Криогенный резервуар

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 4 1:;:ЗИЗАК ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНН А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ нои тех- криогендля хра- потребиИзобретение отнике, а именноных резервуаров,нения, транспортителю криопродуктЦелью изобретэкономичности замости криопродукков извне. осится к криоге конструкциямредназначенных овки и выдачи в.ения является счет снижения а вследствие т ышение спаряе- опритоГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(57) Изобретение относится к криогенной технике и позволяет повысить экономичность За счет снижения испаряемости криопродукта. Резервуар содержит адсорбционный насос (АН) с периферийными и центральными теплопроводящими ребрами (Р), газопроницаемый экран и нагреватель. Эквидистантно экрану установлен теплозащитный На фиг. 1 схематично представлен предлагаемый криогенный резервуар; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг, 3 - разрез Б-Б на фиг. 2,Криогенный резервуар содержит наружный корпус 1 и разме.ценный в нем с образованием теплоизоляционной полости 2 внутренний сосуд 3, на внешней поверхности которого расположен заполненный адсорбентом 4, адсорбционный насос 5, снабженный периферийными теплопроводными ребь рами 6, соединенным с ними газопроницаемым экраном 7 и нагревателем 8. Резеркозырек, внешняя поверхность которого выполнена тсплоизолированной, а внутренняя - полированной. Нагреватель выполнен из секций, одна из которых размещена по внешней поверхности периферийных Р по всему контуру АН, другая - на поверхности центральных Р. Расстояние 1 между периферийныии и Нентральными Р ределиетсн по соотношению 1(/ЬЬ 6/10 Хй, где Ь - теплопроводность материала экрана; оа толщина экрана; б - толщина слоя адсорбента; 1 - теплопроводность материала адсорбента. Это приводит к тому, что 9500 д теплового потока, достигающего АН через слой теплоизоляции, отводится по Р и слои адсорбента, контактирующие с поверхностями Р, экрана и сосуда, интенсивно охлаждаются. 2 з. и. ф-лы, 3 ил. вуар дополнительно содержит защитный козырек 9, закрепленный с тепловым контактом на ребрах б эквидистантно экрану 7, и патрубки 10, сообщающие пространство между экраном 7 и козырьком 9 с тепло- изоляционной полостью 2, а адсорбционный насос 5 снабжен центральными теплопроводящими ребрами 11. Часть нагревателя 8 размещена на внешней поверхности периферийных ребер 6 по всему контуру адсорбционного насоса 5, а часть - на поверхности центральных ребер 11. Обе части нагревателя 8 закреплены с тепловым контактом на ребрах б и 11 и внешней поверхности внутреннего сосуда 3. Внешняя поверхность защитного козырька 9 снабжена слоем 12 теплоизоляции,.а его внутренняя поверхность полирована. Расстояние между периферийными ребрами б и центральными ребрами 11 выбирается из условиягде 1 - расстояние между ребрами;л, - теплопроводность материала экрана 7;Х - теплопроводность адсорбента 4;6, - толщина экрана 7;6 - толщина слоя адсорбента 4.Криогенный резервуар работает следующим образом,Внутренний сосуд 3 заполняется криопродуктом и стенки сосуда 3 приобретают температуру, соответствующую температуре криопродукта, Вследствие хорошей теплопроводности материалов периферийных и центральных ребер 6 и 11 и газопроницаемого экрана 7 они достаточно быстро охлаждаются до температуры криопродукта. Одно: временно происходит охлаждение адсорбента 4, который находится в изотермической полости, образованной ребрами 6 и 11, экраноми стенкой сосуда 3. При этом слои адсорбента 4, контактируюш,ие с поверхностями ребер 6 и 11 экрана 7 и сосуда 3 охлаждаются интенсивнее, чем внутренние слои и сразу вступают в работу по адсорбции газов, находящихся в теплоизоляционной полости 2 резервуара, Эти газы из полости 2 через патрубки 10, размер которых подбирается из условия обеспечения необходимой быстроты откачки теплоизоляционной полости 2, поступают в полость, образованную экраном 7 и защитным козырьком 9, а оттуда через газопроницаемый экран 7 - к адсорбенту 4. Тепловое излучение со стороны наружного корпуса 1 не проникает в полость между экраном 7 и козырьком 9, а также не оказывает влияния на температуру козырька 9, охлаждаемого при помощи ребер 6, и закрытого слоем 12 теплоизоляции. Полировка внутренней поверхности козырька 9 способствует исключению теплопритоков со стороны козырька 9, имеющего температуру, несколько превышающую температуру экрана 7. Выполнениеусловия выбора расстояния между ребрами 6 и 11 приводит к тому, что 95 О теплового потока, достигающего адсорбционного насоса 6 через тепло- слой изоляции, отводится по ребрам 6 и 11, а не через слой адсорбента 4. Это обеспечивает такие условия работы адсорбента 4, которые практически не влияют на адсорбционные характеристики с точки зрения максимального использования потенциальных возможностей адсорбента. В процессе эксплуатации резервуара адсорбент поддерживает требуемое давление в теплоизоляционной полости.При регенерации адсорбента 4 криопродукт из резервуара сливается и прогрев насоса 5 осуществляется при помощи нагревателя 8 диэлектрического или выполненного в виде змеевика для подачи греющего газа).Предлагаемое расположение частей нагревателя 8 обеспечивает прогрев адсорбента 4 путем теплообмена с поверхностями ребер 6 и 11, сосуда 3 и экрана 7, т. е. в условиях, аналогичных условиям охлаждения при работе. Этот факт имеет положительное значение, поскольку слои адсорбента 4, вступающие в первую очередь в работу при охлаждении, наиболее интенсивно прогреваются и соответственно эффективнее регенерируются. 10 Кроме того, данное размещение нагревателя 8 позволяет достигнуть и еще одной цели - технологичности, которая заключается в освобождении внутренней полости насоса, где размещается адсорбент от нагревательного устройства, В известных конструкциях резервуаров нагреватель занимает часть объема адсорбционного насоса, затрудняя процесс засыпки адсорбента при монтаже резервуара, В данном случае насос свободен и засыпка адсорбента не составля ет труда.Улучшение процесса регенерации адсорбента дает возможность увеличить ресурс его работы и в целом увеличить рабочий цикл резервуара между регенерациями адсорбента. В результате за полный период эксплуатации резервуара слив криопродукта для регенерации пожет проводиться реже, что обуславливает снижение потерь криопродукта на испаряемость при последующей заправке теплого резервуара. Кроме того, 30 повышение адсорбционных характеристикадсорбента вследствие хорошей регенерации, а также организация подвода газа к адсорбенту без дополнительных теплопритоков к нему, позволяет поддерживать в теплоизоляционной полости резервуара более высокий вакуум и тем самым снизить испаряемость криопродукта в процессе эксплуатации резервуара.Предлагаемая расчетная формула для определения расстояния между ребрами получена на основании рассмотрения баланса тепловых потоков, отводимых охлаждаемой стенкой резервуара через экран, ребра и слой адсорбента.При превышении расчетного пределаудельная емкость адсорбента резко падает, а поэтому увеличение расстояния между ребрами более расчетной величины приводит к резкому снижению удельной емкости адсорбента и, соответственно, к повышению остаточного давления в теплоизоляционной полости, а это прямым образом сказывается50на теплопритоках к внутреннему сосуду, росту этих теплопритоков и увеличению испаряемости криопродукта, т, е. к его потерям.Таким образом, обеспечивая необходимое расстояние между ребрами в совокупности с конструктивными особенностями предл агаемого резервуара, основная цель предлагаемого изобретения достигается - повышается экономичность вследствие снижения потерь криопродукта.Формула изобретения 1. Криогенный резервуар, содержащий наружный корпус, внутренний сосуд.с тепло- изоляционной полостью между ними и криогенный насос, размещенный на внешней поверхности внутреннего сосуда, имеющий периферийные теплопроводные ребра, газопроницаемый экран и нагреватель, отличающийся тем, .что, с целью повышения экономичности за счет снижения испаряемости криопродукта, он снабжен теплозащитным козырьком, установленным снаружи газопроницаемого экрана аквидистантно ему и имеющим тепловой контакт с внутренним сосудом, патрубками, сообщающими пространство между козырьком и экраном с теплоизоляционной полостью, адсорбционный насос снабжен центральными теплопроводными ребрами и секции нагревателя имеют теп где 1Л б, б расстояние между ребрами;теплопроводность материала экрана;толщина экрана;толщина слоя адсорбента;теплопроводность материала адсорбента. 6ловой контакт с внутренним сосудом, внешней поверхностью периферийных ребер и поверхностью центральных ребер.2. Сосуд по п, 1, отличающийся тем, что внешняя поверхность козырька выполнена теплоизолированной, а внутренняя - полированной.3. Резервуар по п. 1, отличающийся тем, что расстояние между периферийными и центральными ребрами определяется из неравенстваЬбд1 ОЛдда Редактор Ю.Заказ 855/39 ВНИИПИ ГооПроизводств Составитель Г. ОльшаТекред И. ВересТираж 43 арственного комитета по изобретениям113035, Москва, Ж 35, Раушская нно-издательский комбинат Патент, 1 каяКорректор О. Кравцов Подписное открытиям при ГКНТ СССнаб., д. 4/5Ужгород, ул. Гагарина, 10