona (5) barem delimično funkcioniše kao izmenjivač toplote, koji je u toplotnom kontaktu sa potisnim vodom (3) za tečni ugljen dioksid.