Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано при создании резервуаров для хранения криогенных продуктов и сжиженных газов.
Наиболее близким по технической сути (прототипом) к предлагаемому изобретению является резервуар для сжиженного газа, содержащий наружный и внутренний сосуды, пространство между которыми теплоизолировано, при этом во внутреннем сосуде установлен механический смеситель жидкости в виде вентиляторного колеса, привод которого располагается вне резервуара.
Хотя данное устройство и позволяет снизить темп роста давления, а значит увеличить время бездренажного хранения сжиженного газа за счет перемешивания жидкости и выравнивания температурного поля по высоте резервуара, однако через привод смесителя, проходящего через уплотнительное устройство между наружным и внутренним сосудом резервуара, к сжиженному газу подводятся большие теплопритоки. Кроме этого, в резервуаре происходит интенсивный перенос тепла из газовой подушки резервуара к хранящемуся сжиженному газу (как показывает опыт эксплуатации криогенных резервуаров, температура газа в газовой подушке на несколько десятков градусов выше среднемассовой температуры жидкости). Все это ведет к неоправданно высоким теплопритокам в объем жидкости, увеличивает скорость испарения и сокращает время хранения с закрытым газосбросом.
Целью изобретения является увеличение времени бездренажного хранения сжиженного газа в резервуаре.
Цель достигается тем, что резервуар для сжиженного газа, содержащий наружный и внутренний сосуды, пространство между которыми вакуумировано, при этом во внутреннем сосуде установлен механический смеситель жидкости, состоящий из вентиляторного колеса, расположенного в донной части сосуда, и направляющего аппарата в виде трубы с коническим раструбом, выполняется так, что смеситель соединен валом с плавающим на поверхности жидкости теплоизолирующим диском, имеющим на нижнем торце спиралевидные канавки, которые в сечении имеют треугольную форму, а боковая поверхность диска имеет дополнительные канавки, расположенные наклонно к образующей.
Сущность изобретения заключается в том, что за счет внешних теплопритоков происходит постоянное испарение сжиженного газа в резервуаре. При этом пар обладает определенной кинетической энергией, которая в данном случае используется для привода в движение теплоизолирующего диска, который в свою очередь раскручивает соединенный с ним валом механический смеситель, приводящий в движение массы жидкости в резервуаре, что приводит к их перемешиванию и выравниванию температуры жидкости по высоте резервуара (Беляков В. П. Криогенная техника и технология, М. : Энергоиздат, 1982, с. 76-77). Кроме того, теплоизолирующий диск, полностью покрывая зеркало жидкости, позволяет снизить теплопритоки из газовой подушки резервуара в объем сжиженного газа. Все это уменьшает скорость испарения, а значит увеличивает время бездренажного хранения сжиженного газа в резервуаре.
Резервуары для сжиженного газа, содержащие механические смесители жидкости, известны. Известны также теплоизолирующие диски, плавающие на поверхности сжиженного газа и вращающиеся за счет энергии паров газа. Однако применение вращающегося на поверхности сжиженного газа теплоизолирующего диска для привода смесителя жидкости в резервуаре позволяет сократить скорость испарения сжиженного газа, а значит увеличить время бездренажного хранения.
Проведенный патентный поиск показал отсутствие резервуаров для сжиженного газа с предлагаемой совокупностью признаков. Таким образом, в данном случае известные элементы, объединенные новыми связями, придают объекту новое свойство, проявившееся в положительном эффекте (увеличение времени бездренажного хранения сжиженного газа), вследствие чего решение может быть признано обладающим существенными отличиями.
На фиг. 1 изображена схема предлагаемого резервуара для сжиженного газа; на фиг. 2 - теплоизолирующий диск, разрез; на фиг. 3 - вид А на фиг. 2; на фиг. 4 - вид Б на фиг. 2; на фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 4.
Резервуар состоит из наружного кожуха 1, внутреннего сосуда 2, пространство между которыми вакуумировано. Во внутреннем сосуде 2 размещен направляющий аппарат 3 механического смесителя 4, который соединен валом 5 с теплоизолирующим диском 6, плавающим на поверхности сжиженного газа. Направляющий аппарат 3 выполнен в виде трубы с коническим раструбом в донной части внутреннего сосуда 2.
На нижнем торце теплоизолирующего диска 6 выполнены спиралевидные канавки 7, имеющие в поперечном сечении треугольную форму, а на боковой поверхности диска имеются канавки 8, расположенные наклонно к ее образующей. Форма канавок в поперечном сечении может быть произвольной. Теплоизолирующий диск 6 может быть изготовлен из любого теплоизоляционного материала, например пенопласта.
Работа резервуара происходит следующим образом.
За счет внешних теплопритоков происходит постоянное испарение сжиженного газа, хранящегося в резервуаре. При этом пар обладает определенной кинетической энергией. Пар, который образуется под теплоизолирующим диском 6, выходит на поверхность жидкости по канавкам 7 и создает вращательный момент, который раскручивает диск 6 вокруг оси. Посредством соединенного с диском вала 5 вращательное движение передается вентиляторному колесу механического смесителя 4, вращение которого приводит в движение массы сжиженного газа, находящегося в резервуаре. Причем движение жидкости посредством направляющего аппарата 3 организуется таким образом, что более нагретый верхний слой жидкости, возникающий в результате температурной стратификации при бездренажном хранении (Беляков В. П. Криогенная техника и технология. М. : Энергоиздат, 1982, с. 76-77), будет смешиваться с потоком более холодного сжиженного газа из центральной нижней (донной) области, что приведет к выравниванию температур по высоте резервуара. Кроме того, поскольку теплоизолирующий диск 6 практически полностью перекрывает поверхность (зеркало) жидкости в резервуаре, то диск позволяет в значительном мире устранить теплопритоки из более прогретой газовой подушки резервуара в объем жидкости, что также уменьшает скорость испарения, а значит увеличивает время бездренажного хранения сжиженного газа в резервуаре.
Следует отметить, что если зазор между диском 6 и стенами сосуда очень мал, то в этом случае пары сжиженного газа, проходя по канавкам 8, создают дополнительный вращательный момент, т. е. их кинетическая энергия используется наиболее полно, что в конечном итоге увеличивает эффективность работы резервуара.
По отношению к форме канавки 7 следует отметить, что оптимальной является треугольная форма поперечного сечения, так как в этом случае каждый пузырек 9 газа, образующийся под диском 6, безусловно попадает на боковую поверхность 10 одной из канавок 7 и принимает участие в создании организованного вращательного момента.
Таким образом, в результате работы предлагаемого смесительного устройства в резервуаре отрицательное влияние температурой стратификации будет сведено до незначительного уровня за счет внутреннего перераспределения внешних тепловых потоков по всему объему жидкости. Это даст ощутимый положительный эффект, заключающийся в уменьшении скорости испарения жидкости, а значит и в увеличении времени бездренажного хранения сжиженного газа, что за период эксплуатации резервуара позволит сократить как потери сжиженного газа, так и сэкономить ресурс дренажной арматуры.
С наибольшим эффектом предлагаемый резервуар может быть использован в системах для хранения сжиженных газов малой плотности.
Сущность изобретения: резервуар для сжиженных газов имеет механический смеситель жидкости, соединенный валом с плавающим на поверхности сжиженного газа теплоизолирующим диском, который на нижнем торце имеет спиралевидные канавки, имеющие в сечении треугольную форму, а на боковой поверхности диска имеются дополнительные канавки, расположенные наклонно к образующей. За счет внешних теплопритоков происходит постоянное испарение сжиженного газа в резервуаре и пар, образующийся под диском, выходит по канавкам, придавая вращательное движение диску, который через вал передает вращение смесителю. Происходит перемешивание слоев жидкости с разной температурой по высоте резервуара. 5 ил.
РЕЗЕРВУАР ДЛЯ СЖИЖЕННОГО ГАЗА, содержащий наружный и внутренний сосуды, пространство между которыми вакуумировано, при этом во внутреннем сосуде установлен механический смеситель жидкости, состоящий из установленного на валу привода вращения вентиляторного колеса, расположенного в донной части сосуда, и направляющего аппарата в виде трубы с коническим раструбом, отличающийся тем, что, с целью увеличения времени бездренажного хранения сжиженного газа, привод вращения выполнен в виде плавающего на поверхности жидкости и соединенного с валом теплоизолирующего диска, имеющего на нижнем торце спиралевидные канавки с треугольной формой в сечении, а боковая поверхность диска имеет дополнительные канавки, расположенные наклонно к образующей.
