Способ наполнения сосудов жидкостью

Способ наполнения сосудов жидкостью

Реферат

 

1. Способ наполнения сосудов жидкостью, включающий нагнетание жидкости в сосуд по трубопроводу, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени наполнения сосуда, поток нагнетаемой жидкости преобразуют в газожидкостный и полученный газожидкостный поток разгоняют до скорости распространения в нем звука.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что жидкостный поток преобразуют в газожидкостный путем подачи в него газа.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что жидкостный поток преобразуют в газожидкостный путем кавитации. Изобретение относится к способам наполнения сосудов жидкостями и может быть использовано в газовой, газоперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности для наполнения автомобильных железнодорожных цистерн, танкеров, баллонов сжиженными газами и другими жидкостями. Известен способ наполнения сосудов, заключающийся в том, что к сосуду одновременно подключают два шланга, один сверху через горловину, а второй к наливному патрубку внизу, затем нагнетают жидкость (сжиженный газ) по двум шлангам. Когда противодавление в сосуде поднимается, линию нижнего налива перекрывают, увеличивают скорость потока через верхний шланг, распыляя сжиженный газ внутри сосуда. Благодаря дроссельному эффекту сжиженный газ охлаждается и конденсирует паровую фазу продукта. При этом уменьшается давление в сосуде, после чего снова открывают нижнюю линию налива. Такие циклы происходят в течение всего процесса налива. Однако такой способ пригоден лишь для небольших по объему сосудов, т.к. понизить температуру больших масс легкокипящей жидкости простым дросселированием весьма трудно. Наиболее близким по технической сущности является способ наполнения сосудов сжиженным газом, заключающийся в нагнетании сжиженного газа по трубопроводу в сосуд и откачке части паровой фазы сжиженного газа с целью снижения давления в сосуде. Однако вследствие неравномерного распределения температур в больших сосудах и сжатия паровой фазы давление паров в наполняемом сосуде может превысить упругость паров жидкости. При этом давление возрастает настолько, что значительно уменьшает подачу жидкости в сосуд и намного увеличивает время наполнения. Целью изобретения является сокращение времени наполнения сосуда. Цель достигается способом наполнения сосудов жидкостью, включающим нагнетание жидкости в сосуд по трубопроводу, преобразование потока нагнетаемой жидкости в газожидкостный и разгонку полученного газожидкостного потока до скорости распространения в нем звука. Отличие способа заключается в том, что поток нагнетаемой жидкости преобразуют в газожидкостный и полученный газожидкостный поток разгоняют до скорости распространения в нем звука. Дополнительные отличия заключаются в том, что преобразование жидкостного потока в газожидкостный проводят путем подачи в него газа или путем кавитации. При звуковом режиме истечения сигналы изменения противодавления не проходят в обратном направлении против газожидкостного потока и не влияют на параметры жидкостного потока, находящегося перед границей изменения фазового состояния. Поэтому расход нагнетаемой в сосуд жидкости остается постоянным. Для того, чтобы газожидкостный поток не разгонять до высоких скоростей, подбирают в зависимости от плотности жидкости и давления нагнетания объемную концентрацию газа, при которой скорость распространения звука в газожидкостном потоке минимальна. В газожидкостном потоке, состоящем на почти несжимаемой жидкости и сжимаемого газа, скорость распространения звуковых волн гораздо ниже, чем в жидкости или газе. Скорость звука в газожидкостном потоке зависит от плотности жидкости, газосодержания и давления. На чертеже показаны графики зависимостей приведенной скорости звука в газо-водяных смесях от истинного газосодержания и давления, где: 1 воздушноводяная смесь при давлении 2 мПа; 2 пароводяная смесь при давлении 10 мПа; 3 пароводяная смесь при давлении 15 мПа (начало координат в точке О); 4 пароводяная смесь при давлении 20 мПа (начало координат в точке 0). С ростом газосодержания приведенная скорость звука в газожидкостной смеси падает, доходит до минимума, затем возрастает до единицы при газосодержании, равном 100% Давление увеличивает упругость смеси, поэтому с его ростом повышается и скорость звука. Для разного рода жидкостей подобные графики различны. При нагнетании жидкости через сужающее устройство в кавитационном режиме в сосуд, имеющий противодавление, изменения противодавления в сосуде не передаются через зону кавитации, не влияют на параметры жидкости остается постоянным. Кавитационный режим характеризуется как частный случай звукового истечения газожидкостного потока. Способ может быть пояснен на следующих примерах. П р и м е р 1. Сжиженный газ нагнетают с давлением 2 мПа по трубопроводу диаметром 150 мм в автомобильную цистерну объемом 10 м³. Цистерна находится на открытом воздухе, имеющем температуру 30^оС. Сжиженный газ, попадая в нагретую цистерну, испаряется, в результате чего в цистерне поднимается давление до 1,1 мПа. В трубопроводе последовательно устанавливают форсунку и сужающее устройство диафрагму. Через форсунку в поток сжиженного газа подают паровую фазу в количестве двух объемных процентов и разгоняют полученную газожидкостную смесь в сужающем устройстве диафрагме до скорости 20 м/с, обеспечивая условия постоянства расхода сжиженного газа независимо от противодавления в цистерне. Это позволяет заполнять цистерну за 25-30 мин вместо 1,5 ч заполнения известным способом. П р и м е р 2. Сжиженный газ нагнетают с давлением 2 мПа по трубопроводу диаметром 150 мм в автомобильную цистерну объемом 10 м³. Цистерна находится на открытом воздухе, имеющем температуру 30^оС. Сжиженный газ, попадая в нагретую цистерну, испаряется, поднимая давление в цистерне до 1,1 мПа. В трубопроводе устанавливают сопло Вентури. Нагнетаемый сжиженный газ в сопле Вентури кавитирует, обеспечивая условия постоянства расхода сжиженного газа независимо от противодавления в цистерне, что позволяет заполнить цистерну за 40 мин вместо 1,5 ч заполнения известным способом. Изобретение обеспечивает сокращение времени наполнения сосудов жидкостями в 2,5-3 раза.

Формула изобретения

1. Способ наполнения сосудов жидкостью, включающий нагнетание жидкости в сосуд по трубопроводу, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени наполнения сосуда, поток нагнетаемой жидкости преобразуют в газожидкостный и полученный газожидкостный поток разгоняют до скорости распространения в нем звука. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что жидкостный поток преобразуют в газожидкостный путем подачи в него газа. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что жидкостный поток преобразуют в газожидкостный путем кавитации.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000

Извещение опубликовано: 27.12.2000