-
Verfahren und Vorrichtung zum Lagern und Transportieren tiefsiedender
Flüssigkeiten Behälter zum Lagern und Transportieren von Flüssigkeiten, deren Siedetemperatur
bei Atmosphärendruck unter der Außentemperatur liegt, sind mit einem Isolationsmantel
umgeben,. tim die bei tiefer Temperatur siedende Flüssigkeit, kurz Flüssiggas genannt,
gegen Wärmeaufnahme zu schützen. Trotz bester Isolation läßt sich aber ein gewisser
Wärmefluß von der wärmeren Außenluft in das Gefäßinnere nicht vermeiden. Diese Wärme
wird vom Flüssiggas aufgenommen und erhöht seinen Wärmeinhalt.
-
Es ist bekannt, daß in ruhendem Zustand des Behälters diese durch
die Gefäßwandungen fließende Wärme nicht zu einer Erwärmung der gesamten FlÜssiggasmenge
führt, sondern daß infolge der geringen Wärmeleitfähigkeit von- Flüssiggas -die
einströmende Wärme fast zur Gänze nur von einer verhältnismäßig , dünnen, an die
Behälterwand grenzenden Randschicht aufgenommen -wird, was zur Folge _ hat, daß
die Wärmemenge nur einem kleinen Flüssiggasvolumen zugeführt wird, während das innerhalb
dieser Randschicht befindliche überwiegende Flüssiggasvolumen keine Wärme aufnimmt.
In der Randschicht bewirkt die Wärmeaufnahme, daß das Flüssiggas zum Sieden kommt.
Der dabei gebildete Dampf steigt hoch und sammelt sich im über dem Flüssiggasspiegel
liegenden Dampfflaum des Behälters. Die ständige Neubildung von Dampf führt zu einer
unerwünschten, fortschreitenden Drucksteigerung @ im Behälter. Da
ein
den Betriebsdruck wesentlich übersteigender Druck im Behälter nicht gewollt ist,
sind die in Frage kommenden Behälter auch nicht zur Aufnahme solcher Drucke gebaut.
Der im Behälter entstehende Druck wird ohne Anwendung besonderer Vorkehrungen sehr
bald die zulässige Grenze erreicht haben, und jede weitere Drucksteigerung durch
die fortlaufende Neubildung von Dampf mußte bisher durch Ablassen von Dampf verhindert
werden. Es sind stationäre Anlagen bekannt, bei denen der abgelassene Dämpf in Gasometern
aufgefangen und verbraucht oder rückverflüssigt wird. Da derartige Anlagen einen
bedeutenden Aufwand erfordern, muß auf diese bei vielen stationären und allen transportablen
Behältern verzichtet werden. Das Ablassen des Dampfes in die freie Atmosphäre bedeutet
einen Verlust von Flüssiggas und damit eine Verminderung der Wirtschaftlichkeit.
-
Nach einem bekannten Verfahren sollen die Verluste, die durch das
Ablassen von Dampf entstehen, dadurch vermindert werden, daß bei Erreichen des "zulässigen
Höchstdruckes im Behälter Flüssiggas in einem Entspannungsventil auf Atmosphärendruck
entspannt und anschließend durch einen Kühler, der im Dampfraum des Behälters angeordnet
ist, geleitet wird.
-
Die durch die Entspannung verursachte Abkühlung des Kühlers bewirkt,
daß an seiner Außenfläche Dampf .kondensiert, der zur Drucksenkung im Behälter beiträgt.
Durch dieses Verfahren sollen die tatsächlichen Verluste niedrig gehalten werden,
da ein Teil der Dampfmenge rückgewonnen wird.
-
Die Beschreibung eines anderen Verfahrens erläutert im Prinzip folgende
Einrichtung: Aus dem Dampfraum des Behälters führt eine Saugleitung zu einer Umwälzpumpe,
deren Druckleitung an der Unterseite des Behälters in diesen hineinführt. Eine besondere
Vorrichtung soll dafür sorgen,. daß der beim Betrieb der Pumpe aus dem Dampfraum
in die unteren kältesten Zonen des Flüssiggases umgewälzte Dampf über die ganze
Fläche möglichst feinverteilt in die Flüssigkeit perlt. Da die Temperatur der inneren
Zonen des Flüssiggases unter der an der Peripherie herrschenden Siedetemperatur
liegt, kondensieren die im Flüssiggas aufsteigenden Dampfperlen. Dieses Verfahren
vermindert somit den Dampfdruck im Dampfraum.
-
Der Vorgang des Wärmetransportes von der Behälterwand in das Flüssiggas
findet nach dem Vorstehenden bei den Verfahren zur Herabsetzung der Verluste in
gleicher Weise wie bei der eingangs beschriebenen Speicherung statt, d. h., in allen
beschriebenen Fällen bringt die durch -die Behälterwand dringende Wärme das kleine
Volumen der Randschicht des Flüssiggases auf die Siedetemperatur, die dem stets
steigenden Druck entspricht, und zum Verdampfern, während nur ein sehr kleiner Teil
dieser Wärme auf das große Volumen der Flüssiggasmenge, das innerhalb der Randschicht
liegt, übergeht. Der im Behälter entstehende Dampfdruck entspricht daher im wesentliehen
der nur in der Randschicht absorbierten Wärme und ist schnell im Steigen.
-
Während durch den natürlichen Vorgang die eindringende Wärmemenge
als Flüssigkeits- und Verdampfungswärme nur von dem kleinen Teilvolumen der Randschicht
aufgenommen wird, entspricht es dem erfindungsgem.Men Verfahren, durch mechanische
Bewegung der Flüssigkeit die einströmende Wärmemenge möglichst gleichmäßig und fortlaufend
dem gesamten Flüssigkeitsvolumen zuzuführen.
-
Da die durch die Behälterwand in das Innere strömende Wärmemenge im
wesentlichen von der baulichen Ausführung der Anlage und von den außerhalb herrschenden
Verhältnissen abhängt, kann zur vergleichsweisen Betrachtung des erfindungsgemäßen
Verfahrens mit den bekannten Vorgängen bei Gleichheit der vorstehend angeführten,
den Wärmedurchgang beeinflussenden Werte diese Wärmemenge als gegeben und gleich
groß betrachtet werden.
-
Da Wärmeaufnahme, Flüssigkeitsvolumen und Drucksteigerung bei sonst
gleichen Voraussetzungen in einem bestimmten gegebenen Verhältnis zueinander stehen,
entspricht dem sehr kleinen wirksamen Flüssigkeitsvolumen bei den vorbekannten Flüssiggasbehältern
ein schneller Druckanstieg, während bei der erfindungsgemäßen gleichmäßigen und
fortlaufenden Überleitung der Wärme in das Gesamtflüssigkeitsvolumen, die durch
das Verfahren erzwungen wird, der Druckanstieg sehr langsam vor sich geht.
-
Die Praxis hat gezeigt, daß die Zeit, während der das Flüssiggas im
Behälter gelagert und/oder transportiert wird, bei normaler Abwicklung des Betriebs
kürzer ist, als die bei Anwendung des Verfahrens zum Druckanstieg bis zum zulässigen
Höchstdruck benötigte Zeit, so daß in diesem Falle gar keine Gasverluste durch Abblasen
von Dampf eintreten.
-
Zur Durchführung des Verfahrens ist eine Vorrichtung vorgesehen, durch
die erfindungsgemäß die Flüssigkeitsteilchen, die entsprechend den je-
weiligen
Werten von Druck und Temperatur noch zur Aufnahme von Flüssigkeitswärme befähigt
sind, aus dem Innern der Flüssiggasmenge an die Behälterwand bzw. teilweise auch
in den Dampfraum, wo sie dampfniederschlagend wirken, bewegt werden.
-
Die Figuren zeigen zwei Ausführungsbeispiele der Vorrichtung zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
Gemäß Fig. i wird das Verfahren mit einem Rührwerk durchgeführt. Ein
Behälter i ist von einer Isolierschicht a umgeben, die von dem Außenmantel 3 umhüllt
ist. In dem Behälter i befindet sich die Flüssigkeit q., deren Siedepunkt bei Atmosphärendruck
unter der Außentemperatur liegt. Je nach Form und Abmessungen des Behälters i sind
in seinem Innern ein oder mehrere Rührvorrichtungen angeordnet, die in diesem Beispiel
als ebene auf den Wellen 5 angeordnete doppelte Drehflügel 6 ausgebildet sind. Die
Wellen 5
sind in Pfannen 7 und in Halslagern 8 im Behälter gelagert.
Zur Abdichtung des Behälterinnern gegen die freie Atmosphäre dienen die Stopfbüchsen
g. Zum Antrieb der Drehflügel 6 ist am Außenbehälter ein Motor io vorgesehen, der
über ein Untersetzungsgetriebe i i die Welle 12 antreibt, die über Kegelradgetriebe
13 die Wellen 5 und damit die Drehflügel 6 betätigt.
-
Grundsätzlich können die zum Rühren der Flüssigkeit dienenden Teile
in mannigfaltiger Gestalt ausgebildet sein, etwa wie das allgemein von Rühr- oder
Mischwerken bekannt ist. Bei kleinem Leistungsbedarf und Wärmedurchlaß soll darch
Umrühren eine fortlaufende Berührung aller Flüssigkeitsteile mit der Behälterwand
sichergestellt werden.
-
Die Fig. 2 zeigt einen Behälter 15 mit der Isolierschicht 16 und dem
Außenmantel 17. Etwa in der Mitte des Bejlälters 15 befindet sich eine Umwälzpumpe
i8, die durch die Welle ig vom Motor 2o, der außerhalb des- Behälters angeordnet
ist, angetrieben wird. Die Stopfbüchse 2i dichtet die Welle i9 ab.
-
Rohrleitungen 22 sind von der Pumpe in gekröpfter Form in die kältesten
Zonen der Flüssigkeit geführt und an -den Stirnseiten 23. des Behälters 15 widergelagert.
Diese Rohrleitungen 22 sind mit einer Vielzahl entsprechend angeordneter Bqhrungen
24 versehen und dienen als Zuleitungen für die Umwälzpumpe 18.
-
An der Umwälzpumpe 18 und um die Rohrleitungen 22 sind Rohrarme 25
drehbar gelagert, die als Austrittsleitungen dienen. Sie verlaufenradial nach außen
und längs der Behälterwand in geringem Abstand von dieser und sind mit einer Vielzahl
von Bohrungen 26 zum Austritt der umgewälzten Flüssigkeit versehen. Diese Bohrungen
26 sind zweckmäßig so ausgeführt, daß die Rückstoßkraft eine tangentiale Komponente
ergibt, welche die Rohrarme 25 in eine umlaufende Bewegung versetzt. Die Förderleistung
und damit die Förderhöhe der Umwälzpumpe 18 ist regelbar, um dadurch auch je nach
dem Dampfdruck eine verschieden starke Beregnung des Dampfraumes durchführen zu
können.