Устройство для бездренажного хранения криогенных жидкостей Советский патент 1983 года по МПК F17C3/00 

Изобретение относится к криогенной тех нике 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. Боль щая 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 перемещивающего 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 повыщение 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., ;,; I Для регулирования работЦ испа{|ител;Я устройство снабжено трубопроводами Ic вёйтилями, сообщающими испари;тель с .окружающей средой и сосудом. ||| На чертеже показано пред;| }агаемс|е устройство, продольный разрез, jj| Известно, что рост давления в |:осуде вызван как приростом темпера уры и газовой полости, так и прирос ом- лиспаряемой массы. Если в газовой полостж, выЬелить объем, находящийся в тепловом кортакте с ней, а массообмен этого объема с- Азовой полостью будет ослаблен, тогда дaвл й|kte-.в этом выделенном объеме будет расти мёд- леннее, чем в газовой полости. Известно также, что в частично заполненном криогенном сосуде температура газовой полости больще 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 перемещивание 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. 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 За 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. Движение роя пузырей приводит к движению жидкости и ее перемещиванию. После заверщения истечения и выравнивания давления в испарителе 2 и сосуде 1 все придет в исходное положение. Далее рост давления в сосуде 1 енова приведет к открытию обратного- к-ланана 5 и цикл повторится. Условием ав|гоколебательного режима работы являете меньщая, чем в основном объеме сосуда 11 скорость роста давления в испарителе 2. Bs начальный момент работы давления в сосще 1 и испарителе 2 могут бь1ть одинаковы,и из-за того, что при подъеме жидкости п питающей трубе 3 происходит охлаждений сухой стенки этой трубы, а вызванный эдам выброс пара в испаритель 2 приводит/гж выравниванию давлений в испарител.й сосуде. Чтобы этого не произошЛйгй-тр ба 3 изготавливается, например, из металла с высокой теплопроводностью. Мож ко также при запуске для подъема жидкости по трубе 3 приоткрыть вентиль 10 до

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 10 при закрытом вентиле 9. При этом происходит незначительная потеря 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.

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.