Способ хранения криогенных жидкостей и устройство для его осуществления

(51)5 Р 17 С 3/ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) РЕТЕН ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТО СКОМУ СВИДЕТЕЛЯ ЬСТВУ Изобретение относится к области тех- единенной со своими концами с основными ники; связанной с хранением жидких ве-. перегородками и трубкой, одним концом соществ, преимущественно криогенныхобщенной с центром дополнительной пере- жидкостей, и может быть использовано:в: городки, а другими-:струбопроводом, при любых областях народного хозяйства, где , .этом наСос подсоединен к трубке,они используются и требуется их хранение.:. Под действием внешнего теплоподводаЦелью изобретения является увеличе- емкость сжидкостью постепенно прогревание времени хранения и повышение чисто-ется. Из-за теплоподвода ко всей поверхности ты жидкости за счет уменьшения количества емкости, малой плотности и теплопроводности растворенного в жидкости газа. - , . :, газа по сравненйю с жидкостью газ прогреЦель для способа достигается тем, что ." веется сильней, чем жидкость. Кроме того, в перед подачей в слой жидкости отобранной жидкости возникает конвективное движе частью жидкости омывают снизу вверх стен-: ние жидкости - в пристенной части вверх, в ки емкости над уровнемжидкостисполучени- центральной части вниз. Указанные явлеем парожидкостной смеси, которую собирают . ния способствуют прогреву газовой подушки в газовой зоне емкостии верхнегоконтактирующего с газом слояЦель для устройства достигается тем, жидкости, вызывая испарение жидкости и что оно снабжено насосом, дополнительной . повышение давления в газовой подушке до перегородкой, установленной эквидистант- . давления насыщенных паров, соответствуноверхнейчастиемкости, герметическисо- ющего температуре верхнего слоя жидко 1(71) Головное конструкторское бюро Науч но-производственного объедйнения "Энергия"(56) Заявка Японии М 61-32556, кл, Р 17 С 13/00, 1986.Патент ФРГ %1045434, кл. 17 9,4, 1959. (54) СПОСОБ ХРАНЕНИЯ КРИОГЕННЫХ ЖИДКОСТЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Область применения; в любой областинародного хозяйства, где необходимо хра 2нение жидких веществ, преимущественно криогенных жидкостей. Особенно в криогенной технике и связанных.". ней областях, Сущность изобретения: способ состоит в том, что прогретую у стенки емкости жидкость забирают и захолаживают стенку емкости в газовой зоне емкости, испаренный там компонент собирают и возвращают внугрь .жидкости. Данный способ реализуется в конструкции со стенкой - перегородкой внутри емкости, которая соедйнена с насосом и трубопроводом с перфорационйыми отверстиями, расположенными так же, как и срез стенки-перегородкй подуровнем жидкости; 2 с.п.ф-лы, 1 ил.сти, При этом среднемассовая температура и соответствующее ей давление ниже, чем температура в газовой подушке и температура верхнего слоя жидкости и соответствуощее ей давление, Возникает проблема понижения температуры газовой подушки и равномерного распределения тепла по массе жидкости, Обеспечивая омывание внутренней стенки газовой полости парожидкостным потоком, обеспечивается съем тепла со стенки емости и уменьшения температуры газовой подушки, Причем, посколькутемпература стенки в газовой полости выше, чем температура в других частях емкости, то обеспечивается наиболее эффективный теплосъем, Подавая полученный парожидкостный поток в жидкостную полость емкости, обеспечивается равномерное распределеРние тепла по массе жидкости, Все это позволяет приблизить температуру верхнего слоя жидкости к среднемассовой температуре и снизить давление в газовой подушке и, как следствие, увеличить длительность хранения жидкости, Забор жидкости осуществляется из жидкостной зоны емкости, преимущественно из глубинных прогретых пристенных слоев жидкости, что обеспечивает работу при любом переменном уровне хранимой жидкости, Кроме того, при испарении кидкости выделяется и растворенный в ней газ, В силуменьшей скорости растворения при конденсации по сравнению со скоростью выделения газа при испарении в газовой подушке повышается концентрация растворенного в жидкости газа, а в жидкости онэ уменьшается, а всплывающий нерэстворенный газ понижает температуру жидкости, т,е, в пузырьках всплывающего газа происходит вскипание жидкости,Этот способ реализуется устройством, которое представлено на чертеже.устройство состоит из емкости 1 с жидким веществом 9, вдоль внутренней поверхности стенки 2 емкости 1 эквидистантно установлена перегородка-стенка 3, Перегородка-"тенка крепится к стенке 2 емкости через проставки 4, Из-под перегородки- стенки 3 в газовой полости емкости выведен трубопровод 5, который соединен с насосом 6. Выход насоса 6 соединен с трубопроводом 7, снабженным отверстиями 8. Трубопровод 7 с отверстиями расположен под уровнем жидкости.Прогретая от внешнего теплопритока жидкость поступает в щелевую полость между стенкой 2 емкости 1 и перегородкой- стенкой 3 и дополнительно прогревается от стенки 2, при этом интенсификация процессов достигается за счет конвективных токов жидкости, Под действием насоса в щелевой полости создается разрежение, что обеспечивает интенсификацию процесса испаре-ния и кипения нагретой жидкости, а такжеподъем уровня жидкости в щелевой полости5 относительно уровня в емкости 1. Стенка 2омывается потоком пара и капель, и ее температура понижается, Поэтому снижаетсятемпература в газовой подушке. Нагретыйпарокапельный поток в верхней части емко 10 сти поступает в трубопровод 5 и через насос6 поступает к отверстиям 8 трубопровода 7.При этом парконденсируется в жидкости,Так обеспечивается сбор тепла и равномерное его распределение по массе жидкости,15 Растворенный в жидкости газ выделяетсяпри испарении жидкости и в силу меньшейскорости процесса растворения по сравнению с процессом конденсации выбрасывается в газовую подушку, Это приводит к20 испарению в пузырьках жидкости и, следовательно, к понижению температуры верхнего слоя жидкости,Такое техническое решение позволяетувеличить время хранения жидкости без по 25 терь нэ вы броса жидкости и ее пэров, избежатьстратификации жидкости при минимальныхмассово-энергетических затратах с одновременным уменьшением количества растворенного в жидкости газа. Для емкости с30 жидким азотом при тепловых потоках 700ккал/(м ч) расслоение по температуре достигает 8-10 К, а давление отличается отдавления, определяемого по среднемассовой температуре до 0,7 кг/см . Для умень 235 щения давления и предотвращениястратификации жидкости достаточно обеспечить парожидкостный поток в щели емкости с расходом 60 г/сек на поверхностистенки з газовой подушке 15 м, В условиях240 малых массовых сил при тепловых потоках50 ккал/(м ч) для сферической емкости собъемом 4,2 м на 50% заполненной жидкимазотом при уменьшении расслоения на 6 Квремя бездренажногд хранения увеличива 45 ется нанесколько суток при парожидкостномпотоке 2 г/сек, При этом жидкость дегазируется, что улучшает качество жидкости, Например, при испОльзовании такой жидкостиагрегатами уменьшается эрозионное проявление кавитации, развитию которой способствует растворенный газ. Очистка позволяетповысить надежность работы агрегатов,Массово-энергетические затраты снижаются за счет меньшего количества перекачиваемой смеси и более эффективном ее тепловомиспользовании, Очистка жидкости в предлагаемом решении позволяет отказаться от систем, обеспечивающих тонкую очистку жидкости от растворенного в ней газа.Формула изобретения 1. Способ хранения криогенных жидкостей, включающий ее перемешивание путем отбора части жидкости у дна емкости и подачи ее обратно в елой жидкости, о т л и ч аю щ и й с я тем, что. с целью увеличения времени хранения и повышения чистоты жидкости за счет уменьшения количества растворенного в жидкости газа, перед подачей в слой жидкости отобранной частью жидкости омывают снизу вверх стенки емкости над уровнем жидкости с получением парожидкостной смеси, которую собирают в газовой х зоне емкости.2. устройство для хранения криогенных жидкостей, содержащее емкость с установленными эквйдистантно ее боковой поверхности перегородками, пространство между которыми подключено к трубопроводу с отверстиями, расположенному под уровнем 5 жидкости, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью увеличения времени хранения и повышения чистоты жидкости за счет уменьшения количества растворенного в жидкости газа, оно снабжено насосом, ао полнительной перегородкой, установленной эквидистантно верхней части емкости.герметически соединенной своими концами. с основными перегородками, и трубкой, одним концом сообщенной с центром допол нительной перегородки, а другими - струбопроводом, при этом насос подсоединен к трубе,