Емкость для хранения жидкостей в условиях замерзания

Емкость для хранения жидкостей в условиях замерзания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к устройствам для транспортирования, хранения жидких пищевых продуктов в металлической таре в условиях низких температур и может быть использовано для хранения в неотапливаемых складских помещениях или при транспортировке в зимний период в отдаленные северные районы жидких веществ, увеличивающих свой объем при замерзании. Цель изобретения - повышение надежности хранения. Емкость для хранения жидкостей в условиях замерзания состоит из корпуса, покрытого сверху слоем теплоизоляционного материала переменной толщины, максимальной в зоне демпфирующего объема и монотонно убывающей при удалении от этой зоны. Внутри емкости размещены на дне и боковых стенках теплоотдающие ребра, высота которых возрастает от демпфирующего объема к дну, и полый усеченный конус, прикрепленный большим основанием к верхней стенке емкости, который может быть выполнен из теплоизолирующего материала. Повышение надежности хранения продукта в емкости обеспечивается благодаря более интенсивному охлаждению его снизу за счет более развитой поверхности теплообмена и за счет конуса, который ограничивает конвективное перемешивание жидкости. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

- с;Й3ДЦЯ Е)(И

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHQMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

С

1Р

Н с©

©Э

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ilO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 1234545 (21) 4065028/31-13 (."" 1 05.05.86 (46) 15.09.89. Бюл. № 34 (71) Институт прикладной физики АН МССР (72) Ю. Н. Гордеев, Л. Д. Иванов, Н. А. Потапов и М. К. Болога (53) 62! .642.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 668634, кл. А 01 В 29/06, 1977. . Авторское свидетельство ССCP № 641967, кл. А 62 С 13/00, 1977, Что надо сделать, чтоб герметично закрытый сосуд не разорвался на морозе.—

Изобретатель и рационализатор, 1981, ¹ 3, с. 16 и 17.

Патент США ¹ 2029630, кл. 138 †, опублик. 1936.

Патент США № 2599325, кл. 138 — 28, опубли к. 1952.

Иванов Л. В. и др. Обеспечение эксплуатации причальных сооружений портов в ледовых условиях. М.: ЦБНТИ ММФ СССР, 1975, с. 44.

Авторское свидетельство СССР № 1234545, кл. Е 03 В 7/10, 1984.

Изобретение относится к устройствам для транспортирования и хранения жидких пищевых продуктов в металлической таре в условиях низких температур, преимущественно ниже температуры замерзания жидкого продукта, заполняющего тару, и может быть использовано для хранения в неотапливаемых складских помещениях, для транспортировки на всех видах транспорта в зим„Л0„„1507933 А 2 (5g 4 Е 03 В 7/10; В 65 D 90/22

2 (54) ЕМКОСТЪ ДЛЯ ХРАНЕ1ГИЯ ЖИДКОСТЕЙ В УСЛОВИЯХ ЗАМЕРЗАНИЯ (57) Изобретение относится к устройствам для транспортирования, хранения жидких пищевых продуктов в металлической таре в условиях низких температур и может,ть использовано для хранения в неотапливаемых складских помещениях или при транспортировке в зимний период в отдаленные северные районы жидких веществ, увеличивающих свой объем при замерзании. Пель изобретения — повышение надежности хранения. Емкость для хранения жидкостей в условиях замерзания состоит из корпуса, покрытого сверху слоем теплоизоляционного материала переменной толщины, максимальной в зоне демпфируюшего объема и монотонно убывающей при удалении от этой зоны.

Внутри емкости размещены на дне и боковых стенках теплоотдаюшие ребра, высота которых возрастает от демпфируюшего объема к дну, и полый усеченный конус, прикрепленный большим основанием к верхней стенке емкости, который может быть выполнен из теплоизолируюшего материала. Повышение надежности хранения продукта в емкости обеспечивается благодаря более интенсивному охлаждению его снизу за счет бопее развитой поверхности тепл0обмена и за счет конуса, который ограничивает конвективное перемешивание жидкости. 1 з.п.ф-лы, 3 ил. ний период в отдаленные северные районы жидких продуктов, веществ и т. д. в металлических банках, бочках, цистернах или в другой хрупкой таре.

В основном изобретении описана емкость для хранения жидкостей в условиях замерзания, которая содержит теплоизоляционное покрытие в зоне демпфируюшего

1507933

3 оо.ьсма и монотонно убывающее при удалении от этих зон.

Использование такой неравномерной теплоизоляции эффективно предотвращает от разрушения емкость при замерзании находящейся в ней жидкости. Однако в тех случаях, когда емкость выполнена из материала с хорошей теплопроводностью, например из металла, надежность применения такой теплоизоляции снижается из-за того, что температура разных частей поверхности емкости под теплоизоляцией выравнивается.

Цель изобретения — повышение надежности хранения.

Поставленная цель достигается тем, что внутри емкости для хранения жидкостей в условиях замерзания размещены на дне и бокОВ»lx OTi. HK3x теплоотдающие Ре6Р3, BblcoT3 которых возрастает от демпфирующей полости ко дну, и полый усеченный конус, прик пленный большим основанием к верх1сй стенки емкости. Конус может быть выполнен из тсплоизолирующего материала.

Установление развитой поверхности теплообмена ниже демпфирующего объема позВоляет Осуществить замораживание жидкости снизу вверх. При этом у боковых стенок и 1113 Образуется слой льда, монотонно увеличивакпцийся от демпфирующего объема ко дну емкости. Наличие полого конуса

Ограничивает конвективное пе,.емешивание жидкосги В емкости, поэтому внутри конуса

Вода IIPII»I!Ic охлаждается и замерзает в последпк1ю очередь, при этом она постоянно имеет Возможность перемещаться в сторону демпфирующей полости, компенсируя увеличение объема замерзающей снизу.. жидкости.

11рпмсllc!IIIO те11лоизолирующего материала у и с и» I I I 11 E T .1 с I I,!1 0 0Të 3 ÷ ú ll О х л 3 жде н и Р ж и дкости, находя1цейся внутри конуса, и повышает надежность хранения.

На фиг. 1 изображена емкость для хранения жидкостей в условиях замерзания (показаны ее основные элементы), которая может быть использована и для транспортировки, разрез; па фиг. 2 — пример выполнен ив ем кости — бидон; на фиг. 3 — — то же, б 3 к д.1 я ВОды.

Емкость состоит из корпуса 1, покрытого снаружи теплоизоляцией 2 из слоя теплопзоляционногo материала переменной толщины. Незаполненная жидкостью часть емкости не менее !000 образует демпфирующую полость - — демпфирующий объем 3. !!а боковых стенках и дне с внутренней стороны корпуса 1 расположены теплоотдающие ребра 4. К верхней стенке или крышке прикреплен своим большим основанием

:1олый усеченный конус 5, который может быть выполнен из теплоизолирующего материала. Расстояние от вершины ребра до боковой стенки возрастает по направлению от дсмифирующей полости ко дну.

Устройство работает следующим образом.

1О

4

Емкость заполняют жидкостью, например водой, неполностью, оставляя демпфирующий объем 3 не менее 1ОЯ, и, оставляют на хранение. Если температура окружающего воздуха понижается и становится равной нулю или отрицательной, вода в емкости начинает охлаждаться. Наличие неравномерной теплоизоляции на наружной поверхности и теплоотдающих ребер на внутренней поверхности создает условия длд неравномерного охлаждения. Снизу тепло отводится быстрее, чем сверху, поэтому скорость продвижения ледяного фронта в нижней части больше и она быстрее промерзает. Кроме того, наличие полого усеченного конуса в верхней части формирует неравномерную толщину ледяной корки на поверхности воды: в центре она тоньше, у стенок толще. Если даже ледяная корка успевает образоваться сверху, то она в центре тоньше, чем в других местах, и раньше проламывается, снижая перенапряжение со стенок емкости.

На фиг. 1 показано совокупное использование всех факторов, ведущих к неравномерному промерзанию емкости. Это — ограничение конвекции жидкости внутри емкости за счет полого конуса, обеспечение неравномерной вдоль поверхности емкости теплоотдачи от жидкости к стенкам за счет ребер, обеспечение неравномерной теплопроводности самих стенок за счет теплоизоляции, обеспечение неравномерной прочности ледяной корки такой, что она самая слабая в верхней части, в центре за счет конуса.

На фиг. 2 показан бидон с размещенными внутри теплоотдаю1цими ребрами 4 и полым конусом. Бидон сверху накрыт теплоизолирующим мешком. Такой бидон с водой можно оставлять на морозе, поскольку наличие ребер обеспечивает ускоренное формирование ледяной корки в нижней части бидона. Такая корка дополнительно укрепляет стенки емкости, предохраняя их от разрушения.

На фиг. 3 показан накрытый мешком бак для воды с теплоотдающими ребрами и полым конусом, который прикреплен к крышке бака. Конус может быть изготовлен из полиэтилена или другого гидрофобного и теплоизолирующего материала.

Наличие та кого конуса допол нительно теплоизолирует верхние и центральные слои жидкости и нарушает условия тепловой конвекции воды. Вода имеет аномальный коэффи циент объем ного расширения, ее плотность при стремлении температуры к нулю градусов Цельсия падает. Поэтому охлажденная у боковых стенок и у дна вода всплывает на поверхность. Без конуса она бы равномерно распределилась на поверхности, образовав корку льда, толщина которой со временем возрастала бы. Г1ри определенной толщине такой корки ее прочность превышает

150?933

5 прочность стенок бака (у таких банок, оставленных на морозе, выбивает дно). Наличие полого конуса приводит к тому, что охлажденная и всплывающая вода собирается и замерзает у боковых стенок в верхней части, при этом центральные слои сверху теплоизолированы слоем воздуха, а сбоку — материалом конуса. Толщина корки льда в центральных слоях наименьшая и они периодически проламываются, снимая напряжение со стенок.

Предлагаемая емкость может быть использована при хранении и транспортировке жидких продуктов в естественных условиях при отрицательной температуре.

6 формула изобретения

1. Емкость для хранения жидкостей в условиях замерзания по авт. св. № 1234545, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности хранения, внутри емкости размещены на дне и боковых стенках теплоотдающие ребра, высота которых возрастает от демпфирующего объема ко дну, и полый усеченный конус, прикрепленный большим

10 основанием к верхней стенке емкости.

2. Емкость по п. 1, отличающаяся тем, что конус выполнен из теплоизолирующего материала.

1507933 (оставитсль В. Шипов

Редактор Е. Конча Тсхрсд И. Верее Корректор М. Самборская

Заказ 5460!36 Тираж 635 Поди и сное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР ! 13035, Москва, Ж--35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101