Способ хранения твердого криогенного продукта

Способ хранения твердого криогенного продукта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Соцмалкстммеских

Распубттик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АЭТОРСКОМУ СВИДИТВЛЬСТВУ (11) 611071 (61) Дополнительное к авт. свид-вув

-Я-(51) М. Кл.

V 17 С 5/00 (22) Заявлено 8.08.75 (21) 2165456/23-26 с присоединением заявки »в

Гасударственный хомнтет

Совета Инннотроа СССР оо донам нзооретеннй и открытий (23) Приоритет - (43) Опубликовано 15 06 78Бюллетень» 22 (53) УДК 621.59 (088.8) (45) Дата опубликования описания 10.05.78 (72) Авторы изобретения

В. Ф. Гетманец, P. С. Михапьченко и В. С. Рубцов

Физико-технический институт низких температур АН УССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ХРАНЕНИЯ ТВЕРДОГО КРИОГЕННОГО

ПРОДУКТА

Изобретение относится к способам хранения в сосудах газов в твердом состоянии.

В настоящее время твердые криогенные вещества (отвердевшие газы) широко используются для получения и поддержания низких температур, а также в случае длительного хранения таких веществ, Известен способ хранения твердых криогенных продуктов, состоящий в их намораживании из жидкого или газообразного со- 10 стояния с помощью вспомогательного хладагента с более низкой температурой, Обычно вспомогательный хладагент прокачиввют через змеевик, навитый на сосуде твердым криогенным вен.еством (1)..

15 Для того, чтобы температура по всему объему твердого криогенного вещества опустилась до рабочей температуры, температура вспомогательного хладагента должна быть существенно ниже, учитывая крайне малую теплопроводность твердых криогенных продуктов, а также для обеспечения достаточной длительности процесса замораживания, Кроме того, во многих случаях отсутствуют хладагенты с требуемой температурой и приходится испольэовать хладагент с более низкой температурой. И даже если можно подобрать хладагент с достаточно подходящей температурой, то;возникает трудность обеспечения постоянной те 4пературы охлаждения в ходе всего процесса намораживания. Поэтому на практике в конце заполнения сосудов твердыми криоген» ными продуктами они оказываются Частично или по всему объему охлажденными до температуры ниже рабочей.

В ходе неизбежного нагрева твердого криогенного продукта до рабочей температуры часто возникает опасность разрыва сосуда, ввиду того, что термическое расширение твердых криогенных продуктов намного выше, чем у конструкционных материалов, применяемых в криогенной технике.

Опасность аварии сосуда еще выше в случае резкого повышения теплопритоков»при разгерметизации полостл изоляции и неизбежном быстром нагреве твердого криогенного продукта до температуры тройной точки и выше.

611071

11ель изобретения-,улучшение эксплуатационных характеристик сосуда путем создания безопасных условий эксплуатации сосуда при сохранении высокой скорости и степени его. заполнения твердым криогенным продуктом.

Укаэанная цель достигается тем, что стенки сосуда нагревают до температуры сублимации твердого криогенного продукта при давлении паров от 0 1 мм рт,ст. до tp . давления, не превышающего давления тройной точки.

На чертеже показано устройство для осуществления предлагаемого способа.

Твердый криогенный продукт 1, например твердую углекислоту размещают в сосуде 2, окруженном слоем теплолзоляции 3 и подвешенном в корпусе 4. Подача в сосуд

2 и дренирование иэ него паров твердого криогенного продукта осуществляется по магистрали 5 с регулирующим клапаном 6.

В середину сосуда 2 введен змеевик 7 для подачи вспомогательного хладагента с низкой температурой. На наружной поверхности сосуда 2 расположен электрический нагреватель 8 и датчик температуры 9.

По предлагаемому способу заполнение сосуда твердым криогенным продуктом осуществляется в следующем порядке, В сосуд 2 по магистрали 5 подают пары зо криогенного продукта или заполняют сосуд криогенной жидкостью. Через змеевик 7 прокачивают вспомогательный хладагент, температура которого должна быть ниже

3s температуры тройной точки замораживаемого продукта. В сосуде 2 начинается и непре. рывно протекает процесс.намораживания, После окончания намораживания . подводят электрический ток к нагревателю 8 и

4О осуществляют нагрев стенок сосуда 2 выше температуры прилежащих слоев твердого .,криогенного продукта. При этом, если вспомогательный хладагент подают не в середину сосуда 2, а в змеевик на.

4$ стенках сосуда 2, то перед их-нагревом следует прекратить подачу в змеевик вспомогательного хлад агента.

Вследствие нагрева у стенок сосуда 2 идет сублимация твердого криогенного продукта и растет щель, заполненная его парами. Щель доводят до такого размера, чтобы она компенсировала термическое расширение охлажденных внутренних или наружных слоев твердого криогенного продукта при их нагреве до требуемой рабочей температуры.

Исходя из конкретных условий, может выбираться и какая-то другая характерная температура. Например, требование безопас 60 .ности Эксплуатации сосуда с твердоф углекислотой можно обеспечить, если щель допускает нагрев углекислоты до темперао туры 195 К (давление 1 ата), при которой можно осуществлять дренаж паров в атмосферу.

Во многих случаях полученный твердый криогенный продукт обладает заметной пористостью. B этих условиях процесс сублимации можно вести частично или полностью при закрытой дренажной линии — магистрали 5. Тогда. образовавшиеся у стенок сосуда 2 пары конденсируются в порах по объему твердого криогенного продукта и повышают его плотность.

Если в процессе намораживания с помо шью внешнего змеевика наружные слои твердого криогенного продукта охлаждаются до температуры с низкой упругостью паров (от 0,1 мм рт.ст.), то сублимация паров у стенок потребует очень длительного времени из-за слабой интенсивности теплопереноса в разреженном газе.

Чтобы избежать этого вспомогательный хладагент необходимо подавать через змеевик, расположенный внутри твердого криогенного продукта. Тогда в конце заморажи вания наружные слои будут иметь более высокую темгературу (например, при замораживании из жидкой фазы — близкую к температуре тройной точки) и сублимацию можно осуществить при достаточно большой упру . гости паров за короткое время.

С окончанием процесса сублимации нагрев стенок сосуда прекращается, а твердый криогенный продукт доводят до требуемой рабочей температуры с помощью на гревателя или охлаждая вспомогательным хладагентом и т.д.

Если производят намораживание паров, подаваемых под давлением, не превышающим давления тройной точки, то нагрев стенок сосуда можно начинать одновременно с подачей паров и прекращать с окончанием их подачи. Это относится к случаю подачи вспомогательного хладагента в середину cdсуда 2. Размер щели у стенок сосуда в этом способе регулируется изменением количества поданных в сосуд 2 паров. Этот способ обеспечивает также повышение плотности твердого продукта за счет намораживания при постоянном градиенте температуры по методу Бриджимена.

Предлагаемый способ позволяет в несколько раз сократить длительность намора» живания за счет использования больших градиентов температуры по объему твердого криогенного продукта, обеспечивает также безопасность работы в аварийных ситуа циях (например, при разгерметизации изоляции сосуда), когда происходит быст;1ый на»

611071

Составитель Г. Ольшанская

Редактор Н. Потапова Техред Е, Давидович Корректор С. Ямалова

Заказ 3133/32 Тираж 680 Подписное

ЦНИИПИ Государственного. комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и.открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород> ул. Проектная, 4 грев сосуда до температуры тройной точки н выше. Для этого достаточно оставить у стенок сосуда щель с размерами, допускающими нагрев твердого криогенного продукта до температуры тройной точки. В этом случае не произойдет разрыва сосуда, несмотря на сильное термическое расширение твердого криогенного продукта, Формула изобретения

Способ хранения твердого криогенного продукта в сосуде при намораживании его с помощцо постороннего агента, о т л ич а ю ш и и с я тем, что, с целью созда. ния бсзопасности условий эксплуатации со суда, стенки .осуда нагревают до температуры, сублимации твердого продукта при . давлении .паров от 0,1 мм рт.ст. до давле- ния, не превышаюшего давления тройной точки, Источники информации, принятые во вни. мание при экспертизе:

1. Труды МЭИ, вып. 249, М., 1975, с. 105-106,