Способ хранения криогенных жидкостей и устройство для его осуществления

 

Область применения: в любой области народного хозяйства, где необходимо хранение жидких веществ, преимущественно криогенных жидкостей. Особенно в криогенной технике и связанных о ней областях. Сущность изобретения: способ состоит в том, что прогретую у стенки емкости жидкость забирают и захолаживают стенку емкости в газо вой зоне емкости, испаренный там компонент собирают и возвращают внутрь жидкости. Данный способ реализуется в конструкции со стенкой - перегородкой внутри емкости, которая соединена с насосом и трубопроводом с перфорационными отверстиями, расположенными так же, как и срез стенки-перегородки подуровнем жидкости- 2 с.п.ф-лы, 1 ил

09) (I) союз советских социАлистических

РЕСПУБЛИК (51)5 F 1 7 С 3/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) .. .... ., "4. g ф, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТО СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 (21) 4789596/26 .. - .. нение жидких веществ, преимущественно (22) 12.02.90 .::.:; .:.: .:.: криогенных жидкостей; Особенно в крио(46) 23.09.92. Бюл. № 35 . ....: . .. генной технике и связанных.". ней областях. (71) Головное конструкторское бюро Науч- Сущность изобретения: способ состоит в но-производственного объедйнения "Энер- том, что прогретую у стенки емкости жидгия" ...: .: " : - - кость забирают и захолаживают стенку ем(72) В.И.Антюхов, И.В.Антюхов и Г.Б,Тиби- кости в газовой зоне емкости, испаренный лов,— ..:; ":-:,-- .:,- .. :::;:,:" ... там компонент собирают и возвращают (56) Заявка Японии ¹ 61-32556, . ;:, внутрь.жидкости. Данный способ реализукл, F 17 С 13/00, 1986.: : - .: ется в конструкции со стенкой — перегородПатентФРГ№1045434, кл.17g,4,1959. кой внутри емкости, которая соедйнена с (54) СПОСОБ ХРАНЕНИЯ КРИОГЕННЫХ насосом и трубопроводом с перфорационЖИДКОСТЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ными отверстиями, расположенными так

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ - -:::.,-:.: же, как и срез стенки-перегородки подуров(57) Область применения; в любой области нем жидкости; 2 с.п.ф-лы, 1 ил. народного хозяйства, где необходимо хра1

4 ()

Ы 4

Изобретение относится к области тех- единенной со своими концами с основными ники, связанной с хранением жидких se- . перегородками и трубкой, одним концом соществ, преимущественно криогенных общенной с центром дополнительной пережидкостей, и может быть использовано:а: городки; а другими-:струбопроводом, при любых областях народного хозяйства, где, .этом наСос подсоединен к трубке, они используются и требуется их хранение. -.:.. Поддействием внешнего теплоподвода

Целью изобретения является увеличе- емкость с жидкостью постепенно прогревание времени хранения и повышение чисто-. ется. Из-за теплоподвода ко всей поверхности ты жидкости за счет уменьшения количества емкости, малой плотности и теплопроводности растворенного в жидкости газа. -, .":, . газа по сравненйю с жидкостью газ прогреЦель для способа достигается тем, Что ." вается сильнее, чем жидкость. Кроме того, в перед подачей в слой жидкости отобранной жидкости возникает конвективное движе частью жидкости омывают снизу вверх стен-:: ние жидкости — в пристенной части вверх, в ки емкости над уровнемжидкостисполучени- центральной части вниз. Указанные явлеем парожидкостной смеси, которую собирают . ния способствуют прогреву газовой подушки в газовой зоне емкости..:..:.: и верхнего„контактирующего с газом слоя

Цель для устройства достигается тем, жидкости, вызывая испарение жидкости и что оно снабжено насосом, дополнительной . повышение давления в газовой подушке до перегородкой, установленной эквидистант- . давления насыщенных паров, соответствуноверхнейчастиемкости, герметическисо- ющего температуре верхнего слоя жидко I

1763787 сти. При этом среднемассовая температура и соответствующее ей давление ниже, чем температура в газовой подушке и температура верхнего слоя жидкости и соответству ощее ей давление, Возникает проблема понижения температуры газовой подушки и равномерного распределения тепла по массе жидкости, Обеспечивая омывание внутренней стенки газовой полости парожидкостным потоком, обеспечивается съем тепла со стенки емкости и уменьшения температуры газовой подушки, Причем, посколькутемпература стенки в газовой полости. выше, чем температура в других частях емкости, то обеспечивается наиболее эффективный теплосъем. Подавая полученный парожидкостный поток в жидкостную полость емкости, обеспечивается равномерное распределеPl ние тепла по массе жидкости, Все это позволяет приблизить температуру верхнего слоя жидкости к среднемассовой температуре и снизить давление в газовой подушке и, KGK следствие, увеличить длительность хранения жидкости, Забор жидкости осуществляется из жидкостной зоны емкости, преимущественно из глубинных прогретых пристенных слоев жидкости, что обеспечивает работу при любом переменном уровне хранимой жидкости, Кроме того, при испарении >кидкости выделяется и растворенный в ней газ.

В силу меньшей скорости растворения при конденсации по сравнению со скоростью выделения ra3a при испарении в газовой подушке повышается концентрация растворенного в жидкости газа, а в жидкости онэ уменьшается, а всплывающий нерэстворенный гаэ понижает температуру жидкости, т.е, в пузырьках всплывающего газа происходит вскипание жидкости.

Этот способ реализуется устройством, которое представлено на чертеже. устройство состоит из емкости 1 с жидким веществом 9, вдоль внутренней поверхности стенки 2 емкости 1 эквидистантно установлена перегородка-стенка 3, Перегородка- тенка крепится к стенке 2 емкости через проставки 4, Из-под перегородкистенки 3 в газовой полости емкости выведен трубопровод 5, который соединен с насосом

6. Выход насоса 6 соединен с трубопроводом 7, снабженным отверстиями 8. Трубопровод 7 с отверстиями расположен под уровнем жидкости.

Прогретая от внешнего теплопритока жидкость поступает в щелевую полость между стенкой 2 емкости 1 и перегородкойстенкой 3 и дополнительно прогревается от с енки 2, при этом интенсификация процессов достигается за счет конвективных токов жидкости. Под действием насоса в щелевой полости создается разрежение, что обеспечивает интенсификацию процесса испаре- ния и кипения нагретой жидкости, а также подъем уровня жидкости в щелевой полости относительно уровня в емкости 1. Стенка 2 омывается потоком пара и капель, и ее температура понижается, Поэтому снижается температура в газовой подушке. Нагретый парокапельный поток в верхней части емко"0 сти поступает в трубопровод 5 и через насос

6 поступает к отверстиям 8 трубопровода 7.

При этом пар конденсируется в жидкости, Так обеспечивается сбор тепла и равномерное его распределение по массе жидкости, Растворенный в жидкости гаэ выделяется при испарении жидкости и в силу меньшей скорости процесса растворения по сравнению с процессом конденсации выбрасывается в газовую подушку. Это приводит к

20 испарению в пузырьках жидкости и, следовательно, к понижению температуры верхнего слоя жидкости.

Такое техническое решение позволяет увеличить время хранения жидкости без по25 терь нэ выбросы жидкости и ее пэров, избежать стратификации жидкости при минимальных массово-энергетических затратах с одновременным уменьшением количества растворенного в жидкости газа. Для емкости с

30 жидким азотом при тепловых потоках 700 ккал/(м ч) расслоение по температуре достигает 8-10 К, а давление отличается от давления, определяемого по среднемассовой температуре до 0,7 кг/см . Для умень2

35 щения давления и предотвращения стратификации жидкости достаточно обеспечить парожидкостный поток в щели емкости с расходом 60 г/сек на поверхности стенки з газовой подушке 15 м, В условиях

40 малых массовых сил при тепловых потоках

50 ккал/(м ч) для сферической емкости с объемом4,2м на50/ заполненнойжидким азотом при уменьшении расслоения на 6К время бездренажногд хранения увеличива45 ется на несколько суток при парожидкостном потоке 2 r/ñåê, При этом жидкость дегазируется, что улучшает качество жидкости, Например, при использовании такой жидкости агрегатами уменьшается эрозионное проявление кавитации, развитию которой способствует растворенный газ. Очистка позволяет повысить надежность работы агрегатов, Массово-энергетические затраты снижаются за счет меньшего количества перекачиваемой смеси и более эффективном ее тепловом использовании, Очистка жидкости в предлагаемом решении позволяет отказаться от систем, обеспечивающих тонкую очистку жидкости от растворенного s ней газа.

1763787

Формула изобретения

1. Способ хранения криогенных жидкостей, включающий ее перемешивание путем отбора части жидкости у дна емкости и подачи ее обратно в елой жидкости, о т л и ч аю шийся тем, что. с целью увеличения времени хранения и повышения чистоты жидкости за счет уменьшения количества растворенного в жидкости газа, перед подачей в слой жидкости отобранной частью жидкости омывают снизу вверх стенки емкости над уровнем жидкости с получением парожидкостной смеси, которую собирают в газовой х зоне емкости.

2. устройство для хранения криогенных жидкостей, содержащее емкость с установленными эквйдистантно ее боковой nosepxности перегородками, пространство между которыми подключено к трубопроводу с отверстиями, расположенному под уровнем

5 жидкости, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что. с целью увеличения времени хранения и hoвышения чистоты жидкости за счет уменьшения количества растворенного в жидкости газа, оно снабжено насосом, до10 полнительной перегородкой, установленной эквидистантно верхней части емкости. герметически соединенной своими концами . с основными перегородками, и трубкой, одним концом сообщенной с центром допол15 нительной перегородки, а другими — с трубопроводом, при этом насос подсоединен к трубе,