KR20020004524A - Triple storage cryogenic tank cooling down liquid oxygen with liquid nitrogen - Google Patents
Triple storage cryogenic tank cooling down liquid oxygen with liquid nitrogen Download PDFInfo
- Publication number
- KR20020004524A KR20020004524A KR1020000038494A KR20000038494A KR20020004524A KR 20020004524 A KR20020004524 A KR 20020004524A KR 1020000038494 A KR1020000038494 A KR 1020000038494A KR 20000038494 A KR20000038494 A KR 20000038494A KR 20020004524 A KR20020004524 A KR 20020004524A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- oxygen
- liquid
- liquid nitrogen
- liquid oxygen
- container
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C5/00—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures
- F17C5/02—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures for filling with liquefied gases
- F17C5/04—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures for filling with liquefied gases requiring the use of refrigeration, e.g. filling with helium or hydrogen
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
- F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
- F17C2203/0602—Wall structures; Special features thereof
- F17C2203/0612—Wall structures
- F17C2203/0626—Multiple walls
- F17C2203/0631—Three or more walls
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
- F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
- F17C2205/0302—Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
- F17C2205/0323—Valves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
- F17C2221/01—Pure fluids
- F17C2221/014—Nitrogen
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
- F17C2221/03—Mixtures
- F17C2221/038—Refrigerants
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 액체 산소 냉각을 위한 탱크에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액체 산소를 대기압의 포화압력 이하로 온도를 낮추기 위하여 액체 질소를 냉매로 하여, 액체 산소가 충진되는 내 용기와 액체 질소가 충진되는 중간 용기 및 외부와의 단열을 위한 외 용기로 구성되는 액체 질소를 냉매로 하는 액체 산소 냉각을 위한 초저온 3중 탱크에 관한 것이다.The present invention relates to a tank for liquid oxygen cooling, and more particularly, liquid nitrogen is used as a refrigerant in order to lower the temperature of liquid oxygen below the saturation pressure of atmospheric pressure, and an inner container filled with liquid oxygen and liquid nitrogen are filled. An ultra low temperature triple tank for liquid oxygen cooling using a liquid nitrogen composed of an intermediate container and an outer container for thermal insulation from the outside.
일반적으로 로켓의 액체 추진제나 철강 ·화학 공업에서의 산소 산화, 조선 ·기계공학에서의 용접용이나 의료용 또는 물처리의 폭기용으로 산소의 수요가 크다.In general, the demand for oxygen is great for liquid propellants of rockets, oxygen oxidation in the steel and chemical industries, welding in shipbuilding and mechanical engineering, and aeration in medical or water treatment.
액체 산소는 우주 항공 산업 분야에서 로켓 엔진 등을 시험하는 경우에 사용되는데, 이 경우의 액체 산소의 상태는 고밀도일 것을 필요로 한다. 따라서 액체 산소의 밀도를 높이기 위하여 액체 산소의 온도를 낮춰 부피를 줄이는 방법을 사용하고 있다.Liquid oxygen is used when testing rocket engines and the like in the aerospace industry, in which case the state of liquid oxygen needs to be high density. Therefore, in order to increase the density of the liquid oxygen, the method of reducing the volume by lowering the temperature of the liquid oxygen is used.
그러나, 로켓 엔진의 시험에 사용되는 액체 산소의 온도를 낮추기 위한 방법을 시행하는데 있어서, 일반적으로 1기압의 상태에서 - 183℃의 온도를 갖는 액체 산소를 가압 탱크를 통하여 약 100기압 정도로 가압하여 강제로 배관을 통하여 이송할 경우에, 당해 시험 대상 엔진에 도달하는 액체 산소는 배관으로부터의 열침입과 가압 압력에 의한 액체의 내부에너지 증가로 인한 온도 상승이 발생하여 액체의 부피가 팽창하게 되고, 따라서 액체의 밀도가 작아지게 된다.However, in implementing a method for lowering the temperature of the liquid oxygen used for the test of the rocket engine, it is generally forced to pressurize liquid oxygen having a temperature of about 183 ° C. at a pressure of about 100 atm through a pressure tank. In the case of conveying through the furnace pipe, the liquid oxygen reaching the engine to be tested has a temperature rise due to heat intrusion from the pipe and an increase in the internal energy of the liquid due to the pressurized pressure, thereby expanding the volume of the liquid. The density of the liquid becomes smaller.
따라서 시험 대상 엔진에 도달하는 액체 산소의 온도를 - 183℃로 유지하기 위해서는, 가압 탱크로 보내지는 액체 산소의 온도를 배관으로부터의 열침입과 가압 압력에 의한 내부에너지 증가분 등의 온도 상승 요인을 감안한 값인 - 186℃ 이하로 하여야 한다.Therefore, in order to maintain the temperature of the liquid oxygen reaching the engine under test at -183 ° C, the temperature of the liquid oxygen sent to the pressurized tank is taken into account in consideration of the temperature rise factors such as heat intrusion from the piping and the increase in internal energy due to the pressurized pressure. It should be less than -186 ℃.
상기한 바와 같은 이유로 액체 산소의 온도를 - 183℃ 이하로 떨어뜨리기 위하여 종래에는, 1) 액체 산소를 공급하는 측에서 - 186℃ 이하의 상태를 갖도록 미리 저온 처리한 액체 산소를 초저온 탱크로리를 통하여 공급하는 방법과, 2) 초저온 액화 가스 저장탱크(2중 탱크)에서 액체 산소를 펌핑하여 0.7 bar 이하로 유지하는 방법을 사용하여 왔다.In order to lower the temperature of liquid oxygen to −183 ° C. or less for the above reason, conventionally, 1) the liquid oxygen that has been pretreated at a low temperature so as to have a state of −186 ° C. or less on the supply side of the liquid oxygen is supplied through the cryogenic tank lorry. And 2) a method of pumping liquid oxygen in an ultra low temperature liquefied gas storage tank (double tank) to maintain 0.7 bar or less.
이 경우에, 전자의 방법은 저온 처리를 위하여 초저온 액화 가스 탱크로리에 진공펌프를 장착하여 계속하여 산소를 펌핑하는 방법을 사용하는 바, 이 방법에 의하면 산소 자체에 펌핑을 해야 하므로 위험성이 따르며, 저온 처리된 액체 산소를 차량을 이용하여 운송할 때 진동으로 인하여 액체 산소의 증발량이 증가하게 되고, 이것이 펌프에 무리를 주는 문제가 발생된다. 따라서, 최근에는 상기한 바와 같은 방법은 거의 사용하지 않고 있다.In this case, the former method uses a method of continuously pumping oxygen by attaching a vacuum pump to the cryogenic liquefied gas tank lorry for low temperature treatment. According to this method, the oxygen must be pumped, which is dangerous. When transporting the treated liquid oxygen by vehicle, the amount of evaporation of the liquid oxygen increases due to vibration, which causes a problem for the pump. Therefore, in recent years, such a method is rarely used.
다음으로, 후자의 방법은 지상에 고정 설치된 액화 가스 저장탱크에 오일을 사용하지 않는 진공 펌프를 연결하여 펌핑하는 방법을 사용하는 바, 이 방법에 의하면, 전자의 방법과 마찬가지로 산소 자체에 대한 펌핑에 따른 위험성의 존재라는 문제점이 있으며, 전자 제어가 이루어지지 않는 경우에는 작동 중에 항상 운전자의 주의를 요하는 방법이므로 장시간 운전할 경우에는 관리상 어려움이 있다. 또한. 저온 처리를 위한 펌핑을 시작하여 온도 저하가 발생되고, 적정하게 낮은 온도상태로 평형을 유지하기 위해서는 10 ㎥의 저장용량을 기준으로 하면 최소한 5시간 이상의 시간이 소요되기 때문에, 경우에 따라서는 액체 산소의 양이 부족하게 되어 새로이 액체 산소를 충전하게 되는 번거로움이 있다는 문제가 있었다.Next, the latter method uses a method of pumping by connecting a vacuum pump that does not use oil to a liquefied gas storage tank fixed to the ground. According to this method, as in the former method, the pumping of oxygen itself is performed. There is a problem in that there is a risk, and if the electronic control is not made, it is a method that requires the attention of the driver at all times during operation, there is a management difficulty when driving for a long time. Also. Temperature drops occur by starting pumping for low temperature treatment, and at least 5 hours is required based on a storage capacity of 10 m3 to maintain equilibrium at an appropriately low temperature. There is a problem that there is a problem in that the amount of is insufficient to newly fill the liquid oxygen.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 종래의 펌핑에 의하여 액체 산소의 온도를 떨어뜨리는 방법을 개선하여, 액체 질소를 냉매로 사용하고 이를 3중 구조의 탱크에 적용하여 액체 산소를 냉각하는데 필요한 설비 비용과 운전 비용을 저감시킨 액체 질소를 냉매로 하는 액체 산소 냉각을 위한 초저온 3중 탱크를 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the problems as described above, the object of the present invention is to improve the method of lowering the temperature of the liquid oxygen by the conventional pumping, by using liquid nitrogen as a refrigerant and the triple structure The present invention provides an ultra-low temperature triple tank for liquid oxygen cooling using liquid nitrogen, which is applied to a tank and reduces the equipment cost and operating cost required for cooling liquid oxygen.
도 1은 본 발명에 의한 액체 산소 냉각을 위한 초저온 3중 탱크의 구성과 배관을 나타내는 도면,1 is a view showing the configuration and piping of an ultra low temperature triple tank for liquid oxygen cooling according to the present invention;
도 2는 본 발명에 의한 액체 산소 냉각을 위한 초저온 3중 탱크의 개략도.Figure 2 is a schematic diagram of a cryogenic triple tank for liquid oxygen cooling according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10...내 용기 12...액체 산소 용량계10 ... inside container 12 ... liquid oxygen meter
13...가압 증발기 14...액체 산소 온도계13 ... Pressure evaporator 14 ... Liquid oxygen thermometer
15...압력 증감 조정기 16...상부 충전밸브15 ... Pressure increase / decrease regulator 16 ... Upper filling valve
18...하부 충전밸브 20...원통형 열교환기18 ... Lower filling valve 20 ... Cylindrical heat exchanger
22...방열핀 30...중간 용기22.Heating pin 30 ... Medium container
32...액체 질소 용량 제어기 34...액체 질소 압력 조정기32 ... Liquid nitrogen capacity controller 34 ... Liquid nitrogen pressure regulator
36...초저온 솔레노이드 밸브 38...액체 질소 용량 및 온도계36.Cryogenic Solenoid Valve 38 ... Liquid Nitrogen Capacity and Thermometer
40...수동 밸브 50...외 용기40.Manual valve 50.Outer container
52...단열재 54...진공 배기구52 Insulation material 54 Vacuum exhaust vent
70...안전 밸브 90...기체 산소 공급구70 ... Safety valve 90 ... Gas oxygen supply port
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 액체 질소를 냉매로 하는 액체 산소 냉각을 위한 초저온 3중 탱크에 있어서, 상기 초저온 3중 탱크는 내 용기, 중간 용기 및 외 용기로 구성되며, 상기 내 용기에는 상부 충전밸브와 연통하는 배관과 하부 충전밸브와 연통하는 배관과 외부의 기체 산소 공급구와 연동하는 배관이 설치되고, 액체 산소 용량계와 액체 산소 온도계가 연결 설치되며, 상기 내 용기의 내부에는 원통형 열교환기가 상부에서 하부방향으로 사선상으로 형성 설치되는데, 상기 열교환기는 중공체 원통형 구조물로서 중공부분이 상기 중간 용기와 연통하고 있으며, 외부에는 다수의 방열핀이 형성 설치되며, 상기 중간 용기에는 초저온 솔레노이드 밸브와 연동하는 배관과 액체 질소 용량 및 온도계와 액체 질소 압력 조정기와 액체 질소 용량 조정기가 연결 설치되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a cryogenic triple tank for liquid oxygen cooling using liquid nitrogen as a refrigerant, wherein the cryogenic triple tank comprises an inner container, an intermediate container, and an outer container. The vessel is provided with a pipe communicating with the upper filling valve and a pipe communicating with the lower filling valve and a pipe interlocking with an external gas oxygen supply port, and a liquid oxygen capacity meter and a liquid oxygen thermometer are connected to each other. The cylindrical heat exchanger is installed obliquely from the top to the bottom, the heat exchanger is a hollow cylindrical structure, the hollow portion communicates with the intermediate vessel, a plurality of heat dissipation fins are formed outside, the intermediate vessel is a cryogenic solenoid valve And liquid nitrogen capacity and thermometer and liquid nitrogen pressure regulator and liquid interlock with Sieve nitrogen capacity regulator is characterized in that the connection is installed.
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 의한 액체 산소 냉각을 위한 초저온 3중 탱크의 구성과 배관을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명에 의한 액체 산소 냉각을 위한 초저온 3중 탱크의 개략도이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail. 1 is a view showing the configuration and piping of the cryogenic triple tank for liquid oxygen cooling according to the present invention, Figure 2 is a schematic diagram of a cryogenic triple tank for liquid oxygen cooling according to the present invention.
도면에서 나타내고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 액체 산소 냉각을 위한 초저온 3중 탱크는 내 용기(10), 중간 용기(30) 및 외 용기(50)로 구성된다.As shown in the figure, the cryogenic triple tank for liquid oxygen cooling according to the present invention is composed of an inner container 10, an intermediate container 30 and an outer container 50.
상기 내 용기(10)는 액체 산소가 저장되는 역할을 하며, 상기 내 용기(10)의 상부에는 액체 산소 충전을 위한 배관이 연결되어 있고, 상기 배관은 상부 충전밸브(16)에 의하여 제어된다. 또한 상기 내 용기(10)의 하부에는 액체 산소 충전을 위한 배관이 연결되어 있으며, 상기 배관은 하부 충전밸브(18)에 의하여 제어된다.The inner container 10 serves to store liquid oxygen, and a pipe for filling liquid oxygen is connected to an upper portion of the inner container 10, and the pipe is controlled by the upper filling valve 16. In addition, a pipe for filling liquid oxygen is connected to the lower portion of the inner container 10, and the pipe is controlled by the lower filling valve 18.
또한 상기 내 용기(10)에는 액체 산소의 용량을 체크할 수 있는 액체 산소 용량계(12)가 연결 설치되고, 액체 산소의 온도를 체크하는 역할을 하는 액체 산소 온도계(14)도 연결 설치된다.In addition, the inner container 10 is connected to the liquid oxygen capacity meter 12 that can check the capacity of the liquid oxygen, the liquid oxygen thermometer 14, which serves to check the temperature of the liquid oxygen is also connected.
그리고 냉각되어 온도가 저하된 산소를 외부로 공급하기 위하여 상기 내 용기(10)의 상부에 배관이 연결되어 외부의 기체 산소 공급구(90)와 연통한다.In addition, a pipe is connected to an upper portion of the inner container 10 so as to supply oxygen cooled down and lowered in temperature to communicate with an external gas oxygen supply port 90.
도면에 도시되어 있는 도면부호 13은 액체 산소를 증발시켜 탱크 내부의 압력을 높이기 이한 가압 증발기이며, 도면부호 15는 액체 산소의 압력을 조정하는 압력 증감 조정기이고, 도면부호 70은 산소 충전을 위한 배관의 파괴를 방지하기 위하여 부착되는 최고 압력을 한정하는 안전 밸브로서, 설정 압력 이상이 되면 유체를 내뿜어 압력을 설정 압력 이하로 되도록 한다.13 is a pressurized evaporator to increase the pressure inside the tank by evaporating liquid oxygen, reference numeral 15 denotes a pressure increase and decrease regulator for adjusting the pressure of liquid oxygen, and reference numeral 70 denotes a pipe for oxygen filling. It is a safety valve that limits the maximum pressure attached to prevent breakage. When the pressure exceeds the set pressure, the fluid is blown out so that the pressure falls below the set pressure.
또한 상기 내 용기(10)의 내부에는 액체 산소와 액체 질소 사이에서의 원활한 열교환이 이루어지도록 하기 위한 원통형 열교환기(20)가 형성 설치되는데. 상기 원통형 열교환기는(20)는 중공체 원통형 구조물로서 열발산을 유리하게 하는 다수의 방열핀(22)이 형성 설치되어 있는 구조로서, 중공부분은 상기 중간 용기(30)와 연통하고 있고, 상기 내 용기(10) 내부를 관통하여 상부에서 하부방향으로 비스듬한 각도를 가지고 설치된다.In addition, a cylindrical heat exchanger 20 is formed in the inner container 10 to allow a smooth heat exchange between liquid oxygen and liquid nitrogen. The cylindrical heat exchanger 20 is a hollow cylindrical structure in which a plurality of heat dissipation fins 22 are formed to facilitate heat dissipation, and the hollow portion communicates with the intermediate container 30, and the inner container (10) It is installed with an oblique angle from the top to the bottom through the inside.
본 발명에 의한 초저온 3중 탱크의 중간 용기(30)는 액체 질소 냉매가 저장되는 장치로서, 액체 질소를 충전하기 위한 배관이 연결되어 있으며, 상기 배관은 수동 밸브(40)와 초저온 솔레노이드 밸브(36)에 의하여 제어된다.The intermediate vessel 30 of the cryogenic triple tank according to the present invention is a device in which a liquid nitrogen refrigerant is stored, and a pipe for filling liquid nitrogen is connected, and the pipe is a manual valve 40 and a cryogenic solenoid valve 36. Is controlled by
또한 상기 중간 용기(30)에는 액체 질소의 용량과 온도를 체크하기 위한 액체 질소 용량 및 온도계(38)가 연결 설치되고, 액체 질소의 압력을 조정하는 역할을 하는 액체 질소 압력 조정기(34)와 액체 질소의 용량을 조정하는 액체 질소 용량 조정기(32)가 연결 설치된다.In addition, the intermediate container 30 is connected to the liquid nitrogen capacity and thermometer 38 for checking the capacity and temperature of the liquid nitrogen, the liquid nitrogen pressure regulator 34 and the liquid to adjust the pressure of the liquid nitrogen A liquid nitrogen capacity regulator 32 for adjusting the capacity of nitrogen is connected.
그리고 상기 중간 용기(30)에도 액체 질소의 충전을 위한 배관의 파괴를 방지하기 위하여 안전 밸브(70)가 부착되어, 설정 압력 이상이 되면 유체를 내뿜어 압력을 설정 압력 이하로 되도록 한다.In addition, a safety valve 70 is attached to the intermediate container 30 to prevent breakage of the pipe for filling the liquid nitrogen, and when the pressure exceeds the set pressure, the fluid is discharged so that the pressure is lower than the set pressure.
본 발명에서의 외 용기(50)는 상기 내 용기(10)와 상기 중간 용기(30)의 외부를 감싸는 구조물로서, 외부와의 단열 효율을 높이도록 하기 위하여 진공상태를 유지하고 있으며, 상기 외 용기(50)의 적소에는 진공상태 유지를 위한 진공 배기구(54)가 설치된다.The outer container 50 in the present invention is a structure surrounding the outside of the inner container 10 and the intermediate container 30, and maintains a vacuum state to increase the thermal insulation efficiency with the outside, the outer container In place of 50, a vacuum exhaust port 54 for maintaining a vacuum state is provided.
또한 상기 외 용기(50)의 내부에는 액체 질소가 충진되어 있는 중간 용기(30)의 단열 효율을 높이기 위하여 상기 중간 용기(30)의 외주면을 감싸며 단열재(52)가 설치된다.In addition, the inner container 50 is provided with a heat insulating material 52 surrounding the outer circumferential surface of the intermediate container 30 to increase the heat insulating efficiency of the intermediate container 30 filled with liquid nitrogen.
상기한 구성 외의 배관 및 밸브의 구조는 종래 초저온 액화가스 저장 탱크와 동일하다.The structure of the piping and the valve other than the above-described configuration is the same as the conventional cryogenic liquefied gas storage tank.
상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 작용을 설명한다.The operation of the present invention having the configuration as described above will be described.
우선 액체 산소는 외부의 탱크로리에서 상부 충전밸브(16)과 하부 충전밸브(18)를 통하여 상기 내 용기(10)로 충전되며, 이때의 압력은 약 4 ∼ 5 기압 정도이고, 온도는 약 - 180 ∼ - 170 ℃ 정도이다.First, liquid oxygen is charged into the inner container 10 through an upper filling valve 16 and a lower filling valve 18 from an external tank lorry, and the pressure is about 4-5 atm, and the temperature is about -180. It is about -170 degreeC.
액체 질소는 액체 산소가 충전되기 전에 미리 상기 수동 밸브(40)와 초저온 솔레노이드 밸브(36)를 통하여 상기 중간 용기(30)로 충전되는데, 중간 용기(30) 내부의 압력을 2기압 이하로 유지하여 액체 질소의 온도는 약 180℃ 이하를 유지하게 된다. 그리고 액체 산소를 충전시 초저온 솔레노이드 밸브(36)에 의하여 자동으로 액체 질소의 레벨이 제어되도록 설정한다.Liquid nitrogen is charged into the intermediate container 30 through the manual valve 40 and the cryogenic solenoid valve 36 before the liquid oxygen is charged, and the pressure inside the intermediate container 30 is maintained at 2 atm or less. The temperature of the liquid nitrogen is maintained at about 180 ° C or less. The liquid nitrogen is set to be controlled automatically by the cryogenic solenoid valve 36 when the liquid oxygen is charged.
액체 질소와 액체 산소가 충진되면 액체 질소와 액체 산소와의 열교환이 이루어지게 되며, 일정 시간의 경과 후, 액체 질소의 압력 및 용량을 자동으로 변환하여 액체 질소의 압력이 상기 액체 질소 압력 조정기(34)에 의하여 약 2기압 이하로 떨어지게 되며, 이때 소모되는 액체 질소는 액체 질소 용량 제어기(32)의 작용에 의하여 상기 초저온 솔레노이드 밸브(36)가 개방되면서 중간 용기(30) 내의 부족 액체 질소를 자동으로 공급하게 된다.When the liquid nitrogen and the liquid oxygen are filled, heat exchange between the liquid nitrogen and the liquid oxygen occurs, and after a certain time, the pressure and the capacity of the liquid nitrogen are automatically converted so that the pressure of the liquid nitrogen is adjusted to the liquid nitrogen pressure regulator 34. By using the liquid nitrogen capacity controller 32, the cryogenic solenoid valve 36 is opened by the action of the liquid nitrogen capacity controller 32 to automatically remove the insufficient liquid nitrogen in the intermediate container 30. Will be supplied.
이러한 상태에서 일정 시간이 유지되면서, 상기 내 용기(10) 내의 액체 산소는 상기 중간 용기(30) 내의 액체 질소에 열을 빼앗기면서 온도가 떨어지게 된다. 특히 상기 내 용기(10)의 내부에 비스듬히 설치되어 있는 원통형 열교환기(20)는 상부에서 하부를 향하면서 사선으로 각도를 가지고 있으므로, 그 하부를 통하여 연통되어 있는 중간 용기(30) 내부의 액체 질소가 상부를 향해 이동하게 되고, 그 과정에서 상기 원통형 열교환기(20)의 외부에 형성되어 있는 다수의 방열핀(22)에 의하여 액체 질소와 액체 산소의 열교환이 이루어지게 되며, 열교환에 의하여 증발된 기체는 상기 원통형 열교환기(20)의 상부를 통하여 중간 용기(30)로 배출되게 된다.While maintaining a predetermined time in such a state, the liquid oxygen in the inner container 10 is dropped in temperature while losing heat to the liquid nitrogen in the intermediate container (30). In particular, since the cylindrical heat exchanger 20 installed obliquely inside the inner container 10 has an angle at an oblique line from the top to the bottom, the liquid nitrogen in the intermediate container 30 communicated through the bottom thereof. Is moved toward the top, in the process of the heat exchange between the liquid nitrogen and the liquid oxygen is made by a plurality of heat radiation fins 22 formed on the outside of the cylindrical heat exchanger 20, the gas evaporated by the heat exchange Is discharged to the intermediate vessel 30 through the upper portion of the cylindrical heat exchanger (20).
전술한 바와 같은 액체 질소와 액체 산소와의 열교환에 의하여 액체 산소의 온도는 떨어지게 되며, 액체 질소는 조금씩 소모되는 바, 소모되는 액체 질소는 전술한 바와 같은 액체 질소 압력 조정기(34)와 액체 질소 용량 조정기(32)와 초저온 솔레노이드 밸브(36)의 작용에 의하여 보충된다.The temperature of the liquid oxygen is lowered by heat exchange between the liquid nitrogen and the liquid oxygen as described above, and the liquid nitrogen is consumed little by little. The consumed liquid nitrogen is the liquid nitrogen pressure regulator 34 and the liquid nitrogen capacity as described above. It is supplemented by the action of the regulator 32 and the cryogenic solenoid valve 36.
본 발명에 의해, 액체 산소를 - 186℃ 이하로 냉각시키는데 소요되는 시간은10㎥의 액체 산소에 대하여 약 2 ∼ 4시간 정도가 걸리며, 1일 액체 질소의 소모량은 약 150ℓ정도로 매우 적은 양이다. 즉, 본 발명의 구성에 따라 액체 산소의 저장 용기의 크기가 10㎥인 초저온 3중 탱크를 제작하여 실시한 결과, 액체 산소의 온도를 - 175℃에서 -186℃까지 떨어뜨리는데 약 3시간이 소요되었다.According to the present invention, the time required to cool the liquid oxygen below −186 ° C. is about 2 to 4 hours for 10 m 3 of liquid oxygen, and the consumption of liquid nitrogen per day is about 150 L, which is very small. That is, according to the configuration of the present invention, the ultra-low temperature triple tank having a storage vessel of liquid oxygen of 10 m 3 was manufactured and carried out. As a result, it took about 3 hours to drop the temperature of liquid oxygen from -175 ° C to -186 ° C. It became.
전술한 바와 같은 본 발명의 냉각 사이클에 의하여 대기압의 포화온도 이하로 냉각된 액체 산소를 배관을 통하여 사용하고자 하는 장비에 공급하고자 할 경우에는, 먼저 사용하고자 하는 장비를 별도의 수단을 적용하여 냉각시킨 후, 상기 기체 산소 공급구(90)에 고압의 산소 실린더를 연결하여 탱크 내부를 가압하면서 이송한다.When supplying the liquid oxygen cooled to below the saturation temperature of the atmospheric pressure by the cooling cycle of the present invention to the equipment to be used through the pipe, the first equipment to be used is cooled by applying a separate means Thereafter, the high pressure oxygen cylinder is connected to the gas oxygen supply port 90 to transfer the pressure inside the tank.
상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 효과를 보면, 종래 액체 산소의 냉각을 위해 시행하는 펌핑 방법과는 달리 액체 질소와의 열교환을 통한 냉각 방식을 채택하고 있기 때문에, 산소에 대하여 직접 펌핑하는데 따른 위험성이 없으므로 안전성이 확보됨은 물론, 펌핑으로 인한 액체 산소의 손실도 발생하지 않으므로 경제적으로도 유리하다.According to the effect of the present invention having the above-described configuration, since the cooling method through heat exchange with liquid nitrogen is adopted, unlike the conventional pumping method for cooling the liquid oxygen, Since there is no risk, safety is secured, and liquid oxygen loss due to pumping does not occur, so it is economically advantageous.
또한 본 발명은 종래의 방법에 의한 설비와 비교하여 설비 비용이 저렴하며, 도의 동력을 요하지 아니하므로 경제적으로 효율적 냉각을 실현할 수 있으며, 운전이 간편하고 용이하여 운전관리 및 안전관리의 측면에서 종래 기술보다 월등히 우수한 효과를 얻을 수 있다.In addition, the present invention can be economically efficient cooling because the installation cost is lower than that of the conventional method and does not require the power of the drawing, the operation is simple and easy to operate the prior art in terms of operation management and safety management A much better effect can be obtained.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2000-0038494A KR100395596B1 (en) | 2000-07-06 | 2000-07-06 | Triple storage cryogenic tank cooling down liquid oxygen with liquid nitrogen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2000-0038494A KR100395596B1 (en) | 2000-07-06 | 2000-07-06 | Triple storage cryogenic tank cooling down liquid oxygen with liquid nitrogen |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20020004524A true KR20020004524A (en) | 2002-01-16 |
| KR100395596B1 KR100395596B1 (en) | 2003-08-25 |
Family
ID=19676516
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR10-2000-0038494A KR100395596B1 (en) | 2000-07-06 | 2000-07-06 | Triple storage cryogenic tank cooling down liquid oxygen with liquid nitrogen |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100395596B1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103343877A (en) * | 2013-07-26 | 2013-10-09 | 武汉钢铁(集团)公司 | Method and system for pre-cooling ethylene storage tank by low temperature nitrogen |
| KR20150077917A (en) * | 2013-12-30 | 2015-07-08 | 현대중공업 주식회사 | A Treatment System Liquefied Gas |
| WO2021062300A1 (en) * | 2019-09-25 | 2021-04-01 | Custom Biogenic Systems, Inc. | Storage tank device configured to prevent ice formation |
| CN116164226A (en) * | 2022-12-29 | 2023-05-26 | 北京天兵科技有限公司 | Rocket liquid oxygen filling system and control method thereof |
| KR102602092B1 (en) * | 2023-01-05 | 2023-11-14 | 주식회사 한국가스기술공사 | Liquefied hydrogen storage tank |
| KR102635640B1 (en) * | 2023-05-04 | 2024-02-08 | 주식회사 한국가스기술공사 | Liquefied hydrogen storage tank with easy refrigerant circulation |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102136007B1 (en) | 2018-10-22 | 2020-07-21 | 이덕재 | Liquid nitrogen auto supply device using mass sensor |
| KR102566829B1 (en) | 2021-09-16 | 2023-08-14 | (주)에이원 | Apparatus For Reinforced Safty Of Vacuum Cut-off Valve For Container Of Cryogenic Liquid Hydrogen |
| KR102655955B1 (en) | 2022-03-23 | 2024-04-09 | (주)이노스페이스 | Separable double-layered thermal insulation tank for projectile |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2502289A1 (en) * | 1981-03-19 | 1982-09-24 | Applied Thermodynamics Lonog S | LIQUEFIED NATURAL GAS RESERVOIR, IN PARTICULAR METHANE |
| JPS62237199A (en) * | 1986-04-05 | 1987-10-17 | Kobe Steel Ltd | Preservation of cryogenic liquefied gas in container |
| JP2000018499A (en) * | 1998-07-06 | 2000-01-18 | Nec Corp | Liquefied gas storage installation |
-
2000
- 2000-07-06 KR KR10-2000-0038494A patent/KR100395596B1/en active IP Right Grant
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103343877A (en) * | 2013-07-26 | 2013-10-09 | 武汉钢铁(集团)公司 | Method and system for pre-cooling ethylene storage tank by low temperature nitrogen |
| CN103343877B (en) * | 2013-07-26 | 2014-12-10 | 武汉钢铁(集团)公司 | Method and system for pre-cooling ethylene storage tank by low temperature nitrogen |
| KR20150077917A (en) * | 2013-12-30 | 2015-07-08 | 현대중공업 주식회사 | A Treatment System Liquefied Gas |
| WO2021062300A1 (en) * | 2019-09-25 | 2021-04-01 | Custom Biogenic Systems, Inc. | Storage tank device configured to prevent ice formation |
| US11186421B2 (en) | 2019-09-25 | 2021-11-30 | Custom Biogenic Systems, Inc. | Storage tank device configured to prevent ice formation |
| CN115176110A (en) * | 2019-09-25 | 2022-10-11 | 定制生物基因系统公司 | Storage tank device configured to prevent icing |
| CN116164226A (en) * | 2022-12-29 | 2023-05-26 | 北京天兵科技有限公司 | Rocket liquid oxygen filling system and control method thereof |
| KR102602092B1 (en) * | 2023-01-05 | 2023-11-14 | 주식회사 한국가스기술공사 | Liquefied hydrogen storage tank |
| KR102635640B1 (en) * | 2023-05-04 | 2024-02-08 | 주식회사 한국가스기술공사 | Liquefied hydrogen storage tank with easy refrigerant circulation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100395596B1 (en) | 2003-08-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4796491B2 (en) | Controlled storage of liquefied gas | |
| EP1600686B1 (en) | Cryogenic liquid transfer method | |
| EP1474632B1 (en) | A method for non-intermittent provision of fluid supercool carbon dioxide at constant pressure above 40 bar as well as the system for implementation of the method | |
| US8091593B2 (en) | Method and device for filling a tank with a pressurized gas | |
| KR20210066907A (en) | Methods and equipment for storing and distributing liquid hydrogen | |
| KR100395596B1 (en) | Triple storage cryogenic tank cooling down liquid oxygen with liquid nitrogen | |
| KR20010049264A (en) | A method and apparatus for keeping cold tanks for storing or transporting a liquefied gas | |
| US8191584B2 (en) | Method and device for filling pressure containers with low-boiling permanent gases or gas mixtures | |
| US3994141A (en) | Process for cooling by means of a cryogen slush | |
| KR101722372B1 (en) | Fuel gas supplying system in ships | |
| KR20140144969A (en) | A treatment System of Liquefied Gas and A Method for the same | |
| KR100899997B1 (en) | Sloshing free cargo tank by re-liquefaction of boil off gas | |
| KR101584566B1 (en) | Gas filling system and method for lng storage tank | |
| JP2000304196A (en) | Natural gas hydrate transporting method and container thereof | |
| WO2008097099A1 (en) | Method and device for transport of gas | |
| EP3769003B1 (en) | Pressurized container for liquefied gas and consumer connection | |
| AU2021255684A1 (en) | Liquefied gas storage facility | |
| CN113734352A (en) | Gas supply system with re-condensation function and working method | |
| KR101796715B1 (en) | ship engine supply method of LNG | |
| JP2000266292A (en) | Heat insulating storage tank device for transporting low temperature liquefied gas | |
| US20240353062A1 (en) | Containment system for liquid hydrogen | |
| KR101792983B1 (en) | ship engine supply unit of LNG | |
| JP2010121860A (en) | Hydrogen liquefier and hydrogen using system | |
| KR20230159111A (en) | System and method for cooling and refrigerating using lng cold heat and bog, and lng refrigerating truck using the same | |
| KR20240017579A (en) | Liquefied Hydrogen Storage Tank and Temperature Controlling Method Thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130809 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140709 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150807 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160811 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190809 Year of fee payment: 17 |