Устройство подачи криогенной жидкости

Изобретение относится к хранению газов. Устройство подачи криогенной жидкости включает средство соединения для перемещения криогенной жидкости в бак (2) и извлечения газа, выходящего из указанного бака, первый расходомер (12, 42) для определения массы жидкости, выходящей из устройства подачи, второй расходомер (28, 48) для определения массы извлеченного газа, и устройство для определения теплотворной способности перемещенной жидкости, и устройство для определения теплотворной способности извлеченного газа. Техническим результатом является предоставление возможности определить энергию, а предпочтительно и энтальпию, поданную в заполненный бак в ходе перемещения криогенной жидкости и энергетического баланса перемещения криогенной жидкости. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к устройству подачи криогенной жидкости.

Изобретение может относиться к любому типу криогенной жидкости, то есть к любой жидкости, полученной путем охлаждения газов (чистых газов или газовых смесей), таких как, например, азот, гелий или природный газ (метан), до очень низких температур (обычно ниже чем -100°С).

Для некоторых применений криогенных жидкостей, указанную жидкость хранят в большой емкости, и обеспечены средства подачи некоторых количеств жидкости в контейнеры, такие как, например, бак грузовика. Таким образом, имеется заправочная станция с емкостью для хранения и работающими под давлением средствами распределения, согласованными с контейнером, который должен быть заполнен, обычно включающими насос, позволяющий переносить криогенную жидкость из емкости для хранения в бак транспортного средства или судна. Как следует понимать далее по тексту, термин «контейнер» означает любой тип емкости, или сосуда, или т.п., пригодный для вмещения жидкости, а в данном случае, более конкретно - криогенной жидкости. Кроме того, чтобы облегчить понимание данного текста, перемещения жидкости (из емкости, например, в баллон или сосуд Дьюара) будут связаны с заправкой топливом (из емкости в бак транспортного средства, включая судно).

Если транспортному средству необходимо осуществить заправку на станции подачи криогенной жидкости, например, сжиженного природного газа (СПГ), его бак часто находится под давлением вследствие испарения криогенной жидкости в баке. Таким образом, перед осуществлением заправки следует провести дегазацию, то есть удалить газ из бака, чтобы снизить в нем давление. Затем, в ходе заправки, в бак подают криогенную жидкость под давлением. Можно также удалять газ из бака в ходе перемещения жидкости в бак. Таким образом, возникает поток газа в противотоке с потоком жидкости, например, последовательно, перемежая периоды заполнения с периодами удаления газа. По завершении перемещения жидкости обычно газу позволяют выйти из бака, чтобы можно было полностью заполнить бак.

Такие образом, если необходимо определить количество подаваемой криогенной жидкости, то необходимо также учитывать количество газа, который выходит из бака, чтобы вычесть это количество газа из количества перемещенной жидкости. Таким образом, известной практикой является определение массового расхода жидкости, поступающей в бак, и вычитание из него массового расхода, выходящего из этого бака.

Действительно, измерение объемного расхода было бы неприемлемым, поскольку удельный вес жидкости в значительной степени зависит от ее температуры, а при перемещении жидкости в бак могут происходить значительные изменения температуры.

Однако информация о массе перемещенной текучей среды, даже принимая во внимание «отрицательные» потоки, то есть потоки, выходящие из бака, дает только указание на произведенное перемещение. В случае заполнения топливного бака, например, СПГ, сама по себе масса газа, содержащегося в баке, не позволяет определить возможный пробег для транспортного средства. Существенное влияние на этот пробег будет оказывать состав СПГ, а также его давление и его температура.

В документе WO-92/02788 описано устройство для измерения количества сжиженного газа, применяемое с дозирующим устройством для сжиженного газа, которое пропускает сжиженный газ от источника подачи к пункту дозирования и средствам измерения. Измерительное устройство снабжено средствами измерения, применяемыми для определения какого-либо измеряемого параметра сжиженного газа, связанного с удельным весом сжиженного газа, в частности, электрического параметра, например, диэлектрической постоянной, и для отправки сигнала, показательного для определенного параметра. При операции дозирования с помощью средств измерения используют средства вычисления, чувствительные к сигналу определения, для управления работой средств измерения путем компенсации изменений состава газа в ходе оценки измеряемого и дозируемого сжиженного газа.

В документе US-2008/0223874 описана автоматическая система заполнения для осуществления операции заполнения транспортного средства большим объемом жидкости. В ходе заполнения проводят качественные определения с помощью газового анализатора.

Целью изобретения является определить энергию, а предпочтительно и энтальпию, поданную в заполненный бак в ходе перемещения криогенной жидкости.

Другой задачей изобретения является предоставление возможности определить энергетический баланс перемещения криогенной жидкости, чтобы знать количество энергии, которую в целом доставили в только что заполненный бак.

С этой целью в изобретении предложено устройство подачи криогенной жидкости, включающее:

- средства соединения для перемещения криогенной жидкости в бак или т.п.и извлечения газа, выходящего из указанного бака или т.п., и

- первый расходомер для определения массы жидкости, выходящей из устройства подачи; и

согласно изобретению, это устройство также включает устройство для определения высшей теплотворной способности перемещенной жидкости.

Известны устройства для определения высшей теплотворной способности жидкости (или газа), например, СПГ. Посредством таких устройств, зная высшую теплотворную способность жидкости и ее массу, можно определить энергию, которую подают в заполняемый бак.

Средства для определения высшей теплотворной способности перемещенной жидкости включают, например, устройство для измерения по меньшей мере одной физической величины в электрической, и/или термической, и/или акустической области; и средства обработки данных, связанные с указанным устройством для измерения, для обеспечения величины, соответствующей высшей теплотворной способности, полученной из по меньшей мере одного проведенного измерения. Таким образом, посредством неограничивающего примера, для того, чтобы охарактеризовать эту текучую среду, измеряют удельное сопротивление, или удельную емкость, или даже скорость распространения волн в текучей среде, или еще ее теплопроводность. Затем из проведенных измерений, результаты которых используют в электронных средствах обработки данных, можно определить значение общей теплотворной способности анализируемой текучей среды, как функцию измеренной величины. Для большей точности можно проводить по меньшей мере два измерения, предпочтительно в двух различных областях.

Для того, чтобы учесть и газ, который выходит из бака на стадиях дегазации, проводимых в большинстве случаев для обеспечения хорошего заполнения бака, устройство подачи может также включать:

- второй расходомер, для определения массы извлеченного газа, и

- устройство для определения высшей теплотворной способности извлеченного газа.

Эти дополнительные средства дают возможность определить энергию, которую удаляют из заполняемого бака. В большинстве случаев эта энергия является низкой, даже пренебрежимо малой по отношению к энергии, перемещаемой в бак. Однако имеются также случаи, когда эту энергию необходимо учитывать для точного и следовательно «честного» ведения дела для конечного клиента.

Так же как для определения теплоемкости, проводимого для жидкости, можно обеспечить средства определения высшей теплотворной способности извлеченного газа, чтобы они включали устройство для измерения по меньшей мере одной физической величины в электрической, и/или термической, и/или акустической области; а также средства обработки данных, связанные с упомянутым измерительным устройством, для обеспечения величины, соответствующей величине общей теплотворной способности, на основе по меньшей мере одного проведенного измерения.

В описанном здесь устройстве подачи предложено, чтобы по меньшей мере один расходомер для определения массы включал расходомер, измеряющий объем, и денсиметр. Таким образом, определение массы жидкости или газа проводят путем измерения объема и измерения удельного веса. Так как удельный вес дает возможность рассчитать плотность, можно также вычислить массу.

Такое устройство подачи предпочтительно включает измерительное устройство, показывающее перенос энергии в Джоулях или эквивалентных единицах. Можно также обеспечить дисплей, предоставляющий, предпочтительно непрерывно, информацию в ходе операции заполнения.

Для определения перенесенной энтальпии устройство подачи предпочтительно включает также средства измерения температуры и давления, с одной стороны, жидкости, выходящей из подающего устройства, а с другой стороны - извлеченного газа; а средства обработки данных позволяют определить, из состава перемещенной жидкости и извлеченного газа и показаний температуры и давления, баланс между энтальпией перемещенной жидкости и энтальпией извлеченного газа.

Для того, чтобы можно было показать перемещенную энтальпию, предпочтительно обеспечивают измерительное устройство, обеспечивающее индикацию переноса энтальпии в Джоулях или эквивалентных единицах.

В соответствии с предпочтительным примером воплощения, устройство подачи по изобретению включает:

- линию подачи криогенной жидкости,

- первый клапан, установленный на линии подачи,

- первый расходомер, установленный на линии подачи ниже первого клапана по ходу технологического потока,

- второй клапан, установленный на линии подачи ниже первого расходомера по ходу технологического потока,

- первый гибкий канал ниже второго клапана по ходу технологического потока, предназначенный для связи линии подачи с баком, для выпуска в него криогенной жидкости,

- линию дегазации, присоединенную к линии подачи между первым расходомером и вторым клапаном,

- третий клапан, установленный на линии дегазации,

- гибкий канал, называемый дегазирующим каналом, возможно объединенный с первым гибким каналом, предназначенный для связи с баком, чтобы можно было отбирать из него газ; при этом указанный дегазирующий канал соединен с линией подачи ниже второго клапана, посредством соединительного звена, и

- второй расходомер, установленный на линии дегазации для измерения расхода газа.

Подробности и преимущества изобретения станут более ясными из последующего описания, приведенного со ссылкой на приложенный схематический чертеж, в котором:

этот единственный чертеж схематично иллюстрирует предпочтительный пример воплощения устройства подачи криогенной жидкости.

В правой части этого чертежа имеется бак 2, который связан со схематично проиллюстрированной станцией подачи криогенной жидкости. Бак 2 может быть топливным баком любого транспортного средства (грузовика, но также, например, и судна) или отдельным сосудом (бутылью, сосудом Дьюара и т.д.) Криогенная жидкость представляет собой, например, СПГ (сжиженный природный газ), но она может быть любым другим типом криогенной жидкости (жидкий азот и т.д.). В качестве иллюстративного и неограничивающего примера в последующем описании будут предполагать, что подаваемая здесь жидкость представляет собой СПГ и предназначена для подачи в бак грузовика.

Соединение между баком 2 и станцией подачи образовано гибким трубопроводом, который содержит два канала: первый канал, называемый подающим каналом 4, который предназначен для доставки СПГ из емкости для хранения в бак 2 грузовика, и второй канал, называемый дегазирующим каналом 6, предназначенный для выпуска элементов газообразной фазы, присутствующей в баке 2.

В соответствии с непроиллюстрированным вариантом примера воплощения, можно использовать единственный гибкий канал. В этом варианте этот канал попеременно выполняет функции подающего канала и дегазирующего канала.

Проиллюстрированная станция подачи включает также линию 8 подачи криогенной жидкости, которая соединяет емкость для хранения (не показана), содержащую запас СПГ, с подающим каналом 4.

Первый клапан 10 установлен на линии 8 подачи и дает возможность регулировать поступление криогенной жидкости в систему подачи.

Первый расходомер 12 установлен на линии 8 подачи ниже первого клапана 10 по ходу технологического потока, для измерения количества СПГ, поступающего в систему подачи. Ниже этого расходомера имеется обратный клапан 14, который не допускает какого-либо возврата криогенной жидкости и газа в емкость для хранения.

Затем на линии 8 подачи расположен второй клапан 16, ниже первого расходомера 12 по ходу технологического потока.

Наконец, на линии 8 подачи, перед ее соединением с гибким трубопроводом, а конкретнее подающим каналом 4 этого гибкого трубопровода, обеспечен еще один обратный клапан 18, чтобы не допустить любого возврата жидкости, а также газа, в этой точке линии 8 подачи.

Система подачи, представленная на чертеже, также включает линию дегазации, выполненную в виде нескольких секций.

Первая секция 20 линии дегазации соединяет линию 8 подачи на участке между обратным клапаном 14 и вторым клапаном 16 с не представленным на чертеже каналом, что дает возможность повторно вводить газ в емкость для хранения или в другую систему утилизации, даже, возможно, в устройство для сжигания. Расход газа в этой первой секции 20 регулирует третий клапан 22.

Вторая секция 26 линии дегазации соединяет линию 8 подачи с гибким трубопроводом, а более конкретно с дегазирующим каналом 6. Эта вторая секция 26 соединена с линией 8 подачи ниже второго клапана 16 по ходу технологического потока. На этой второй секции 26 предусмотрен второй расходомер 28.

Измерительное устройство 24 позволяет определять давление и температуру газа между первой секцией 20 и второй секцией 26.

В соответствии с одним из вариантов примера воплощения (не проиллюстрированным) может быть обеспечен единственный расходомер, заменяющий первый расходомер 12 и второй расходомер 28, который также может быть помещен между первой секцией 20 и второй секцией 26 по сторонам измерительного устройства 24 (возможного). Таким образом, этот расходомер мог бы работать в первом направлении и в направлении, обратном этому первому направлению; и этим расходомером можно было бы измерять как расход жидкости, так и расход газа. Также он мог бы быть связан с денсиметром, для измерения массового расхода жидкости или газа, как разъяснено ниже.

В данной системе подачи соединительное звено 30 связывает вторую секцию 26 с линией 8 подачи вблизи подающего канала 4 и дегазирующего канала 6. Соединительное звено 30 связано со второй секцией 26 выше второго расходомера 28 по ходу технологического потока и с линией 8 подачи - ниже обратного клапана 18.

Третий обратный клапан 32 обеспечен во второй секции 26, между вторым расходомером 28 и местом соединения второй секции 26 с линией 8 подачи. Это обеспечивает выпуск газа, циркулирующего в этой второй секции 26, за пределы бака 2.

Далее кратко описана работа этого устройства. Вначале, перед соединением гибкого трубопровода с баком 2, первый клапан 10 закрыт, чтобы избежать потока СПГ, в то время как второй клапан 16 и третий клапан 22 открыты (постоянно или попеременно), чтобы дать возможность газу, полученному, например, при испарении находящейся в каналах жидкости, вернуться в емкость для хранения (или в любую другую систему утилизации газа).

Когда гибкий трубопровод, включающий подающий канал 4 и дегазирующий канал 6, соединяют с баком 2, третий клапан 22 закрывают, чтобы регулировать расход газа, выходящего из бака 2. Если проводят операцию дегазации, то третий клапан 22 открывают, чтобы дать возможность удалить газ из бака 2. Затем второй расходомер 28 измеряет количество газа, отобранное из бака 2.

Перед первой стадией заполнения можно предусмотреть операцию охлаждения системы подачи, чтобы довести систему до рабочей температуры. Для этой операции СПГ впускают в систему подачи, открывая первый клапан 10. Затем СПГ циркулирует через первый расходомер 12 и возвращается в емкость для хранения через третий клапан 22. В ходе этой операции охлаждения второй клапан 16 остается закрытым, и система контроля и управления, связанная с системой подачи, не учитывает количество СПГ, измеренное первым расходомером 12.

Для стадии заполнения первый клапан 10 и второй клапан 16 открывают, чтобы дать возможность СПГ проходить по линии 8 подачи из емкости для хранения в бак 2. Третий клапан 22 остается закрытым, чтобы предотвратить возвращение газа в емкость для хранения в ходе стадий заполнения.

В конце стадии заполнения сначала закрывают первый клапан 10, а затем второй клапан 16. Затем обеспечивают временную выдержку, чтобы испарилась жидкость, оставшаяся в линии. Таким образом обеспечивают использование гибкого трубопровода только тогда, когда он содержит газ, что повышает безопасность системы подачи. В данном случае эту временную выдержку определяют как функцию параметров, связанных со станцией подачи, на основе расчетов и/или проведенных экспериментов.

Затем, в ходе операции дегазации бака 2, первый клапан 10 закрывают, чтобы в систему подачи больше не поступала криогенная жидкость; а второй клапан 16 и третий клапан 22 открывают, чтобы дать возможность газу циркулировать в емкость для хранения (или в другую емкость).

Каждый из расходомеров 12 и 28 измеряет объемный расход, хотя в данном случае целью является определение массовых расходов. В этом случае простое измерение объемного расхода было бы неприемлемым, так как удельный вес текучих сред в измеренных потоках в сильной степени зависит от температуры, а последняя существенно изменяется в ходе перемещения жидкости. Таким образом, как проиллюстрировано на чертеже, с каждым объемным расходомером 12 и 28 соединен денсиметр. Таким образом, первый денсиметр 42 связан с первым расходомером 12, так что в совокупности они образуют массовый расходомер. Подобным образом, второй денсиметр 48 связан со вторым расходомером 28, образуя массовый расходомер.

Однако, в дополнение к массе, для потребителя полезно знать энергию и/или энтальпию, которые заключаются в жидкости, перемещаемой в бак 2. Именно от этой энергии будет зависеть пробег транспортного средства.

Для одной и той же массы одного и того же компонента (метана или др.) в газовой фазе значительно больше энергии и энтальпии, чем в жидкой фазе. Таким образом, если газ возвращается в емкость для хранения, происходит более значительный перенос энтальпии, чем если такая же масса жидкости переходит из емкости для хранения в бак. Эта «избыточная» энтальпия приводит к увеличению температуры и давления в емкости для хранения. Если давление впоследствии превышает заданный порог, предохранительный клапан открывается и газ выходит из емкости для хранения. Это вызывает потерю материала сырья (материальный ущерб), и такой выброс является опасным для здоровья и оказывает негативное воздействие на окружающую среду. Таким образом, на уровне емкости для хранения следует регулировать поступающие в емкость для хранения потоки газа, чтобы избежать, например, вынужденного выпуска газа из бака, например, путем охлаждения последнего.

В некоторых применениях при переносе жидкости в бак 2 целью является осуществить перенос «холода». Так происходит, например, при переносе жидкого азота, применяемого для поддержания в холодном состоянии трейлера-рефрижератора или т.п.

В случае СПГ криогенная жидкость содержит несколько компонентов (в основном метан, но также этан, пропан, бутан и другие соединения). Испарение всех этих соединений не происходит однородно, поскольку соединения с более высокой температурой кипения будут испаряться менее быстро, чем соединения с более низкой температурой кипения. Вследствие этого газообразная фаза «СПГ» не обладает тем же составом, что и жидкий СПГ. В газообразной фазе пропорционально больше метана и азота, чем в жидкой фазе.

В случае смеси, энергия смеси соответствует сумме энергий каждого из соединений. В результате, из-за их различных химических составов, удельная энергия в газообразной фазе отличается от удельной энергии в жидкой фазе. Таким образом, измерение перемещенной массы нельзя использовать для определения перенесенной энергии.

Кроме того, состав СПГ в жидкой фазе может изменяться. Из-за этого количество перенесенной энергии не пропорционально перенесенной массе.

Таким образом, в данном описании предложено измерять в вышеописанном подающем устройстве энергию и/или энтальпию, перемещенные при заполнении бака 2.

Как уже упоминали, в ходе операции заполнения, включающей стадии дегазации, связанные с этим заполнением, измеряют массовый расход жидкой и газообразной фазы, а также температуру и давление этих потоков жидкости и газа.

Для определения массового расхода уже измерены удельные веса ρ жидкой фазы и газообразной фазы. Желательно также определять энергию «е» массы, которая содержится в жидкой фазе и в газообразной фазе. Для этого устройство для измерения высшей теплотворной способности каждый раз объединяют с массовым расходомером (содержащим, в данном примере, объемный расходомер, соединенный с денсиметром). Таким образом, ниже первого клапана 10 находится первый расходомер 12, связанный с первым денсиметром 42 и с первым устройством 44 для определения высшей теплотворной способности, в то время как второй денсиметр 48 и второе устройство 50 для определения высшей теплотворной способности связаны со вторым расходомером 28, ниже гибкого дегазирующего канала 6 и предпочтительно ниже соединительного звена 30 по ходу технологического потока.

Эти различные измерительные устройства применяют как для фаз заполнения, когда жидкость направляют в бак 2, так и в фазах дегазации, в ходе которых газ возвращается в емкость для хранения (не показана). Эти измерения можно проводить или путем выборочных измерений (давление, температура, удельный вес, высшая теплотворная способность), или непрерывно. Расходомер, очевидно, работает непрерывно.

Высшая теплотворная способность текучей среды указывает количество тепла (энергии), которое содержится в единице этой текучей среды и высвобождается при полном ее сгорании. Устройства для определения высшей теплотворной способности являются известными устройствами. Это может быть, например, устройство, включающее хроматограф, который проводит анализ состава газа или жидкости по отобранному образцу. Затем можно, из этого состава, указать высшую теплотворную способность проанализированной смеси с помощью средств обработки данных, например, электронного устройства, получающего измеренные величины на входе и предоставляющего возможность, с помощью внутреннего программного обеспечения, определить, помимо прочего, высшую теплотворную способность смеси, проанализированной на хроматографе.

Также имеются устройства, дающие возможность проводить непрерывный анализ газа или жидкости. Тепловые величины, включая высшую теплотворную способность, можно также определить путем проведения электрических измерений (удельного сопротивления и т.д.). Высшую теплотворную способность можно также определить, проводя одно или большее количество измерений в акустической области (например, определение скорости распространения звуковых волн в текучей среде) и/или в термической области (например, определение теплопроводности). Из по меньшей мере одного из этих измерений, с использованием таблиц и т.п., можно определить высшую теплотворную способность текучей среды (жидкости или газа). Таблицу пересчета можно затем сохранить в электронном устройстве, что дает возможность получать высшую теплотворную способность из измерения, проведенного в электрической, и/или акустической, и/или термической области на текучей среде, о которой идет речь. Электронные средства обработки данных могут быть включены в каждое устройство для анализа состава газа и жидкости, или в средства, объединенные с устройством для проведения анализа состава газа, или с устройством для проведения анализа состава жидкости.

В последнем случае, то есть когда высшую теплотворную способность определяют с помощью измерения физической величины, предпочтительно проводить два раздельных измерения, в одной и той же области (электрической, акустической или термической), или еще и в другой области.

Из проведенных измерений определяют перемещенные массу, энтальпию и энергию.

Приведенные ниже расчеты проводят в случае, когда определение высшей теплотворной способности жидкости и газа осуществляют прежде всего из определения состава жидкости и газа. Специалист легко может вывести из них расчеты для примера воплощения, в котором высшую теплотворную способность жидкости и/или газа определяют из измерения (по меньшей мере одной) физической величины.

Общая перемещенная масса М задана формулой:

где представляет собой массовый расход. Следует отметить, что этот массовый расход будет положительным для жидкости, поступающей в бак 2, и отрицательным для газа, возвращающегося в емкость для хранения.

Кроме того, используя измерения, проведенные с помощью устройства 24 для измерения давления и температуры, можно также определить перемещенную энтальпию, которая соответствует энтальпии жидкости, перемещенной в бак 2, минус энтальпия газа, возвращенного в емкость для хранения. Таким образом, общая перемещенная энтальпия Н задана формулой:

При этом индексы 1 соответствуют жидкости, а индексы g - газу; и f(P,T) соответствует функции, зависящей от давления и температуры.

В случае, когда криогенная жидкость не является чистым или почти чистым соединением, как в конкретном случае СПГ, тогда как для газа, так и для жидкости применима следующая формула:

где индекс i соответствует всем соединениям смеси, формирующей перемещенную криогенную текучую среду.

Энтальпию жидкости и газа можно рассчитывать непрерывно или дискретно. Этот анализ проводят на устройствах для определения высшей теплотворной способности.

Подобным образом, перемещенную (тепловую) энергию определяют разностью между энергией перемещенной жидкости минус энергия газа, возвращающегося в емкость для хранения. В таком случае энергию можно рассчитать по формуле:

В случае СПГ или другой смеси из нескольких соединений, применима следующая формула:

где индекс i соответствует всем соединениям смеси, формирующим перемещенную криогенную текучую среду; и анализ состава проводят на устройствах для определения высшей теплотворной способности.

В качестве чисто иллюстративного и неограничивающего примера будет рассмотрено заполнение бака грузовика.

Сделаны следующие допущения:

плотность СПГ составляет 420 кг/м³ (то есть удельный вес равен 0,420),

газ, испаряющийся из этого СПГ, имеет плотность 18 кг/м³ (при среднем давлении 1,3 МПа(13бар),

внутренняя энергия «е» жидкости составляет, например, 15 кВт ч/кг,

внутренняя энергия «е» газа составляет, например, 11 кВт ч/кг,

энтальпия H₁ жидкости составляет -354 кДж/кг,

со своей стороны, энтальпия H_g газа составляет -740 кДж/кг.

После постулирования этих данных, прежде всего проводят стадию дегазации бака грузовика, в ходе которой давление в баке изменяется от 1,5 МПа (15 бар) до 1,0 МПа (10 бар) за 2 минуты (=120 с), с расходом 1 кг/мин.

Таким образом, в ходе этой стадии дегазации применимы следующие соотношения:

М=-1*2=-2 кг

Н=-1*(-740)*2=1480 кДж

Е=-1*(11)*2=-22 кВтч

После дегазации бак заполняют на 90% с массовым расходом 60 кг/мин, за 2 минуты (120 с).

В ходе этого заполнения применимы следующие соотношения:

М=+60*2=120 кг

Н=+60*(-354)*2=-42480 кДж

Е=+60*(15)*2=1800 кВтч

Затем, в конце этой стадии заполнения, проводят дегазацию и давление в баке изменяют от 1,5 МПа (15 бар) до 1,0 МПа (10 бар) за 0,5 минут (=30 с), с массовым расходом 1 кг/мин.

Таким образом, в ходе этой стадии дегазации применимы следующие соотношения:

М=- 0,5*1=- 0,5 кг

Н=-0,5*(-740)*1=370 кДж

Е=-0,5*(11)*1=-5,5 кВтч

Наконец, бак заполняют до 100%: СПГ находится при температуре насыщения, соответствующей давлению 0,8 МПа (8 бар). Массовый расход составляет 60 кг/мин в течение 0,5 мин (=30 с).

Таким образом, в ходе этой стадии завершения заполнения применимы следующие соотношения:

М=+60*0,5=30 кг

Н=+60*(-354)*0,5=-10620 кДж

Е=+60*(11)*0,5=330 кВтч

В целом, таким образом, справедливо следующее:

М: общая перемещенная масса

М=-2+120 -0,5+30=147,5 кг

Н: общая перемещенная энтальпия:

Н=1480-42480+370-10620=-51250 кДж

Е: перемещенная внутренняя (химическая)энергия:

Е=-22+1800-5,5+330=2102,5 кВт ч

Таким образом, предложенное устройство учитывает газ, возвращающийся в емкость для хранения при дегазации. Таким образом, с большой точностью проводят измерение не только массы, но также и энергии и энтальпии, перемещенных в ходе операции заполнения бака.

Потребитель, который использует грузовик или другой вид транспорта, бак которого заполняют, знает не только массу топлива в своем баке, но также его энергию и его энтальпию, что позволяет ему лучше представлять дальность пробега.

В данном случае возможно также определить воздействие энтальпии, перемещенной в емкость для хранения на стадиях дегазации.

Измерения, которые проводят в вышеописанном устройстве, могут быть подтверждены департаментами мер и весов.

Данное изобретение не ограничено описанным и проиллюстрированным предпочтительным примером воплощения и рассмотренными вариантами, но оно относится также ко всем примерам воплощения, доступным специалисту в контексте приведенной ниже формулы изобретения.

Таким образом, проведение, например, только измерения перемещенной энергии, в одном или в обоих направлениях, не выходило бы за пределы объема данного изобретения. Данное изобретение применимо не только к СПГ, но также и к другим криогенным жидкостям.

1. Устройство подачи криогенной жидкости, включающее:

- средство соединения для перемещения криогенной жидкости в бак (2) и извлечения газа, выходящего из указанного бака,

- первый расходомер (12, 42) для определения массы жидкости, выходящей из устройства подачи,

- второй расходомер (28, 48) для определения массы извлеченного газа,

отличающееся тем, что оно также включает устройство для определения теплотворной способности перемещенной жидкости и устройство для определения теплотворной способности извлеченного газа.

2. Устройство подачи по п. 1, отличающееся тем, что указанное средство определения теплотворной способности перемещенной жидкости включает устройство для измерения по меньшей мере одной физической величины в электрической, и/или термической, и/или акустической области, а также средства обработки данных, связанные с указанным измерительным устройством, для обеспечения значения, соответствующего теплотворной способности, на основании по меньшей мере одного проведенного измерения.

3. Устройство подачи по п. 2, отличающееся тем, что указанное средство определения теплотворной способности извлеченного газа включают устройство для измерения по меньшей мере одной физической величины в электрической, и/или термической, и/или акустической области, а также средства обработки данных, связанные с указанным измерительным устройством, для обеспечения значения, соответствующего теплотворной способности, на основании по меньшей мере одного проведенного измерения.

4. Устройство подачи по одному из пп. 1-3, отличающееся тем, что по меньшей мере один расходомер для определения массы включает расходомер, измеряющий объем, и денсиметр.

5. Устройство подачи по одному из пп. 1-4, отличающееся тем, что оно включает измерительное устройство, показывающее перенос энергии в Джоулях или эквивалентных единицах.

6. Устройство подачи по п. 5, отличающееся тем, что оно также включает средство (24) измерения температуры и давления, с одной стороны, жидкости, выходящей из устройства подачи, а с другой стороны, извлеченного газа; а также тем, что средства обработки данных дают возможность определить, по составу перемещенной жидкости и извлеченного газа и по данным температуры и давления, баланс по энтальпии между энтальпией перемещенной жидкости и энтальпией извлеченного газа.

7. Устройство подачи по п. 6, отличающееся тем, что оно включает измерительное устройство, показывающее перенос энтальпии в Джоулях или эквивалентных единицах.

8. Устройство подачи по одному из пп. 1-7, отличающееся тем, что оно включает:

- линию (8) подачи криогенной жидкости,

- первый клапан (10), установленный на линии (8) подачи,

- первый расходомер (12), установленный на линии подачи ниже первого клапана (10) по ходу технологического потока,

- второй клапан (16), установленный на линии подачи ниже первого расходомера (12) по ходу технологического потока,

- первый гибкий канал (4) ниже второго клапана (16) по ходу технологического потока, предназначенный для связи линии подачи с баком (2) для подачи в него криогенной жидкости,

- линию дегазации, соединенную с линией (8) подачи между первым расходомером (12) и вторым клапаном (16),

- третий клапан (22), установленный на линии дегазации,

- гибкий канал, называемый дегазирующим каналом (6), возможно, объединенный с первым гибким каналом, предназначенный для связи с баком, чтобы можно было отбирать из него газ; при этом указанный дегазирующий канал связан, посредством соединительного звена, с линией (8) подачи ниже второго клапана (16) по ходу технологического потока, и

- второй расходомер (28), установленный на линии дегазации для измерения расхода газа.