Массообменное устройство для снижения концентрации кислорода в герметизируемом помещении

 

Изобретение относится к области гидротеплотехники и пожарной защиты и может быть использовано для снижения концентрации О₂ при хранении продуктов, а также для предупреждения и тушения пожаров. Устройство, включающее корпус цилиндрической формы, узел орошения, узел горения и сборник орошающей жидкости, выполнено таким образом, что корпус представлен в форме трех соосных цилиндров, сваренных между собой в верхней торцевой части, между внутренним и средним цилиндрами в нижней части устанавливается узел горения кольцевой формы, опоясывающий внутренний цилиндр, по периметру которого предусмотрены отверстия для подачи газа, который поджигается с помощью системы дистанционного поджига, при этом пространство между средним и внешним цилиндрами для исключения теплоотдачи во внешнюю среду заполняется водой, а в верхней части внутреннего цилиндра предусмотрены отверстия для эжектирования продуктов сгорания газа, а сборник орошаемой жидкости имеет окна для выхода охлажденной среды в объем помещения. Устройство позволяет повысить эффективность снижения концентрации O₂ в герметизируемом помещении. 1 ил.

Изобретение относится к области гидротеплотехники и к области пожарной защиты, а более конкретно к технике массо- и теплообмена, и может быть использовано для снижения концентрации О₂ при хранении продуктов, а также для предупреждения пожаров.

Известно массообменное устройство для снижения концентрации кислорода в герметизируемом помещении, используемом для хранения (патент WO 93/17941, кл. В 65 D 90/44, 2 с.).

Общим признаком заявленного устройства и наиболее близкого аналога является то, что устройство содержит корпус.

Технический результат, достигаемый в заявленном изобретении, заключается в повышении эффективности снижения концентрации О₂ в герметизируемом помещении.

Для достижения этого технического результата устройство, включающее корпус цилиндрической формы, узел орошения, узел горения и сборник орошающей жидкости, выполнено таким образом, что корпус представлен в форме трех соосных цилиндров, сваренных между собой в верхней торцевой части, между внутренним и средним цилиндрами в нижней части устанавливает узел горения кольцевой формы, опоясывающий внутренний цилиндр, по периметру которого предусмотрены отверстия для подачи газа, который поджигается с помощью систем дистанционного поджига, при этом пространство между средним и внешним цилиндрами для исключения теплоотдачи во внешнюю среду заполняется водой, а в верхней части внутреннего цилиндра предусмотрены отверстия для эжектирования продуктов сгорания газа, а сборник орошаемой жидкости имеет окна для выхода охлажденной газовоздушной среды в объем помещения.

Предлагаемое массообменное устройство иллюстрируется чертежом.

Устройство содержит сборник рабочей жидкости 1, насос 2, распыливающее устройство 3, корпус цилиндрической формы, включающий три соосных цилиндра: внутренний 4 с отверстиями 5 в верхней части для эжектирования продуктов сгорания, средний 6 и внешний 7; емкость для хранения газа 8, узел горения в виде коллектора 9 и устройство для дистанционного поджига горючего газа 10. При этом все цилиндры в верхней торцевой части сварены между собой, а в нижней - только средний и внешний цилиндры. Между внутренним и сваренными средним и внешним цилиндрами предусмотрено открытое пространство для подвода воздуха к узлу горения, а пространство между средним и внешним цилиндрами заполнено водой.

Устройство работает следующим образом. Сборник рабочей жидкости 1 наполняют рабочей жидкостью (например, водой или специальным раствором) на 80-85%, включают насос 2 и через распыливающее устройство 3 рабочую жидкость подают во внутреннюю полость цилиндра 4, эжектируя газовоздушную среду из объема помещения.

Для создания обедненной кислородом среды из емкости 8 подают горючий газ (например, пропан-бутан или водород) в узел горения 9, расположенный между внутренним 4 и средним 6 цилиндрами, включают систему дистанционного поджига 10 и принудительно организуют процесс горения. При этом вследствие сгорания газа кислород в объеме помещения снижается, продукты сгорания газа эжектируются через отверстия 5 внутрь 4, где охлаждаются на струях и каплях рабочей жидкости и поступают в помещение через окна сборника 1.

Таким образом достигается принудительное связывание кислорода в объеме помещения за счет сжигания газа и одновременное охлаждение продуктов сгорания газа. Устройство может быть использовано в нескольких вариантах.

Вариант 1. Использование устройства для предупреждения возникновения пожара (например, в помещении с материальными ценностями). При этом в качестве горючего газа используют газ пропан-бутан (или любой природный газ). Устройство устанавливают в охраняемом помещении, помещение герметизируют, подают газ к узлу горения, включают систему дистанционного поджига и насос и подают рабочую жидкость к распыливающему устройству. После принудительного снижения концентрации кислорода до 10-13 об.% прекращают подачу газа, а после охлаждения смеси газов до температуры рабочей жидкости останавливают насос. В процессе длительного хранения материальных ценностей контролируют температуру и концентрацию кислорода.

Вариант 2. Устройство используется для тушения пожара. При возникновении пожара все операции повторяются, как и в варианте 1. Возникший пожар локализуется, а затем и ликвидируется, не допуская его развития до критических размеров.

Вариант 3. Устройство используется для принудительного создания обедненной (до 6-7 об.%) кислородом среды в герметизируемом помещении хранилища. Для этого в качестве горючего газа используют водород. Хранилище (например, объемом 1000 м²) загружают фруктами или овощами на 90%. При этом в свободном объеме будет содержаться 30 кг кислорода. Для снижения концентрации кислорода до 7 об.% необходимо связать 20 кг О₂. Расчетное количество водорода определяют из уравнения реакции 2Н₂+О₂-->2Н₂O, из которого видно, что 1 кг Н₂ связывает 8 кг О₂. Таким образом, для связывания 20 кг О₂ необходимо сжечь в предлагаемом устройстве 2,5 кг водорода. Операции по связыванию кислорода такие же, как и в вариантах 1, 2.

В процессе длительного хранения продуктов контролируют концентрации О₂ и температуру в объеме помещения. В случае необходимости (разгерметизация, подсос воздуха и т.п.) операции повторяют для снижения концентрации О₂.

Предлагаемое устройство выгодно отличается от известного высокой эффективностью и широким диапазоном его использования.

Таким образом, предлагаемое устройство просто в обслуживании, надежно и позволяет расширить диапазон его использования в различных областях народного хозяйства.

Формула изобретения

Массообменное устройство для снижения концентрации кислорода в герметизируемом помещении, содержащее корпус, отличающееся тем, что устройство содержит узел орошения, насос, сборник орошающей жидкости, причем корпус выполнен в форме трех соосных цилиндров, сваренных между собой в верхней торцевой части, между внутренним и средним в нижней части установлен узел горения кольцевой формы, опоясывающий внутренний цилиндр, по периметру которого предусмотрены отверстия для подачи газа, к которому подключена система дистанционного поджига, при этом пространство между средним и внешним цилиндрами для исключения теплоотдачи во внешнюю среду наполнено водой, а в верхней части внутреннего цилиндра предусмотрены отверстия для эжектирования продуктов сгорания газа, а сборник орошаемой жидкости имеет окна для выхода охлажденной газовоздушной среды в объем помещения.

РИСУНКИ

Рисунок 1