Криогенный резервуар

Криогенный резервуар

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к криогенной технике и позволяет повысить экономичнрсть За счет снижения испаряемости криопродукта. Резервз ар содержит адсорбционный насос (АН) с периферийными и центральными теплопроводящими ребрами (Р), газопроницаемый экран и нагреватель. Эквидистантно экрану установлен теплозащитный козырек, внешняя поверхность которого выполнена теплоизолированной, а внутренняя - полированной. Нагреватель выполнен из секций, одна из которых размещена по внешней поверхности периферийных Р по всему контуру АН, другая - на поверхности центральных Р. Расстояние 1 между периферийными и центральными Р дпределяется по соотношению 1 д/ бэбд/ЮХл, где Кг, - теплопроводность материала экрана; бэ - толщина экрана; бд - толщина слоя адсорбента; LA - теплопроводность материала адсорбента . Это приводит к тому, что 95% теплового потока, достигающего АН через слой теплоизоляции, отводится по Р и слои адсорбента , контактирующие с поверхностями Р, экрана и сосуда, интенсивно охлаждаются . 2 3. п. ф-лы, 3 ил. 5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (SD4 F.17 С 3 00

8 «5::;:8И31М! ти .. !. i. .. е(«а1лтта

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ .Ь, б.

1аЧ 10,"

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4242622/23-26 (22) .20.03.87 (46) 15.03.89. Бюл. № 10 (72) В. К. Железняков, Е. А. Богданов, Т. С. Тяпина, В. И. Куприянов и В. П. Кряковкин (53) 621.59 (088.8) (56) Криогенное оборудование. Каталог. М.:

ЦИНТИхимнефтемаш, 1985, с. 87 — 90. (54) КРИОГЕННЫЙ РЕЗЕРВУАР (57) Изобретение относится к криогенной технике и позволяет повысить экономичность

За счет снижения испаряемости криопродукта. Резервуар содержит адсорбционный насос (AH) с периферийными и центральными теплопроводящими ребрами (P), газопроницаемый экран и нагреватель. Эквидистантно экрану установлен теплозащитный

Изобретение относится к криогенной технике, а именно к конструкциям криогенных резервуаров, предназначенных для хранения, транспортировки и выдачи потребителю криопродуктов.

Целью изобретения является повышение экономичности за счет снижения испаряемости криопродукта вследствие теплопритоков извне.

На фиг. 1 схематично представлен предлагаемый криогенный резервуар; на фиг. 2— разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез

Б-Б на фиг. 2.

Криогенный резервуар содержит наружный корпус 1 и разме..ценный в нем с образованием теплоизоляционной полости 2 внутренний сосуд 3, на внешней поверхности которого расположен заполненный адсорбентом 4, адсорбционный насос 5, снабженный периферийными теплопроводными реб. рами 6, соединенным с ними газопроницаемым экраном 7 и нагревателем 8. РезерÄSUÄÄ 1465674 д1 козырек, внешняя поверхность которого выполнена тсплоизолированной, а внутренняя — полированной. Нагреватель выполнен из секций, одна из которых размещена по внешней поверхности периферийных P по всему контуру АН, другая — на поверхности центральных P. Расстояние 1 между периферийныии и Нентрал ьными р ределиетсн по соотношению 1(- /ХнЬ6„/104й, где Х-.— теплопроводность материала экрана; оа толщина экрана; б„— толщина слоя адсорбента; 1„— теплопроводность материала адсорбента. Это приводит к тому, что 95% теплового потока, достигающего АН через слой теплоизоляции, отводится по P и слои адсорбента, контактирующие с поверхностями Р, экрана и сосуда, интенсивно охлаждаются. 2 з. и. ф-лы, 3 ил.

2 вуар дополнительно содержит защитный козырек 9, закрепленный с тепловым контактом на ребрах б эквидистантно экрану 7, и патрубки 10, сообщающие пространство между экраном 7 и козырьком 9 с теплоизоляционной полостью 2, а адсорбционный насос 5 снабжен центральными теплопроводящими ребрами 11. Часть нагревателя 8 размещена на внешней поверхности периферийных ребер 6 по всему контуру адсорбционного насоса 5, а часть — на поверхности центральных ребер 11. Обе части нагревателя 8 закреплены с тепловым контактом на ребрах б и 11 и внешней поверхности внутреннего сосуда 3. Внешняя поверхность защитного козырька 9 снабжена слоем 12 теплоизоляции,.а его внутренняя поверхность полирована. Расстояние между периферийными ребрами б и центральными ребрами 11 выбирается из условия

1465674 где 1 — расстояние между ребрами; л, — теплопроводность материала экрана 7;

Х„ — теплопроводность адсорбента 4;

6, — толщина экрана 7; о„— толщина слоя адсорбента 4.

Криогенный резервуар работает следующим образом.

Внутренний сосуд 3 заполняется криопродуктом и стенки сосуда 3 приобретают температуру, соответствующую температуре криопродукта. Вследствие хорошей теплопроводности материалов периферийных и центральных ребер 6 и 11 и газопроницаемого экрана 7 они достаточно быстро охлаждаются до температуры криопродукта. Одно: временно происходит охлаждение адсорбента 4, который находится в изотермической полости, образованной ребрами 6 и 11, экраном и стенкой сосуда 3. При этом слои адсорбента 4, контактируюш,ие с поверхностями ребер 6 и 11 экрана 7 и сосуда 3 охлаждаются интенсивнее, чем внутренние слои и сразу вступают в работу по адсорбции газов, находящихся в теплоизоляционной полости 2 резервуара. Эти газы из полости 2 через патрубки 10, размер которых подбирается из условия обеспечения необходимой быстроты откачки теплоизоляционной полости 2, поступают в полость, образованную экраном 7 и защитным козырьком 9, а оттуда через газопроницаемый экран 7 — к адсорбенту 4. Тепловое излучение со стороны наружного корпуса 1 не проникает в полость между экраном 7 и козырьком 9, а также не оказывает влияния на температуру козырька 9, охлаждаемого при помощи ребер 6, и закрытого слоем 12 теплоизоляции. Полировка внутренней поверхности козырька 9 способствует исключению теплопритоков со стороны козырька 9, имеющего температуру, несколько превышающую температуру экрана 7. Выполнение условия выбора расстояния между ребрами 6 и 11 приводит к тому, что 95 теплового потока, достигающего адсорбционного насоса 6 через теплослой изоляции, отводится по ребрам 6 и 11, а не через слой адсорбента 4. Это обеспечивает такие условия работы адсорбента 4, которые практически не влияют на адсорбционные характеристики с точки зрения максимального использования потенциальных возможностей адсорбента.

В процессе эксплуатации резервуара адсорбент поддерживает требуемое давление в теплоизоляционной полости.

При регенерации адсорбента 4 криопродукт из резервуара сливается и прогрев насоса 5 осуществляется при помощи нагревателя 8 (электрического или выполненного в виде змеевика для подачи греющего газа).

Предлагаемое расположение частей нагревателя 8 обеспечивает прогрев адсорбента 4 путем теплообмена с поверхностями ребер 6 и 11, сосуда 3 и экрана 7, т. е. в условиях, аналогичных условиям охлаждения при работе. Этот факт имеет положительное значение, поскольку слои адсорбента 4, вступающие в первую очередь в работу при охлаждении, наиболее интенсивно прогреваются и соответственно эффективнее регенерируются. на теплопритоках к внутреннему сосуду, росту этих теплопритоков и увеличению испаряемости криопродукта, т. е. к его потерям.

Таким образом, обеспечивая необходимое расстояние между ребрами в совокупности с конструктивными особенностями предла50 гаемого резервуара, основная цель предлагаемого изобретения достигается — повышается экономичность вследствие снижения потерь криопродукта.

Кроме того, данное размещение нагревателя 8 позволяет достигнуть и еще одной цели — технологичности, которая заключается в освобождении внутренней полости насоса, где размещается адсорбент от нагревательного устройства. В известных конструкциях резервуаров нагреватель занимает часть объема адсорбционного насоса, затрудняя процесс засыпки адсорбента при монтаже резервуара. В данном случае насос свободен и засыпка адсорбента не составля20 ет труда.

Улучшение процесса регенерации адсорбента дает возможность увеличить ресурс его работы и в целом увеличить рабочий цикл резервуара между регенерациями адсорбента. В результате за полный период эксплуатации резервуара слив криопродукта для регенерации .: ожет проводиться реже, что обуславливает снижение потерь криопродукта на испаряемость при последующей заправке «теплого» резервуара. Кроме того, 30 повышение адсорбционных характеристик адсорбента вследствие хорошей регенерации, а также организация подвода газа к адсорбенту без дополнительных теплопритоков к нему, позволяет поддерживать в теплоизоляционной полости резервуара более высокий вакуум и тем самым снизить испаряемость криопродукта в процессе эксплуатации резервуара.

Предлагаемая расчетная формула для определения расстояния между ребрами получена на основании рассмотрения баланса тепловых потоков, отводимых охлаждаемой стенкой резервуара через экран, ребра и слой адсорбента.

При превышении расчетного предела удельная емкость адсорбента резко падает, а поэтому увеличение расстояния между ребрами более расчетной величины приводит к резкому снижению удельной емкости адсорбента и, соответственно, к повышению остаточного давления в теплоизоляционной полости, а это прямым образом сказывается

1465674

Формула изобретения

1. Криогенный резервуар, содержащий наружный корпус, внутренний сосуд с теплоизоляционной полостью между ними и криогенный насос, размещенный на внешней поверхности внутреннего сосуда, имеющий периферийные теплопроводные ребра, газопроницаемый экран и нагреватель, отличающийся тем, .что, с целью повышения экономичности за счет снижения испаряемости криопродукта, он снабжен теплозащитным козырьком, установленным снаружи газопроницаемого экрана аквидистантно ему и имеющим тепловой контакт с внутренним сосудом, патрубками, сообщающими пространство между козырьком и экраном с теплоизоляционной полостью, адсорбционный насос снабжен центральными теплопроводными ребрами и секции нагревателя имеют тепгде 1

Л б, б„

4 расстояние между ребрами; теплопроводность материала экрана; толщина экрана; толщина слоя адсорбента; теплопроводность материала адсорбента

6 ловой контакт с внутренним сосудом, внешней поверхностью периферийных ребер и поверхностью центральных ребер.

2. Сосуд по п. 1, отличающийся тем, что внешняя поверхность козырька выполнена теплоизолированной, а внутренняя — полированной.

3. Резервуар по п. 1, отличающийся тем, что расстояние между периферийными и центральными ребрами определяется из неравенства

*Ь б.

1РЛ

1465674

Составитель Г. Ольшанская

Редактор Ю. Середа Текред И. Верес Корректор О. Кравцова

Заказ 855/39 Тираж 43! Подписное

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, 10!