RU2220386C2

RU2220386C2 - Product storage tank

Info

Publication number: RU2220386C2
Application number: RU2002101974/13A
Authority: RU
Inventors: В.И. Гореликов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П.Королева"
Priority date: 2002-01-21
Filing date: 2002-01-21
Publication date: 2003-12-27

Abstract

FIELD: cooling equipment, particularly tanks for long-term storage of biological, food and other products in cryogenic liquid. SUBSTANCE: tank comprises inner and outer cases, supplying and drainage pipelines. Contained made of capillary-porous material in installed into inner case concentrically thereof. Heat-shielding gap is formed between container and inner case walls. Drainage pipeline communicates with heat- shielding gap. Distribution means installed at supplying pipeline outlet communicates with container and heat-shielding gap through connecting pipes. Flow areas of connecting pipe linked with container and of connecting pipe communicated with heat-shielding gap are accordingly proportional to container volume and heat-shielding gap volume. EFFECT: increased product storage life, decreased coolant consumption by rapid product cooling-down and tank filling with coolant. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области холодильной техники и касается конструкции и эксплуатации емкостей для хранения пищевых, биологических и др. продуктов при низких температурах. The invention relates to the field of refrigeration and relates to the design and operation of containers for storing food, biological and other products at low temperatures.

Известны емкости для хранения продуктов при низких температурах (см., например, Е. И. Микулин. Криогенная техника. - М.: Машиностроение, 1969 г., стр. 227), содержащие двустенную теплоизолированную емкость с отсеками для криогенных продуктов. В межстенном пространстве размещен адсорбент для поддержания вакуума и установлен охлаждаемый экран для уменьшения теплопритоков к криогенному продукту, например жидкому азоту. Known containers for storing products at low temperatures (see, for example, E. I. Mikulin. Cryogenic technology. - M .: Mashinostroenie, 1969, p. 227), containing double-walled heat-insulated container with compartments for cryogenic products. An adsorbent is placed in the inter-space to maintain a vacuum, and a cooled screen is installed to reduce heat inflows to the cryogenic product, for example, liquid nitrogen.

Недостатками аналога являются невозможность обеспечить длительное хранение продуктов из-за повышенных теплопритоков и повышенный расход заправляемого хладагента при заправке емкости. The disadvantages of the analogue are the inability to provide long-term storage of products due to increased heat inflows and increased consumption of charge refrigerant when filling the tank.

Известна также емкость для хранения продуктов при низких температурах (см., например, патент RU 2028566, МПК F 25 D 3/10, 13/00 от 09.02.95), выбранная в качестве прототипа. Указанная емкость содержит внешнюю и внутреннюю оболочки, заправочную и дренажную магистрали. В качестве теплозащиты в емкости использована экранно-вакуумная теплоизоляция, размещенная между внешней и внутренней оболочками. Also known is a container for storing products at low temperatures (see, for example, patent RU 2028566, IPC F 25 D 3/10, 13/00 of 09/02/95), selected as a prototype. The specified capacity contains the outer and inner shells, refueling and drainage lines. Screen heat insulation used between the outer and inner shells was used as thermal protection in the tank.

При заправке емкости хладагентом, например криогенным продуктом (жидким азотом), первоначально происходит захолаживание емкости с последующим заполнением ее жидким азотом до заданного уровня. Испаряющийся при этом азот отводят через дренажную магистраль. When filling the tank with a refrigerant, for example, a cryogenic product (liquid nitrogen), the tank is initially cooled down and then filled with liquid nitrogen to a predetermined level. Evaporating nitrogen is removed through the drainage line.

Однако при такой заправке процесс заполнения емкости до заданного уровня длителен, в результате чего требуется большое количество заправляемого криогенного продукта, т. к. часть его испаряется из-за теплопритоков извне и отводится в дренажную магистраль; невозможно обеспечить длительное хранение продуктов из-за повышенных теплопритоков. However, with such filling, the process of filling the tank to a predetermined level is lengthy, as a result of which a large amount of refilled cryogenic product is required, since part of it evaporates due to heat influx from the outside and is diverted to the drainage line; it is impossible to ensure long-term storage of products due to increased heat gain.

Задачей настоящего изобретения является создание такой емкости для хранения продуктов при низких температурах, которая обеспечивала бы длительное хранение продуктов при низких температурах за счет уменьшения теплопритоков при ускорении заправки. The present invention is the creation of such a container for storing products at low temperatures, which would provide long-term storage of products at low temperatures by reducing heat gain while accelerating the filling.

Поставленная задача решается тем, что в емкость для хранения продуктов, содержащую внешнюю и внутреннюю оболочки, заправочную и дренажную магистрали, в отличие от известной введен выполненный из капиллярно-пористого материала и концентрично расположенный во внутренней оболочке контейнер, внешняя стенка которого образует с внутренней оболочкой теплозащитный зазор, при этом дренажная магистраль сообщена с теплозащитным зазором, а заправочная магистраль на выходе содержит распределительное устройство, сообщенное через штуцеры одновременно с контейнером и с указанным зазором, причем проходные сечения штуцера, встроенного в контейнер, и штуцера, сообщенного с теплозащитным зазором, пропорциональны объемам контейнера и теплозащитного зазора соответственно. The problem is solved in that, in contrast to the known, a container made of capillary-porous material and concentrically located in the inner shell of the container, the outer wall of which forms a heat-shielding with the inner shell, is introduced into the food storage container containing the outer and inner shells, the filling and drain lines a gap, while the drain line is in communication with a heat-shielding gap, and the filling line at the outlet contains a switchgear communicated through the fittings at the same time with the container and with the specified gap, the passage sections of the fitting integrated in the container and the fitting in communication with the heat-shielding gap are proportional to the volumes of the container and the heat-shielding gap, respectively.

Использование предлагаемой емкости для хранения продуктов при низких температурах в медицине и животноводстве для консервации и сохранения биологических материалов позволит дать значительный экономический эффект за счет снижения теплопритоков, обеспечивающего длительное хранение продуктов, и сокращения времени и количества хладагента при заправке, что подтверждено испытаниями опытных образцов, изготовленных с использованием предлагаемого технического решения. The use of the proposed capacity for storing products at low temperatures in medicine and animal husbandry for the preservation and preservation of biological materials will allow a significant economic effect by reducing heat inflows, ensuring long-term storage of products, and reducing the time and amount of refrigerant when refueling, as confirmed by tests of prototypes made using the proposed technical solution.

Суть изобретения поясняется чертежом. The essence of the invention is illustrated in the drawing.

Предлагаемая емкость для хранения продуктов при низких температурах состоит из следующих основных узлов и деталей: внешней оболочки 1, внутренней оболочки 2, заправочной магистрали 3 и дренажной магистрали 4. Емкость снабжена выполненным из капиллярно-пористого материала, например капиллярно-пористого титана, и концентрично расположенным во внутренней оболочке 2 контейнером 5, образующим с ней теплозащитный зазор 6. Дренажная магистраль 4 сообщена с теплозащитным зазором 6, а заправочная магистраль 3 на выходе 7 содержит распределительное устройство 8, сообщенное одновременно через штуцер 9 с контейнером и через штуцер 10 с теплозащитным зазором 6. The proposed container for storing products at low temperatures consists of the following main components and parts: outer shell 1, inner shell 2, refueling line 3 and drain line 4. The tank is equipped with a capillary-porous material, such as capillary-porous titanium, and concentrically located in the inner shell 2, the container 5, forming a heat-shielding gap 6. The drain line 4 is in communication with the heat-shielding gap 6, and the filling line 3 at the outlet 7 contains a distribution stroystvo 8 simultaneously communicated via the connection 9 with the container and through the nozzle 10 with a thermal gap 6.

Емкость содержит экранно-вакуумную теплоизоляцию 11; адсорбент 12, например цеолит СаЕ-4ВС; устройство 13 с отсеками 14 для размещения продуктов, установленное в контейнер 5. The tank contains screen-vacuum thermal insulation 11; adsorbent 12, for example, zeolite CaE-4BC; a device 13 with compartments 14 for placing products installed in the container 5.

Заправочная магистраль 3 содержит вентиль 15, а дренажная магистраль 4 - вентиль 16. The filling line 3 contains a valve 15, and the drain line 4 contains a valve 16.

Работает емкость для хранения продуктов при низких температурах следующим образом. A container for storing products at low temperatures works as follows.

При заправке емкости хладагентом, например жидким азотом, через заправочную магистраль 3 хладагент поступает в распределительное устройство 8, установленное на выходе 7. Из распределительного устройства 8 за счет того, что проходные сечения штуцера 9, встроенного в контейнер, и штуцера 10, сообщенного теплозащитным зазором, пропорциональны их объемам большая часть хладагента через штуцер 9 подается в контейнер 5, а меньшая часть через штуцер 10 поступает в теплозащитный зазор 6, величина которого определяется количеством заполняющего его хладагента, необходимого для снятия при испарении теплопритоков извне, поступающих к контейнеру 5. При этом первоначально происходит захолаживание емкости с последующим заполнением контейнера 5 и теплозащитного зазора 6 до заданного уровня. Испаряющийся за счет теплопритоков хладагент отводят из теплозащитного зазора 6 через дренажную магистраль 4. When filling the tank with a refrigerant, for example liquid nitrogen, the refrigerant enters the distribution device 8 through the filling line 3 at the outlet 7. From the distribution device 8 due to the passage sections of the nozzle 9 integrated into the container and the nozzle 10 connected by a heat-shielding gap proportional to their volumes, most of the refrigerant through the nozzle 9 is fed into the container 5, and a smaller part through the nozzle 10 enters the heat-shielding gap 6, the value of which is determined by the amount of refrigerant filling it agent needed to remove the evaporation heat leakage from the outside entering the container 5. When this occurs initially, followed by cooling down the container filling container 5 and the heat-gap 6 to a predetermined level. The refrigerant evaporating due to heat inflows is removed from the heat-shielding gap 6 through the drain line 4.

За счет капиллярных свойств капиллярно-пористого материала жидкая фаза хладагента удерживается в объеме контейнера 5, а паровая фаза через пористую стенку контейнера 5 проникает в теплозащитный зазор 6. По окончании заправки емкости хладагентом и стабилизации в ней температурного режима контейнер 5 полностью заполняется жидкой фазой хладагента и температура жидкой фазы хладагента в нем поддерживается стабильно вплоть до полного испарения хладагента. Это достигается за счет того, что теплопритоки извне полностью снимаются той частью хладагента, которой заполнен теплозащитный зазор 6. Как показали испытания, уменьшение проходного сечения штуцера 10, сообщающегося с меньшим объемом теплозащитного зазора, в два раза по сравнению с проходным сечением штуцера 9, встроенного в контейнер большего объема, позволяет сократить расход заправляемого хладагента, который идет на захолаживание конструкции, при этом большая основная часть хладагента, имеющая более низкую температуру (исключен подогрев от конструкции), заполняет контейнер 5, где размещают продукты. Due to the capillary properties of the capillary-porous material, the liquid phase of the refrigerant is retained in the volume of the container 5, and the vapor phase penetrates through the porous wall of the container 5 into the heat-shielding gap 6. After filling the tank with refrigerant and stabilizing the temperature in it, the container 5 is completely filled with the liquid phase of the refrigerant and the temperature of the liquid phase of the refrigerant in it is maintained stably up to the complete evaporation of the refrigerant. This is achieved due to the fact that heat inflows from the outside are completely removed by that part of the refrigerant, which is filled with the heat-shielding gap 6. As tests have shown, halving the cross-section of the nozzle 10, which communicates with a smaller volume of the heat-shielding gap, is half as much as the cross-section of the nozzle 9, built-in into a larger container, reduces the charge of the chargeable refrigerant, which is used to cool the structure, while most of the refrigerant has a lower temperature (excluding heating roar from the structure), fills the container 5, where the products are placed.

Таким образом, предлагаемое конструктивное выполнение емкости для хранения продуктов при низких температурах и техническое решение в части образования теплозащитного зазора 6 и процесса ее захолаживания и заполнения посредством распределительного устройства 8 позволяют обеспечить длительное хранение продуктов при низких температурах за счет снижения теплопритоков, а также сократить расход хладагента при заправке емкости за счет ускорения процесса захолаживания заправки путем создания барьера для теплопритоков к контейнеру 5, которым является теплозащитный зазор 6. Предлагаемое техническое решение позволяет выполнить поставленную задачу. Thus, the proposed structural embodiment of the container for storing products at low temperatures and the technical solution in terms of the formation of a heat-shielding gap 6 and the process of cooling and filling by means of a distributor 8 make it possible to ensure long-term storage of products at low temperatures by reducing heat inflows, as well as reduce refrigerant consumption when refueling the tank by accelerating the cooling process of refueling by creating a barrier to heat influx to the container 5, which th is the heat gap 6. The proposed technical solution makes it possible to complete the task.

Claims

A container for storing products, containing the outer and inner shells, a filling and drainage line, characterized in that a container made of capillary-porous material and concentrically located in the inner shell is introduced into it, the outer wall of which forms a heat-shielding gap with the inner shell, while the drainage the line is in communication with a heat-shielding gap, and the filling line at the outlet contains a switchgear communicated through the fittings simultaneously with the container and with the specified zorom, wherein the communicating section fitting built into the container and the nozzle communicated with a thermal gap, is proportional to the volume of the container and the heat-clearance, respectively.