Способ заполнения сосуда криогенной жидкостью

(51)5 Р 17 С 702 ЛИСА ИЕ ИЗ Т И К АВТОРСКО ВИДЕТЕЛ ЬСТВУ ьс к КРИ нию и ществ. отерь вке и ного в ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 1432308, кл. Р 17 С 5/00, 1987,(54) СПОСОБ ЗАПОЛНЕНИЯ СОСУДОГЕННОЙ ЖИДКОСТЬЮ(57) Изобретение относится к хранетранспортированию крйогенных веЦель изобретения - уменьшениесверхкритического гелия при запраувеличение холода, аккумулирован Изобретение относится к криогенной технике, в частности к хранению и транспортированию криогенных веществ и предназначено для использования при заправке сосудов и криостатов сверхкритическим гелием.Целью настоящего изобретения является уменьшение потерь при заправке сосуда сверхкритическим гелием и увеличение холода, аккумулированного в сосуде.На фиг. 1 показана принципиальная схема осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 - графики изменения давления и температуры сверхкритического гелия в сосуде при заправке.Сверхкритический гелий подают в сосуд 1 из резервуара 2, являющегося источником, по трубопроводу 3 через вентиль 4 заполнения. Образующиеся пары гелия иэ сосуда 1 отводят через вентиль 5 газосброса. В сосуде 1 устанавливают давление высосуде. Для этого необходимо при интенсивном охлаждении эаправляемого сосуда уменьшить сброс паров, Способ включает подачу криопродукта из источника и отвод паров из сосуда, подъем давления в сосуде выше критического, разделение поступающего сверхкритического гелия на части, дросселирование одной части гелия, отобранной до поступления в полость сосуда, и охлаждение сдросселированным потоком другой части и заправляемого объема путем теплообмена. Отвод паров из объема сосуда прекращают при резком снижении давления в нем, а подачу гелия и дросселирование части потока продолжают в течение всего периода заполнения, 2 ил. ше критического, близкое по величине к дав; лению в резервуаре 2, и измеряют его ма- Б нометром 6. Часть сверхкритического гелия. подаваемого в сосуд 1, дросселируют через дроссель 7. Жидкую фазу, образующуюся в потоке после дросселя 7, испаряют вф теплообменнике 8 и охлаждают другую: О часть поступающего в сосуд гелия и в за-, ф правляемый объем сосуда 1. Пары из тепло- С) обменника 8 сбрасывают в газгольдер через вентиль 9. Отвод паров через вентиль 5 газосброса прекращают при резком снижении давления в сосуде 1, продолжая подачу гелия через вентиль 4 заполнения. После стабилизации температуры сверхкритического гелия в сосуде 1, регистрируемой термопреобразователем 10, и давления, фиксируемого манометром 6, закрывают вентиль 4 заполнения и вентиль 9,Заправку теплоизолированного со иэ нержавеющей стали проводят через35 40 45 50 бопровод с внутренним диаметром 6 мм и длиной 6 м, Избыточное давление сверхкритического гелия составляет 0,5 МПа, температура исходного криопродукта 4,5 К, температура потока на входе в сосуд 6 К. Расход гелия через газосбросной вентиль сосуда 0,75 г/с, а расход через дроссель в охлажденном состоянии 0,5 г/с,На фиг. 2 представлены графики изменения параметров в сосуде во время заправки с открытыми вентилями заполнения,и газосброса, Линия 11 отражает зависимость давления, линия 12 - зависимость температуры.Через 1 ч после начала заправки наблюдают уменьшение давления в сосуде с 0,6 до 0,2 МПа. В дальнейшем давление в сосуде восстанавливается и стабилизируется, а температура понижается до 5 К, т,е, ниже температуры гелия, поступающего в сосуд, Снижение давления в сосуде при заправке связано с падением теплоемкости материала сосуда при низких температурах и с резким уменьшением удельного объема гелия при температурах, близких к псевдо- критической, Присходит интенсивное накопление сверхкритического гелия в сосуде при соответствующем сокращении отвода паров и уменьшении гидравлического сопротивления линии газосброса, вызывающем снижение давления в сосуде. Установленное снижение давления позволяет применить предлагаемый способ при заправке сосуда сверхкритическим гелием,Закрытие вентиля газосброса на последнем этапе охлаждения сосуда при резком снижении давления в нем обеспечивает в условиях охлаждения заправляемого объема сдросселированным потоком заправку большей части криопродукта без отвода паров. Потери гелия при заправке сосуда по предлагаемому способу уменьшаются по сравнению с известным способом в 1,5 раза.Охлаждение криопродукта в сосуде с закрытым гаэосбросом жидким гелием, испаряющимся в теплообменнике. снижает его температуру до температуры, близкой к температуре кипения жидкого гелия, увеличивает массу сверхкритического гелия и количество холода, аккумулированное в заправленном сосуде, Дросселирование ча 5 10 15 20 25 30 сти сверхкритического гелия, отобранного до поступления в сосуд, до давления, близКого к атмосферному, позволяет получить жидкую фазу в потоке после дросселя. Последующее испарение жидкого гелия в теплообменнике, расположенном в сосуде, обеспечивает интенсификацию отвода тепла от стенок сосуда и охлаждение сверхкритического гелия, находящегося в сосуде, ниже температуры поступающего гелия, а при определенных условиях ниже температуры исходного,криопродукта. Доля потока, подаваемого на дроссель, определяется расчетным путем или экспериментально и зависит от параметров гелия на входе в сосуд, а также от требований к системе заправки.Прекращение отвода паров иэ сосуда при резком снижении давления в нем, обусловленном быстрым увеличением массы сверхкритического гелия в сосуде при температурах, близких к псевдокритической, снижает потери гелия при заправке, тык как значительная доля криопродукта поступает в сосуд при закрытом газосбросе, Продолжение подачи гелия в течение всего процесса позволяет получить при минимальной температуре и максимальном давлении наибольшее количество сверхкритического гелия в заправленном сосуде, т.е, увеличивает холод, аккумулированный в сосуде. Формула изобретения Способ заполнения сосуда криогенной жидкостью, включающий ее подачу под давлением иэ источника. дросселирование части жидкости с охлаждением жидкости, оставшейся в сосуде, и отвод образующихся паров иэсосуда,отл ич а ю щи й с я тем. что, с целью уменьшения потерь при заправке сосуда сверхкритическим гелием и увеличения холода, аккумулированного в сосуде, поднимают давление в сосуде выше критического, на дросселирование отбирают поток до поступления жидкости в полость сосуда, отвод паров иэ сосуда прекращают при падении давления в нем после эахолаживания, а дросселирование части жидкости и охлаждение объема сосуда продолжают в течение всего периода заполнения.16510146 Заказ 1978 Тираж 319 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб,. 4/5 Т ССС еодственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Составитель Г.Ольшанская едактор Т.Куркова Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова