Устройство для бездренажного хранения криогенных жидкостей

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕЗДРЕНАЖНОГО ХРАНЕНИЯ КРИОГЕННЫХ ЖИДКОСТЕЙ, содержащее сосуд и помещенное внутри него средство для lycTpaнения стратификации криогенной жидкости, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности в эксплуатации, средство 1 . -... для устранения стратификации выполнено в виде расположенного в верхней части сосуда испарителя с питающей и выходной барботирующей трубками, каждая из которых снабжена установленным на входе обратным клапаном. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что испаритель выполнен в виде стакана . 3.Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что, с целью регулирования работы испарнтеля, оно снабжено трубопроводами с вентилями, сообщающими испаритель с окружающей средой и сосудом.

„„SU„„1()1916() A

СОНИ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН з@и F 17 С 3/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Ф

1 . -.3;:**;;» >

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ „1а

К А ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3356528/23-26 (22) 23.11.81 (46) 23.05.83. Бюл. № 19 (72) В. С. Войтешонок (53) 621.59 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 842331, кл. F 17 С 3/00, 1977. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕЗДРЕНАЖНОГО ХРАНЕНИЯ КРИОГЕННЫХ

ЖИДКОСТЕЙ, содержащее сосуд и помещенное внутри него средство для устранения стратификации криогенной жидкости, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности в эксплуатации, средство для устранения стратификации вы пол нено в виде расположенного в верхней части сосуда испарителя с питающей и выходной барботирующей трубками, каждая из которых снабжена установленным на входе обратным клапаном.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что испаритель выполнен в виде стакана.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что, с целью регулирования работы испарителя, оно снабжено трубопроводами с вентилями, сообщающими испаритель с окружающей средой и сосудом.

1019160

Изобретение относится к криогенной технике и хранению криогенных жидкостей частично заполняющих сосуды Дьюара, стационарные и перевозимые хранилища при их бездренажном хранении.

При бездренажном хранении криогенной жидкости в частично заполненном закрытом сосуде за счет подвода тепла извне происходит сильный прогрев газовой полости и верхнего тонкого слоя жидкости. Большая часть жидкости остается непрогретой, а давление в сосуде определяется только нагревом верхнего слоя жидкости и растет намного быстрее, чем если бы жидкость прогревалась равномерно по всему объему. В ряде случаев это явление, называемое температурным расслоением или стратификацией, и связанный с ним аномальный рост давления могут оказаться нежелательными по соображениям надежности и безопасности эксплуатации криогенных сосудов.

Наиболее близким к изобретению является устройство для бездренажного хранения криогенных жидкостей, содержащее сосуд и помещенное внутри него средство для устранения стратификации криогенной жидкости, выполненное в виде перемешивающего жидкость газонаполненного сильфона (1)

Недостатки известного устройства — необходим посторонний источник газа, а сам сильфон является ненадежным в эксплуатации, так как в некоторых режимах возможно его разурешние.

Целью изобретения является повышение надежности в эксплуатации.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для бездренажного хранения криогенных жидкостей, содержащем сосуд, помещенное внутри него средство для устранения стратификации криогенной жидкости, указанное средство выполнено в виде расположенного в верхней части сосуда испарителя с питающей и выходной барботирующей трубками, каждая из которых снабжена установленным на входе обратным клапаном.

При этом, испаритель выполнен в виде

"- 1стакана.

Для регулирования работы испа итедя

: .",1устройство снабжено трубопроводами,с seA, „, тилями, сообщающими испарнтель с окружающей средой и сосудом.

На чертеже показано пред агаем0е уст, ройство, продольный разрез.

Известно, что рост давле фя в сосуде вызван как приростом темпераТуры в газовой полости, так и приростом-,испаряемой

": 3, массы. Если в газовой полостй выстелить объем, находящийся в тепловом ;,ко <такте с ней, а массообмен этого объема с газовой ., полостью будет ослаблен, тогда давление- в этом выделенном объеме будет расти мед-.-.. леннее, чем в газовой полости. Известно также, что в частично заполненном криогенном сосуде температура газовой полости больше температуры поверхности. жидкости на 50 — 100 К.

В соответствии с указанными особенностями бездренажного хранения криогенной жидкости в сосуде предлагается устройство для ее хранения, в котором перемешивание неравномерно прогретой жидкости осуществляется струей газа, инжектируемой в жидкости. Испаритель для создания этой струи выполнен в виде стакана, расположенного в газовой полости, и работает в режиме автоколебаний.

Устройство состоит из теплоизолированного сосуда 1, в газовой полости которого размещается испаритель 2, связанный питающей трубой 3 и выходной барботирующей трубой 4 с жидкостью. Обе трубы имеют на входе по обратному клапану 5 и 6.

Для заправки и дренажа сосуд имеет вентили 7 и 8. Для управления испарителем имеются вентили 9 и 10. Питающая труба 3 и барботирующая труба 4 теплоизолируются от окружающей среды, например, вакуумной прослойкой. Испаритель 2, наоборот, находится в тепловом контакте с газовой полостью.

2s Устройство работает следующим образом.

При бездренажном хранении жидкости в сосуде 1 вентили 7, 8 и 10 закрыты, вентиль 9 открыт. В сосуде 1 растет давление, а уровни жидкости в питающей трубе 3 и сосуде 1 совпадают. Для запуска испарителя 2 при этом закрывается еще вентиль 9

3а счет меньшей скорости роста давления в испарителе 2 открывается обратный клапан 5, уровень жидкости в трубе 3 начинает повышаться, происходит перелив жидкости в нагретый испаритель и ее испарение, которое сопровождается скачкообразным ростом давления, закрытием обратного клапана 5 и открытием обратного клапана 6.

В результате происходит истечение газа по барботирующей трубе 4 в жидкость. Дви4п жение роя пузырей приводит к движению жидкости и ее перемешиванию. После завершения истечения и выравнивания давления в испарителе 2 и сосуде 1 все придет в исходное положение. Далее рост давле нин в сосуде 1 нова приведет к открытию

45 ;обратного- кла а 5 и цикл повторится.

I !! Условием а околебательного режима

,)работы является меньшая, чем в основном и

; объеме сосуда 1 скорость роста давления в 1

""..испарителе 2. В начальный момент работы (давления в сос е 1 и испарителе 2 могут 0 быть одинаковы и из-за того, что при подьеме жидкости п питающей трубе 3 происходит охлажден ф сухой стенки этой трубы, а вызванный э,,йм выброс пара в испаритель

2 приводит, выравниванию давлений в испарителу.-:и сосуде. Чтобы этого не произош-,...,ло л руба 3 изготавливается, например, из металла с высокой теплопроводностью. Мож но также при запуске для подъема жидкости по трубе 3 прйоткрыть вентиль 10 до

1019160

Составитель Г. Ольшанская

Редактор Н. Джуган Техред И. Верес Корректор М. Шароши

Заказ 3671 29 Тираж 485 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий!

13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 первого скачка давления. Это обеспечит надежный запуск при минимальных выбросах паров хранящейся жидкости. При дальнейшей работе вентиль 10 закрыт, а жидкость занимает всю высоту трубы 3 из-за наличия обратного клапана 5. Для выключения вентиль 9 открывается, и давления в сосуде 1 и испарителе 2 сравниваются.

Испаритель 2 также может быть использован в случае необходимости для инжектирования газа в жидкости в непрерывном режиме. Для этого необходимо перед началом бездренажного хранения наполнить жидкостью весь испаритель 2 путем открытия вентиля 1О при закрытом вентиле 9.

При этом происходит незначительная поте5 ря жидкости на захолаживании испарителя

Заполнение происходит из-за перепада давления между хранящейся криогенной жидкостью и окружающей атмосферой и осуществляется только через одну трубку 3 или 4 без обратного клапана, связывающую массив жидкости с испарителем. Другая трубка исключается.