Способ удаления газовой среды из емкости и устройство для его осуществления Советский патент 1989 года по МПК B65D90/22 

I

Изобретение относится к технике очистки больших емкостей от газов при замене или удалении последних и может быть использовано в химической, холодильной промышленности, на транспорте (железнодорожном, автомобильном, водном), при заполнении и опорожнении наземньтх, подземных, изотермических резервуаров и хранилищ, а также в дирижаблестроении ракетной технике.

Цель изобретения (способ) - сокращение времени выполнения операций, улучшение стратификации газов, повышение безопасности процесса замелы одной газообразной среды в емкости другой газообразной средой за счет обеспечения рационального характера газообмена, при этом обеспечивается сокращение расхода продувочных сред.

Цель изобретения (устройство) - повы- щение надежности.

На фиг. изображена схема ввода в емкость замещающего газа с плотностью меньшей, чем у замещаемого (верхняя по- дача); на фиг. 2 - схема ввода в емкость замещающего газа с плотностью большей, чем у замещаемого (нижняя подача); на фиг. 3 - насадка, закрепленная на входном патрубке трубы наполнения; на фиг. 4 - сечение А-А насадки на фиг. 3; на фиг. 5 - распространение замещающей среды в модели танка при верхней подаче (вид с торца) при штатной системе ввода - вывода сред без насадки; на фиг. 6 - то же, при наличии насадки; на фиг. 7 - распространение замещающей среды в моде пи танка при верхней подаче (вид сбоку)

4 О5 ел

со

О5

ел

dea насадки; на фиг. 8 - то же,при испытаниях на модели танка газовопри наличии насадкн.за. Модель танка вместимостью 20 тыс. м

Способ осуществляется следующим обра-выполнена в масщтабе 1:5U из орг3 стекла, В качестве модельных сред испольГаз А из емкости 1 вытесняется газом Б,5 зованы жидкости разной плотности, одна

ноторый подается в верхнюю или нижнююиз которых для наглядности процесчасть емкости в зависимости от соотно-са окращена.

Шения их плотностей.Испытаны модель заводской системы

При меньщей плотности замещающего га-подачи газовой среды (без насадки) и

а Б он подается в верхнюю часть eivf-модернизированной системы (с насадкой).

, / j 1 ,й„., о1 и Tin па па птяннпй МРТОЛИКе С ПОМОЩЬЮ

ОСТИ 1 (фиг. 1) через патрубок 2, асадку 3 и распространяется вдоль гра- ицы раздела сред А и Б, образуя посПо разработанной методике с помощью указанных жидкостей было воссоздано распределение сред в объеме модели при верхней подаче, поскольку при ней наиболее сложна организация газообмена.

На фиг. 5 и 7 видно проникновение входной струи на значительное расстояние и обусловленное этим перемещивание. На фиг. 6 и 8 перемещивание при использовании насадки не наблюдается из-за деформирования потока замещающей среды

тепенно увеличивающийся и равномерный о толщине слой 4. Газ А при этом Удаляется через насадки 5 на опусках 15 Коллектора 6 и магистраль 7. I При больщей плотности замещающего 1 аза Б он подается в нижнюю часть емкости (фиг. 2) через магистраль 7, коллектор 6, насадки и также образует пос-. , --епенно увеличивающийся и равномерный по по указанному способу -олщине слойЗаданная концентрация удаляемой среды

на выходе из модели (1%) достигалась

I Особенностями создающегося в верхней ри кратности обмена 2,1 при исходном

или нижней части емкости (танка) равногоспособе продувки и при кратности проЬо толщине слоя является горизонтальное 25 ДУвки 1,2 в случае веерной подачи за- Ьаспространение газа, поступающего в ем-мещающей среды параллельно границе раз . .дела сред по предлагаемому способу. Ь

натурных испытаниях длительность соответствующих процедур составляла 9-11 ч и 4 5-5 ч. Таким образом предлагаеUUCClJCHHOClCH n acilvJ LlJ,, J 1 сисд )гi п О/

ПО вертикали к насадкам 3 или 5, где 30 мый способ обеспечивает экономию до 40/о направление движения газа изменяется напо расходу продувочной среды и 2-2,2

раза по длительности процесса.

Устройство для реализации способа - насадка 3 или 5 (фиг. 1) - изобра- в сборе на фиг. 3 и состоит

:lHJ/I DWJlUr.ClГ. У llV-/t/l CIlllL/riUV-L;.rt.lHw.riil,tл,

или от насадки до днища (при нижней35 из корпуса 8, приваренного к патрубку 2

подаче) Такая веерная раздача вытес-трубы наполнения (либо к опускам колняющего газа и поступательное перемеще-лектора 6), рассекателя Э и крепежных

ние границы раздела сред практическиштырей 10. Корпус 8 и рассекатель 9

по всей площади емкости (танка) сводитпредставляют собой полный и усеченный

к минимуму возможность образованиядо гиперболоиды вращения, точки на поверх

(танк), сведение к минимуму турбулентных возмущений на границе раздела различных газовых сред. Такая ситуация Обеспечивается подачей замещающего газа

90°, а цилиндрическая струя превращается в веерную. Перемещивание газов друг с другом ограничено слоем от насадки до подволока купола (при верхней подаче)

ностях которых удовлетворяют уравнению (r:+B + rc)+d, где Г: (мм) - абсцисса; h (мм) - ордината точек; г (мм) - внутренний радиус патрубка трубы наполнения; а, в, с, d - коэффициенты.

застойных зон.

Способ организации процесса продувки емкости 1 обеспечивает удаление воздуха или взрывоопасного газа из емкости при заполнении ее взрывоопасным газом или воздухом, используя поступательное переме- 45 щение равномерного по толщине горизонтального слоя замещающей среды, образуемого в результате изменения вертикального направления ввода ее на горизонтальное, а цилиндрической формы струи на веерностях которых удовлетворяют уравнению (r:+B + rc)+d, где Г: (мм) - абсцисса; h (мм) - ордината точек; г (мм) - внутренний радиус патрубка трубы наполнения; а, в, с, d - коэффициенты.

Корпус 8 и рассекатель 9 скреплены друг с другом щтырями 10 и образуют радиально-щелевой . Максимальные диаметры рассекателя и корпуса одинаковы и в 1,5-3 раза превосходят внутренний диаметр патрубка трубы наполненую. Тем самым создается плоская газо- 50 ния.

вая «подушка, промежуточная между дву-Высота щели Н выбирается из соотмя несовместимыми газами. Если в ка-ношения , где - внутренчестве этой газовой «подушки подаетсяний диаметр патрубка; - наибольинертный газ, то расход его при такойший диаметр корпуса и рассекателя.

организации процесса может быть сокращен 5

до 20% по сравнению с традиционной

инертизацией.

Пример. На фиг. 5-8 показано взаимодействие замещающей и замещаемой сред

При таком соотношении соблюдается условие сплошности потока за счет равенства сечений входного патрубка и щелевого канала, т. е. окончательно Н 0,5

модернизированной системы (с насадкой).

Tin па па птяннпй МРТОЛИКе С ПОМОЩЬЮ

По разработанной методике с помощью указанных жидкостей было воссоздано распределение сред в объеме модели при верхней подаче, поскольку при ней наиболее сложна организация газообмена.

На фиг. 5 и 7 видно проникновение входной струи на значительное расстояние и обусловленное этим перемещивание. На фиг. 6 и 8 перемещивание при использовании насадки не наблюдается из-за деформирования потока замещающей среды

. , по указанному способу Заданная концентрация удаляемой среды

гиперболоиды вращения, точки на поверх

ностях которых удовлетворяют уравнению (r:+B + rc)+d, где Г: (мм) - абсцисса; h (мм) - ордината точек; г (мм) - внутренний радиус патрубка трубы наполнения; а, в, с, d - коэффициенты.

Корпус 8 и рассекатель 9 скреплены друг с другом щтырями 10 и образуют радиально-щелевой . Максимальные диаметры рассекателя и корпуса одинаковы и в 1,5-3 раза превосходят внутренний диаметр патрубка трубы наполнеший диаметр корпуса и рассекателя.

При таком соотношении соблюдается условие сплошности потока за счет равенства сечений входного патрубка и щелевого канала, т. е. окончательно Н 0,5

Корпус 8 и рассекатель 9 насадки изменяют на 90° направление движения газа,преобразуя вертикальную-цилиндрическую струю в плоскую веерную горизонФормула изобретения

1. Способ удаления газовой среды из емкости, заключающийся в ее замещении

тальную, причем деформирование потока другой газовой средой путем подачи пос- происходит на наиболее благоприятной с точки зрения энергетических потерь поверхности - гиперболической. Кроме того, такая форма канала исключает турбулентные возмущения на выходе из насадки.,„ . ,.....

По этим показателям гиперболическая фор- явления стратификации с изменением на- ма предпочтительнее плоской (известныеправления движения и формы струи вдудисковые отражатели).

Пример. Для танка газовоза вместиледнеи в верхнюю или нижнюю часть емкости в зависимости от соотношения плотностей этих газовых сред одной или несколькими струями при постоянном расходе вдуваемого газа с использованием

мостью около 20 тыс. м при диаметваемого газа, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени выполнения операций, улучшения стратификации и повыре входного патрубка мм коэф- шения безопасности, газовую среду подают в фициенты приведенного уравнения равныемкость веерной струей и направляют

, , ,67, (для корпуса) и , , ,

(для рассекателя).

Индексы приведены в соответствии с ну20

ее параллельно границе раздела газовых сред.

2. Устройство для удаления газовой среды из емкости, состоящее из трубы наполнения, по меньшей мере одного наконечника с цилиндрическим входным патрубком и насадками, содержащими корпус, соединенный с рассекателем, образующим радиально-щелевой канал, отличающееся

мерациеи деталей насадки 3 на фиг. 3.

Способ повышает эффективность очистки больших емкостей, в частности танков газовозов, обеспечивает сокращение расхода инертной продувочной среды (в случае аммиака - азота) в 2-2,2 раза, тем, что, с целью повышения надежности, времени продувки, а также затрат на за-смежные поверхности корпуса и рассекакупку азота и оплату причалов, устройство повышает надежность процесса инёртиза- ции и тем самым безопасность эксплцуата- ции судна благодаря исключению возможности образования застойных зон, запол- 30 Дят внутренний диаметр трубы наполнения ненных взрывоопасными газовоздушнымив 1,5-3 раза, площадь радиального щелесмесями.вого канала равна площади поперечного

При использовании автономного судово-сечения цилиндрического участка трубы

го генератора инертной среды сокращаетсянаполнения, а рассекатель соединен с коррасход топлива на выработку последней.пусом посредством штырей.

теля выполнены в виде соответственно полного и усеченного гиперболоидов вращения, при этом максимальные диаметры корпуса и рассекателя равны, превосхоФормула изобретения

1. Способ удаления газовой среды из емкости, заключающийся в ее замещении

другой газовой средой путем подачи пос- ,„ . ,.....

другой газовой средой путем подачи пос- ,„ . ,.....

явления стратификации с изменением на- правления движения и формы струи вдуледнеи в верхнюю или нижнюю часть емкости в зависимости от соотношения плотностей этих газовых сред одной или несколькими струями при постоянном расходе вдуваемого газа с использованием

ее параллельно границе раздела газовых сред.

2. Устройство для удаления газовой среды из емкости, состоящее из трубы наполнения, по меньшей мере одного наконечника с цилиндрическим входным патрубком и насадками, содержащими корпус, соединенный с рассекателем, образующим радиально-щелевой канал, отличающееся

тем, что, с целью повышения надежности, смежные поверхности корпуса и рассекаДят внутренний диаметр трубы наполнения в 1,5-3 раза, площадь радиального щелетеля выполнены в виде соответственно полного и усеченного гиперболоидов вращения, при этом максимальные диаметры корпуса и рассекателя равны, превосхо

Изобретение относится к области удаления газов из больших емкостей и может найти применение на транспорте, в химической и холодильной отраслях промышленности, дирижаблестроении и ракетной технике, при эксплуатации наземных изотермических хранилищ. Цель изобретения - сокращение времени выполнения операций, повышение безопасности смены газообразных сред в емкости за счет обеспечения рационального газообмена с улучшением стратификации и повышение надежности устройства. Способ удаления газа из емкости осуществляется посредством изменения вертикального направления ввода замещающего газа на горизонтапь- ное, а цилиндрической формы струи на веерную и перемещения замещающего газа вдоль границы раздела различной плотности, не вызывая перемешивания основной массы удаляемого газа. Устройство для осуществления способа выполнено в виде насадки, состоящей из корпуса и рассекателя в форме гиперболоидов вращения соединенных штырями и образующих ра- диально-щелевой канал. 2 с. п. ф-лы 8 ил (О (Л

сри.1

Г

(раг.г

Фиг. 3 A-A

Фиг. k

.14.

ч If , j- i :-v

rr v-v - Г«;ч У

ixfej;

N

К

Фиг.5

ч г f« «т. г

- ЧТ ;:Л;. J.J ..

..

Фиг. 6

О,

- v,V

J

, /-1

V,;. -,

T-:;i-;

ч , ,, VV,

S

, -1 г.

ИМ

.l;7 r

м

-Т-ч

и -Vt

.

:/-:чП:

ч

Г -

V- , -,.

й.

.-;

.л: 4.

ч-.:.

--- -. -,.-t /V. /

tX : V -.

II/ /

Фиг. 7

Фиг. 8

Редактор О. Спесивых Заказ 852/24

Составитель В. Шипов

Техред И. ВересКорректор О. Кравцова

Тираж 624Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат «Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

й-х

-г.