Способ наполнения сосуда сжатым газом Советский патент 1980 года по МПК F17C5/06 

(54) СПОСОБ НАПОЛНЕНИЯ СОСУДА СЖАТЫМ ГАЗОМ

I

Изобретение относится к технологии наполнения сосудов сжатыми газами и может использоваться в тех областях техники, где требуется наполнять сосуды, преимущественно средней и большой емкости, сжатым газом (сжимаемой жидкостью), особенно при средних и высоких давлениях.

Известны способы наполнения сосудов сжатыми газами путем нагнетания газа начальной температуры через входной патрубок в сосуд до момента получения в нем конечного давления, после чего подачу газа в сосуд прекращают 1.

Поскольку в процессе повышения давления газ в сосуде сжимается в условиях недостаточного отвода тепла через стены сосуда, средняя конечная температура газа в сосуде поднимается выще начальной температуры подаваемого газа, в связи с чем параметры газа в сосуде отклоняются от номинальных.

Чтобы закачать в сосуд нод1инальную массу газа, когда начальная температура близка к температуре окружающей среды, наполнение сосуда большой емкости проводят в несколько этапов, прекращая подачу

газа по достижении предельных давления и (или) температуры и ожидая в перерывах, пока газ охладится и его давление снизится. Известен способ наполнения : предварительным охлаждением подаваемого в сосуд

5 газа в низкотемпературной холодильной установке, посредством которой, понизив начальную температуру газа, можно пропорционально снизить и среднюю конечную температуру газа в сбсуде:

Наиболее близок к предлагаемому способ.

10 сущность которого состоит в подаче сжатого газа в сосуд до получения заданного давления и последующее охлаждение газа и сосу, да путем дросселирования сжатого газа и направление его на обдувание наполняемого суда снаружи с целью ускорить охлаждение нагретого газа в сосуде 2.

Однако наружный обдув сосуда не рещает проблемы быстрого охлаждения газа в сосуде ввиду малого коэффициента теплоотдачи внутри сосуда и совсем не пригоден

20 для сосудов, покрытых снаружи тепловой изоляцией.

Цель изобретения - уменьшение энергетических затрат на охлаждение.

fcife. ..jSLGS-J-s.; Указанная цель достигается тем, что в процессе наполнения вводится новая операция изобарного вытеснения сжатого нагретого газа из сосуда через выходной патрубок посредством подачи в сосуд сжатого газа начальной температуры через входной патрубок, осуществляемая при неизмененном давлении газа в сосуде, т.е. без сжатия газа. В результате нагретый газ замещается подаваемым газом, и средняя температура газа в сосуде стремится к начальной температуре. Кроме того, предлагается вытесненный газ охлаждать Лри постоянном давлении и возвращать в сосуд. В самом невыгодном случае полного перемешивания газа в сосуде Из него вытесняется нагретый газ, разбавляемый газом начальной температуры, и после смены объема газа Б сосуде разность между средней температурой газа в сосуде и начальной температурой уменьшается (например, после трехкратной смены газа в сосуде нагрев газа уменьщаехся в 8 раз). Из опытов известно, что при подаче газа в нижнюю часть сосуда порции газа, подвергщиеся наибольшему сжатию и имеющие самую высокую температуру, остаются в верхних зонах, вследствие чего в газе возникают и долго существуют значительные разности температур. Поэтому для уменьшения необходимой кратности обмена до 1,5-2 газ следует подавать в нижнюю часть сосуда с небольшой скоростью, а выпускаемый газ забирать сверху из зоны повышенной температуры. В простейших вариантах применения выпускаемый из сосуда нагретый газ просто дросселируют в атмосферу или в газогольдер. Энергетически выгодно, не снижая давления вытесняемого из сосуда сжатого газа, охлаждать его в теплообменнике до начальной температуры и возвращать в сосуд с помощью циркуляционного насоса, компенсируюи1его только гидравлические TtOTepTi. Такую циркуляцию с охлаждением целесообразно начинать с появлением нагретогртазй в сосуде при давлении, меньщем конечного, и продолжать одновременно с подачей таза в сосуд, проводя операции изобарного вытеснения и охлаждения при медленно растущем давлении в сосуде. Вместо специально установленных теплообменника и циркуляционного насоса для Охлаждения вытесняемого из сосуда газа иногда рационально использовать концевой Охладитель и последнюю ступень наполнительной компрессорной установки, нагнетая газ в сосуд из предпоследней ступени с начальной температурой, близкой к температуре среды. На фиг. 1 представлена схема наполнения с независимыми теплообменником и циркуляционным насосом; на фиг. 2 - схема на.,ё « ига«й в«4;.й) 744186

4 полнения с циркуляцией и охлаждением в последней ступени компрессорной установки. В наполненный сосуд I с входным патрубком 2 и выходным патрубком 3, который закрыт вентилем {или клапаном) 4, по наполнительному трубопроводу 5 подают сжатый газ начальной температуры. После достижения в сосуде заданного давления начи-, нают операцию изобарного вытеснения нагретого газа из сосуда: открывают вентиль 4 и начинают выпускать газ из сосуда в таком количестве, чтобы при продолжающейся подаче газа через патрубок 2 давление газа в сосуде не понижалось. В простейшем варианте нагретый газ из сосуда дросселируют вентилем 6 в атмосферу или в газгольдер с подачей необходимой массы сжатого газа по трубопроводу 5. Энергетически выгоднее, не снижая давления вытесняемого газа, охлаждать его в теплообменнике 7 хладагентом 8 до начальной температуры и циркуляционным насосом 9 возвращать газ в сосуд 1. Когда начальная температура газа близка к температуре окружающей среды, для циркуляции и охлаждения (водой) нагретого газа, вытесняемого из сосуда через вентиль, используют концевой охладитель 10 и последнюю ступень 11 компрессорной установки, если, закрыв вентиль 12 и открыт вентиль 13, подавать сжатый газ в сосуд через ресивер 14 из предпоследней ступени 15 до наибольшего допустимого в ней давления. Когда при этом давлении весь газ в сосуде имеет начальную температуру, дальнейшее повышение давления со степенью; сжатия последней ступени, если таковое требуется, приводит только к малому росту температуы в сосуде. Если циркуляцию с охлаждением продолжают и после достижения в сосуде предельного давления, тО последующая подача сжатого по трубопроводу 5 компенсирует только увеличение массы газа в сосуде в связи с понижением его температуры. По схеме, представленной на фиг. 2, поставленная цель достигается без дополнительного оборудования и с потерями энергии только на циркуляцию газа. Формула изобретения 1. Способ наполнения сосуда сжатым газом, включающий подачу сжатого газа начальной температуры в сосуд и последующее охлаждение нагретого сжатс1го газа, отличающийся тем, что, с целью уменьшения энергетических затрат на охлаждение, охлаждение газа осуществляют путем изобарного вытеснения нагретого сжатого газа сжатым газом начальной температуры.