Криогенный резервуар
Владельцы патента RU 2770769:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к криогенной технике, а именно к резервуарам для хранения или транспортирования сжиженных газов, и может быть использовано в различных отраслях промышленности, где применяются сжиженные газы. Криогенный резервуар содержит емкость для криогенной жидкости с размещенными в упомянутой емкости средствами для устранения стратификации криогенной жидкости. Средства для устранения стратификации выполнены в виде продольных профилированных элементов, предпочтительно двух, и установлены внутри емкости вдоль ее внутренней стенки от одного торцевого днища до другого, закреплены одной стороной на упомянутой стенке с возможностью радиального перемещения относительно упомянутой стенки и состоят как минимум из двух продольных частей, соединенных между собой и выполненных с возможностью радиального перемещения одна относительно другой. В варианте исполнения, упомянутые профилированные элементы выполнены таким образом, что их плотность изменяется по поперечному сечению элементов, при этом в части элемента, расположенной ближе к центру резервуара, плотность выше плотности криогенной жидкости и в части, расположенной ближе к стенке резервуара, плотность ниже, чем плотность криогенной жидкости. Техническим результатом является повышение эффективности использования криогенного резервуара. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к криогенной технике, а именно: к резервуарам для хранения или транспортирования сжиженных газов, и может быть использовано в различных отраслях промышленности, где применяются сжиженные газы.
Известен криогенный резервуар, содержащий размещенные в емкости под слоем криожидкости средства для устранения стратификации, выполненные в виде тепловых труб, при этом, с целью повышения эффективности за счет создания конвективных потоков от стенок к центру резервуара, тепловые трубы выполнены в виде кольцевых камер конусообразного профиля, установленных одна под другой по высоте емкости, при этом камеры прикреплены к стенкам емкости по большему основанию, и их верхние меньшие основания снабжены крышками в виде сетки из высокотеплопроводного материала, (а.с. СССР №1529000, заявка №4190530/23-26, от 04.02.87, MПК: F17C 3/00 - прототип).
Недостатками данного технического решения является то, что происходит контакт кольцевых камер со стенками сосуда, что приводит к теплопритоку в объем криогенной жидкости, при этом после отвода в центр нагретые массы продолжают движение к поверхности испарения, т.е. не происходит отсекание потока газа от поверхности испарения, и при, изменении уровня криогенной жидкости, отводящие поток элементы оказываются в паровом пространстве и перестают выполнять свои функции, что, в конечном итоге, снижает эффективность использования криогенного резервуара.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и создание криогенного резервуара, применение которого позволит минимизировать контакт средств для стратификации со стенками емкости резервуара, позволит отсечь восходящий поток, и отслеживать изменение уровня криогенной жидкости вследствие испарения.
Решение указанной задачи достигается тем, что в предложенном криогенном резервуаре, содержащем емкость для криогенной жидкости с размещенными в упомянутой емкости средствами для устранения стратификациии криогенной жидкости, согласно изобретению, средства для устранения стратификации выполнены в виде продольных профилированных элементов, предпочтительно, двух, установленных внутри емкости, вдоль ее внутренней стенки, от одного торцевого днища до другого, и закрепленных одной стороной на упомянутой стенке с возможностью радиального перемещения относительно упомянутой стенки и состоящих, как минимум, из двух продольных частей, соединеных между собой и выполненных с возможностью радиального перемещения одна относительно другой.
В варианте исполнения, профилированные элементы выполнены таким образом, что их плотность изменяется по поперечному сечению элементов, при этом в части элемента, расположенной ближе к центру резервуара, плотность выше плотности криогеной жидкости, и в части, расположенной ближе к стенке резервуара, плотность ниже, чем плотность криогенной жидкости. Такое исполнение профилированных элементов обеспечивает размещение профилированного элемента под поверхностью испарения.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показано поперечное сечение предложенного резервуара в начальный момент времени, при полном заполнении криогенной жидкостью, на фиг. 2 - поперечное сечение предложенного резервуара в промежуточный момент времени, при частичном заполнении криогенной жидкостью, на фиг. 3 - поперечное сечение предложенного резервуара в конечный момент времени, при полном использовании криогенной жидкости.
Криогенный резервуар содержит емкость 1 для криогенной жидкости 2 с размещенными в упомянутой емкости средствами для устранения стратификациии криогенной жидкости, выполненными в виде продольных профилированных элементов 3, предпочтительно, двух, установленных внутри емкости, вдоль ее внутренней стенки, от одного торцевого днища до другого, и закрепленных одной стороной на упомянутой стенке с возможностью радиального перемещения относительно упомянутой стенки. Каждый элемент 3 состоит из двух продольных профилированных частей 4 и 5, соединеных между собой и выполненных с возможностью радиального перемещения одна относительно другой. Элементы 5 образуют продольный канал 6 переменой ширины.
Предложенное устройство работает следующим образом.
Емкость 1, с предварительно установленными средствами для стратификации в виде элементов 3, заполняется криогенной жидкостью 2. За счет разности плотностей криогенной жидкости 2 и элементов 3, элементы 3 поднимаются в верхнюю часть емкости, и за счет своего профилирования, частично изолируют криогенную жидкость от поверхности испарения. За счет разности плотностей, элементы держатся на определенном расстоянии от поверхности испарения криогенной жидкости с образованием между ними продольного канала переменной ширины 6 или перекрывая друг друга.
По мере уменьшения объема жидкости в емкости, элементы 3 опускаются вниз, находясь на определенном расстоянии от поверхности жидкости. При этом за счет выполнения каждого элемента 3 состоящим из двух продольных частей 4 и 5, соединеных между собой и выполненных с возможностью радиального перемещения одна относительно другой, происходит изменение их взаимного расположения относительно друг друга, с изменением ширины канала 6 или с размещением одной части 5 на другой и с обеспечением требуемой стратификации криогенной жидкости.
Таким образом, обеспечивается изоляция устройства от стенок емкости 1, т.к. контакт происходит только в точках соприкосновения опор элементов 3 с поверхностью стенки, а также автоматическая корректировка интенсивности потока с изменением уровня криогенной жидкости в резервуаре. Определяющими факторами эффективности работы устройства являются ширина профилированных элементов 3, размеры образованного щелевидного канала, расстояние до стенки емкости 1 криогенного резервуара, а также положение профилированных элементов 3 относительно поверхности испарения. Эти параметры определяют долю общего термоконвективного потока, достигающего свободной поверхности, интенсивность отвода тепла от нее, а также среднеинтегральную скорость потока в общем объеме.
Использование предложеного технического решения позволит минимизировать контакт средств для стратификации со стенками емкости резервуара, т.к. касание стенки происходит только опорами, позволит отсечь отсекают восходящий поток, и отслеживать изменение уровня криогенной жидкости вследствие испарения за счет его соответствующего изменения положения, что, в конечном итоге, позволит повысить эффективность использования криогенного резервуара.
1. Криогенный резервуар, содержащий емкость для криогенной жидкости с размещенными в упомянутой емкости средствами для устранения стратификации криогенной жидкости, отличающийся тем, что средства для устранения стратификации выполнены в виде продольных профилированных элементов, предпочтительно двух, установленных внутри емкости вдоль ее внутренней стенки от одного торцевого днища до другого, и закрепленных одной стороной на упомянутой стенке с возможностью радиального перемещения относительно упомянутой стенки и состоящих как минимум из двух продольных частей, соединенных между собой и выполненных с возможностью радиального перемещения одна относительно другой.
2. Криогенный резервуар по п. 1, отличающийся тем, что упомянутые профилированные элементы выполнены таким образом, что их плотность изменяется по поперечному сечению элементов, при этом в части элемента, расположенной ближе к центру резервуара, плотность выше плотности криогеной жидкости и в части, расположенной ближе к стенке резервуара, плотность ниже, чем плотность криогенной жидкости.
