Способ введения дозы газа в криогенную жидкость

 

Изобретение относится к способам введения доз газа, содержащих высококипящие компоненты, в криогенную жидкость для исследования процессов растворения, седиментации и фильтрования примесей газов в криогенных жидкостях и позволяет повысить эффективность и надежность способа при введении дозы газа под уровень криогенной жидкости. Для этого необходимо подавать дозу в потоке газа-носителя, не содержащем высококипящих компонентов и охватывающем вводимую дозу, при этом температура потока газа-носителя должна быть выше температуры кристаллизации компонентов дозы. На начальной стадии введения дозы поток газа-носителя подают с опережением дозы, а на заключительной стадии потоком газа-носителя вытесняют дозу. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4325438/23-26 (22) 06:11.87 (46) 30.04.90. Бюл. № 16 (72) И. П. Христенко, Ю. А. Христенко и В. И. Ряжских (53) 66.063 (088.8) (56) Патент Франции № 2368990, кл. В 01 F 3/04, 1978.

Авторское свидетельство СССР № 1074578, кл. В 01 F 3/04, 1982. (54) СПОСОБ ВВЕДЕНИЯ ДОЗЫ ГАЗА

В КРИОГЕННУЮ ЖИДКОСТЬ (57) Изобретение относится к способам введения доз газа, содержащих высококипящие компоненты, в криогенную жидкость для исследования процессов раствоИзобретение относится к криогенной технике, в частности к способам дозирования газа в криогенную жидкость.

Цель изобретения — повышение эффективности и надежности способа при введении дозы газа под уровень криогенной жидкости.

На чертеже представлено устройство введения дозы высококипящего газа в криогенную жидкость.

Устройство введения дозы газа в криогенную жидкость включает в себя насадок 1 с отверстием для введения дозы в криогенную жидкость, который коаксиально установлен внутри камеры 2, образующей с насадком кольцевой зазор для формирования потока газа-носителя. Для подвода рабочих сред к насадку 1 и к камере 2 подключены трубопроводы 3 и 4, на которых установлены запорные клапан 5 и 6.

Для подачи газа-носителя в трубопровод 3 установлен клапан 7. Для предотвращения охлаждения криогенной жидкостью и ее парами транспортируемых рабочих сред в трубопроводах 3, 4, насадке 1 и камере 2, „„SU,„, 1560283 А 1 (51)5 В 01 F 3 04

2 рения, седиментации и фильтрования примесей газов в криогенных жидкостях и позволяет повысить эффективность и надежность способа при введении дозы газа под уровень криогенной жидкости. Для этого необходимо подавать дозу в потоке газаносителя, не содержащем высококипящих компонентов и охватывающем вводимую дозу, при этом температура потока газаносителя должна быть выше температуры кристаллизации компонентов дозы. На начальной стадии введения дозы поток газаносителя подают с опережением дозы, а на заключлтельной стадии потоком газаносителя вытесняют дозу. з. п. ф-лы, 1 ил. 1 табл. установлен вакуумный кожух 8. Для контроля температуры стенки насадка 1 установлен датчик 9 температуры.

Устройство ввода дозы установлено на емкости для хранения жидкого неона, включаю-! цей в себя внутренний сосуд 10, кожух 11 и сильфон 12 для компенсации температурных расширений материала кожуха 8.

Для охлаждения газовой дозы установлен теплообменник 13. Устройство погружено под слой жидкости (зеркало жидкости указано горизонтальной линией, см. поз. А).

В качестве вводимой дозы используют азот газообразный, а в качестве потока газаносителя — газообразный неон.

Способ введения дозы газа в криогенную жидкость осуществляется следую щи м образом.

Вначале внутренние полости насадка 1 и камеры 2 продувают потоком газа-носителя с температурой выше 92К при открытых клапанах 6, 7, что приводит к вытеснению из этих полостей жидкого неона и прогреву их стенок. Окончание подготовки устройства к работе определяют по на1560283

10

55 растанир температуры стенки насадка 1 до величины более 65К, контроль осуществляют по датчику температуры..9.

При достижении температуры стенки насадка 92К закрывают клапан 7, открывают клапан 5 и вводяг под слой жидкости газообразный азот, который предварительно охлаждают в теплообменнике 13 до температуры не ниже 92К. Если начальное давление в емкости хранения (до подачи дозы) задано 0,12 МПа, тогда давление подачи азота выбирают, исходя из условий, исключающих конденсацию азота в отверстии насадка вследствие его дросселирования, т. е. 0,4 МПа.

Истекающий из кольцевой щели, образованной наружной поверхностью насадка 1 и внутренней поверхностью камеры 2, газообразный неон по периферии охватывает дозируемый азот и исключает контакт жидкого неона со срезом насадка, в котором расположено отверстие истечения азота.

На заключительной стадии введения дозы закрывают клапан 5 и открывают клапан 7, т. е. подают поток газа-носителя в азотную магистраль. В этом случае газообразный неон является как бы газомносителем, с помощью которого осуществляют полное вытекание дозы за клапаном 5. Затем закрывают клапаны 6, 7 и тем самым прекращают подачу газообразного неона, процесс введения дозы завершен.

Пример 1. В качестве дозы использован высококипящий газ аргон (100 об ), который вводят в криогенную жидкость неон.

Потоком газа-носителя является гелий (100 об%), т. е. низкоки пящий газ по отношению к жидкому неону. Способ введения дозы аргона в жидкий неон осуществляют следующим образом. Вначале продувают и прогревают насадок 1 и камеру 2, погруженные в жидкий неон, гелием путем открытия клапанов 6 и 7. Температура гелия 300К, а давление — 0,45 МПа.

Жидкий неон при этом вытесняется из полостей насадка 1 и камеры 2. При достижении температуры стенки насадка 1 по величине выше температуры ожижения аргона, например, до 95К, (контроль — по датчику температуры 9) открывают клапан 5 и подают дозу аргона с температурой

ЗООК и под давлением О 3 МПа. Затем клапан 7 закрывают.

На заключительной стадии введения дозы аргона для обеспечения полного введения ее остатков из трубопровода 3 и насадка 1 закрывают клапан 5 и открывают клапан 7 подачи потока гелия. После вытеснения дозы потоком газа-носителя из трубопровода 3 и насадка I закрывают клапаны 6, 7. Процесс введения дозы завершен.

В процессе введения дозы аргона в жидкий неон исключается прямой контакт с криогенной жидкостью насадка 1, по которому подают дозу, что позволяет ввести дозу аргона в полном объеме и, кроме того, повышается надежность осуществления способа, так как аргон не вымораживается на поверхности канала насадка l, что предотвращает его забивку и прекращение подачи дозы.

Пример. В качестве дозы использована смесь высококипящего газа-закиси азота (2 об.%) с низкокипящим газом неоном (98,0 об.%), которую вводят в жидкий аргон. Потоком газа-носителя является гелий (100 об.%).

Способ введения дозы газовой смеси с содержа нием высококипящего компонента закиси азота в жидкий аргон осуществляют следующим образом.

На начальной стадии введения дозы поток газа-носителя с температурой ЗООК v, давлением 0,4 MIla подают с опережением дозы, т. е. вначале открывают клапаны 7, 6, что приводит к вытеснению из полостей насадка 1 и камеры 2, погруженных под слой жидкости, аргона и прогреву стенки выше температуры конденсации закиси азота до 220K — контроль по датчику температуры 9; после чего подают дозу под давлением 0 3 МПа открытием клапана 5, при этом закрывают клапан 7. Доза, проходя через теплообменник 13, охлаждается от температуры окружающей среды до 220К. Истека.оща я доза из насадка отделяется от прямсго контакта с криогенной жидкостью потоком гелия, который охватывает струю дозы и тем самым исключается кристаллизация высококипящего компонента дозы закиси азота и ее. адгеаия на поверхности канала насадка 1.

На заключительной стадии введения дозы газовой смеси для обеспечения полного введения ее остатков из трубопровода 3 и насадка 1 закрывают клапан 5 и открывают клапан 7 подачи потока гелия. После вытеснения дозы потоком газа-носителя из трубопровода 3 и насадка 1 закрывают клапаны 6, 7.

Процесс введения дозы завершен.

Данные приведены в таблице.

Формила изобретения

1. Способ введения дозы газа в криогенную жидкость, включающий подачу дозы газа, содержащего высококипящие компоненты совместно с газом-носителем, имеющим температуру выше температуры кристаллизации дозы газа и не содержащим высококипящие компоненты, в криогенную жидкость и смешение введенной дозы газа с жидкостью, отличающийся тем, что, 1560283

Параметры

Рабочая среда

Давление, МПа

Темпер ат ура, К

0,4

0,4

300

0,12

27,1

0,3

300

0,45

300

0,12

27,1

0,3

220

0,4

300

0,1

87,3

Составитель A. Никитин

Редактор М. Товтин Техред И. Верес Корректор Э. Лонч акова

Заказ 938 Тираж 511 Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

6 с целью повышения эффективности и надежности способа при введении дозы газа под уровень криогенной жидкости, дозу газа подают в потоке газа-носителя, охватывающем дозу по периферии.

Пример 1

Доза — азот N, 100 об.;7

Поток газа-носителя неон Ne 100 об.X

Криогенная жидкость— неон

Пример 2

Доза — аргон Ar 100 об. Е

По.гок газа-носителя гелий Не, 100 об.И

Криorенная жидкость— неон

Пример 3

Доза — закись азота И О, 2 об.Е,неон г1е, 98 об.Х

Поток газа †носите гелий Не, 100 об.Е

Криогенная жидкость аргон

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в начальной стадии введения дозы газ-носитель подают с опережением дозы, а на заключительной стадии газомносителем вытесняют дозу.