RU203411U1 - DEVICE FOR ANALYSIS OF INTENSIVE SEDIMENTS OF DROPS AND VAPORS WHEN DISCHARGING LIQUEFIED NATURAL GAS INTO THE ATMOSPHERE - Google Patents

DEVICE FOR ANALYSIS OF INTENSIVE SEDIMENTS OF DROPS AND VAPORS WHEN DISCHARGING LIQUEFIED NATURAL GAS INTO THE ATMOSPHERE Download PDF

Info

Publication number
RU203411U1
RU203411U1 RU2020135430U RU2020135430U RU203411U1 RU 203411 U1 RU203411 U1 RU 203411U1 RU 2020135430 U RU2020135430 U RU 2020135430U RU 2020135430 U RU2020135430 U RU 2020135430U RU 203411 U1 RU203411 U1 RU 203411U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
precipitation
lng
drops
gas
thermal insulation
Prior art date
Application number
RU2020135430U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Васильевич Загнитько
Виталий Викторович Пименов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"
Priority to RU2020135430U priority Critical patent/RU203411U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU203411U1 publication Critical patent/RU203411U1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01WMETEOROLOGY
    • G01W1/00Meteorology
    • G01W1/14Rainfall or precipitation gauges

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Atmospheric Sciences (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к устройствам для сбора и анализа капель сжиженного природного газа (СПГ). Сущность: устройство содержит накопитель (4) осадков капель СПГ с теплоизоляцией (5). На верхнем торце (12) накопителя (4) осадков размещен газоанализатор (7) метана, подключенный к электронному блоку (10) газоанализатора. Газоанализатор (9) метана оснащен побудителем (8) расхода газа и защитным аэрозольным фильтром (9). На дне накопителя (4) осадков установлена прямоугольная ванна (14) с теплоизоляцией из газонепроницаемого пенополиуретана. В прямоугольной ванне (14) размещен плоский электрический конденсатор (13), подключенный к электронному блоку (6) конденсатора. Электрический конденсатор (13) состоит из нижней пластины и верхней плоской сетки с прямоугольными ячейками. Нижняя пластина электрического конденсатора (13) выполнена из фольгированного термостойкого стеклотекстолита. Данные из электронного блока (10) газоанализатора и электронного блока (6) электрического конденсатора передают на удаленный компьютер (11) по витой паре. Технический результат: повышение точности результатов анализа капель сжиженного природного газа за счет уменьшения скорости его кипения и скорости испарения с поверхности нижней пластины электрического конденсатора. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.The utility model relates to devices for collecting and analyzing droplets of liquefied natural gas (LNG). Essence: the device contains an accumulator (4) of LNG droplet precipitation with thermal insulation (5). On the upper end (12) of the accumulator (4) of precipitation there is a methane gas analyzer (7) connected to the electronic unit (10) of the gas analyzer. The methane gas analyzer (9) is equipped with a gas flow rate booster (8) and a protective aerosol filter (9). At the bottom of the accumulator (4), a rectangular bath (14) is installed with thermal insulation made of gas-tight polyurethane foam. A flat electric capacitor (13) connected to the electronic unit (6) of the capacitor is placed in a rectangular bath (14). The electric capacitor (13) consists of a bottom plate and an upper flat grid with rectangular cells. The bottom plate of the electric capacitor (13) is made of foil-clad heat-resistant fiberglass. Data from the electronic unit (10) of the gas analyzer and the electronic unit (6) of the electric capacitor are transmitted to the remote computer (11) via twisted pair. EFFECT: increasing the accuracy of the results of the analysis of droplets of liquefied natural gas by reducing the rate of its boiling and the rate of evaporation from the surface of the lower plate of the electric capacitor. 1 wp f-ly, 2 dwg.

Description

Область техникиTechnology area

Полезная модель относится к области измерительной техники, а именно к устройствам для дистанционного измерения интенсивных до 30 мм/с осадков капель из двухфазных выбросов сжиженного природного газа и содержания его паров в атмосферу и может быть использовано в системах мониторинга атмосферного воздуха и контроля промышленной безопасности топливно-энергетических объектов на удаленных расстояниях.The utility model relates to the field of measuring technology, namely to devices for remote measurement of intensive up to 30 mm / s precipitation of drops from two-phase emissions of liquefied natural gas and its vapor content into the atmosphere and can be used in air monitoring systems and industrial safety control of fuel and energy objects at remote distances.

Уровень техникиState of the art

Известны устройства для определения интенсивности осадков капель, реализующие сбор их в специальные емкости и определение объема или массы выпавших осадков в единицу времени (Стернзат М.С. Метеорологические приборы и наблюдения, Л. Д. Гидрометеоиздат, 1968, с. 166-172; И.В. Литвинов, Осадки в атмосфере и на поверхности земли, Гидрометеоиздат, Москва, 1980, 208 С.). Однако данные устройства не позволяют дистанционно получать данные об интенсивных осадков капель из двухфазных выбросов сжиженного природного газа в атмосферу.Known devices for determining the intensity of precipitation drops, realizing their collection in special containers and determination of the volume or mass of precipitation in a unit of time (Sternzat M.S. Meteorological instruments and observations, L.D. Gidrometeoizdat, 1968, pp. 166-172; And V. Litvinov, Precipitation in the atmosphere and on the surface of the earth, Gidrometeoizdat, Moscow, 1980, 208 S.). However, these devices do not allow remotely obtaining data on intensive precipitation of drops from two-phase emissions of liquefied natural gas into the atmosphere.

Известно устройство для определения интенсивности осадков, представляющее оптико-акустико-электронный прибор, в котором происходит преобразование количества капель осадков в число электрических импульсов за счет прерывания каплями луча лазера, а также звукового сигнала с помощью мембраны и микрофона в электрический сигнал (Патент США №3882381). Его недостатком является не возможность одновременно определять осадки капель и содержание паров сжиженного природного газа в атмосферном воздухе.A device for determining the intensity of precipitation is known, representing an optical-acoustic-electronic device, in which the number of precipitation drops is converted into the number of electrical impulses due to the interruption of the laser beam by the drops, as well as the sound signal using a membrane and microphone into an electrical signal (US Patent No. 3882381 ). Its disadvantage is the inability to simultaneously determine the precipitation of drops and the content of vapors of liquefied natural gas in the atmospheric air.

Известен индикатор атмосферных осадков в виде электродинамического логометра, содержащий первый измерительный конденсатор, открытый для свободного прохождения осадков через пространство между обкладками, которые выполнены в виде секционной обмотки с распределенной емкостью, образованной двумя изолированными проводниками, второй измерительный конденсатор, идентичным первому, но закрытый от проникновения осадков, и блок преобразования изменений емкости первого измерительного конденсатора в выходной сигнал (патент РФ №2097797). Его недостатком является не возможность одновременного определения количества осадков капель и паров при выбросе сжиженного природного газа в атмосферу.Known indicator of precipitation in the form of an electrodynamic ratiometer, containing a first measuring capacitor, open for free passage of precipitation through the space between the plates, which are made in the form of a sectional winding with a distributed capacitance formed by two insulated conductors, a second measuring capacitor, identical to the first, but closed from penetration precipitation, and a unit for converting changes in the capacitance of the first measuring capacitor into an output signal (RF patent No. 2097797). Its disadvantage is that it is not possible to simultaneously determine the amount of precipitation of drops and vapors when liquefied natural gas is released into the atmosphere.

Известен газоанализатор метана с сенсорным модулем, включающим газовый датчик, плату для предварительной обработки аналогового сигнала, усилитель, аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер, и вторичный микропроцессор, считывающий информацию с выхода сенсорного модуля (патент РФ №2321847). Недостатком устройства является невозможность одновременного анализа паров и осадков капель сжиженного метана в атмосфере.Known methane gas analyzer with a sensor module, including a gas sensor, a board for preprocessing an analog signal, an amplifier, an analog-to-digital converter, a microcontroller, and a secondary microprocessor that reads information from the output of the sensor module (RF patent No. 2321847). The disadvantage of the device is the impossibility of simultaneous analysis of vapors and precipitation of droplets of liquefied methane in the atmosphere.

Известен инфракрасный газоанализатор (патент РФ на полезную модель, №191610), содержащий цилиндрический корпус, внутри которого расположены электронный блоки плата внешней коммуникации, а на его поверхности установлен разъем для подключения внешних цепей и инфракрасный оптический датчик с отверстиями для входа и выхода анализируемого газа, газовый канал, состоящий из коаксиальных внутренней и внешней цилиндрических труб, причем внешняя труба герметично присоединена к цилиндрическому корпусу и на ее выходе размещен пылевой фильтр, а внутренняя труба коаксиально и герметично соединена с инфракрасным оптическим датчиком, на ее торце расположен измеритель наружной температуры газа, снаружи нее установлена цилиндрическая электропечь, а внутри нее коаксиально и последовательно расположены пористый металлический наполнитель, аэрозольный фильтр, побудитель расхода анализируемого газа через отверстия для его входа и выхода в инфракрасном оптическом датчике и измеритель его внутренней температуры, дополнительную плату управления измерителями наружной и внутренней температуры анализируемого газа, побудителем его расхода и цилиндрической электропечью, установленную внутри цилиндрического корпуса.Known infrared gas analyzer (RF patent for a useful model, No. 191610), containing a cylindrical body, inside of which the electronic units of the external communication board are located, and on its surface there is a connector for connecting external circuits and an infrared optical sensor with holes for the entrance and exit of the analyzed gas, a gas channel consisting of coaxial inner and outer cylindrical pipes, and the outer pipe is hermetically connected to the cylindrical body and a dust filter is located at its outlet, and the inner pipe is coaxially and hermetically connected to an infrared optical sensor, at its end there is an external gas temperature meter, outside a cylindrical electric furnace is installed inside it, and inside it, coaxially and sequentially, a porous metal filler, an aerosol filter, a stimulator for the flow of the analyzed gas through the holes for its inlet and outlet in an infrared optical sensor and a meter for its internal temperature are located s, an additional control board for measuring the external and internal temperature of the analyzed gas, the stimulator of its flow rate and a cylindrical electric furnace installed inside the cylindrical body.

Недостатком данного устройства является невозможность анализа осадков капель из двухфазных выбросов сжиженного природного газа.The disadvantage of this device is the impossibility of analyzing droplet precipitation from two-phase emissions of liquefied natural gas.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является устройство для анализа интенсивных осадков капель и содержания газов в атмосфере (патент РФ на полезную модель, №198022, прототип). Устройство включает накопитель осадков капель сжиженного метана с теплоизоляцией, на дне которого горизонтально расположен плоский электрический конденсатор, состоящий из нижней листовой пластины и верхней плоской сетки с прямоугольными ячейками, и подключенный к электронному блоку конденсатора для измерения его электрической емкости, при накоплении осадков капель сжиженного метана с передачей оцифрованных данных к удаленному компьютеру по витой паре, газоанализатор метана, расположенный на верхнем торце накопителя осадков, с побудителем расхода газа, защитным аэрозольным фильтром и электронным блоком газоанализатора для регистрации и передачи его оцифрованных данных к удаленному компьютеру по витой паре. Изменение емкости конденсатора С от времени t пропорционально количеству V и/или интенсивности dV/dt заполнения межэлектродного объема осадком капель топливных жидкостей в атмосфере. Калибровка конденсатора позволяет определять интенсивность осадков с быстродействием около 0,1 с.The closest in technical essence to the claimed utility model is a device for analyzing intense precipitation of drops and the content of gases in the atmosphere (RF patent for utility model, No. 198022, prototype). The device includes an accumulator of sediments of liquefied methane drops with thermal insulation, at the bottom of which a flat electric capacitor is horizontally located, consisting of a lower sheet plate and an upper flat grid with rectangular cells, and connected to the electronic unit of the capacitor to measure its electrical capacity, with the accumulation of sediments of droplets of liquefied methane with the transfer of digitized data to a remote computer via twisted pair, a methane gas analyzer located at the upper end of the accumulator of precipitation, with a gas flow rate stimulator, a protective aerosol filter and an electronic unit of the gas analyzer for registering and transmitting its digitized data to a remote computer via twisted pair. The change in the capacitance of the capacitor C from time t is proportional to the amount V and / or the intensity dV / dt of filling the interelectrode volume with a precipitate of droplets of fuel liquids in the atmosphere. Condenser calibration allows you to determine the intensity of precipitation with a response time of about 0.1 s.

При детектировании капель сжиженного природного газа используется накопитель осадков с экранно-вакуумной теплоизоляцией. Это позволяет снизить тепловой поток из воздуха и от грунта за счет уменьшения теплопроводности и лучистого обмена собранного жидкого осадка с окружающей средой. Эффективная теплопроводность экранно-вакуумной теплоизоляции достигает значений до 0,003 мВт/(м.К) и ее использование для криогенной изоляции позволяет уменьшить испарения осадка сжиженного природного газа.When detecting droplets of liquefied natural gas, a precipitation accumulator with a screen-vacuum thermal insulation is used. This makes it possible to reduce the heat flux from the air and from the ground by reducing the thermal conductivity and radiant exchange of the collected liquid sediment with the environment. The effective thermal conductivity of the screen-vacuum thermal insulation reaches values of up to 0.003 mW / (m.K) and its use for cryogenic insulation makes it possible to reduce the evaporation of liquefied natural gas sludge.

Недостатками устройства по прототипу являются ошибки и неточности измерения количества интенсивных осадков капель из выбросов сжиженного природного газа в атмосферу, так как при попадании капель природного газа на нижний пластинчатый электрод первоначально реализуется пленочное кипение сжиженного природного газа, вследствие теплового потока от нижней стальной пластины конденсатора толщиной до 2 мм и от корпуса накопителя осадков с теплоизоляцией, поскольку их начальная температура близка к атмосферной и существенно превышает температуру хранения жидкого метана Тк ≈ 111 К при нормальном давлении и его предельную температуру перегрева Тп ≈ 166 К. (Горев В.А., Овсянников Д.Л. Испарение жидкого метана с металлической поверхности // Пожаровзрывобезопасность. Процессы горения, детонации и взрыва. 2019. Т. 28. №1, С. 14-21).The disadvantages of the device according to the prototype are errors and inaccuracies in measuring the amount of intense precipitation of drops from emissions of liquefied natural gas into the atmosphere, since when drops of natural gas hit the lower plate electrode, film boiling of liquefied natural gas is initially realized, due to the heat flow from the lower steel plate of the capacitor up to 2 mm and from the body of the accumulator of precipitation with thermal insulation, since their initial temperature is close to atmospheric and significantly exceeds the storage temperature of liquid methane T k ≈ 111 K at normal pressure and its maximum overheating temperature T p ≈ 166 K. (Gorev V.A., Ovsyannikov DL Evaporation of liquid methane from a metal surface // Fire and explosion safety. Processes of combustion, detonation and explosion. 2019. V. 28. No. 1, pp. 14-21).

Скорость испарения осадка СПГ определяется режимом теплообмена между СПГ и поверхностью стальной нижней пластины конденсатора, а также теплообменом между СПГ, окружающим воздухом и корпусом накопителя осадков с теплоизоляцией.The rate of evaporation of the LNG sludge is determined by the heat transfer regime between the LNG and the surface of the steel bottom plate of the condenser, as well as the heat exchange between the LNG, the ambient air and the thermally insulated sludge storage housing.

Теплообмен между СПГ и нижней пластиной конденсатора определяется режимом кипения, который зависит от температурного напора между средами.Heat transfer between LNG and the bottom plate of the condenser is determined by the boiling regime, which depends on the temperature difference between the media.

Теплообмен между СПГ и окружающим воздухом зависит от состояния воздушной среды, температуры воздуха и скорости ветра, а также от площади испарения СПГ.The heat exchange between LNG and ambient air depends on the state of the air environment, air temperature and wind speed, as well as the evaporation area of the LNG.

Теплообмен между СПГ и корпусом накопителя с теплоизоляцией определяется его массой, теплопроводностью, теплоемкостью и площадью контакта.Heat transfer between LNG and the storage tank housing with thermal insulation is determined by its mass, thermal conductivity, heat capacity and contact area.

Экспериментально было показано, что основная скорость испарения осадка СН4 определяется режимом теплообмена между СПГ и поверхностью стальной нижней пластины конденсатора, а также между СПГ и корпусом накопителя осадков с теплоизоляцией.It has been shown experimentally that the main evaporation rate of СН 4 sludge is determined by the heat exchange regime between LNG and the surface of the steel bottom plate of the condenser, as well as between LNG and the housing of the sediment storage tank with thermal insulation.

Наличие интенсивного пленочного кипения с испарением СПГ из электрического конденсатора приводит к уменьшению его емкости и ошибке анализа осадков.The presence of intense film boiling with evaporation of LNG from an electric condenser leads to a decrease in its capacity and an error in the analysis of precipitation.

Технической проблемой, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является унификация конструкции устройства для анализа интенсивных осадков капель и паров при выбросе СПГ в атмосферу и расширение его функциональных возможностей.The technical problem to be solved by the claimed utility model is the unification of the design of the device for the analysis of intense precipitation of drops and vapors when LNG is released into the atmosphere and the expansion of its functionality.

Раскрытие сущности полезной моделиDisclosure of the essence of a utility model

Техническим результатом заявляемой полезной модели является улучшение технических характеристик устройства для анализа интенсивных осадков капель и паров при выбросе сжиженного природного газа в атмосферу и расширение его функциональных возможностей путем повышения точности измерения количества и интенсивности осадков капель сжиженного метана за счет уменьшения скорости его кипения и испарения с поверхности нижнего пластинчатого электрода конденсатора.The technical result of the claimed utility model is to improve the technical characteristics of a device for analyzing intense precipitation of drops and vapors when liquefied natural gas is released into the atmosphere and expanding its functionality by increasing the accuracy of measuring the amount and intensity of precipitation of drops of liquefied methane by reducing the rate of its boiling and evaporation from the surface the lower plate electrode of the capacitor.

Для достижения технического результата предложено устройство для анализа интенсивных осадков капель и паров при выбросе СПГ в атмосферу, включающее накопитель осадков капель СПГ с теплоизоляцией, плоский электрический конденсатор, состоящий из нижней пластины и верхней плоской сетки с прямоугольными ячейками, и подключенный к электронному блоку конденсатора для измерения его электрической емкости при накоплении осадков капель СПГ с передачей оцифрованных данных к удаленному компьютеру по витой паре, газоанализатор метана, расположенный на верхнем торце накопителя осадков, с побудителем расхода газа, защитным аэрозольным фильтром и электронным блоком газоанализатора для регистрации и передачи его оцифрованных данных к удаленному компьютеру по витой паре, при этом на дне накопителя осадков капель СПГ с теплоизоляцией горизонтально установлена дополнительная прямоугольная ванна с теплоизоляцией из газонепроницаемого пенополиуретана, в которой размещен плоский электрический конденсатор, причем его нижняя пластина выполнена из фольгированного термостойкого стеклотекстолита.To achieve the technical result, a device is proposed for analyzing intense precipitation of drops and vapors when LNG is emitted into the atmosphere, which includes an accumulator of precipitation of LNG drops with thermal insulation, a flat electric capacitor consisting of a bottom plate and an upper flat grid with rectangular cells, and connected to the electronic unit of the condenser for measuring its electrical capacity during the accumulation of precipitation of LNG droplets with the transmission of digitized data to a remote computer via twisted pair, a methane gas analyzer located at the upper end of the precipitation accumulator, with a gas flow rate stimulator, a protective aerosol filter and an electronic unit of the gas analyzer for registration and transmission of its digitized data to to a remote computer via twisted pair, while at the bottom of the LNG droplet sediment storage tank with thermal insulation, an additional rectangular bath with thermal insulation made of gas-tight polyurethane foam is installed horizontally, in which a flat electric capacitor is located, etc. and what its bottom plate is made of foil-clad heat-resistant fiberglass.

Кроме того, нижняя пластина электрического конденсатора выполнена из фольгированного термостойкого стеклотекстолита толщиной 1,1 мм с медной фольгой шириной 18 микрон.In addition, the bottom plate of the electric capacitor is made of 1.1 mm thick foil-clad heat-resistant fiberglass with 18 micron wide copper foil.

Создание устройства для анализа интенсивных осадков капель и содержания паров СПГ в атмосферу, в котором на дне накопителя осадков капель с теплоизоляцией горизонтально установлена дополнительная прямоугольная ванна с теплоизоляцией из газонепроницаемого пенополиуретана, в которой на ее дне размещен плоский электрический конденсатор с нижнем пластинчатым электродом, выполненным из фольгированного термостойкого стеклотекстолита толщиной от 1,1 до 1,5 мм и с медной фольгой шириной от 18 до 35 микрон позволяет в 2-4 раза уменьшить ошибку измерения интенсивности осадков капель dV/dt≤30 мм/с из двухфазного выброса СПГ в атмосферу за счет существенного уменьшения по сравнению с прототипом интенсивности пленочного кипения и скорости испарения осадка СПГ на поверхности нижнего пластинчатого электрода из фольгированного стеклотекстолита. Это обусловлено тем, что величина теплового потока от медной фольги толщиной не более 35 микрон существенно меньше значения теплового потока от стальной пластины конденсатора толщиной до 2 мм к осадку в устройстве по прототипу. Таким образом, поверхность фольгированного стеклотекстолита, теплоизолированная с тыльной стороны ванной из газонепроницаемого пенополиуретана, характеризуется малым тепловым ресурсом и меньшим тепловым потоком к осадку сжиженного метана по сравнению со стальной пластиной конденсатора толщиной до 2 мм и тепловым потоком от сборника осадка с термоизоляцией по прототипу. Причем интенсивность пленочного кипения и скорость испарения осадка СПГ значительно меньше по сравнению с интенсивностью его пленочного кипения и скоростью испарения осадка СПГ с поверхности плоской стальной пластины толщиной до 2 мм в устройстве по прототипу (Горев В.А., Овсянников Д.Л. Испарение жидкого метана с металлической поверхности // Пожаровзрывобезопасность. Процессы горения, детонации и взрыва. 2019. Т. 28. №1, С. 14-21).Creation of a device for the analysis of intense precipitation of drops and the content of LNG vapors in the atmosphere, in which an additional rectangular bath with thermal insulation made of gas-tight polyurethane foam is horizontally installed at the bottom of the accumulator of precipitation of drops with thermal insulation, in which a flat electric capacitor with a lower plate electrode made of foil-clad heat-resistant glass fiber laminate with a thickness of 1.1 to 1.5 mm and with a copper foil with a width of 18 to 35 microns allows 2-4 times to reduce the error in measuring the intensity of precipitation of drops dV / dt≤30 mm / s from a two-phase emission of LNG into the atmosphere for due to a significant decrease in comparison with the prototype of the intensity of film boiling and the rate of evaporation of the LNG deposit on the surface of the lower plate electrode made of foil-clad fiberglass. This is due to the fact that the value of the heat flux from the copper foil with a thickness of not more than 35 microns is significantly less than the value of the heat flux from the steel plate of the capacitor up to 2 mm thick to the sediment in the device according to the prototype. Thus, the surface of foil-clad fiberglass, thermally insulated from the back of the bathtub made of gas-tight polyurethane foam, is characterized by a low thermal resource and a lower heat flux to the liquefied methane sludge compared to a steel plate of a condenser up to 2 mm thick and a heat flux from a sludge collector with thermal insulation according to the prototype. Moreover, the intensity of film boiling and the rate of evaporation of the LNG sediment is significantly lower compared to the intensity of its film boiling and the rate of evaporation of the LNG sediment from the surface of a flat steel plate up to 2 mm thick in the prototype device (Gorev V.A., Ovsyannikov D.L. methane from a metal surface // Fire and explosion safety. Combustion, detonation and explosion processes. 2019. V. 28. No. 1, pp. 14-21).

В качестве фольгированного стеклотекстолита оптимально использовать марку FR-4МИ ТУ 2296-012-00213060-2006, выполненный из стеклоткани, пропитанной и прессованной с эпоксибромированным связующим и покрытой медной гальваностойкой фольгой. Оптимальная толщина стеклотекстолита составляет 1,1 мм, а ширина медной фольги - 18 микрон. Экспериментально было показано, что данный материал выдерживает термоудары в течение более 20 минут при его периодическом погружении в жидкий азот при 77 К или СПГ с температурой около 111 К. Отслоения медной фольги от стеклотекстолита и ее коррозии не наблюдалось в течении 20 минут.As a foil-clad fiberglass laminate, it is optimal to use the brand FR-4MI TU 2296-012-00213060-2006, made of glass cloth impregnated and pressed with an epoxybrominated binder and covered with galvanized copper foil. The optimum thickness of fiberglass is 1.1 mm, and the width of the copper foil is 18 microns. It has been experimentally shown that this material can withstand thermal shocks for more than 20 minutes when it is periodically immersed in liquid nitrogen at 77 K or LNG with a temperature of about 111 K. Peeling of copper foil from fiberglass and its corrosion was not observed for 20 minutes.

В отсутствии дополнительной ванны из газонепроницаемого полипеноуретана на скорость испарения СПГ влияет тепловой поток от стенок накопителя осадков с теплоизоляцией. Использование дополнительной ванны из газонепроницаемого полипеноуретана с установленным в ней электрическим конденсатором позволяет существенно уменьшить влияние накопителя осадков с теплоизоляцией на скорость испарения осадка. Экспериментально было показано, что скорость испарения СПГ с толщиной слоя от 2 до 15 мм из дополнительной ванны из пенополиуретана без электрического конденсатора в 2-3 раз меньше скорости его испарения из накопителя осадков с теплоизоляцией без конденсатора, так как их массы и коэффициенты теплопроводности существенно отличаются. Причем глубина дополнительной ванны минимизирована и ее значение больше расстояния между электродами конденсатора не более, чем 1,5 раза. Кроме того, ее высота более чем в 10 раз меньше высоты накопителя осадков с теплоизоляцией, а их массы различаются более чем в 100 раз.In the absence of an additional bath of gas-tight polyethylene urethane, the rate of LNG evaporation is affected by the heat flux from the walls of the insulated sediment storage tank. The use of an additional bath made of gas-tight polyethylene urethane with an electric condenser installed in it can significantly reduce the effect of a sediment accumulator with thermal insulation on the rate of sediment evaporation. It was experimentally shown that the rate of evaporation of LNG with a layer thickness of 2 to 15 mm from an additional bath of polyurethane foam without an electric condenser is 2-3 times lower than the rate of its evaporation from a precipitation storage unit with thermal insulation without a condenser, since their masses and thermal conductivity coefficients differ significantly ... Moreover, the depth of the additional bath is minimized and its value is no more than 1.5 times greater than the distance between the capacitor electrodes. In addition, its height is more than 10 times less than the height of the accumulator of precipitation with thermal insulation, and their masses differ by more than 100 times.

Это позволяет улучшить технические характеристики заявленной полезной модели и расширить ее функциональные возможности по сравнению с устройством по прототипу.This makes it possible to improve the technical characteristics of the claimed utility model and expand its functionality in comparison with the prototype device.

Электрическая емкость конденсатора измеряется методом генератора (Н.Г. Фарзане, Л.В. Илясов, А.Ю. Азим-заде, Технологические измерения и приборы, Москва, Высшая школа, 1989, 456 С.; Форейт Й. Емкостные датчики неэлектрических величин, Москва, Энергия, 1966, 160 С.). В процессе детектирования метана и паров углеводородов используется оптический инфракрасный газоанализатор согласно патенту РФ на полезную модель №191610.The electrical capacitance of the capacitor is measured by the generator method (N.G. Farzane, L.V. Ilyasov, A.Yu. Azim-zade, Technological measurements and devices, Moscow, Higher School, 1989, 456 C .; Foreit J. Capacitive sensors of non-electrical quantities , Moscow, Energiya, 1966, 160 S.). In the process of detecting methane and hydrocarbon vapors, an optical infrared gas analyzer is used according to the RF patent for utility model No. 191610.

Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings

На фиг. 1 изображена принципиальная схема заявленного устройства для анализа интенсивных осадков капель и паров при выбросе СПГ в атмосферу, где:FIG. 1 shows a schematic diagram of the claimed device for analyzing intense precipitation of drops and vapors when LNG is released into the atmosphere, where:

1 - верхний сетчатый плоский электрод конденсатора;1 - upper mesh flat electrode of the capacitor;

2 - нижний пластинчатый электрод конденсатора из фольгированного стеклотекстолита;2 - lower plate capacitor electrode made of foil-clad fiberglass;

3 - осадок капель на поверхности электрода 2;3 - sediment of drops on the surface of electrode 2;

4 - накопитель осадка капель в виде прямоугольной ванны;4 - accumulator of sediment drops in the form of a rectangular bath;

5 - теплоизоляция накопителя 4;5 - heat insulation of storage 4;

6 - электронный блок конденсатора 13;6 - electronic unit of the condenser 13;

7 - газоанализатор;7 - gas analyzer;

8 - побудитель расхода анализируемого СПГ в газоанализатор 7;8 - stimulator of the flow rate of the analyzed LNG into the gas analyzer 7;

9 - аэрозольный фильтр газоанализатора 7;9 - aerosol filter of the gas analyzer 7;

10 - электронный блок сенсора;10 - sensor electronic unit;

11 - компьютер, расположенный на удаленном расстоянии от места анализа осадков и паров;11 - computer located at a remote distance from the place of analysis of precipitation and vapor;

12 - торец накопителя осадка капель, на котором закреплен газоанализатор 7;12 - end face of the accumulator of sediment drops, on which the gas analyzer 7 is fixed;

13 - электрический конденсатор, включающий электроды 1 и 2;13 - electric capacitor, including electrodes 1 and 2;

14 - дополнительная прямоугольная ванна из газонепроницаемого пенополиуретана;14 - additional rectangular bathtub made of gas-tight polyurethane foam;

d(к) - расстояние между электродами 1 и 2;d (k) is the distance between electrodes 1 and 2;

Н - глубина дополнительной ванны 14;H - the depth of the additional bath 14;

L - расстояние удаления компьютера от места анализа осадков;L is the distance from the computer to the place of precipitation analysis;

Q(s) - объемный расход анализируемого газа в газоанализатор 7;Q (s) is the volumetric flow rate of the analyzed gas into the gas analyzer 7;

V - количество осадков капель в ванне 14.V - the amount of precipitation of drops in the bath 14.

На фиг. 2 приведена схема нижнего пластинчатого электрода 2 конденсатора 13 из фольгированного стеклотекстолита, где:FIG. 2 shows a diagram of the lower plate electrode 2 of the capacitor 13 made of foil-clad fiberglass, where:

15 - медная фольга;15 - copper foil;

16 - стеклотекстолит, фольгированный медной фольгой 15;16 - fiberglass coated with copper foil 15;

d(c) - толщина стеклотекстолита 16;d (c) - thickness of fiberglass 16;

d(ф) - толщина медной фольги 15.d (f) - thickness of copper foil 15.

Осуществление полезной моделиImplementation of the utility model

На фиг. 1 изображена принципиальная схема заявленного устройства для анализа интенсивных осадков капель и паров при выбросе СПГ в атмосферу. Устройство содержит плоский электрический конденсатор 13 из двух: верхнего сетчатого 1 и нижнего пластинчатого 2 прямоугольных электродов, установленный внутри и горизонтально на дне дополнительной ванны 14 из газонепроницаемого пенополиуретана. Конденсатор 13 и ванная 14 размещены на дне накопителя осадков капель в виде прямоугольной ванны 4 из диэлектрика с теплоизоляцией 5. Нижний электрод 2 выполнен из пластины фольгированного стеклотекстолита. Верхний электрод 1 изготовлен из нержавеющей сетки с прямоугольными ячейками. Электроды 1 и 2 подключены к электронному блоку 6 измерения емкости конденсатора 13, преобразования и передачи цифрового сигнала на удаленный компьютер 11 по витой паре. На торце 12 накопителя 4 закреплен газоанализатор 7, подключенный к электронному блоку сенсора 10 для его питания, регистрации и передачи данных к удаленному компьютеру 11. Вход анализируемого потока Q(s) в газоанализатор 7 защищен аэрозольным фильтром 9. Величина Q(s) задается побудителем расхода 8. При анализе осадков устройство устанавливается на подставке на высоте от 0,5 до 1,5 м.FIG. 1 shows a schematic diagram of the claimed device for analyzing intense precipitation of drops and vapors when LNG is released into the atmosphere. The device contains a flat electrical capacitor 13 of two: an upper mesh 1 and a lower plate 2 rectangular electrodes, installed inside and horizontally at the bottom of an additional bath 14 made of gas-tight polyurethane foam. Condenser 13 and bath 14 are placed at the bottom of the accumulator of precipitation drops in the form of a rectangular bath 4 made of dielectric with thermal insulation 5. The lower electrode 2 is made of a foil-clad fiberglass plate. The upper electrode 1 is made of stainless mesh with rectangular cells. Electrodes 1 and 2 are connected to the electronic unit 6 for measuring the capacitance of the capacitor 13, converting and transmitting the digital signal to the remote computer 11 via twisted pair. At the end 12 of the storage 4, a gas analyzer 7 is fixed, connected to the electronic unit of the sensor 10 for its power supply, registration and data transmission to the remote computer 11. The input of the analyzed flow Q (s) into the gas analyzer 7 is protected by an aerosol filter 9. The value of Q (s) is set by the driver flow rate 8. When analyzing precipitation, the device is installed on a stand at a height of 0.5 to 1.5 m.

На фиг. 2 показана схема электрода 2, стоящего из стеклотекстолита 16 толщиной d(c)=1,1-1,5 мм, фольгированного медной фольгой 15 толщиной d(ф)=18-35 микрон. Оптимальное значение d(ф)=18 микрон, a d(c)=1,1 мм.FIG. 2 shows a diagram of the electrode 2, which is made of 16 fiberglass with a thickness of d (c) = 1.1-1.5 mm, foil with copper foil 15 with a thickness of d (f) = 18-35 microns. The optimal value d (f) = 18 microns, a d (c) = 1.1 mm.

Отношение глубины Н ванны 14 к расстоянию между электродами 1 и 2 составляет H/d(к)=1,2-1,5.The ratio of the depth H of the bath 14 to the distance between the electrodes 1 and 2 is H / d (k) = 1.2-1.5.

Анализ паров газообразного природного газа осуществляется инфракрасным газоанализатором 7 по патенту №191610.The analysis of vapors of gaseous natural gas is carried out by an infrared gas analyzer 7 according to patent No. 191610.

Расстояние удаления компьютера L от места анализа капель и паров составляет до 1200 м.The distance from the computer L from the place of analysis of drops and vapors is up to 1200 m.

В процессе измерения интенсивности осадков конденсатор 13 калибруется для установления зависимости С от V при фиксированном расстоянии d(к)=(5-15) мм между электродами 1 и 2.In the process of measuring the intensity of precipitation, the capacitor 13 is calibrated to establish the dependence of C on V at a fixed distance d (k) = (5-15) mm between electrodes 1 and 2.

При анализе осадков капель СПГ используется экранно-вакуумная теплоизоляция накопителя 4. Создание накопителя осадков капель 4 с экранно-вакуумной теплоизоляцией 5 позволяет снизить лучистый обмен собранного жидкого осадка с окружающей средой. Экранирование излучения достигается за счет большого числа слоев (до 5-10) тонкой алюминиевой фольги. Слои фольги разделены между собой стеклобумагой. Весь пакет изоляционных экранов находится под давление около 10-4 мм рт.ст. Ее использование позволяет повысить точность измерений величины V за счет уменьшения скорости испарения осадка метана.When analyzing the precipitation of LNG droplets, the screen-vacuum thermal insulation of the storage tank is used 4. The creation of the storage tank of the drops of drops 4 with screen-vacuum thermal insulation 5 makes it possible to reduce the radiant exchange of the collected liquid sediment with the environment. Shielding of radiation is achieved by a large number of layers (up to 5-10) of thin aluminum foil. The foil layers are separated by glass paper. The entire package of insulating screens is under a pressure of about 10 -4 mm Hg. Its use makes it possible to increase the accuracy of measurements of the value of V due to a decrease in the rate of evaporation of methane sediment.

Сетчатый электрод 1 выполнен из нержавеющей, проволочной тканой сетки с живым сечение S(c) ее квадратных ячеек от 60 до 90%. Величина, S(c) определяется отношением площади ячеек в свету ко всей площади сетки, выраженным в процентах согласно ГОСТ 2715-75.The mesh electrode 1 is made of a stainless, wire woven mesh with a free cross-section S (c) of its square cells from 60 to 90%. The value, S (c) is determined by the ratio of the area of the cells in the light to the entire area of the mesh, expressed as a percentage according to GOST 2715-75.

Для измерения малых значений электрической емкости конденсатора 13 в диапазоне С=10-500 пФ используется метода генератора (Н.Г. Фарзане, Л.В. Илясов, А.Ю. Азим-заде, Технологические измерения и приборы, М., Высшая школа, 1989, 456 С.; Форейт И. Емкостные датчики неэлектрических величин, Москва, Энергия, 1966, 160 С.). Измеряемая емкость является частотозадающим элементом генератора. В качестве генератора выбран таймер EN 555. Схема малочувствительна к параллельному сопротивлению утечки. Надежно измеряемое изменение величин емкости составляет 0,03-0,05 пФ. Нулевая частота составляет 100-300 кГц. Микропроцессор измеряет частоту, обрабатывает данные и передает их по витой паре в удаленный компьютер, который расположен от места сбора осадков и анализа паров на расстояние до 1200 м. Период опроса составляет около 0,1 секунды, а разрешение по генерации около 100 импульсов на 1 пФ. Схема чувствительна к изменению емкости на величину 0,01 пФ.To measure small values of the electrical capacitance of the capacitor 13 in the range C = 10-500 pF, the generator method is used (N.G. Farzane, L.V. Ilyasov, A.Yu. Azim-zade, Technological measurements and devices, M., Higher school , 1989, 456 S .; Foreyt I. Capacitive sensors of non-electrical quantities, Moscow, Energiya, 1966, 160 S.). The measured capacitance is the frequency setting element of the generator. The timer EN 555 is selected as a generator. The circuit is insensitive to parallel leakage resistance. The reliably measurable change in capacitance values is 0.03-0.05 pF. The zero frequency is 100-300 kHz. The microprocessor measures the frequency, processes the data and transmits it via twisted pair to a remote computer, which is located from the place of collection of precipitation and vapor analysis at a distance of up to 1200 m.The polling period is about 0.1 seconds, and the resolution for generating about 100 pulses per 1 pF ... The circuit is sensitive to a change in capacitance of 0.01 pF.

Создание устройства для анализа интенсивных осадков капель и содержания паров СПГ в атмосферу, в котором на дне накопителя осадков капель 4 с теплоизоляцией 5 горизонтально установлена дополнительная прямоугольная ванна 14 с теплоизоляцией из газонепроницаемого пенополиуретана, в которой на ее дне размещен плоский электрический конденсатор 13 с нижним пластинчатым электродом 2, выполненным из фольгированного термостойкого стеклотекстолита толщиной менее 1,5 мм и с медной фольгой толщиной не более 35 микрон позволяет в 2-4 раза уменьшить ошибку измерения интенсивности осадков капель dV/dt≤30 мм/с из двухфазного выброса СПГ в атмосферу за счет существенного уменьшения по сравнению с прототипом интенсивности пленочного кипения и скорости испарения метанового осадка на поверхности нижнего пластинчатого электрода из фольгированного стеклотекстолита. Это обусловлено тем, что величина теплового потока от медной фольги 15 толщиной не более 35 микрон существенно меньше значения теплового потока от стальной пластины конденсатора толщиной до 2 мм к осадку в устройстве по прототипу. Таким образом, поверхность фольгированного стеклотекстолита, теплоизолированная с тыльной стороны ванной из пенополиуретана, характеризуется малым тепловым ресурсом и меньшим тепловым потоком к осадку СПГ по сравнению с стальной пластиной конденсатора толщиной до 2 мм по прототипу. Причем интенсивность пленочного кипения и скорость испарения осадка сжиженного метана значительно меньше по сравнению с интенсивностью его пленочного кипения и скоростью испарения осадка метана с поверхности плоской стальной пластины толщиной до 2 мм в устройстве по прототипу (Горев В.А., Овсянников Д.Л. Испарение жидкого метана с металлической поверхности // Пожаровзрывобезопасность. Процессы горения, детонации и взрыва. 2019. Т. 28. №1, С. 14-21).Creation of a device for analyzing intense precipitation of drops and the content of LNG vapors in the atmosphere, in which an additional rectangular bath 14 with thermal insulation of gas-tight polyurethane foam is horizontally installed at the bottom of the accumulator of precipitation of drops 4 with thermal insulation 5, in which a flat electric condenser 13 with a lower plate electrode 2, made of foil-clad heat-resistant fiberglass with a thickness of less than 1.5 mm and with a copper foil with a thickness of not more than 35 microns, allows 2-4 times to reduce the error in measuring the intensity of precipitation of drops dV / dt≤30 mm / s from a two-phase emission of LNG into the atmosphere for due to a significant decrease in comparison with the prototype of the intensity of film boiling and the rate of evaporation of methane sediment on the surface of the lower plate electrode made of foil-clad fiberglass. This is due to the fact that the value of the heat flux from the copper foil 15 with a thickness of not more than 35 microns is significantly less than the value of the heat flux from the steel plate of the capacitor up to 2 mm thick to the sediment in the device according to the prototype. Thus, the surface of the foil-clad fiberglass laminate, thermally insulated from the rear side of the tub made of polyurethane foam, is characterized by a low heat resource and a lower heat flux to the LNG deposit as compared to the steel plate of the capacitor up to 2 mm thick according to the prototype. Moreover, the intensity of film boiling and the rate of evaporation of liquefied methane sludge is much lower compared to the intensity of its film boiling and the rate of evaporation of methane sludge from the surface of a flat steel plate up to 2 mm thick in a prototype device (Gorev V.A., Ovsyannikov D.L. Evaporation liquid methane from a metal surface // Fire and explosion safety. Combustion, detonation and explosion processes. 2019. V. 28. No. 1, pp. 14-21).

В качестве фольгированного стеклотекстолита оптимально использовать марку FR-4МИ ТУ 2296-012-00213060-2006 с оптимальной толщиной 1,1 мм и толщиной его медной фольги 18 микрон. Последний выполнен из стеклоткани, пропитанной и прессованной с эпоксибромированным связующим, и покрыт медной гальваностойкой фольгой. Экспериментально было показано, что данный материал выдерживает термоудары в течение более 20 минут при его периодическом погружении в жидкий азот при 77 К или сжиженный метан с температурой около 111 К. Отслоения медной фольги 15 от стеклотекстолита 16 и ее коррозии не наблюдалось.It is optimal to use the FR-4MI TU 2296-012-00213060-2006 grade as a foil-clad fiberglass laminate with an optimal thickness of 1.1 mm and a thickness of its copper foil of 18 microns. The latter is made of fiberglass, impregnated and pressed with an epoxybrominated binder, and covered with electroplated copper foil. It was experimentally shown that this material can withstand thermal shocks for more than 20 minutes when it is periodically immersed in liquid nitrogen at 77 K or liquefied methane with a temperature of about 111 K. There was no peeling of copper foil 15 from fiberglass 16 and its corrosion was not observed.

Оптимальная толщина медной фольги 15 составляет 18 микрон, ее плотность ρ ≈ 8,9 г/см3, теплоемкость С(m) ≈ 390 Дж/кг.К и теплопроводность γ ≈ 385-400 Вт/м.К. Плотность стеклотекстолита 16 составляет ρ ≈ 1,8-1,9 г/см3, его теплоемкость С(m) ≈ 840 Дж/кг.К и γ ≈ 0,2 Вт/м.К.The optimal thickness of the copper foil 15 is 18 microns, its density is ρ ≈ 8.9 g / cm 3 , the heat capacity is C (m) ≈ 390 J / kg.K and the thermal conductivity is γ ≈ 385-400 W / m.K. The density of fiberglass 16 is ρ ≈ 1.8-1.9 g / cm3, its heat capacity is C (m) ≈ 840 J / kg.K and γ ≈ 0.2 W / m.K.

В отсутствии дополнительной ванны из газонепроницаемого полипеноуретана на скорость испарения СПГ влияет тепловой поток от стенок накопителя осадков с теплоизоляцией. Использование дополнительной ванны из полипеноуретана с установленным в ней электрическим конденсатором позволяет существенно уменьшить влияние накопителя осадков с теплоизоляцией на скорость испарение капель СПГ. Экспериментально было показано, что скорость испарения СПГ с толщиной слоя от 2 до 15 мм из дополнительной ванны из пенополиуретана без электрического конденсатора в 2-3 раз меньше скорости его испарения из накопителя осадков с теплоизоляцией без конденсатора. Причем глубина дополнительной ванны больше расстояния между электродами конденсатора не более, чем 1,5 раза. Кроме того, ее высота более чем в 10 раз меньше высоты накопителя осадков с теплоизоляцией, а их массы отличаются более чем в 100 раз.In the absence of an additional bath of gas-tight polyethylene urethane, the rate of LNG evaporation is affected by the heat flux from the walls of the insulated sediment storage tank. The use of an additional polypolyurethane bath with an electric condenser installed in it can significantly reduce the effect of a sediment storage tank with thermal insulation on the rate of evaporation of LNG droplets. It has been experimentally shown that the rate of evaporation of LNG with a layer thickness of 2 to 15 mm from an additional bath of polyurethane foam without an electric condenser is 2-3 times less than the rate of its evaporation from a sediment accumulator with thermal insulation without a condenser. Moreover, the depth of the additional bath is no more than 1.5 times the distance between the capacitor electrodes. In addition, its height is more than 10 times less than the height of the collector of precipitation with thermal insulation, and their masses differ by more than 100 times.

Это позволяет улучшить технические характеристики заявленной полезной модели и расширить ее функциональные возможности по сравнению с устройством по прототипу. В результате, достигается технический результат заявляемой модели. ПримерThis makes it possible to improve the technical characteristics of the claimed utility model and expand its functionality in comparison with the prototype device. As a result, the technical result of the claimed model is achieved. Example

В атмосфере при 280 К анализировались осадки капель из выброса СПГ с температурой хранения 111 К при атмосферном давлении. Их первоначальный диаметр d≤10000 мкм. СПГ распылялся газообразным азотом с образованием затопленной струи капель и паров объемом более 104 м3 в атмосфере. Удаленный компьютер был расположен на расстоянии L ≈ 1000 м.In an atmosphere at 280 K, we analyzed the droplet precipitation from the LNG release with a storage temperature of 111 K at atmospheric pressure. Their initial diameter is d≤10000 microns. LNG was sprayed with gaseous nitrogen with the formation of a submerged jet of drops and vapors with a volume of more than 10 4 m 3 in the atmosphere. The remote computer was located at a distance of L ≈ 1000 m.

Конденсатор 13 с сетчатым верхним 1 и пластинчатым нижним 2 прямоугольными электродами был установлен в дополнительной прямоугольной ванне 14 из газонепроницаемого полипеноуретана на дне диэлектрического сборника 4 жидких капель объемом ≈ 60 литров и габаритами ≈ 40×62×27 см (высота, длина и ширина, соответственно). Толщина стенок пенополиуретана ванны 14 составляла 2 см, ее глубина Н=1,5 см, а ее высота - 3,5 см.Condenser 13 with mesh top 1 and plate bottom 2 rectangular electrodes was installed in an additional rectangular bath 14 made of gas-tight polypolyurethane at the bottom of a dielectric collector of 4 liquid drops with a volume of ≈ 60 liters and dimensions of ≈ 40 × 62 × 27 cm (height, length and width, respectively ). The wall thickness of the polyurethane foam bath 14 was 2 cm, its depth H = 1.5 cm, and its height 3.5 cm.

Электрод 1 был выполнен из нержавеющей сетки с размером прямоугольных ячеек 8x8 мм и толщиной проволоки 0,5 мм. Нижний электрод 2 был изготовлен из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,1 мм марки FR-4 МИ ТУ 2296-012-00213060-2006. Фольга 15 из меди 18 микрон с тыльной стороны была теплоизолированной стеклотекстолитом 16, теплоизоляцией ванны 14 и накопителя 4. Длина каждого электрода составляла 56 см, а ширина - 21 см. Их площадь поверхности ≈ 1176 см2, а расстояние между ними d(к) ≈ 10 мм. Электроды были расположены горизонтально на дне ванны 14. Измеренное значение их емкости без осадка составляло около 100 пФ.Electrode 1 was made of a stainless mesh with a rectangular mesh size of 8x8 mm and a wire thickness of 0.5 mm. The lower electrode 2 was made of 1.1 mm thick foil-clad fiberglass FR-4 MI TU 2296-012-00213060-2006. Foil 15 made of 18 micron copper on the back side was thermally insulated with glass fiber laminate 16, thermal insulation of bath 14 and storage 4. The length of each electrode was 56 cm, and the width was 21 cm. Their surface area was ≈ 1176 cm 2 , and the distance between them was d (k) ≈ 10 mm. The electrodes were placed horizontally at the bottom of the bath 14. The measured value of their capacitance without sediment was about 100 pF.

В процессе измерения емкости конденсатора 13 в диапазоне 10-500 пФ использовался метод генератора (Н.Г. Фарзане, Л.В. Илясов, А.Ю. Азим-заде, Технологические измерения и приборы, Москва, Высшая школа, 1989, 456 С.; Форейт Й. Емкостные датчики неэлектрических величин, Москва, Энергия, 1966, 160 С.). Измеряемая емкость являлась частотозадающим элементом генератора. В качестве генератора применен таймер EN 555. Схема была малочувствительна к параллельному сопротивлению утечки. Для контроля параллельно с измеряемым конденсатором было установлено сопротивление 5.6 Мегом. Нулевая частота составляла 100-300 кГц. Микропроцессор измерял частоту, обрабатывал данные и передавал их по витой паре в удаленный до 1000 м компьютер. Сигнал с компьютера передавался по оптоволоконному кабелю на головной сервер сбора данных, удаленный на расстояние около 5000 м. Компьютерная программа записывала их в файл. Период опроса устройства составлял около 0,1 с. Разрешение по генерации составляло 100 импульсов на 1 пФ. Соответственно, схема чувствительна к изменению емкости на величину 0,01 пФ.In the process of measuring the capacitance of the capacitor 13 in the range of 10-500 pF, the generator method was used (N.G. Farzane, L.V. Ilyasov, A.Yu. Azim-zade, Technological measurements and devices, Moscow, Higher School, 1989, 456 C .; Foreit J. Capacitive sensors of non-electrical quantities, Moscow, Energia, 1966, 160 S.). The measured capacitance was the frequency setting element of the generator. An EN 555 timer was used as a generator. The circuit was insensitive to parallel leakage resistance. For control purposes, a 5.6 Megohm resistance was installed in parallel with the measured capacitor. The zero frequency was 100-300 kHz. The microprocessor measured the frequency, processed the data and transmitted it via twisted pair to a computer remote up to 1000 m. The signal from the computer was transmitted via a fiber-optic cable to the head data collection server, which was remote at a distance of about 5000 m. The computer program recorded them in a file. The polling period of the device was about 0.1 s. The generation resolution was 100 pulses per 1 pF. Accordingly, the circuit is sensitive to a change in capacitance of 0.01 pF.

При анализе осадков сжиженного метана, одновременно, регистрировалась концентрация его паров инфракрасным газоанализатором с быстродействием менее 0,5 с, выполненному по патенту РФ на полезную модель №191610.When analyzing sediments of liquefied methane, at the same time, the concentration of its vapors was recorded by an infrared gas analyzer with a speed of less than 0.5 s, made according to the RF patent for a useful model No. 191610.

В качестве теплоизолятора 5 накопителя 4 из поливинилхлорида использовалась экранно-вакуумная изоляция при давлении 10-4 мм рт.ст. с восьмью слоями тонкой алюминиевой фольги, разделенных стеклобумагой. Screen-vacuum insulation at a pressure of 10 -4 mm Hg was used as a heat insulator 5 of the storage ring 4 made of polyvinyl chloride. with eight layers of thin aluminum foil separated by glass paper.

Сигнал с устройства, расположенного от центра выброса на расстоянии 12 м, был синхронизирован с началом процесса распыления СПГ. В результате была измерена интенсивность осадков и объемная концентрация паров метана. Показано, что за первые 3,5-4 секунды выпало более 75% массы осадков с максимальной интенсивностью около 4-5 мм/с в течение первых 0,5-1 с, а объемная концентрация паров метана флуктуировала с возрастанием от 1 до 25% об. Кроме того, измеренная средняя скорость испарения жидкого метана из ванны 14 без конденсатора 13 за время 40-50 секунд была в 3 - 4 раза меньше скорости его испарения в присутствии конденсатора 13. В результате ее влияние на процесс испарения СПГ из конденсатора было несущественным.The signal from the device located at a distance of 12 m from the center of the ejection was synchronized with the start of the LNG spraying process. As a result, the intensity of precipitation and the volumetric concentration of methane vapors were measured. It is shown that in the first 3.5-4 seconds, more than 75% of the mass of precipitation fell with a maximum intensity of about 4-5 mm / s during the first 0.5-1 s, and the volume concentration of methane vapors fluctuated with an increase from 1 to 25% about. In addition, the measured average rate of evaporation of liquid methane from bath 14 without condenser 13 for 40-50 seconds was 3-4 times less than the rate of its evaporation in the presence of condenser 13. As a result, its effect on the evaporation of LNG from the condenser was insignificant.

В отсутствии дополнительной ванны из полипеноуретана 14 скорость испарения СПГ за счет теплового потока от стенок накопителя 4 в первые 30-40 секунд была существенно выше и соизмерима со скоростью испарения СПГ в присутствии конденсатора 13, поскольку масса стенок накопителя 4 из поливинилхлорида более чем в 100 больше массы ванны 14.In the absence of an additional polypolyurethane bath 14, the rate of LNG evaporation due to the heat flux from the walls of the storage tank 4 in the first 30-40 seconds was significantly higher and comparable with the evaporation rate of LNG in the presence of the condenser 13, since the mass of the walls of storage tank 4 made of polyvinyl chloride is more than 100 bath mass 14.

При использовании устройства по прототипу с пластинчатым электродом 2 из нержавейки толщиной 1,8 мм было показано, что в течение первых 4 секунд выпало не более 50% массы осадков с максимальной интенсивностью около 2 мм/с. Плотность стального электрода составляла 7,8 г/см3, его теплоемкость 460-480 Дж/кг.м, а теплопроводность 53-55 Вт/м.К. Измеренные значения количества осадков V и интенсивности dV/dt были ошибочно занижены в два раза из-за интенсивного пленочного кипения и испарения СПГ с поверхности нержавеющей пластины толщиной 1,8 мм.When using the device according to the prototype with a stainless steel plate electrode 2 with a thickness of 1.8 mm, it was shown that during the first 4 seconds no more than 50% of the precipitation mass fell with a maximum intensity of about 2 mm / s. The density of the steel electrode was 7.8 g / cm 3 , its heat capacity was 460-480 J / kg m, and its thermal conductivity was 53-55 W / m.K. The measured values of precipitation V and intensity dV / dt were erroneously underestimated by two times due to intense film boiling and evaporation of LNG from the surface of a stainless plate 1.8 mm thick.

Таким образом, сравнение характеристик заявленного устройства для анализа интенсивных осадков капель и паров при выбросе СПГ в атмосферу с прототипом показывает, что за счет расположения на дне накопителя осадков капель с теплоизоляцией дополнительной ванны из газонепроницаемого полипеноуретана с плоским электрическим конденсатором, состоящим из верхней плоской сетки и нижней пластины, выполненной из фольгированного термостойкого стеклотекстолита толщиной менее 1,5 мм и с медной фольгой не более 35 микрон, удается уменьшить ошибку измерения интенсивности осадков капель из выброса СПГ в атмосферу, так как интенсивность кипения и количество испаренного СПГ в заявленном устройстве значительно меньше по сравнению с устройством по прототипу.Thus, a comparison of the characteristics of the claimed device for the analysis of intense precipitation of drops and vapors during the release of LNG into the atmosphere with the prototype shows that due to the location at the bottom of the accumulator of precipitation of drops with thermal insulation of an additional bath made of gas-tight polyethylene urethane with a flat electric capacitor consisting of an upper flat mesh and the bottom plate made of foil-clad heat-resistant fiberglass with a thickness of less than 1.5 mm and with copper foil not more than 35 microns, it is possible to reduce the error in measuring the intensity of precipitation of drops from the release of LNG into the atmosphere, since the boiling intensity and the amount of evaporated LNG in the claimed device are much less compared with the prototype device.

Claims (2)

1. Устройство для анализа интенсивных осадков капель и паров при выбросе сжиженного природного газа (СПГ) в атмосферу, включающее накопитель осадков капель СПГ с теплоизоляцией, плоский электрический конденсатор, состоящий из нижней пластины и верхней плоской сетки с прямоугольными ячейками, подключенный к электронному блоку конденсатора для измерения его электрической емкости при накоплении осадков капель СПГ и передачи оцифрованных данных к удаленному компьютеру по витой паре, газоанализатор метана, расположенный на верхнем торце накопителя осадков, с побудителем расхода газа, защитным аэрозольным фильтром и электронным блоком газоанализатора для регистрации и передачи его оцифрованных данных к удаленному компьютеру по витой паре, отличающееся тем, что на дне накопителя осадков капель СПГ с теплоизоляцией горизонтально установлена дополнительная прямоугольная ванна с теплоизоляцией из газонепроницаемого пенополиуретана, в которой размещен плоский электрический конденсатор, причем его нижняя пластина выполнена из фольгированного термостойкого стеклотекстолита.1. A device for the analysis of intensive precipitation of drops and vapors during the release of liquefied natural gas (LNG) into the atmosphere, including an accumulator of precipitation of LNG drops with thermal insulation, a flat electric condenser, consisting of a bottom plate and an upper flat grid with rectangular cells, connected to the electronic unit of the condenser for measuring its electrical capacity during the accumulation of precipitation of LNG drops and transmitting digitized data to a remote computer via twisted pair, a methane gas analyzer located at the upper end of the precipitation accumulator, with a gas flow rate stimulator, a protective aerosol filter and an electronic unit of the gas analyzer for recording and transmitting its digitized data to a remote computer via twisted pair, characterized in that an additional rectangular bath with thermal insulation made of gas-tight polyurethane foam is horizontally installed at the bottom of the LNG droplet sediment storage tank with thermal insulation, in which a flat electric capacitor is located the bottom plate is made of heat-resistant foil fiberglass. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что нижняя пластина электрического конденсатора выполнена из фольгированного термостойкого стеклотекстолита толщиной 1,1 мм с медной фольгой шириной 18 микрон.2. The device according to claim. 1, characterized in that the lower plate of the electric capacitor is made of foil-clad heat-resistant fiberglass with a thickness of 1.1 mm with copper foil 18 microns wide.
RU2020135430U 2020-10-28 2020-10-28 DEVICE FOR ANALYSIS OF INTENSIVE SEDIMENTS OF DROPS AND VAPORS WHEN DISCHARGING LIQUEFIED NATURAL GAS INTO THE ATMOSPHERE RU203411U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020135430U RU203411U1 (en) 2020-10-28 2020-10-28 DEVICE FOR ANALYSIS OF INTENSIVE SEDIMENTS OF DROPS AND VAPORS WHEN DISCHARGING LIQUEFIED NATURAL GAS INTO THE ATMOSPHERE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020135430U RU203411U1 (en) 2020-10-28 2020-10-28 DEVICE FOR ANALYSIS OF INTENSIVE SEDIMENTS OF DROPS AND VAPORS WHEN DISCHARGING LIQUEFIED NATURAL GAS INTO THE ATMOSPHERE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU203411U1 true RU203411U1 (en) 2021-04-05

Family

ID=75356199

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020135430U RU203411U1 (en) 2020-10-28 2020-10-28 DEVICE FOR ANALYSIS OF INTENSIVE SEDIMENTS OF DROPS AND VAPORS WHEN DISCHARGING LIQUEFIED NATURAL GAS INTO THE ATMOSPHERE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU203411U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU222121U1 (en) * 2023-09-20 2023-12-12 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" DEVICE FOR ANALYSIS OF INTENSIVE PRECIPITATION AND VAPOR OF ORGANIC LIQUIDS IN THE ATMOSPHERE

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU198022U1 (en) * 2019-12-04 2020-06-15 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" DEVICE FOR ANALYSIS OF INTENSIVE SEDIMENTS DROPS AND GAS CONTENT IN THE ATMOSPHERE
RU198802U1 (en) * 2020-02-06 2020-07-29 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" DEVICE FOR ANALYSIS OF INTENSIVE SEDIMENTATION OF WATER DROPS IN THE ATMOSPHERE

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU198022U1 (en) * 2019-12-04 2020-06-15 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" DEVICE FOR ANALYSIS OF INTENSIVE SEDIMENTS DROPS AND GAS CONTENT IN THE ATMOSPHERE
RU198802U1 (en) * 2020-02-06 2020-07-29 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" DEVICE FOR ANALYSIS OF INTENSIVE SEDIMENTATION OF WATER DROPS IN THE ATMOSPHERE

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
А.В.Загнитько и др. Анализаторы интенсивных осадков капель топливных жидкостей и воды / Приборы и техника эксперимента, 2019, N4, стр.153, 154. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU222121U1 (en) * 2023-09-20 2023-12-12 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" DEVICE FOR ANALYSIS OF INTENSIVE PRECIPITATION AND VAPOR OF ORGANIC LIQUIDS IN THE ATMOSPHERE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU198022U1 (en) DEVICE FOR ANALYSIS OF INTENSIVE SEDIMENTS DROPS AND GAS CONTENT IN THE ATMOSPHERE
US4389900A (en) Capacitance probe sensor device
US6724197B2 (en) Fill-level detector
CN110261285A (en) A kind of spontaneous imbibition measuring device and method based on ultrasonic attenuation
RU203411U1 (en) DEVICE FOR ANALYSIS OF INTENSIVE SEDIMENTS OF DROPS AND VAPORS WHEN DISCHARGING LIQUEFIED NATURAL GAS INTO THE ATMOSPHERE
CN113324623A (en) Capacitance guided wave magnetic composite liquid level meter and measuring device
RU203916U1 (en) DEVICE FOR ANALYSIS OF INTENSIVE SEDIMENTS AND VAPOR CONTENT IN LIQUEFIED NATURAL GAS EMISSIONS TO THE ATMOSPHERE
Caulfield Predicting sonic pulse shapes of underwater spark discharges
CN101408448B (en) High-frequency high-precision water-level change meter
CN104390884A (en) Automatic Arctic sea ice density measuring device
CN101338664B (en) Condensed gas flow quantity measuring systems
RU198802U1 (en) DEVICE FOR ANALYSIS OF INTENSIVE SEDIMENTATION OF WATER DROPS IN THE ATMOSPHERE
CN207407959U (en) A kind of water level measurement system based on GPRS
CN105547415A (en) LNG liquid level measurement device
KR900005478B1 (en) Moisture meauring device and method
RU200354U1 (en) A device for analyzing intensive precipitation of droplets from emissions of fuel liquids in the atmosphere
CN218441853U (en) Laser methane gas monitoring device
CN116429206A (en) Rocket liquid level measurement system based on capacitance tomography technology
CN215573223U (en) Sensor for measuring liquid level position in marine fuel tank
CN115753889A (en) Experimental device for research temperature and pressure explosive building internal explosion energy release mechanism
CN103196517A (en) Hydraulic point machine oil tank oil level monitoring alarm device
CN108318103A (en) A kind of wave height measuring device and method can be used for practical marine site
US6925398B2 (en) Water measurement apparatus and methods
CN218180053U (en) Geothermal well water level measuring auxiliary device
WO2020042402A1 (en) Liquid level monitoring device for built-in liquid nitrogen