Резервуар для хранения легкоиспаряющихся жидкостей Советский патент 1988 года по МПК B65D90/30 E04H7/06 

4;ii

О

о

Изобретение относится к строительству сооружений для хранения легкоиспаряющейся жидкости, например бензина и др. нефтепродуктов. Цель изобретения - снижение потерь легко- испарякнцейся жидкости при хранении и материалоемкости. Новым является то, что внутри резервуара на поверхности его вертикально расположенных цилиндрических стенок расположены на некотором расстоянии друг от друга по винтовой линии пластины, изменяющие циркуляцию жидкости внутри резервуара таким образом, что разница температуры на границе жидкость - воздух снижается, что приводит к уменьшению потерь при хранении. 1 ил., 2 табл.

со

Изобретение относится к строительству резервуаров для хранения легкоиспаряющихся жидкостей, в частности к тепловой защите резервуаров от солнечных лучей.

Цель изобретения - снижение потерь легкоиспаряющейся жидкости при хранении и материалоемкости.

Конструктивное выполнение элементов резервуара позволяет создать винтовое движение жидкости у обогреваемой поверхности,- благодаря чему происходит перемешивание нагретого пристенного слоя со всем объемом, что в свою очередь приводит к снижению потерь, а выполнение теплоизоляционного слоя в виде пластин - к снижению материалоемкости.

На чертеже изображена схема резервуара.

Резервуар для хранения легкоиспаряющихся жидкостей содержит верти- ,кально установленньй на фундаменте 1 корпус 2 с теплоизоляционным слоем, выполненным в виде пластин 3, каждая из которых длинным боковым торцом установлена внутри корпуса 2 по винтовой линии с образованием зазора между торцами соседних пластин.

Резервуар для хранения легкоиспаряющихся жидкостей работает следующим образом.

Внешняя стенка, нагреваясь от солнечных лучей, передает тепло бензину за счет теплопроводности. В результате конвекции нагретые слои подымаются, встречают преграду - винтовые пластины,- скользят по ним, создавая вращательное движение и переходят в более холодные слои, где и теряют свое тепло, поэтому в поверхностном слое температура возрастает гораздо медленнее, что и уменьшает испарение.

Винтовое движение жидкости у обогреваемой поверхности возникает в силу следующих причин. Пристенньй слой жидкости у боковой поверхности резервуара, обращенной к солнцу, нагревается, при этом его плотность уменьшается и он всплывает вдоль греющей поверхности. Однако наклонные винтовые пластины препятствуют непосредственному подъему нагретой жидкости на поверхность резервуара. В результате взаимодействия подъемного конвективного потока жидкости с винтовыми пластинами возникает тангенциальная составляющая сил, приводящая пристенный

0

5

0

5

0

слой Ж1 дкости во вращательное движение. Таким образом, в отличие от прототипа, где жидкость совершает чисто подъемное течение, в предложенной конструкции пристенный слой жидкости совершает подъемно-вращательное (винтовое) движение.

При винтовом характере течения пристенный слой жидкости, поднимающийся с нижних частей резервуара, не выходя наверх, попадает в затененную область, где разогрев жидкости прекращается. На теневом участке резервуара нагретая жидкость смешивается с более холодной.

Оребрение внутренней поверхности резервуара малочисленными (шаг более 200 мм) тонкостенными (S 1-2 мм) пластинами, не имеющими хорошего теплового контакта с боковой поверхностью, не может привести к заметному увеличению теплоотдачи к жидкости. Известно, что оребрением можно заметно увеличить теплоотдачу к газам, а не к жидкостям.

Эффективность изобретения заключается в экономии материалов при возведении резервуаров и уменьшении потерь жидкости при хранении. Коэффициент эффективности установки вычислили по формуле

5

К,, где М

,Z j ni JP 1 .Q

М

исп.к.

М

Иеп.К

ИСП.К

исп.ап

0

dM

исп, k

- масса испарившейся жидкости контрольная (без применения закрылок)J

- масса испарившейся жидкости в резервуаре с применением закрылок. ASjPg(t)d€-,

5

0

А - коэффициент пропорциональности J 5. - площадь зеркальной поверхности

жидкости}

Pg(t)- давление насьш;ения жидкости, dT - время опыта.

Так как интенсивность испарения зависит от давления насыщения, которое, в свою очередь, зависит от тем-, пературы, то т

Миепж (t)dr;

- J

As.p; (t)dr.

S

Так как интервалы времени в обоих случаях одинаковы, то интеграл заменяем на сумму Рд(t) на всех промежутках времени

э

Т

1

jjc,

JAS )d

IP:i

исп.к

поп

.

Vs

I (t)di

1 - 0,88 0,12; или 12%

5i

Анализ полученньгх экспериментал ных данных показывает, что темпера тура поверхностного слоя жидкости опытах с предлагаемыми спиральными

С целью проверки работоспособности предложенной конструкции были проведе-ю пластинами растет медленнее и для ны испытания модели резервуара.

Испытательная установка представляла собой цилиндрический бак (6620 мм и высотой 450 мм из листовой стали S 1 мм. Бак заполняли на высоту 400 мм, модельная жидкость - вода. Имитация нагрева солнцем осуществлялась с помощью рефлектора с лампой накаливания мощностью 1 кВт, установвсех моментов времени оказывается же, чем в контрольных опытах.

Таким образом, использование пр ложенной конструкции позволяет сни 15 зить среднее во времени значение т пературы зеркала жидкости в резерв рах, а следовательно, и скорость и парения жидкости.

Кроме того, снижение средней те

ленной на расстоянии 0,5 м от боковой 20 пературы жидкости в баке-модели свиповерхности бака. Контроль температуры осуществлялся хромель-копелевы- ми термопарами в комплекте с потенциометром ПП-63 и спиртовыми термометрами. Измеряли температуру поверхно- 25 кости при установке ребер снижается,

стного слоя в пяти точках (по центру и у стенок по двум взаимно перпендикулярным диаметрам), а также на глубине 200 и 390 мм. Для контроля характера течения в жидкость насьтали ворсинки, имевшие нулевую плавучесть. Перед включением нагревателя воду вьщерживали до комнатной температуры. После включения нагревателя через каждые 2 мин (а далее через 5 мин) фиксировали значения температур в указанных точках резервуара (длительность опытов 1 ч). Опыты проведены в баке без винтовых пластин (протов результате происходит снижение коэффициентов конвективной теплоотдачи от стенки к жидкости, установка ребер снижает градиент температур в баке, 30 что приводит к увеличению теплоотвода от бака к воздуху в затененных частях бака, а также в ночное время со всех частей бака.

35

Формула изобретения

Резервуар для хранения легкоиспаряющихся жидкостей, включающий вертикально расположенный на фундаменте

тип) и после установки винтовых плас- до металлический корпус с теплоизоляди- тин шириной 35 мм под углом 20 с ша- онным слоем, отличающийся гом 100 мм.тем, что, с целью снижения потерь

Зависимость средней температуры поверхностного слоя жидкости от времени нагрева приведена в табл. 1 (среднее значение определяется как среднее арифметическое по измерениям температуры в пяти точках поверхности) .

легкоиспаряющейся жидкости при хранении и материалоемкости, теплоизоля- 45 ционный слой выполнен в виде пластин, каждая из которых расположена на внутренней поверхности корпуса по винтовой линии с образованием зазора между соседними пластинами.

6073

В табл. 2 приведены результаты из- мерения температуры различных слоев жидкости в баке через 50 мин после включения обогрева.

Анализ полученньгх экспериментальных данных показывает, что температура поверхностного слоя жидкости в опытах с предлагаемыми спиральными

ю пластинами растет медленнее и для

пластинами растет медленнее и для

всех моментов времени оказывается ниже, чем в контрольных опытах.

Таким образом, использование предложенной конструкции позволяет сни- зить среднее во времени значение температуры зеркала жидкости в резервуарах, а следовательно, и скорость испарения жидкости.

Кроме того, снижение средней темдетельствует о том, что установка ребер не приводит к увеличению нагрева. Это объясняется тем, что скорость конвективного пристенного потока жидв результате происходит снижение коэффициентов конвективной теплоотдачи от стенки к жидкости, установка ребер снижает градиент температур в баке, 30 что приводит к увеличению теплоотвода от бака к воздуху в затененных частях бака, а также в ночное время со всех частей бака.

35

Формула изобретения

Резервуар для хранения легкоиспаряющихся жидкостей, включающий вертикально расположенный на фундаменте

легкоиспаряющейся жидкости при хранении и материалоемкости, теплоизоля- 45 ционный слой выполнен в виде пластин, каждая из которых расположена на внутренней поверхности корпуса по винтовой линии с образованием зазора между соседними пластинами.

Прототип22,0 26,9 29,2 31,3 33,0 34,1 35,2 37,9 38,5 39,1 43,0 Предлагаемое (бак с пластинами)22,0 24,2 25,6 26,8 27,9 28,7 29,6 31,3 32,0 33,9 39,7

Глубина 1-5 мм

Таблица 1

Таблица2