Способ введения дозы газа в криогенную жидкость Советский патент 1990 года по МПК B01F3/04 

Изобретение относится к криогенной тех-, нике, в частности к способам дозирования газа в криогенную жидкость.

Цель изобретения - повышение эффективности и надежности способа при введении дозы газа под уровень криогенной жидкости.

На чертеже представлено устройство введения дозы зысококипящего газа в криогенную жидкость.

Устройство введения дозы газа в криогенную жидкость включает в себя насадок 1 с отверстием для введения дозы в криогенную жидкость, который коак- сиально установлен внутри камеры 2, образующей с насадком кольцевой зазор для формирования потока газа-носителя. Для подвода рабочих сред к насадку 1 и к камере 2 подключены трубопроводы 3 и 4, на которых установлены запорные клапан 5 и 6. Для подачи газа-носителя в трубопровод. 3 установлен клапан 7. Для предотвращения охлаждения криогенной жидкостью и ее парами транспортируемых рабочих сред в трубопроводах 3, 4, насадке 1 и камере 2,

(Л

установлен вакуумный кожух 8. Для контроля температуры стенки насадка 1 установлен датчик 9 температуры.

Устройство ввода дозы установлено на емкости для хранения жидкого неона, включающей в себя внутренний сосуд О, кожух 11 и сильфон 12 для компенсации температурных расширений материала кожуха 8.

Для охлаждения газовой дозы установлен теплообменник 13. Устройство погружено под слой жидкости (зеркало жидкости указано горизонтальной линией, см. поз. А). В качестве вводимой дозы используют азот газообразный, а в качестве потока газа- носителя - газообразный неон.

Способ введения дозы газа в криогенную жидкость осуществляется следующим образом.

Вначале внутренние полости насадка 1 и камеры 2 продувают потоком газа-носителя с температурой выше 92К при открытых клапанах 6, 7, что приводит к вытеснению из этих полостей жидкого неона и прогреву их стенок. Окончание подготовки устройства к работе определяют по насл

0

о

N9

00 00

растанию температуры стенки насадка 1 до величины более 65К, контроль осуществляют по датчику температуры 9.

При достижении температуры стенки насадка 92К закрывают клапан 7, открывают клапан 5 и вводят под слой жидкости газообразный азот, который предварительно охлаждают в теплообменнике 13 до температуры не ниже 92К. Если начальное давление в емкости хранения (до

криогенной жидкостью насадка 1, по которому подают дозу, что позволяет ввести дозу аргона в полном объеме и, кроме того, повышается надежность осуществления способа, так как аргон не вымораживается на поверхности канала насадка 1, что предотвращает его забивку к прекращение подачи дозы

Пример. В качестве дозы использована смесь высококипящего газа-закиси азота

подачи дозы) задано 0,12 МПа, тогда 10 (2 об.%) с низкокипящим газом неодавление подачи азота выбирают, исходя ном (98,0 об.%), которую вводят в жид- конденсацию кий аргон. Потоком газа-носителя является гелий (100 об.%).

из условий, исключающих

азота в отверстии насадка вследствие его

дросселирования, т. е. 0,4 МПа.

Истекающий из кольцевой щели, обра- . зованной наружной поверхностью насадка 1 и внутренней поверхностью камеры 2, газообразный неон по периферии охватывает дозируемый азот и исключает контакт жидкого неона со срезом насадка, в котором

Способ введения дозы газовой смеси с содержанием высококипящего компонента закиси азота в жидкий аргон осуществляют следующим образом.

На начальной стадии введения дозы порасположено отверстие истечения азота. 20 ток газа-носителя с температурой ЗООК и

На заключительной стадии введения дозы закрывают клапан 5 и открывают клапан 7, т. е подают поток газа-носителя в азотную магистраль. В этом случае

давлением 0,4 МПа подают с опережением дозы, т. е вначале открывают клапаны 7, 6, что приводит к вытеснению из полостей насадка 1 и камеры 2,

газообразный неон является как бы газом- „ погруженных под слой жидкости, аргона

носителем, с помощью которого осуществляют полное вытекание дозы за клапаном 5 Затем закрывают клапаны 6, 7 и тем самым прекращают подачу газообразного неона, процесс введения дозы завершен.

и прогреву стенки выше температуры конденсации закиси азота до 220К - контроль по датчику температуры 9, после чего подают дозу под давлением 0,3 МПа открытием клапана 5, при этом закрывают

Пример 1. В качестве дозы использован зо клапан 7. Доза, проходя через теплообвысококипящий газ аргон (100 об.%), который вводят в криогенную, жидкость неон. Потоком газа-носителя является гелий (100 об.%), т е. низкокипящий газ по отношению к жидкому неону. Способ введения дозы аргона в жидкий неон осуществляют следующим образом. Вначале продувают и прогревают насадок 1 и камеру 2, погруженные в жидкий неон, гелием путем открытия клапанов 6 и 7. Температура гелия ЗООК, а давление - 0,45 МПа. Жидкий неон при этом вытесняется из полос- тей насадка 1 и камеры 2. При достижении температуры стенки насадка 1 по величине выше температуры ожижения аргона, например, до 95К, (контроль - по датменник 13, охлаждается от температуры окружающей среды до 220К. Истекающая доза из насадка отделяется от прямого контакта с криогенной жидкостью потоком гелия, который охватывает струю дозы и 35 тем самым исключается кристаллизация высококипящего компонента дозы закиси азота и ее адгеаия на поверхности канала насадка 1.

На заключительной стадии введения дозы газовой смеси для обеспечения полного введения ее остатков из трубопровода 3 и насадка 1 закрывают клапан 5 и открывают клапан 7 подачи потока гелия После вытеснения дозы потоком газа-носителя

50

чику температуры 9) открывают клапан 5 45 из трубопровода 3 и насадка 1 закрывают клапаны 6, 7.

Процесс введения дозы завершен.

Данные приведены в таблице. Формула изобретения

1. Способ введения дозы газа в криогенную жидкость, включающий подачу дозы газа, содержащего высококипящие компоненты совместно с газом-носителем, имеющим температуру выше температуры крис- 55 таллизации дозы газа и не содержащим высококипящие компоненты, в криогенную жидкость и смешение введенной дозы газа с жидкостью, отличающийся тем, что,

и подают дозу аргона с температурой ЗООК и под давлением 0,3 МПа. Затем клапан 7 закрывают.

На заключительной стадии введения дозы аргона для обеспечения полного введения ее остатков из трубопровода 3 и насадка 1 закрывают клапан 5 и открывают клапан 7 подачи потока гелия. После вытеснения дозы потоком газа-носителя из трубопровода 3 и насадка 1 закрывают клапаны 6, 7. Процесс введения дозы завершен.

В процессе введения дозы аргона в жидкий неон исключается прямой контакт с

криогенной жидкостью насадка 1, по которому подают дозу, что позволяет ввести дозу аргона в полном объеме и, кроме того, повышается надежность осуществления способа, так как аргон не вымораживается на поверхности канала насадка 1, что предотвращает его забивку к прекращение подачи дозы

Пример. В качестве дозы использована смесь высококипящего газа-закиси азота

Способ введения дозы газовой смеси с содержанием высококипящего компонента закиси азота в жидкий аргон осуществляют следующим образом.

На начальной стадии введения дозы подавлением 0,4 МПа подают с опережением дозы, т. е вначале открывают клапаны 7, 6, что приводит к вытеснению из полостей насадка 1 и камеры 2,

и прогреву стенки выше температуры конденсации закиси азота до 220К - контроль по датчику температуры 9, после чего подают дозу под давлением 0,3 МПа открытием клапана 5, при этом закрывают

клапан 7. Доза, проходя через теплообменник 13, охлаждается от температуры окружающей среды до 220К. Истекающая доза из насадка отделяется от прямого контакта с криогенной жидкостью потоком гелия, который охватывает струю дозы и тем самым исключается кристаллизация высококипящего компонента дозы закиси азота и ее адгеаия на поверхности канала насадка 1.

На заключительной стадии введения дозы газовой смеси для обеспечения полного введения ее остатков из трубопровода 3 и насадка 1 закрывают клапан 5 и открывают клапан 7 подачи потока гелия После вытеснения дозы потоком газа-носителя

с целью повышения эффективности и надежности способа при введении дозы газа под уровень криогенной жидкости, дозу газа подают в потоке газа-носителя, охватывающем дозу по периферии.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в начальной стадии введения дозы газ-носитель подают с опережением дозы, а на заключительной стадии газом- носителем вытесняют дозу.

Изобретение относится к способам введения доз газа, содержащих высококипящие компоненты, в криогенную жидкость для исследования процессов растворения, седиментации и фильтрования примесей газов в криогенных жидкостях и позволяет повысить эффективность и надежность способа при введении дозы газа под уровень криогенной жидкости. Для этого необходимо подавать дозу в потоке газа-носителя, не содержащем высококипящих компонентов и охватывающем вводимую дозу, при этом температура потока газа-носителя должна быть выше температуры кристаллизации компонентов дозы. На начальной стадии введения дозы поток газа-носителя подают с опережением дозы, а на заключительной стадии потоком газа-носителя вытесняют дозу. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1

Пример

Доза - азот Nt, 100 Поток газа-носителя неон Ne, 100 об.% Криогенная жидкость неон

Припер 2

Доза - аргон Лг,100 Поток газа-носителя гелий Не, 100 об.% Криогенная жидкость неон

Пример 3

Доза - закись азота 2 об.%,неон Ne, 98 Поток газа-носителя гелий Не, 100 об.% Криогенная 5- идкость аргон

0,4

0,4

0,12

0,3

0,45

0,12

0,3 0,4 0,1