通过与液化气体直接接触以冷却流体的方法和设备技术

本发明专利技术公开了一种用于冷却液态的、可能还包含固体成分的流体的方法，该方法包括将所述流体供给到所述流体的容纳部件（４）内，并将液态的冷却流体例如液化气体也供给到所述部件内；所述流体在所述容纳部件内直接接触，从而所述冷却流体通过吸收热量转变成气态，并冷却待冷却的液体，然后将这些流体通过单独的管路从所述部件中直接取出。此外还提出了用于实施所述方法的设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过与液化气体直接接触以冷却流体的方法和设备专利
本专利技术涉及一种根据相应独立权利要求的前序部分的用于冷却流体的方法和设备。本专利技术提供一种通过冷却流体来冷却可能还含有固体成分的液态流体的方法和设备，该冷却流体由液化气体如N2、CO2、Ar或它们的混合物组成，并且，该冷却流体在换热之后转变成气态或蒸汽态。
技术介绍
众所周知，为了冷却液体，通常使用具有位于冷却流体和待冷却流体之间的分隔面的装置或设备。但是，该方案必定意味着总换热系数低，并且由于这些流体与分隔面之间的摩擦使流体受到机械作用。如果这种现象会使待冷却的流体的感观特性降级——例如在压制的葡萄浆液的情况下——则该机械作用限制了此类装置的使用。从同一申请人的一个在先专利中已知一种使用液化气体冷却流体的方法。该专利(IT1313938)说明了一种以受控的方式使用液化气体作为冷却剂来冷却液体的方法，所述液体可能还包含固体物。该方法包括将所述待冷却的液体送入容纳部件内，并将适当量的液化气体送入所述部件内，以便该液化气体与所述液体直接接触，这种接触导致液化气体转变成气相并冷却该液体，然后，从容纳部件中取出所述气体或蒸汽以及所述被冷却的液体。在该现有专利中，设置有管路以用于将被冷却的流体和气体或蒸汽传送到在其中分离这两种流体的装置，该被冷却的流体和气体或蒸汽由在其中进行换热的装置在换热期间产生。流体以高速穿过管路，以便被冷却的-->液体或两相固-液混合物和处于气态或蒸汽态的冷却流体两者被同时传送。即使待冷却的液体的特性使得可以实现上述方法，但任何所包含的固体部分可能由于高速而在管路中遭受破坏，在压制的葡萄浆液的情况下对葡萄造成的损坏就是一个非限制性示例。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于冷却可能还含有固体成分的液体的方法和设备，这是对类似的已知方法和设备的改进。本专利技术的另一目的是提供一种与类似的已知设备相比使用更紧凑的装置并且操作形式简化的设备。通过根据所附权利要求的方法和设备可以实现熟悉本领域的人员显而易见的这些以及其它目的。附图说明从通过非限制性示例给出的附图中可以更清楚地了解本专利技术，在图中：图1是根据本专利技术的设备的示意图；图2示出图1的设备的液化气体注入器；图3、4和5示出图1的设备中所使用的液化冷却气体和气体或蒸汽的供给管路的三种变型。具体实施方式参照所述附图，其中示出管路1包括抽取待冷却液体(容纳在它自身的罐体内或存在于传送管路中，未示出)的泵2。从泵2延伸出具有阀3a的管路3，通过该管路3将待冷却的液体送到容纳和换热部件(或冷却器)4，在该部件4中待冷却的液体与从液化气体自身的存储罐5取出的液化气体直接接触，该液化气体经由设置有三通阀8的一个或多个管路6(其中仅有一个在附图中示出)和将液化气体送入冷却器4的注入器7被取出。图2中所示的注入器7的尺寸制成为，使得在来自管路6的确定量的液化-->气体已经通过部位7c之后该液化气体通过一定尺寸的孔7a。在图2中，参考标号7b指示用于连接到其余的管路6或阀8的已知的活动系统(例如环形螺母)。如果罐体5内的压力不足以将液化气体注入到冷却器4内，则具有用于提供必要压力的合适特性的泵被连接到管路6中，所述泵在图中未示出。作为示例，该冷却流体为液化气体，如N2、CO2或Ar。设置有阀10的气体或蒸汽管路9连接到已知为三通类型的阀8。当阀8关闭沿管路6的液化气体通道时，气体或蒸汽——而不是液化气体——被注入器7注入到冷却器4内。当不要求经由注入器供给液化气体时，因为存在以下的风险：即，当将注入器7与管路6连接时，在液化气体与待冷却液体之间会发生接触，从而可能由于获得低温而冻结待冷却液体，并且随后阻塞注入器7，因而阻止注入器7的正确操作，所以，以上述方式供给气体或蒸汽以防止注入器7沿部位7c填充有冷却液。图3和4示出用于在液化气体不通过注入器7时将气体或蒸汽注入到注入器7内的两种可选方案。具体地，在图3所示的方案中，三通阀由两个单向阀代替，一个连接到管路6内，一个连接到管路9内；采用此方案，当要注入液化气体时，打开阀8a并且关闭阀10；反之亦然，当要注入气体时，关闭阀10并且打开阀8a。当管路9中的气体或蒸汽的压力小于管路6中的液化气体的压力、并且大于冷却器4中的压力时，可使用图4中示出的方案，该方案采用单向止回阀10a代替图1和3中示出的阀10，该单向止回阀10a允许气体或蒸汽在阀8a关闭时通过。从上文所述可以看出，注入器7始终被液化气体或者气体或蒸汽通过，从而可以防止在部位7c内出现待冷却的液体。图5示出一种方案，该方案不使用具有一定尺寸的孔7a的注入器7，而是仅使用一个控制阀8b来分配液化气体。-->在冷却器4中，在高于大气压力的压力下液化气体与待冷却液体发生直接接触。在冷却器中安装有用于测量过程参数的已知的部件，例如一个或多个温度指示器13、液位指示器12以及压力指示器11。在冷却器4的顶部安装有具有相关阀(relative valve)19的排放管路18，以排空由液化气体产生的气体或蒸汽，该气体或蒸汽是在冷却器4中由于换热而形成的。通过适当地调节阀19的开度，可以调节容纳部件4内的压力，正如将要说明的，该压力用于经由管路14将被冷却的液体推出容纳部件4。可以将在冷却器4中形成的气体或蒸汽的一部分通过管路22从管路18中抽出，利用来自具有阀25的管路24(连接到合适的罐体或其分配管路)的动力流体，并且在已知的注入器23的帮助下，将此部分气体或蒸汽送入冷却器4的底部，以便充分混合冷却器4内的待冷却液体和液化气体。例如，注入器23是被称为文丘里管的膨胀-压缩管路，但是也可以是任何其它的在没有动力流体帮助的情况下利用电动机械能将蒸汽从冷却器4中抽入并压缩的机构。被冷却流体的排放管路14位于冷却器的底部，并设置有阀15和用于供给流化(fluidifying)气体或蒸汽的具有相关阀17的管路16。供给此流化气体或蒸汽的目的是为了即使在管路14中的液体保持静止而不流动时也使其中的液体混合。此方法意味着由于该混合作用，当要使被冷却的液体继续流动时，冷却器4中的压力必须克服的摩擦力是动的而不是静的，众所周知，动摩擦小于静摩擦，所以在此情况下重新恢复流动所要求的压力比不混合液体的情况小，因此初始的流动恢复速率比没有进行流体化的情况低，所以可以更缓慢地改变工作状态，从而将系统振动限制在流体动力平衡附近。在冷却器4的底部还安装有具有相关阀21的管路20，以便为了使待冷却的液体和冷却气体在冷却器内充分混合在一起而可能添加气体或蒸汽。为了控制冷却过程，本专利技术包括控制单元(未示出，包括例如电子处-->理器和/或可编程单元或PC)以及其它已知的电动机械部件，其目的在于将设备的部件(如阀8、10、15、17、19、21、25以及泵2)按要求设置以使设备根据下文所述的逻辑适当地运行。所述控制单元(未示出)接收所测量的参数的值，例如来自指示器13的温度、来自指示器12的液位以及来自指示器11的压力，并且根据系统具有的已知算法式处理所测定的值。处理所述算法式的结果是对所述部件在运行期间的状态(例如阀的位置，即打开/关闭/部分打开等)的确定，该状态由系统借助于连接到设备的活动部件(例如阀)的已知的受控电动气动部件来实现。下面通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过使用由罐体（５）中容纳的液化气体组成的冷却流体来受控地连续冷却液态流体的方法，所述待冷却的液体为食物类或其它类型，所述液体是单相或多相的并且可能还包含固体物，所述方法包括：将所述待冷却的液体供给到容纳和换热部件（４）内，并将从通过至少一个管路（６）连接到所述部件（４）的罐体（５）中取出的适当量的冷却流体例如液化气体也供给到所述部件（４）内，所述冷却流体在所述部件内与所述待冷却的液体直接接触，所述接触导致冷却流体转变成气相或蒸汽相，并且导致所述待冷却的液体被冷却，其特征在于，所述气态的冷却流体和所述被冷却的液体随后是以一种已经分离的方式被直接从容纳部件（４）取出的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】IT 2003-12-3 MI2003A0023671.一种通过使用由罐体(5)中容纳的液化气体组成的冷却流体来受控地连续冷却液态流体的方法，所述待冷却的液体为食物类或其它类型，所述液体是单相或多相的并且可能还包含固体物，所述方法包括：将所述待冷却的液体供给到容纳和换热部件(4)内，并将从通过至少一个管路(6)连接到所述部件(4)的罐体(5)中取出的适当量的冷却流体例如液化气体也供给到所述部件(4)内，所述冷却流体在所述部件内与所述待冷却的液体直接接触，所述接触导致冷却流体转变成气相或蒸汽相，并且导致所述待冷却的液体被冷却，其特征在于，所述气态的冷却流体和所述被冷却的液体随后是以一种已经分离的方式被直接从容纳部件(4)取出的。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在高于大气压的压力下所述冷却流体或液化气体与所述待冷却的液体之间发生接触。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，对供给到所述容纳和换热部件(4)的冷却流体或液化气体进行加压。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述容纳和换热部件(4)中的压力用于将被冷却的液体从所述部件排出。5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，通过位于一排放管路内的阀(19)利用压降来调节容纳和换热部件(4)中的压力，该排放管路用于在与待冷却的液体进行换热之后转变成气相的液化气体。6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述容纳和换热部件(4)中的压力根据所述部件(4)中的待冷却液体的液位进行调节。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液化气体选自N2、CO2以及Ar。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将被冷却的液体和在换热之后处于气相的液化气体从所述容纳和换热部件(4)的上端部和下端部取出。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，将气体或蒸汽引入所述容纳和换热部件(4)以利于所述待冷却的液体和所述液化气体之间的混合。10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所引入的气体或蒸汽与所述液化气体为相同类型。11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所引入的气体或蒸汽与所述液化气体为不同类型。12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，持续地控制所述容纳和换热部件(4)内的流体的温度、压力以及液位。13.如权利要求9和12所述的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：M弗拉蒂，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]