Уровнемер для криогенных жидкостей

 

Применение1 изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения уровня жидкостей в криогенных емкостях Сущность изобретения: уровнемер содержит тонкостенную металлическую измерительную трубку г нанесенной на нее шкалой Нижний и верхний концы измерительной трубки соединены соединительными трубками с днищем криогенной емкости и с газовой полостью в верхней части криогенной емкости В верхней соединительной трубке установлен запорный вентиль 2 ил

СО!ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

\ (si>s G 01 F 23/22 1708 2

ГОСУДАР СТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

l Ю (21) 47?1255/10 (22) 18,12,89 (46) 15,07,92. Бюл. N- 26 (71) Московский энергетический институт (72) Ю,А. Фомичев, В.В. Шишкина и Ю.Е.

Ш,вай ковский (53) 681.128,65(088.8) (56) Епифанова В,И, и др., Разделение воздуха методом глубокого охлаждения, т, 2, М., Машиностроение. 1973, с. 307-368, (54) УРОВНЕМЕР ДЛЯ КРИОГЕННЫХ

ЖИДКОСТЕЙ

Изобретение относится к криогенной технике, а именно. к устройствам для измерения уровня жидкости в криогенных емкостях, например в воздухоразделительных установках и транспортных цистернах, Известен емкостной уровнемер, содержащий датчик емкости, расположенный внутри сосуда Дьюара и выполненный в виде коаксврльных, изолированных друг от друга трубок. Датчик электрически соединен с прибором, измеряющим емкость датчика, По величине емкости датчика определяют уровень жидкости в сосуде

Дьюара.

Недостатком данного уровнемера является его сложность, так как для работы необходим вторичный измерительный прибор.

Кроме того, емкостной датчик неудобен в

:эксплуатации, так как не всегда есть вбзможность поместить его внутрь криогенной емкости, Известен уровнемер, выбранный в качестве прототипа, содержащий дифма. >метр, 1 ,,5Ц.„, 1747923 А1 (57) Применение, изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения уровня жидкостей в крио-. генных емкостях. Сущность изобретения: уровнемер содержит тонкостенную металлическую измерительную трубку г. нанесен- ной на нее шкалой, Нижний и верхний концы измерительной трубки соединены соединительными трубками с днищем криогенной емкости и с газовой полостью в верхней части криогенной емкости, В верхней соединительной трубке установлен запорный вентиль. 2 ил. подсоединенный импульсными трубками к емкости с криогенной жидкостью. При этом одна импульсная трубка соединена с газовой полостью, а другая — с нижней частью емкости {с жидкостью). Дифманометр измеряет гидростатическое давление столба жидкости и по показаниям дифманометра определяют уровень жидкости в емкости, B качестве дифманбметра" может" йспользоваться U-образная трубка, заполненная жидкостью с известной плотностью, или специально изготовленнь.й мембранный дифманометр типа УЖК-5, шкала которого оттарирована в киллограммах или в литрах.

Недостатком данного уровнемера является его ненадежность, Дифманометры (и стеклянный, и мембранный) не рассчитаны на большие давлен я, которые могут возникать в процессе работы. Кроме того, жидкость из U-образного дифманометра может попасть в криогенную емкость при возникновении пульсаций давления и т.п.

";747923

25 а ЛТ = агЛТг, ЛТ = аг/а ЛТг, 30

ЛТг — разность температур воздуха и внешней поверхности трубки 2, 35 Если предположить, что перепадтемператур на поверхности трубки мэл, а коэффи- циенты теплоотдачи (при естественной конвекции) t21 Q2, приблизительно равны, то ЛТ = ЛТг, следовательно температура

40 стенки 2 будет равна полусумме температур воздуха и насыщения азота.

Т,= 78+300 — 198 К ст—

Цель изобретения — повышение надежности уровнемера для криогенных жидкостей.

Поставленная цель достигается тем, что в известном уровнемере для криогенных жидкостей, содержащем измерительный блок с двумя соединительными трубками, измерительный блок выполнен в виде вертйкально расположенной тонкостенной металлической трубки, соединительные трубки подсоединены к верхней и нижней части металлической трубки, причем верхняя соединительная трубка присоединена через эапорный вентиль.

На фиг, 1 изображен предлагаемый уровнемер, установленный на криогенной емкости; на фиг. 2 — увеличенный элемент тонкостенной трубки.

Уровнемер содержит криогенную емкость 1, тонкостенную металлическую трубку 2 с нанесенной на нее шкалой 3, Нижний торец трубки 2 соединен соединительной трубкой 4 с днищем 5 криогенной емкости

1. Верхний конец трубки 2 соединен соединительной трубкой 6 с газовой полостью 7 криогенной емкости 1 в верхней ее части, На соединительной трубке 6 установлен за-. порный вентиль 8.

Уровнемер работает следующим образом.

Для измерения уровня жидкости в криогенной емкости 1 необходимо открыть вентиль 8. Криогенная жидкость (например, азот) будет перетекать в тонкостенную трубку 2, при этом ее уровень будет несколько выше за счет паровых пузырей 9; которые возникают в результате теплопритока иэ окружающей среды, В результате теплообмена жидкости и газа, находящихся внутри трубки 2, с окружающей средой (воздухом), на внешней поверхности трубки 2, выше уровня жидкости, появляется иней (трубка обмерзает), а ниже происходит конденсация кислорода наряду с образованием инея, Жидкий кислород стекает тонкой пленкой 4 вниз по трубке 2 и смывает иней, В результате этого на внешней поверхности трубки

2 в зоне границы жидкость — пар (на уровне жидкости) появляется четкая граница 10, выше которой трубка покрыта инеем, а ниже 5 —. влажная, По месту нахождения границы 10 (фиг. 2) на трубке 2 с помощью измерительной шкалы 3, нанесенной на поверхности трубки 2 при тарировке, определяют количество жидкости в криогенной емкости 1, 5

Для отключения уровнемера необходимо закрыть запорный вентиль 8, при этом жидкий азот будет вытеснен паром в криогенную емкость.

Существование границы 10 определяется следующими условиями, Ниже уровня жидкости температура стенки металлической трубки дожна быть ниже температуры конденсации кислорода, а выше уровня жидкости — выше температуры конденсации кислорода. Эти условия соблюдаются, если в криогенной емкости находится жидкий азот. Температура нась1щения азота равна 78 К, а температура конденсации кислорода 90 К. В данном случае на поверхности тонкостенной трубки2 ниже уровня жидкости реализуются условия для конденсации кислорода из воздуха. Температура же поверхности трубки 2, расположенной над уровнем жидкости, выше температуры конденсации кислорода, т.е, условия для конденсации отсутствуют. Отсутствие конденсации можно пояснить следующим образом. Количество тепла, подведенного к поверхности трубки 2, равно количеству тепла, отведенного газообразным;зотом. ц =сг, тогда где ЛТ1 — разность температур внутренней поверхности трубки 2 и газообразного азота, Следовательно условия для конденсации кислорода на поверхности трубки 2,которая выше уровня жидкости, отсутствуют.

Однако температура стенки Т, достаточна для инееобразования.

Формула изобретения

Уровнемер для криогенных жидкостей, содержащий измерительный блок с двумя соединительными трубками, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности, измерительный бло:. зь полнен в виде вертикально расположенной тонкостенной металлической трубки, соедини1741923

Фиг. 2

Составитель Ю. Ш вайкоеский

Редактор M,Âàcèïüåâà Техред М,Моргентал Корректор A.Îñàóëåíêo

Заказ 2494 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

2 6 тельные трубки присоединены к верхней и чем верхняя соединительная трубка присонижней части металлической трубки, при- единена через запорный вентиль.