Способ хранения и выдачи криопродукта и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к криогенной технике и решает проблему повышения надежности в режимах хранения и выдачи криопродукта, предотвращающая гейзерный эффект. Способ включает подачу криопродукта по вертикальному трубопроводу, находящемуся под резервуаром хранения, и осуществление циркуляции криопродукта в трубопроводе npi теплоподводе к нему путем отвода паровой фазы из трубопро- .вода в паровую полость резервуара. Устройство содержит размещенную внутри трубопровода циркуляционную трубу с коническим раструбом на нижнем конце. Верхний конец трубы расположен над уровнем криопродукта на расстоянии от верхней стенки резервуара 2-3 диаметров трубы, кольцевой зазор между нижним основанием раструба и стонкой трубопровода равен 0,2 диаметра трубопровода, что способствует равномерному и постоянному отводу образующихся газовых пузырей в паровую полость резервуара. Труба может быть вьтолнена телескопической, раструб образован из лепестков. Труба может иметь окна, перекрывающиеся во время работы. 2 с.п.ф-лы, 3 з.п.ф-лы, 5 ил, (Л со о 00 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (51) 4 F 17 С 13/00 3/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4:Р

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3960775/23-26 (22) 18.07.85 (46) 07,05.87. Бюл, ¹ 17 (72) А,Н. Дементьев, А.М. Домашенко, А.В, Матвеев и Н.Н. Филина (53) 621.59(088.8) (56) Патент США № 3697021, кл. F 25 В 19/00, 1972, (54) СПОСОБ ХРАНЕНИЯ И ВЬЩАЧИ КРИОПРОДУКТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к криогенной технике и решает проблему повышения надежности в режимах хранения и выдачи криопродукта, предотвращающая гейзерный эффект. Способ включа- ет подачу криопродукта по вертикальному трубопроводу, находящемуся под резервуаром хранения, и осуществление циркуляции криопродукта в трубопроводе при теплоподводе к нему пу-. тем отвода паровой фазы иэ трубопро.вода в паровую полость резервуара.

Устройство содержит размещенную внутри трубопровода циркуляционную трубу с коническим раструбом на нижнем конце, Верхний конец трубы расположен над уровнем криопродукта на расстоянии от верхней стенки резервуара

2-3 диаметров трубы, кольцевой зазор между нижним основанием раструба и стенкой трубопровода равен 0,2 диаметра трубопровода, что способствует равномерному и постоянному отводу образующихся газовых пузырей в паровую полость резервуара. Труба может быть выполнена телескопической, раструб образован из лепестков, Труба может иметь окна, перекрывающиеся во время работы. 2 с.п.ф-лы, 3 э,п,ф-лы, 5 ил.

1308806

Способ осуществляется следующим образом, 45

В режиме хранения в резервуаре 1 криопродукта 2 интенсивно подводимое. тепло к основанию столба жидкости в трубопроводе 3 через тепловые мосты клапана 5 вызывает быстрый прогрев е 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

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 II 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, Вер хний конец 6 трубы 4 расположен над уровнем криопродукта 2 на расстоянии от верхней стенки резервуара (2-3)D 25 где D — 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 преимушественно

0,2 D, где D — 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 12.

Труба 4 может быть выполнена с окнами 13, снабженными перекрывающими их средствами в виде клапана 14, укрепленного на шарнире 15 и удержи- 40 ваемого в закрытом положении пружиной 16. резких перемещений больших масс продукта в паровую фазу резервуара .

Диаметр трубы 4 должен выбираться из условий пропускаемой способности генерируемых паров с учетом отрывного диаметра пузырей и скорости всплытия.

Для таких жидкостей как кислород и азот скорость всплытия около

0,20 м/с, количество паров для укаэанных теплопритоков к арматуре составляет десятки литров в час, а отрывной диаметр пузыря находится в пределах ) мм, Для таких параметров расчетный условный диаметр трубы 4 в пределах 10 мм.

Однако иэ конструктивных соображений и требований к технологичности изделия, а также из условия предот" вращения краевых (пристенных) эффектов при движении паровых пузырей по трубе целесообразно выбирать диаметр трубы 4 по отношению к диаметру трубопровода 3(0,5-0,1)D,, что составляет 10-50 мм для наиболее распространенных размеров криогенных трубопроводов D =(20-500)мм, где

Э вЂ” диаметр трубопровода, Устройство работает следующим образом, После заполнения резервуара 1 через трубопровод 3 и клапан 5 начинается режим хранения при закрытом кла пане 5, В результате сосредоточенного тепропритока через клапан 5 над ним в трубопроводе 3 происходят .прогрев жидкости до кипения и образование мелких пузырей и их всплытие, пузыри улавливаются коническим раструбом 7 и отводятся по циркуляционной трубе 4 в паровое пространство резервуара 1. Объем отведенных пузырей замещается через кольцевой зазор

8 жидкостью, При выдаче продукта открывается клапан 5 и жидкость через кольцевой 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 клапана

5 вся труба складывается в резервуаре и полностью освобождает пространство трубопровода 3.

В тех случаях, когда данный вариант неудобен, например при больших длинах, предлагается конический раструб 7 выполнить в виде устройства с

1308806 переменным углом раскрытия. Под действием динамического напора потока после открытия клапана 5 раструб 7 из лепестков 10 принимает цилиндрическую форму циркуляционной трубы 4. 5

В затопленной части трубы 4 могут быть выполнены окна 13, открывающиеся при выдаче продукта одновременно с открытием клапана 5. При этом также улучшаются гидравлические характеристики системы. Окно 13 перекрывается клапаном 14, укрепленным на шарнире 15 и удерживаемым в закрытом положении пружиной 16, что обеспечивает необходимое сечение трубы 4.

Предложенное решение приводит к исключению последствий физического явления, заключающегося в образовании паровых пузырей, росте, всплытии и их динамическом замещении жид- 2О костью.

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 паровая движется локалиэованно по сечению трубопровода и выходит выше зеркала жидкости. В режиме хранения проводится непрерывное действие — специально организованная циркуляция среды — с отводом паровых пузырей так, что их 35 замещение жидкостью осуществляется без динамического роста давления, Предлагаемое устройство выполняет свою основную функцию в условиях хранения, т.е. при отсутствии вьдачи жидкости, а конкретнее при закрытом клапане 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 площади торцового сечения трубопровода 3 у клапана 5, а циркуляционная труба 4 имеет малый диаметр, целесообразно на конце трубы 4 установить конический раструб 7 и тем самым обеспечить улавливание большинства образующихся пузырей.

Приведенные в формуле соотношения размеров выбраны пЬ результатам исследований из условий обеспечения работоспособности и эффективности устройства как в режиме предотвращения "гейзерного эффекта", так и в режиме выдачи продукта (для случая, если циркуляционная труба без окон и нетелескопическая, а конический раструб с IIocTGREfHbTM углом раскрытия).

Кольцевой зазор 8 в режиме хранения должен обеспечить циркуляционный расход жидкости, замещающей пузыри, а в режиме вьдачи — требуемый расход потребления.

Предлагаемое техническое решение предохраняет криогенную систему от гидравлических ударов, связанных с

"гейзерным эффектом", и позволяет экономить дорогостоящую крножидкость.

Формула изобретения

1 Способ хранения и вьдачи криопродукта, включающий подачу криопродукта по вертикальному трубопроводу, находящемуся под резервуаром хранения, и осуществление циркуляции крио» продукта в трубопроводе при теплоподводе к нему для предотвращения гейзерного эффекта, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности в режимах хранения и выдачи криопродукта, циркуляцию проводят путем отвода паровой фазы из трубопровода в паровую полость резервуара, 2, Устройство для хранения и выдачи криопродукта, содержащее резервуар хранения, расположенный под ним теплоизолированный вертикальный трубопровод выдачи криопродукта с размещенной в нем циркуляционной трубой и клапаном, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности в режимах хранения и выдачи .криопродукта, верхний конец циркуляционной трубы расположен над уровнем криопродукта на расстоянии от верхней стенки резервуара (2-3)D<, где

DU — диаметр циркуляционной трубы, при этом нижний конец циркуляционной трубы выполнен в виде конического раструба и кольцевой зазор между ниж.ними основанием раструба и трубопроводом равен преимущественно 0,2П где D — диаметр трубопровода, 3. Устройство по п,2, о т л и ч аю щ е е с я тем, что циркуляционная труба выполнена телескопической, 1308806

4. Устройство по п.2, о т л и ч аю щ е. е с я тем, что раструб выполнен из лепестков, щарнирно закрепленных на трубе °

5. 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, 1308806

12

Составитель Г. Ольшанская

Редактор О, Головач Техред M.Õîäàíè÷ Корректор С. !!!екмар

Заказ !787/30 Тираж 453 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. П! огктная, 4