Способ хранения и выдачи криопродукта и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 119) 17 С 13/00 3/Оо ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ЗОБРЕТЕНИТЕЛЬСТВУ 2ЫБД 1(54) СПОСОБ ХРАНЕНИЯ И ВЬЩАЧИ КРПРОДУКТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОССТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к криогенной технике и решает проблему повышения надежности в режимах храненияи выдачи криопродукта, предотвращающая гейзерный эффект. Способ включает подачу криопродукта по вертикальному трубопроводу, находящемуся подрезервуаром хранения, и осуществление циркуляции криопродукта в трубоИОУЩЕОПИСАНИЕН АВТОРСКОМУ СВИ проводе пр теплоподводе к нему пу-тем отвода паровой фазы иэ трубопро,вода в паровую полость резервуара,Устройство содержит размещенную внчтри трубопровода циркуляционную трубу с коническим раструбом на нижнемконце, Верхний конец трубы расположен над уровнем криопродукта на расстоянии от верхней стенки резервуара2-3 диаметров трубы, кольцевой зазормежду нижним основанием раструба истенкой трубопровода равен 0,2 диаметра трубопровода, что способствуетравномерному и постоянному отводу образующихся газовых пузырей в паровуюполость резервуара. Труба может бытьвыполнена телескопической, раструбобразован из лепестков, Труба можетиметь окна, перекрывающиеся во времяработы. 2 с.п,ф-лы, 3 э,п,ф-лы, 5 ил, 1308806Способ осуществляется следующимобразом, 45 В режиме хранения в резервуарекриопродукта 2 интенсивно подводимое. тепло к основанию столба жидкости в трубопроводе 3 через тепловые мосты клапана 5 вызывает быстрый прогрев жидкости и образование пузырей, Накапливаясь, паровая фаза в конце процесса резко выбрасывает жидкость из требопровода 3 в резервуар, Образующиеся пузыри собирают посредством раструба 7 и постепенно отводят по трубе,4, чтобы их замещение жидкостью происходило плавно и непрерывно, без 50 55 Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано при разработке конструктивных и технологических мер для исключения гейзерного эффекта в вертикальных 5 трубопроводах криогенных систем.Цель изобретения - повышение надежности в режимах хранения и выдачи криопродукта,На фиг,1 изображено устройство для осуществления способа, продольный разрез; на фиг,2 - узел 1 на фиг,1; на фиг.3 " узел 1 на фиг.1; на фиг.4 - выполнение циркуляционной трубы телескопической; на фиг.5 - выполнение раструба из лепестков.Устройство содержит резервуар 1 хранения криопродукта 2, расположенный под ним трубопровод 3 выдачи криопродукта с размещенной в нем циркуляционной трубой 4 и клапаном 5, Верхний конец 6 трубы 4 расположен над уровнем криопродукта 2 на расстоянии от верхней стенки резервуара (2-3)П25 где 0 - диаметр трубы 4. При этом нижний .конец трубы 4 выполнен в виде конического раструба 7 и кольцевой зазор 8 между нижним основанием раструба 7 и внутренней поверхностью трубопровода 3 равен преимушественно30 0,2 П , где Р - диаметр трубопровода 3, Труба 4 может быть выполнена телескопической из деталей 9, раструб 7 - из лепестков 10 закрепленных посредством шарнира 11 на трубе 35 4 и пружины 2.Труба 4 может быть выполнена с окнами 13, снабженными перекрывающими их средствами в виде клапана 14, укрепленного на шарнире 15 и удерживаемого в закрытом положении пружиной 16. резких перемещений больших масс продукта в паровую фазу резервуара;Диаметр трубы 4 должен выбиратьсяиз условий пропускаемой способностигенерируемых паров с учетом отрывного диаметра пузырей и скорости всплытия.Для таких жидкостей как кислороди азот скорость всплытия около0,20 м/с, количество паров для укаэанных теплопритоков к арматуре составляет десятки литров в час а отрывной диаметр пузыря находится впределах 1 мм, Для таких параметроврасчетный условный диаметр трубы 4в пределах 10 мм.Однако иэ конструктивных соображений и требований к технологичностиизделия, а также из условия предот"вращения краевых 1,пристенных) эффек"тов при движении паровых пузырей потрубе целесообразно выбирать диаметр трубы 4 по отношению к диаметрутрубопровода 3(0,5-0,1)В что составляет 10-50 мм для наиболее распространенных размеров криогенныхтрубопроводов П =(20-500)мм, гдеЭ - диаметр трубопровода,Устройство работает следующим образом,После заполнения резервуара 1 через трубопровод 3 и клапан 5 начинается режим хранения при закрытом клапане 5, В результате сосредоточенного тепропритока через клапан 5 надним в трубопроводе 3 происходят .про-.грев жидкости до кипения и образование мелких пузырей и их всплытие,пузыри улавливаются коническим раструбом 7 и отводятся по циркуляционной трубе 4 в паровое пространстворезервуара 1, Объем отведенных пузырей замещается через кольцевой зазор8 жидкостью, При выдаче продукта открывается клапан 5 и жидкость черезкольцевой зазор. 8 поступает в трубопровод 3,Циркуляционная труба 4 выполняется телескопической с размером детали 9 на 1-2 калибра меньше высоты резервуара 1, После открытия клапана5 вся труба складывается в резервуаре и полностью освобождает пространство трубопровода 3.В тех случаях, когда данный вариант неудобен, например при большихдлинах, предлагается конический раструб 7 выполнить в виде устройства спеременным углом раскрытия. Под действием динамического напора потокапосле открытия клапана 5 раструб 7из лепестков 10 принимает цилиндрическую форму циркуляционной трубы 4, 5В затопленной части трубы 4 могутбыть выполнены окна 13, открывающиеся при выдаче продукта одновременнос открытием клапана 5. При этом также улучшаются гидравлические характеристики системы. Окно 13 перекрывается клапаном 14, укрепленным нашарнире 15 и удерживаемым в закрытомположении пружиной 16, что обеспечивает необходимое сечение трубы 4.Предложенное решение приводит кисключению последствий физическогоявления, заключающегося в образовании паровых пузырей, росте, всплытии и их динамическом замещении жидкостью.Обычно "гейзерный эффект" связывается с последней фазой процесса,как представляющей опасность для конструкции технических систем, При использовании изобретения это достигается за счет обеспечения циркуляции, в которой участвуют две фазы -паровая и жидкостная, причем пароваядвижется локалиэованно по сечениютрубопровода и выходит выше зеркалажидкости, В режиме хранения проводится непрерывное действие - специальноорганизованная циркуляция среды - сотводом паровых пузырей так, что их 35замещение жидкостью осуществляетсябез динамического роста давления,Предлагаемое устройство выполняетсвою основную функцию в условиях хранения, т,е, при отсутствии вьдачижидкости, а конкретнее при закрытомклапане 5. Однако в устройстве должны быть учтены и требования, связанные с выдачей продукта, а именно обеспечения нестесненного движения жидкости по трубопроводу,Так как паровые пузыри генерируются на всей плошади торцового сечениятрубопровода 3 у клапана 5, а циркуляционная труба 4 имеет малый диаметр, целесообразно на конце трубы 4установить конический раструб 7 итем самым обеспечить улавливаниебольшинства образующихся пузырей,55Приведенные в формуле соотношенияразмеров выбраны пЬ результатам исследований из условий обеспеченияработоспособности и эффективности устройства как в режиме предотвращения "гейзерного эффекта", так и врежиме выдачи продукта (для случая,если циркуляционная труба без окони нетелескопическая, а коническийраструб с постоянным углом раскрытия).Кольцевой зазор 8 в режиме хранения должен обеспечить циркуляционныйрасход жидкости, замещающей пузыри,а в режиме вьдачи - требуемый расходпотребления,Предлагаемое техническое решениепредохраняет криогенную систему отгидравлических ударов, связанных с"гейзерным эффектом", и позволяетэкономить дорогостоящую крножидкость,Формула изобретения1, Способ хранения и вьдачи криопродукта, включающий подачу криопродукта по вертикальному трубопроводу,находящемуся под резервуаром хранения, и осуществление циркуляции криопродукта в трубопроводе при теплоподводе к нему для предотвращениягейзерного эффекта, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения надежности в режимах храненияи выдачи криопродукта, циркуляциюпроводят путем отвода паровой фазыиз трубопровода в паровую полостьрезервуара,2, Устройство для хранения и выдачи криопродукта, содержащее резервуар хранения, расположенный под нимтеплоизолированный вертикальный трубопровод выдачи криопродукта с размещенной в нем циркуляционной трубойи клапаном, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения надежности в режимах хранения и выдачи крио.продукта, верхний конец циркуляционной трубы расположен над уровнемкриопродукта на расстоянии от верхней стенки резервуара (2-3)П, гдеВц - диаметр циркуляционной трубы,при этом нижний конец циркуляционнойтрубы выполнен в виде коническогораструба и кольцевой зазор между ниж.ними основанием раструба и трубопроводом равен преимущественно 0,2 Пгде П - диаметр трубопровода,3. Устройство по п,2, о т л и ч а. ю щ е е с я тем, что циркуляционная труба выполнена телескопической,1308806 иг. г.З 4. Устройство по п.2, о т л и ч а. ю щ е е с я тем, что раструб выполнен из лепестков, щарнирно закрепленных на трубе5, Устройство по п,2, о т л и ч аю щ е е с я тем, что циркуляционная труба выполнена с окнами, снабженными перекрывающими их средствами,ираж 453арственного коми зобретений и откр ва, Ж, Раушска ытиия наб д,Производственно-полиграФическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная,каз 787/30 ВНИИПИ Госуд по делам и 113035, Моск