Уровнемер для криогенных жидкостей

СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 17479 9) 1 Г 23/22 Р 11083 ГОСУДАР СТВЕ ННЫ ЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР МИТЕТ ТКРЫТИЯМИЕ ИЗ ЕТЕНИ ТВУ институт на и Ю.Е. ление возения, т, 27-368,(54) УРОВНЕМЕЖИДКОСТЕЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ 1(56) Епифанова В,И, и др., Разддуха методом глубокого охлаждМ Машиностроение, 1973, с, 30Р ДЛЯ КРИ Изобретение относится к криогеннойтехнике, а именно. к устройствам для измерения уровня жидкости в криогенных емкостях, например в воздухоразделительныхустановках и транспортных цистернах,Известен емкостной уровнемер, содержащий датчик емкости, расположенныйвнутри сосуда Дьюара и выполненный в виде коаксррльных, изолированных друг отдруга трубок. Датчик электрически соединен с прибором, измеряющим емкость датчика, По величине емкости датчикаопределяют уровень жидкости в сосудеДьюара.Недостатком данного уровнемера является его сложность, так как для работы необходим вторичный измерительный прибор.Кроме того, емкостной датчик неудобен вэксплуатации, так как не всегда есть вбзможность поместить его внутоь криогеннойемкости,Известен уровнемер, выбранный в качестве прототипа, содержащий дифма метр,(57) Применен измерительно для определен генных емкос уровнемер сод лическую изме ной на нее ш концы измерит единительным генной емкос верхней части ней соедините порный вентил ие, изобретение относится к й технике и предназначено ия уровня жидкостей в криотях. Сущность изобретения: ержит тонкостенную металрительную трубку г, нанесен- калой, Нижний и верхний ельной трубки соединены сои трубками с днищем криоти и с газовой полостью в криогенной емкости, В верхльной трубке установлен заь. 2 ил. подсоединенный импульсными трубками к емкости с криогенной жидкостью. При этом одна импульсная трубка соединена с газовой полостью, а другая - с нижней частью емкости (с жидкостью). Дифманометр измеряет гидростатическое давление столба жидкости и по показаниям дифманометра определяют уровень жидкости в емкости, В качестве дифманбм-евра" "может" йспользоваться О-образная трубка, заполненная жидкостью с известной плотностью, или специально изготовленнь.й мембранный дифманометр типа УЖК, шкала которого оттарирована в киллограммах или в литрах.Недостатком данного уровнемера является его ненадежность, Дифманометры (и стеклянный, и мембранный) не рассчитаны на большие давлен я, которые могут возникать в процессе работы. Кроме того, жидкость из 0-образного дифманометра может попасть в криогенную емкость при возникновении пульсаций давления и т,п,.10 15 20 25 а ЛТ= агЛТг,ЛТ= аг/а ЛТг,30 ЛТг - разность температур воздуха ивнешней поверхности трубки 2,35 Если предположить, что перепадтемператур на поверхности трубки мэл, а коэффи-циенты теплоотдачи (при естественнойконвекции) а 1, аг, приблизительно равны,то ЛТ 1= ЛТг, следовательно температура40 стенки 2 будет равна полусумме температурвоздуха и насыщения азота. 78 + 300 198 Кст -Цель изобретения - повышение надежности уровнемера для криогенных жидкостей,Поставленная цель достигается тем, чтов известном уровнемере для криогенныхжидкостей, содержащем измерительныйблок с двумя соединительными трубками,измерительный блок выполнен в виде вертйкально расположенной тонкостенной металлической трубки, соединительныетрубки подсоединены к верхней и нижнейчасти металлической трубки, причем верхняя соединительная трубка присоединеначерез эапорный вентиль.На фиг, 1 изображен предлагаемыйуровнемер, установленный на криогеннойемкости; на фиг. 2 - увеличенный элементтонкостенной трубки.Уровнемер содержит криогенную емкость 1, тонкостенную металлическую трубку 2 с нанесенной на нее шкалой 3, Нижнийторец трубки 2 соединен соединительнойтрубкой 4 с днищем 5 криогенной емкости1. Верхний конец трубки 2 соединен соединительной трубкой 6 с газовой полостью 7криогенной емкости 1 в верхней ее части,На соединительной трубке 6 установлен за-.порный вентиль 8,Уровнемер работает следующим образом,Для измерения уровня жидкости в криогенной емкости 1 необходимо открыть вентиль 8. Криогенная жидкость (например,азот) будет перетекать в тонкостенную трубку 2, при этом ее уровень будет нескольковыше за счет паровых пузырей 9; которыевозникают в результате теплопритока иэ окружающей среды, В результате теплообмена жидкости и газа, находящихся внутритрубки 2, с окружающей средой (воздухом),на внешней поверхности трубки 2, вышеуровня жидкости, появляется иней (трубкаобмерзает), а ниже происходит конденсация кислорода наряду с образованием инея,Жидкий кислород стекает тонкой пленкой 4вниз по трубке 2 и смывает иней, В результате этого на внешней поверхности трубки2 в зоне границы жидкость - пар (на уровнежидкости) появляется четкая граница 10,выше которой трубка покрыта инеем, а ниже 5- . влажная, По месту нахождения границы 10(фиг. 2) на трубке 2 с помощью измерительной шкалы 3, нанесенной на поверхноститрубки 2 при тарировке, определяют количество жидкости в криогенной емкости 1, 5Для отключения уровнемера необходимозакрыть запорный вентиль 8, приэтом жидкий азот будет вытеснен паром в криогенную емкость,Существование границы 10 определяется следующими условиями,Ниже уровня жидкости температура стенки металлической трубки дожна быть ниже температуры конденсации кислорода, а выше уровня жидкости - выше температуры конденсации кислорода. Эти условия соблюдаются, если в криогенной емкости находится жидкий азот. Температура нась 1- щения азота равна 78 К, а температура конденсации кислорода 90 К, В данном случае на поверхности тонкостенной трубки 2 ниже уровня жидкости реализуются условия для конденсации кислорода из воздуха. Температура же поверхности трубки 2, расположенной над уровнем жидкости, выше температуры конденсации кислорода, т,е, условия для конденсации отсутствуют. Отсутствие конденсации можно пояснить следующим образом, Количество тепла, подведенного к поверхности трубки 2, равно колицеству тепла, отведенного газообразным:,зотом.ц=сг, тогда где ЛТ 1 - разность температур внутреннейповерхности трубки 2 и газообразного азота,Следовательно условия для конденсации кислорода на поверхности трубки 2,которая выше уровня жидкости, отсутствуют. Однако температура стенки Т, достаточна для инееобразования,Формула изобретения Уровнемер для криогенных жидкостей, содержащий измерительный блок с двумя соединительными трубками, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, измерительный бло:. зьполнен в виде вертикально расположенной тонкостенной металлической трубки, соедини1741923 иг 2 Фиг. Составитель Ю. Ш вайкоескийРедактор Ч,Васильева Техред М,Моргентал Корректор А.Осаулен Заказ 2494 ТиражПодписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5.Гагарина, 10 иэеодственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужго бтельные трубки присоединены к верхней и чем верхняя соединительная трубка присо нижней части металлической трубки, при- единена через запорный вентиль,