RU2360193C1 - Method of ice slurry production and related device - Google Patents
Method of ice slurry production and related device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2360193C1 RU2360193C1 RU2007143536/06A RU2007143536A RU2360193C1 RU 2360193 C1 RU2360193 C1 RU 2360193C1 RU 2007143536/06 A RU2007143536/06 A RU 2007143536/06A RU 2007143536 A RU2007143536 A RU 2007143536A RU 2360193 C1 RU2360193 C1 RU 2360193C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- liquid
- gas
- sludge
- container
- pressure
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y02E60/321—
Landscapes
- Treatment Of Sludge (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к способу производства шуги, в которой твердые микрочастицы смешиваются с жидкостью, и к устройству для осуществления этого способа.The present invention relates to a method for the production of sludge in which solid microparticles are mixed with a liquid, and to a device for implementing this method.
Описание предшествующего уровня техникиDescription of the Related Art
Прежде шуга, в которой мелкие твердые частицы смешиваются с жидкостью при криогенной температуре, широко использовалась в нескольких областях техники. Шуга имеет такую характерную черту, что ее плотность является большей, чем плотность отдельной жидкости на величину, соответствующую твердым частицам, и ее теплотворная способность является большей, чем теплотворная способность жидкости на величину, соответствующую ее скрытой теплоте. Далее, поскольку ее охлажденное состояние может удерживаться в теплоизоляционном контейнере в течение длительного времени, большое внимание уделяется шуге с точки зрения различных применений, как, например, термическая установка для льдохранилища, использующая систему динамического льда, холодильная установка, как, например, оборудование для сверхпроводника, использующее азотную шугу, или хранилище водородного топлива и проводящая система, использующие водородную шугу.Previously, sludge, in which small solid particles are mixed with a liquid at a cryogenic temperature, has been widely used in several areas of technology. Sludge has such a characteristic feature that its density is greater than the density of an individual liquid by an amount corresponding to solid particles, and its calorific value is greater than the calorific value of a liquid by an amount corresponding to its latent heat. Further, since its cooled state can be kept in a heat-insulating container for a long time, much attention is paid to sludge from the point of view of various applications, such as a thermal ice storage unit using a dynamic ice system, a refrigeration unit, such as superconductor equipment using nitrogen sludge or a hydrogen fuel storage and conductive system using hydrogen sludge.
Холодильная установка, использующая азотную шугу, будет объяснена как пример. Поскольку эта установка использует точку плавления азота (63К), как один из характерных признаков, здесь представлен такой признак, когда охлаждение может осуществляться при более низкой температуре, и кроме того, холодопроизводительность является большей на величину, соответствующую скрытой теплоте (25,72 кДж/кг) его плавления. Кроме того, температура азота является постоянной (63К) до тех пор, пока твердая часть полностью расплавляется.A refrigeration unit using nitrogen sludge will be explained as an example. Since this unit uses a nitrogen melting point (63K) as one of the characteristic features, this feature is presented here when cooling can be carried out at a lower temperature, and in addition, the cooling capacity is greater by an amount corresponding to latent heat (25.72 kJ / kg) of its melting. In addition, the temperature of nitrogen is constant (63K) until the solid part is completely melted.
Как типичный способ производства шуги представлен способ, в котором охлаждение осуществляется посредством теплообмена между жидкостью и гелием, имеющим криогенную температуру, через теплопередающую поверхность, и затем твердое вещество, прилипающее к теплопередающей поверхности, соскребается с тем, чтобы производить твердые микрочастицы, и способ, в котором осуществляется сброс давления жидкости с тем, чтобы производить твердые частицы.As a typical sludge production method, a method is presented in which cooling is carried out by heat exchange between a liquid and helium having a cryogenic temperature through a heat transfer surface, and then a solid adhering to the heat transfer surface is scraped so as to produce solid microparticles, and the method, in which relieves the pressure of the liquid in order to produce solid particles.
Например, патентный документ 1 (патент Японии № Н06-281321) раскрывает предшествующий способ, то есть патентный документ раскрывает способ производства водородной шуги, в котором жидкий водород вводится в адиабатический контейнер, то есть жидкий водород расширяется до давления не выше, чем давление в тройной точке, и вводится в контейнер, в котором жидкий водород охлаждается до переохлажденного состояния посредством переохладителя, использующего низкотемпературный гелий, служащий источником охлаждения, для того, чтобы происходило отложение твердого водорода на поверхности охлаждения переохладителя, и отложенный таким образом твердый водород очищается посредством шнека.For example, Patent Document 1 (Japanese Patent No. H06-281321) discloses a previous method, that is, a patent document discloses a method for producing hydrogen sludge in which liquid hydrogen is introduced into an adiabatic container, that is, liquid hydrogen expands to a pressure not higher than the pressure in the triple point, and introduced into a container in which liquid hydrogen is cooled to a supercooled state by means of a subcooler using low-temperature helium, which serves as a cooling source, so that deposition occurs e of solid hydrogen on the cooling surface of the subcooler, and solid hydrogen thus deposited is purified by means of a screw.
Однако в этом способе требуется гелиевая холодильная машина как дополнительное оборудование, и соответственно, возникает проблема, когда выполнение зазора между лопастью шнека и поверхностью охлаждения является трудным, и, кроме того, механизм этого выполнения является сложным.However, this method requires a helium refrigeration machine as additional equipment, and accordingly, a problem arises when the clearance between the auger blade and the cooling surface is difficult, and in addition, the mechanism of this embodiment is complex.
В последнем способе внутренняя часть адиабатического контейнера, в котором сохраняется жидкость, вакуумируется посредством вакуумного насоса до тройной точки с тем, чтобы производить твердые частицы.In the latter method, the inside of the adiabatic container in which the liquid is stored is evacuated by a vacuum pump to a triple point in order to produce solid particles.
Однако имеются следующие проблемы в случае применения водородной шуги в холодильной установке:However, there are the following problems when using hydrogen sludge in a refrigeration unit:
1) Шуга имеет потери давления большие, чем потери давления жидкости при низком расходе. Однако она имеет большую абсолютную величину потери давления при высоком расходе, так что ее коэффициент передачи ухудшается; и1) Sludge has a pressure loss greater than fluid pressure loss at low flow rate. However, it has a large absolute value of pressure loss at high flow rate, so that its transmission coefficient is degraded; and
2) Расход не может быть установлен на относительно низкой величине, поскольку твердые частицы диссоциируют и отлагаются.2) The flow rate cannot be set at a relatively low value, since solid particles dissociate and deposit.
Соответственно, предпочтительно, чтобы размеры твердых частиц были небольшими и равномерными.Accordingly, it is preferred that the particle sizes are small and uniform.
Далее, что касается длинного охлаждаемого расстояния для сверхпроводящего силового кабеля или тому подобного, возникают следующие проблемы в дополнение к вышеупомянутым проблемам:Further, with regard to the long cooling distance for a superconducting power cable or the like, the following problems arise in addition to the above problems:
1) Теплотворная способность кабеля чрезвычайно низка, чтобы обеспечить лишь относительно низкий расход;1) The calorific value of the cable is extremely low, to ensure only a relatively low consumption;
2) Чем длиннее охлаждаемое расстояние, тем больше поступление теплоты от насоса для повышения давления, восполняющего падение давления.2) The longer the cooling distance, the greater the heat input from the pump to increase the pressure, making up for the pressure drop.
Соответственно, самым лучшим условием для повышения эффективности является понижение расхода с тем, чтобы уменьшить потери давления.Accordingly, the best condition for increasing efficiency is to lower the flow rate so as to reduce pressure loss.
Однако в процессе производства азотной шуги с использованием вакуумирования, твердые частицы, созданные на поверхности жидкости посредством вакуумирования, диффундируют в жидкость посредством перемешивающих лопастей, и соответственно, размеры частиц не могут удерживаться равномерными, причем некоторые из них имеют большие размеры частиц.However, during the production of nitrogen sludge using evacuation, the solid particles created on the surface of the liquid by means of evacuation diffuse into the liquid by means of mixing blades, and accordingly, the particle sizes cannot be kept uniform, some of which have large particle sizes.
Таким образом, патентный документ 2 (патент Японии №2003-517411) раскрывает способ производства твердых частиц из частиц жидкости, распыляемых из сопла.Thus, Patent Document 2 (Japanese Patent No. 2003-517411) discloses a method for producing solid particles from liquid particles sprayed from a nozzle.
Далее, патентный документ 3 (патент Японии №8-285420) раскрывает подобный способ, в котором давление в резервуаре для производства водородной шуги понижают посредством трубопровода для вакуумирования, установленного в резервуаре, и посредством распыления жидкого водорода из сопла для распыления жидкого водорода, установленного в резервуаре, причем жидкая фаза водорода изменяется на твердый водород и сохраняется в нижней части резервуара благодаря его скрытой теплоте парообразования. Далее, после того, как атмосферное давление устанавливают в резервуаре с тем, чтобы выпускать испаряемый газ через трубопровод для выпуска газа посредством прекращения вакуумирования, жидкий водород, который подают из сопла для распыления жидкого водорода, смешивают с ним для того, чтобы производить азотную шугу. Таким образом, могут быть произведены микрочастицы, имеющие равномерные размеры частиц.Further, Patent Document 3 (Japanese Patent No. 8-285420) discloses a similar method in which the pressure in a hydrogen sludge production tank is lowered by means of a vacuum pipe installed in the tank and by spraying liquid hydrogen from a liquid hydrogen spray nozzle installed in reservoir, and the liquid phase of hydrogen changes to solid hydrogen and is stored in the lower part of the reservoir due to its latent heat of vaporization. Further, after atmospheric pressure is set in the tank in order to discharge the vaporized gas through the gas discharge pipe by stopping the evacuation, the liquid hydrogen which is supplied from the liquid hydrogen atomizing nozzle is mixed with it in order to produce nitrogen sludge. Thus, microparticles having uniform particle sizes can be produced.
Патентный Документ 1: патент Японии № Н6-281321Patent Document 1: Japanese Patent No. H6-281321
Патентный Документ 2: патент Японии №2003-517411Patent Document 2: Japanese Patent No. 2003-517411
Патентный Документ 3: патент Японии № Н8-285420Patent Document 3: Japanese Patent No. H8-285420
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Проблемы, которые будут решены посредством изобретенияProblems to be Solved by the Invention
Однако в способе, раскрытом в патентном документе 2, газообразный гелий используется для охлаждения частиц жидкости, и соответственно, неизбежно осуществляется смешивание гелия с произведенной шугой. Подобно этому, способ, раскрытый в патентном документе 3, обеспечивает смешивание других веществ с более высокой степенью возможности в течение производства, и в этом случае те вещества, которые имеют температуру выше, чем точка плавления веществ, образующих шугу, затвердевают и прилипают к поверхности стенки, в то время как те вещества, которые имеют температуру ниже, чем их точка кипения, диссоциируют в форме газа и объединяются на более высоком уровне. Во всяком случае, проблемы для проводящего трубопровода обеспечиваются в обоих случаях.However, in the method disclosed in Patent Document 2, helium gas is used to cool liquid particles, and accordingly, helium is inevitably mixed with the sludge produced. Similarly, the method disclosed in
Далее, в патентном документе 3, поскольку газ, проходящий через выпускной трубопровод, выпускается в атмосферу, возникает проблема низкой эффективности. Далее, в патентном документе 3, после образования твердого водорода из жидкого водорода, распыляемого из сопла, если вакуумирование прекращается с целью повышения давления, температура водорода на выходе из сопла повышается, в результате возникает проблема плавления твердого водорода.Further, in
Таким образом, настоящее изобретение создано с точки зрения вышеупомянутых проблем, и соответственно, задачей настоящего изобретения является обеспечение способа производства шуги и устройство для его осуществления, которые могут несомненно обеспечить производство шуги, содержащей твердые микрочастицы с равномерным размером частиц, и которые могут предотвратить смешивание ее с примесями с тем, чтобы производить и перемещать шугу с высокой степенью эффективности и высокой степенью надежности.Thus, the present invention was created from the point of view of the above problems, and accordingly, the present invention is the provision of a method for the production of sludge and a device for its implementation, which can undoubtedly ensure the production of sludge containing solid microparticles with uniform particle size, and which can prevent mixing with impurities in order to produce and move the sludge with a high degree of efficiency and a high degree of reliability.
Средства для решения проблемProblem Solving Tools
Чтобы решить вышеупомянутые проблемы в соответствии с настоящим изобретением, предусмотрен способ производства шуги, в котором жидкие и твердые частицы перемешивают вместе, включающий стадии: первоначальное заполнение жидкостью адиабатического контейнера, вакуумирование внутренней части адиабатического контейнера до давления в тройной точке жидкости и после этого распыление жидкости в виде микрочастиц внутрь адиабатического контейнера посредством средства для подачи жидкости с тем, чтобы жидкость затвердевала благодаря ее скрытой теплоте парообразования с тем, чтобы создавать твердые частицы, и смешивание созданных твердых частиц с первоначально заполняющей жидкостью с тем, чтобы производить шугу.To solve the above problems in accordance with the present invention, there is provided a method for producing sludge in which liquid and solid particles are mixed together, comprising the steps of: initially filling the adiabatic container with liquid, evacuating the inside of the adiabatic container to a pressure at a triple point of the liquid, and then spraying the liquid into in the form of microparticles inside the adiabatic container by means of a fluid supply so that the liquid solidifies due to its hidden heat of vaporization in order to create solid particles, and mixing the created solid particles with the initially filling liquid in order to produce sludge.
Согласно настоящему изобретению, поскольку контейнер первоначально заполняют жидкостью заранее, частицы жидкости, распыляемые в адиабатический контейнер, охлаждают до тройной точки посредством вакуумирования адиабатического контейнера, посредством чего возможно производить твердые частицы. В то же время первоначально заполняющая жидкость предпочтительно имеет температуру насыщения, и, соответственно, ее можно удобно охладить до тройной точки только посредством вакуумирования для того, чтобы создавать твердые частицы. Далее, предусматривая средство для подачи жидкости для распыления жидкости в виде мелких частиц с тем, чтобы образовать твердые частицы, возможно управлять размерами частиц. В результате, может быть произведена шуга, содержащая твердые микрочастицы с равномерными размерами частиц. Таким образом, в случае использования произведенной шуги как холодильного агента в холодильной установке, эффективная передача и охлаждение могут быть произведены без диссоциации и отложения твердых частиц.According to the present invention, since the container is initially filled with liquid in advance, the liquid particles sprayed into the adiabatic container are cooled to a triple point by evacuating the adiabatic container, whereby it is possible to produce solid particles. At the same time, the initially filling liquid preferably has a saturation temperature, and accordingly, it can conveniently be cooled to a triple point only by means of evacuation in order to create solid particles. Further, by providing a means for supplying liquid for atomizing the liquid in the form of fine particles so as to form solid particles, it is possible to control the particle sizes. As a result, a sludge containing solid microparticles with uniform particle sizes can be produced. Thus, in the case of using the produced sludge as a refrigerant in a refrigeration unit, efficient transfer and cooling can be performed without dissociation and deposition of particulate matter.
Далее, согласно настоящему изобретению, теплоизоляционный материал для разделения газ-жидкость для предотвращения испарения или затвердевания жидкости, предпочтительно предусмотрен на поверхности жидкости, которой был первоначально заполнен адиабатический контейнер.Further, according to the present invention, a gas-liquid separation thermal insulation material for preventing evaporation or solidification of the liquid is preferably provided on the surface of the liquid to which the adiabatic container was originally filled.
Посредством обеспечения теплоизоляционным материалом для разделения газ-жидкость испарение и затвердевание первоначально заполняющей жидкости может быть предотвращено, так чтобы создание твердых частиц, имеющих большие размеры частиц, которые иначе были бы созданы посредством затвердевания жидкости, сохраняемой в контейнере, может быть предотвращено, посредством этого возможно производить шугу, в которой содержатся твердые микрочастицы, имеющие равномерные размеры частиц.By providing insulating material for gas-liquid separation, evaporation and solidification of the initially filling liquid can be prevented, so that the creation of solid particles having large particle sizes that would otherwise be created by solidification of the liquid stored in the container can be prevented, thereby to produce sludge containing solid microparticles having uniform particle sizes.
Далее, предпочтительно, чтобы вакуумирующий газ охлаждался после сжатия с тем, чтобы он конденсировался и повторно сжижался, и повторно сжиженная жидкость подавалась в средство для подачи жидкости для циркуляции.Further, it is preferable that the evacuating gas is cooled after compression so that it condenses and re-liquefies, and the re-liquefied liquid is supplied to the means for supplying liquid for circulation.
Далее, также предпочтительно, чтобы вакуумирущий газ, имеющий низкое давление и низкую температуру, сжимался посредством компрессора после нагревания посредством теплообменника с тем, чтобы создавать газ высокого давления и средней температуры, причем газ, имеющий более низкое давление и среднюю температуру, затем охлаждается посредством теплообмена с вышеупомянутым газом, имеющим низкое давление и низкую температуру в теплообменнике, и жидкость, сконденсированная и повторно сжиженная посредством охлаждения, подается в средство для подачи жидкости для циркуляции. Следует отметить, что средняя температура означает температуру вблизи обычной температуры и предпочтительно обычную температуру.Further, it is also preferable that a vacuum gas having a low pressure and a low temperature be compressed by means of a compressor after heating by means of a heat exchanger so as to create a high pressure and medium temperature gas, the gas having a lower pressure and medium temperature, then cooled by heat exchange. with the aforementioned gas having a low pressure and low temperature in the heat exchanger, and a liquid condensed and re-liquefied by cooling is supplied to the means for odachi fluid circulation. It should be noted that average temperature means a temperature near ordinary temperature and preferably ordinary temperature.
С точки зрения вышеупомянутых изобретений, количество газа, выпускаемого наружу, может быть ограничено до минимальной величины посредством конденсации и повторного сжижения газа для циркуляции, посредством этого возможно эффективно использовать газ. Далее, при использовании компрессора вместо насоса на сбросе давления, может быть выполнена передача с высокой степенью точности. Далее, при конфигурации, когда теплообмен между газом, имеющим низкое давление и низкую температуру, и газом, имеющим высокое давление и среднюю температуру, выполняется в теплообменнике, возможно, повысить тепловой КПД. Далее, поскольку газ, введенный в компрессор, однажды нагревается перед его введением, возникновение дефекта в устройстве в связи с условиями низкой температуры может быть предотвращено настолько, насколько это возможно, и далее, поскольку не требуется предусмотреть привод, отличный от вспомогательного охлаждающего оборудования в части с криогенной температурой, возможно снизить стоимость оборудования.From the point of view of the above inventions, the amount of gas discharged to the outside can be limited to a minimum by condensation and re-liquefaction of the gas for circulation, whereby it is possible to efficiently use the gas. Further, when using a compressor instead of a pressure relief pump, transmission can be performed with a high degree of accuracy. Further, in a configuration where heat exchange between a gas having a low pressure and a low temperature and a gas having a high pressure and an average temperature is performed in a heat exchanger, it is possible to increase thermal efficiency. Further, since the gas introduced into the compressor is once heated before it is introduced, the occurrence of a defect in the device due to low temperature conditions can be prevented as much as possible, and further, since it is not necessary to provide a drive other than auxiliary cooling equipment in part with cryogenic temperature, it is possible to reduce the cost of equipment.
Кроме того, в соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, газовая примесь удаляется из вакуумирующего газа.In addition, in accordance with another aspect of the present invention, the gaseous impurity is removed from the vacuum gas.
Таким образом, концентрация примесей в установке может поддерживаться при чрезвычайно низкой величине, и дефекта, вызываемого смешанными примесями, можно избежать, даже хотя произведенная шуга используется в холодильной установке или тому подобном, посредством этого возможно предусмотреть холодильную установку с высокой степенью эффективности и высокой степенью надежности.Thus, the concentration of impurities in the installation can be maintained at an extremely low value, and the defect caused by mixed impurities can be avoided, even though the sludge produced is used in a refrigeration unit or the like, it is thereby possible to provide a refrigeration unit with a high degree of efficiency and a high degree of reliability .
Далее, устройство согласно настоящему изобретению для производства шуги, в которой жидкие и твердые частицы смешиваются вместе, включает адиабатический контейнер, который первоначально заполняется жидкостью, средство для сброса давления для вакуумирования внутренней части адиабатического контейнера до давления в тройной точке жидкости, средство для подачи жидкости для распыления жидкости в виде микрочастиц в газовую фазу вакуумированного адиабатического контейнера и средство для перемешивания для того, чтобы перемешивать смесь первоначально заполняющей жидкости и твердых частиц, созданных посредством затвердевания распыляемой жидкости благодаря ее скрытой теплоте парообразования.Further, the device according to the present invention for the production of sludge, in which liquid and solid particles are mixed together, includes an adiabatic container that is initially filled with liquid, a means for relieving pressure to evacuate the inside of the adiabatic container to a pressure at a triple point of liquid, means for supplying liquid for spraying liquid in the form of microparticles into the gas phase of a vacuum adiabatic container and means for mixing in order to mix the mixture then initial filling of liquid and solid particles created by solidifying the sprayed liquid due to its latent heat of vaporization.
В этом случае предпочтительно обеспечить теплоизоляционный материал для разделения газ-жидкость для предотвращения испарения или затвердевания жидкости на поверхности жидкости, первоначально заполняющей адиабатический контейнер.In this case, it is preferable to provide a heat-insulating material for gas-liquid separation to prevent evaporation or solidification of the liquid on the surface of the liquid initially filling the adiabatic container.
Далее, предпочтительно предусмотреть теплообменник для нагревания газа, имеющего низкое давление и низкую температуру, который производится посредством вакуумирования адиабатического контейнера средством для сброса давления, и компрессор для сжатия нагретого газа с тем, чтобы получить газ, имеющий высокое давление и среднюю температуру, причем газ, имеющий высокое давление и среднюю температуру, находится в теплообмене с газом, имеющим низкое давление и низкую температуру, в теплообменнике с тем, чтобы он охлаждался, посредством этого образуя циркуляционную линию для циркуляции жидкости, сконденсированной и сжиженной посредством охлаждения, в средство для подачи жидкости.Further, it is preferable to provide a heat exchanger for heating a gas having a low pressure and a low temperature, which is produced by evacuating the adiabatic container with a means for depressurizing, and a compressor for compressing the heated gas so as to obtain a gas having a high pressure and medium temperature, moreover, having a high pressure and medium temperature, is in heat exchange with a gas having a low pressure and low temperature in the heat exchanger so that it is cooled, thereby forming a circulation line for circulating liquid, condensed and liquefied by cooling, in a means for supplying liquid.
Далее, вспомогательное средство охлаждения для охлаждения газа, имеющего высокое давление и среднюю температуру, может быть предусмотрено в дополнение к вышеупомянутому теплообменнику.Further, auxiliary cooling means for cooling a gas having a high pressure and medium temperature may be provided in addition to the aforementioned heat exchanger.
Далее, предпочтительно, чтобы было предусмотрено средство для удаления газовой примеси для того, чтобы удалять газовую примесь из вакуумирующего газа.Further, it is preferable that a means for removing gaseous impurities be provided in order to remove the gaseous impurity from the evacuating gas.
Далее, изобретение может быть сконструировано так, чтобы иметь двойную конструкцию, в которой внутренний контейнер размещен в адиабатическом контейнере, причем внутренний контейнер имеет возможность перемещения по вертикали относительно адиабатического контейнера, и в его нижней части установлен соединительный вентиль для жидкости. Согласно изобретению, когда создаются твердые частицы, внутренний контейнер поднимается, так чтобы по существу никакой жидкости не находилось во внутреннем контейнере, и затем соединительный вентиль для жидкости закрывается. Соединительный вентиль для жидкости открывается после того, как созданные твердые частицы сохраняются во внутреннем контейнере в заранее заданном количестве, в то время как внутренний контейнер опускается для того, чтобы смешивать жидкость, первоначально заполняющую адиабатический контейнер, с созданными твердыми частицами для производства шуги, и внутренний контейнер поднимается снова с тем, чтобы переместить шугу внутрь адиабатического контейнера через соединительный вентиль для жидкости, для того, чтобы повысить давление и переместить указанную шугу. Следовательно, возможно обеспечить разделение газ-жидкость в течение повышения давления в адиабатическом контейнере.Further, the invention can be designed to have a double structure in which the inner container is placed in an adiabatic container, the inner container being able to move vertically relative to the adiabatic container, and a fluid connecting valve is installed in its lower part. According to the invention, when solid particles are created, the inner container rises so that essentially no liquid is in the inner container, and then the fluid connection valve is closed. The fluid connection valve opens after the created solid particles are stored in the inner container in a predetermined amount, while the inner container is lowered in order to mix the liquid initially filling the adiabatic container with the created solid particles for the production of sludge and the inner the container rises again in order to move the sludge into the adiabatic container through the fluid connection valve, in order to increase the pressure and Stith said sludge. Therefore, it is possible to provide gas-liquid separation during pressure increase in the adiabatic container.
Далее, в соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, оно выполнено так, чтобы иметь двойную конструкцию, в которой внутренний контейнер размещен в адиабатическом контейнере, причем внутренний контейнер имеет возможность перемещения по вертикали относительно адиабатического контейнера и снабжен в его нижней части соединительным вентилем для жидкости и также снабжен мешалкой. Согласно изобретению, во время создания твердых частиц внутренний контейнер опускается, и соединительный вентиль для жидкости закрывается при условии, что первоначально заполняющая жидкость присутствует во внутреннем контейнере. Далее, теплоизоляционный материал для разделения газ-жидкость предусмотрен на поверхности жидкости, причем созданные твердые частицы и жидкость перемешиваются и смешиваются вместе с тем, чтобы производить шугу, и соединительный вентиль для жидкости открывается, когда концентрация шуги достигает заранее заданной величины, в то время как внутренний контейнер поднимается, с тем, чтобы переместить шугу в адиабатический контейнер, для того, чтобы переместить шугу в состояние с повышенным давлением. При этой конфигурации разделение газ-жидкость может быть обеспечено, в то время как давление во внутренней части адиабатического контейнера повышается, и далее может быть предотвращено прилипание твердых частиц между собой.Further, in accordance with another aspect of the present invention, it is configured to have a double structure in which the inner container is housed in an adiabatic container, the inner container being able to move vertically relative to the adiabatic container and provided at its bottom with a fluid connecting valve and also equipped with a stirrer. According to the invention, during creation of the solid particles, the inner container is lowered and the fluid connection valve is closed, provided that the initial filling liquid is present in the inner container. Further, a heat-insulating material for gas-liquid separation is provided on the surface of the liquid, wherein the created solid particles and liquid are mixed and mixed together to produce sludge, and the fluid connection valve is opened when the concentration of sludge reaches a predetermined value, while the inner container rises, in order to move the sludge into an adiabatic container, in order to move the sludge to a state with increased pressure. With this configuration, gas-liquid separation can be ensured, while the pressure in the inner part of the adiabatic container rises, and further adhesion of the solid particles to each other can be prevented.
Преимущества изобретенияAdvantages of the Invention
Как установлено выше, в соответствии с настоящим изобретением возможно производить шугу, имеющую микрочастицы равномерных размеров при простой конфигурации. Далее, при такой конфигурации, когда вакуумирующий газ повторно сжижается с тем, чтобы использовать его в циркуляции, степень выпуска газа ограничивается до минимальной величины для того, чтобы обеспечить его эффективное использование. Далее, посредством обеспечения средства для удаления газовой примеси в циркуляционной установке концентрация примесей в циркуляционной установке может поддерживаться при низкой величине. Далее, возникновения дефекта, вызываемого перемешиванием с примесями, можно избежать даже несмотря на то, что произведенная шуга используется в системе охлаждения или тому подобного, посредством этого возможно обеспечить установку с высокой степенью эффективности и высокой степенью надежности. Далее, благодаря такой конфигурации, когда теплоизоляционный материал для разделения газ-жидкость предусмотрен в адиабатическом контейнере, возможно предотвратить испарение или затвердевание первоначально заполняющей жидкости.As stated above, in accordance with the present invention, it is possible to produce a slurry having microparticles of uniform size with a simple configuration. Further, with such a configuration, when the evacuating gas is re-liquefied so as to be used in circulation, the degree of gas release is limited to a minimum value in order to ensure its efficient use. Further, by providing means for removing gaseous impurities in the circulation unit, the concentration of impurities in the circulation unit can be maintained at a low value. Further, the occurrence of a defect caused by mixing with impurities can be avoided even though the sludge produced is used in a cooling system or the like, thereby it is possible to provide an installation with a high degree of efficiency and a high degree of reliability. Further, due to such a configuration, when a heat-insulating material for gas-liquid separation is provided in an adiabatic container, it is possible to prevent the evaporation or solidification of the initially filling liquid.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Фиг.1 представляет собой вид, иллюстрирующий общую конфигурацию устройства для производства азотной шуги согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;1 is a view illustrating a general configuration of a nitrogen sludge production apparatus according to a first embodiment of the present invention;
Фиг.2 представляет собой вид в разрезе, иллюстрирующий конфигурацию другого производственного резервуара, согласно второму варианту осуществления, вмонтированного в устройство для производства азотной шуги, показанное на фиг.1;FIG. 2 is a sectional view illustrating a configuration of another production tank, according to a second embodiment, mounted to the nitrogen sludge production apparatus shown in FIG. 1;
Фиг.3 представляет собой вид в разрезе, иллюстрирующий конфигурацию другого производственного резервуара, согласно третьему варианту осуществления, вмонтированного в устройство для производства азотной шуги, показанное на фиг.1.FIG. 3 is a sectional view illustrating a configuration of another production tank, according to a third embodiment, mounted to the nitrogen sludge production apparatus shown in FIG. 1.
Объяснение номеров ссылок:Explanation of reference numbers:
1… Резервуар для производства азотной шуги (адиабатический контейнер)1 ... Tank for the production of nitrogen sludge (adiabatic container)
3… Мешалка3 ... stirrer
6… Лопасть мешалки6 ... agitator blade
8… Теплоизоляционный материал для разделения газ-жидкость8 ... Thermal insulation material for gas-liquid separation
9… Сепаратор газ-жидкость9 ... gas-liquid separator
10… Сопло для подачи жидкого азота10 ... Nozzle for supplying liquid nitrogen
11… Вакуумный выпускной трубопровод11 ... Vacuum exhaust pipe
12… Трубопровод для регулирования повышенного давления12 ... Pipeline for regulating high pressure
13а, 13b… Теплообменник13a, 13b ... Heat exchanger
15… Компрессор15 ... Compressor
16, 18… Теплообменник16, 18 ... Heat exchanger
17… Вспомогательный рефрижератор типа холодильника17 ... Auxiliary type refrigerator
19… Трубопровод для подачи жидкого азота (вакуумный теплоизолированный трубопровод)19 ... Pipeline for supplying liquid nitrogen (vacuum insulated pipe)
20, 21… Оборудование для удаления примеси20, 21 ... Equipment for removing impurities
34… Буферный резервуар34 ... buffer tank
40, 44… Внутренний контейнер для разделения газ-жидкость40, 44 ... Inner container for gas-liquid separation
41, 42… Уплотнение41, 42 ... Seal
43… Соединительный вентиль для жидкости43 ... fluid connection valve
50… Жидкий азот50 ... Liquid Nitrogen
51… Твердый азот51 ... Solid Nitrogen
Наилучший способ осуществления изобретенияBEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Подробное объяснение будет сделано для предпочтительных служащих примером вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи. Следует отметить, что размеры, материалы, формы и также элементы, описанные в этих вариантах осуществления, являются только примерами и, соответственно, не должны быть предназначены, чтобы технический объем настоящего изобретения был ограничен ими, если не определено иначе.A detailed explanation will be made for preferred employees by way of example embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the sizes, materials, shapes and also elements described in these embodiments are only examples and, accordingly, should not be intended so that the technical scope of the present invention is limited by them, unless otherwise specified.
Эти варианты осуществления относятся к способу производства шуги как жидкости, подобной шербету, в которой жидкость и микрочастицы смешиваются вместе, и к устройству для этого, и, например, азот, кислород, водород или гелий используются и могут служить примерами в виде жидкости, динамического льда, азотной шуги или водородной шуги. Далее, способ и устройство для производства азотной шуги будут описаны в качестве примера, однако они не должны быть ограничены азотной шугой.These embodiments relate to a method for producing sludge as a sorbet-like liquid in which liquid and microparticles are mixed together, and to a device for this, and, for example, nitrogen, oxygen, hydrogen or helium are used and can serve as examples in the form of liquid, dynamic ice , nitrogen sludge or hydrogen sludge. Further, a method and apparatus for producing nitrogen sludge will be described as an example, however, they should not be limited to nitrogen sludge.
Вариант осуществления 1
Как показано на фиг.1, устройство для производства жидкой шуги согласно этому варианту осуществления состоит из установки для производства азотной шуги, включающей вакуумный производственный резервуар 1 с теплоизоляцией для азотной шуги, установку для циркуляции азота для сжижения газообразного азота, вакуумируемого из производственного резервуара 1, затем возвращаемого обратно в производственный резервуар 1.As shown in FIG. 1, the liquid sludge production apparatus according to this embodiment consists of a nitrogen sludge production apparatus including a
В этой установке для производства азотной шуги твердый азот 51 создается из жидкого азота 50 в производственном резервуаре 1, и жидкий азот 50 смешивается с первоначально заполняющей жидкостью в производственном резервуаре 1, так чтобы производить азотную шугу.In this nitrogen sludge production plant,
В конкретной форме производственного резервуара 1 множество дисков-перегородок 2 штабелировано слоями и закреплено в верхней части производственного резервуара 1, и мешалка 3 вставлена в производственный резервуар 1 вдоль центральной оси резервуара. Мешалка 3 состоит из перемешивающих лопастей 6, предусмотренных в нижней концевой части вала 4, который соединен с двигателем. Перемешивающие лопасти 6 расположены так, чтобы перемешивать азотную шугу, находящуюся в нижней части производственного резервуара 1. Далее, производственный резервуар 1 снабжен в его части с газовой фазой сепаратором 9 газ-жидкость, через который только газ, присутствующий в части с газовой фазой, выпускается наружу. Далее, в производственный резервуар 1 встроен вакуумный выпускной трубопровод 11 для выпускаемого наружу газа, отделенного посредством сепаратора 9 газ-жидкость. В производственном резервуаре 1 выполнено в его нижней части с азотной шугой выходное отверстие 1а для выпуска азотной шуги, произведенной в производственном резервуаре 1.In a particular form of the
Производственный резервуар 1 снабжен в его части с газовой фазой соплом 10 для подачи жидкого азота для распыления жидкого азота в виде микрочастиц. Сопло 10 для подачи жидкого азота соединено с трубопроводом 19 для подачи жидкого азота, проходящем от установки для циркуляции азота. Пространство в верхней части производственного резервуара, включая диски-перегородки 2, изолировано посредством теплоизоляционного материала 7, через который проникает газ. Изолированная верхняя часть производственного резервуара 1 снабжена трубопроводом 12 для повышения давления и регулирования давления в производственном резервуаре 1.The
Установка для циркуляции повторно сжимает газообразный азот, выпускаемый из производственного резервуара 1 через вакуумный выпускной трубопровод 11, посредством компрессора 15, и затем газообразный азот конденсируется и повторно сжижается и циркулирует в производственный резервуар 1 в виде жидкого азота через трубопровод 19 для подачи жидкого азота.The circulation apparatus re-compresses the nitrogen gas discharged from the
Вакуумный выпускной трубопровод 11 снабжен теплообменниками 13а, 13b для нагревания выпускаемого азота вплоть до обычной температуры посредством теплообмена, и также снабжен компрессором 15, в который подводится нагретый газ, имеющий низкое давление и обычную температуру. Давление газообразного азота повышается посредством компрессора 15 так, чтобы он превратился в газ, имеющий высокое давление и обычную температуру, и он снова вводится в теплообменники 13b, 13а, с тем, чтобы охлаждаться посредством теплообмена с газообразным азотом из вакуумного выпускного трубопровода 11, для того чтобы создавать газ, имеющий низкую температуру и высокое давление. Далее, он снабжен теплообменником 16, в который вводится газ, имеющий низкую температуру и высокое давление. Вспомогательный рефрижератор 17 типа холодильника предусмотрен для теплообменника 16. В теплообменнике 16 газ, имеющий низкую температуру и высокое давление, конденсируется и сжижается, с тем, чтобы превратиться в жидкий азот. Может быть предусмотрен теплообменник 18 для охлаждения азотной шуги в производственном резервуаре 1 посредством охлажденного жидкого азота ниже по потоку теплообменника 16. Жидкий азот, сжиженный в теплообменнике 16, подается в сопло 10 для подачи жидкого азота в производственный резервуар 1 посредством трубопровода 19 для подачи жидкого азота.The
Далее, предусмотрено средство 20 для удаления газовой примеси, для того чтобы удалить газовую примесь из газообразного азота на стороне выхода из компрессора 15. Подобным образом средство 21 для удаления газовой примеси низкой температуры также предусмотрено между теплообменником 13b и теплообменником 13а ниже по потоку компрессора 15. Может быть предусмотрено только одно средство 21 для удаления газовой примеси, но множество средств 21 для удаления газовой примеси может также быть предусмотрено. Далее, местоположения, где они расположены, не должны быть специально ограничены.Further, there is provided a means 20 for removing gaseous impurities in order to remove a gaseous impurity from nitrogen gas on the outlet side of the compressor 15. Similarly, a means 21 for removing low-temperature gas impurities is also provided between the heat exchanger 13 b and the heat exchanger 13 a downstream of the compressor 15. Only one means 21 for removing gaseous impurities may be provided, but a plurality of means 21 for removing gaseous impurities may also be provided. Further, the locations where they are located should not be specifically limited.
Далее, предпочтительно предусмотрен буферный резервуар 34 для временного сохранения газообразного азота, прошедшего через вакуумный выпускной трубопровод, соединенный параллельно с компрессором 15. Далее, может быть предусмотрен байпасный трубопровод 14 для того, чтобы заставлять газообразный азот, прошедший через вакуумный выпускной трубопровод 11, обходить байпасом компрессор 15 и буферный резервуар 34, с тем, чтобы его подавать в теплообменник 13b.Further, a buffer tank 34 is preferably provided for temporarily storing nitrogen gas passing through a vacuum outlet connected in parallel with compressor 15. Further, a bypass line 14 may be provided to cause nitrogen gas passing through the
Далее, предусмотрены манометр 23 производственного резервуара для измерения давления в производственном резервуаре 1 и регулирующий вентиль 24 повышенного давления для управления давлением в резервуаре в соответствии с давлением в резервуаре, измеренным манометром 23.Further, there is provided a manometer 23 of the production tank for measuring pressure in the
Далее, расходомер 25 выпускаемого газа и регулирующий вентиль 26 давления производственного резервуара предусмотрены в вакуумном трубопроводе 11 между теплообменником 13b и компрессором 15, и манометр 27 на стороне низкого давления также предусмотрен здесь. Далее, предусмотрены регулирующий вентиль 28 величины низкого давления для регулирования количества газа, проходящего в буферный резервуар 34, в соответствии с давлением газообразного азота, измеренным посредством манометра 27 на стороне низкого давления, и регулирующий вентиль 29 байпаса для регулирования количества газа, проходящего через байпасный трубопровод 14.Further, an exhaust gas flow meter 25 and a pressure regulating valve 26 of the production tank are provided in the
Далее, предусмотрен манометр 30 на стороне высокого давления для измерения давления газообразного азота, проходящего через компрессор 15, буферный резервуар 34 или байпасный трубопровод 14 и регулирующий вентиль 31 высокого давления для управления количеством газа, перемещенного из буферного резервуара 34, в соответствии с давлением газообразного азота, измеренным посредством манометра 30. Далее, предусмотрены расходомер 32 подаваемого газа для измерения расхода газа, имеющего высокое давление и обычную температуру, который проходит ниже по потоку регулирующего вентиля 31 высокого давления, прежде чем он вводится в регулирующий вентиль 31b теплообменника, и регулирующий вентиль 33 расхода подаваемого газа для управления расходом газа, в соответствии с расходом, измеренным посредством расходомера 32.Further, a pressure gauge 30 is provided on the high pressure side for measuring the pressure of the nitrogen gas passing through the compressor 15, the buffer tank 34 or the bypass pipe 14, and the high pressure control valve 31 for controlling the amount of gas displaced from the buffer tank 34 in accordance with the pressure of the nitrogen gas measured by a pressure gauge 30. Further, a supply gas flowmeter 32 is provided for measuring a flow rate of a gas having a high pressure and a normal temperature, which is lower than Otoko control valve 31, high pressure before it is introduced into the control valve 31b of the heat exchanger, and valve 33 regulates the flow of feed gas to control the gas flow rate, according to the flow measured by flow meter 32.
Затем будет сделано объяснение работы устройства для производства шуги, имеющего вышеупомянутую конфигурацию.An explanation will then be made of the operation of the sludge production apparatus having the above configuration.
Газообразный азот, который был вакуумирован из производственного резервуара 1 посредством компрессора 15, проходит через сепаратор 9 газ-жидкость и теплообменники 13а, 13b посредством вакуумного выпускного трубопровода 11 и поэтому нагревается до обычной температуры, чтобы вводиться в компрессор 15 как газ, имеющий более низкое давление и обычную температуру. Газ, давление которого было повышено в компрессоре 15, вводится в средство 20 для удаления газовой примеси для того чтобы удалять из него пар и газовую примесь, и снова вводится в теплообменники 13b, 13а, в которых газ охлаждается для превращения в газ, имеющий высокое давление и низкую температуру. На этой ступени пар и газовая примесь снова удаляются в средство 21 для удаления газовой примеси при более низкой температуре, и соответственно, газ очищается до газообразного азота высокой чистоты. После этого газ охлаждается и конденсируется в теплообменнике 16 вплоть до приблизительно 63 К, что представляет собой точку замерзания азота и, соответственно, сжижается и транспортируется через трубопровод 19 для подачи жидкого азота в сопло 10 для подачи жидкого азота, из которого жидкий азот распыляется в производственный резервуар 1 в виде мелких капелек, подобных частицам. В это время жидкий азот 50, имеющий температуру насыщения, заранее первоначально заполнил производственный резервуар.Nitrogen gas that has been evacuated from the
В вышеупомянутом цикле количество газа, всасываемого из сепаратора 9 газ-жидкость, и количество жидкости из жидкого азота, распыляемого из сопла 10 для подачи жидкого азота, устанавливаются равными друг другу (с точки зрения массовой конверсии), с тем, чтобы уравновесить теплотворную способность для создания твердого азота 51 в производственном контейнере 1 с теплотворной способностью, которая уносится охлаждающей водой в компрессор 15, посредством этого возможно значительно понизить нагрузку, действующую на вспомогательный рефрижератор 17 типа холодильника.In the aforementioned cycle, the amount of gas sucked from the gas-
Жидкий азот 50, первоначально заполняющий производственный резервуар 1, либо подается снаружи, либо из буферного резервуара 34 в виде газообразного азота, который поэтому сжижается во вспомогательном рефрижераторе 17 типа холодильника перед тем, как он вводится в производственный резервуар 1 в таком состоянии, что его давление не ниже, чем тройная точка азота. Далее, избыток азота может собираться в буферном резервуаре 34.
Жидкий азот, имеющий температуру 63 К и размер частиц, например, 1 мм, и распыляемый из сопла 10 для подачи жидкости, затвердевает посредством отвода из него скрытой теплоты парообразования, с тем, чтобы превратиться в твердый азот 51 в виде микрочастиц, имеющих размер частиц приблизительно 0,9 мм. В то же время, если испарение возникает также с поверхности жидкого азота 50, первоначально заполняющего нижнюю часть производственного резервуара 1, будет создаваться твердый азот, имеющий большие размеры частиц. Таким образом, теплоизоляционный материал 8 для разделения газ-жидкость, имеющий плотность, меньшую, чем плотность жидкого азота 50, как, например, несколько маленьких шариков, изготовленных из полимерной смолы, укладываются для того, чтобы обеспечить возможность покрытия сверху поверхности жидкого азота материалом 8. Таким образом, испарение с поверхности жидкости подавляется, и соответственно, капельки, распыляемые из сопла 10 для подачи жидкого азота, преимущественно затвердевают и укладываются на теплоизоляционный материал 8 для разделения газ-жидкость. В это время мешалка 3 непрерывно или периодически работает для перемешивания жидкого азота 50 в производственном резервуаре 1. Вращение мешалки 3 вызывает вращение твердого азота 51 в виде микрочастиц, накапливающихся на верхней части теплоизоляционного материала 8 для разделения газ-жидкость, и соответственно, твердый азот 51 входит в жидкий азот 50. Далее, жидкий азот 50 и твердый азот 51 перемешиваются и смешиваются вместе посредством мешалки 3 и, соответственно, производится равномерная азотная шуга. В то же время предпочтительно измерять давление в производственном резервуаре 1 с использованием манометра 23 производственного резервуара для управления регулирующим давление вентилем 26 производственного резервуара, в соответствии с измеренным давлением, для того, чтобы соответственно регулировать давление в производственном резервуаре 1. Далее, количество распыления соплом 10 для подачи жидкого азота регулируется посредством регулирующего вентиля 33 расхода подаваемого газа, и соответственно, возможно устанавливать по выбору производительность.Liquid nitrogen having a temperature of 63 K and a particle size of, for example, 1 mm, and sprayed from the
Когда массовая плотность твердого вещества в производственном резервуаре 1 доходит до определенной величины, оба вышеупомянутых вентиля 26, 33 закрываются, и газообразный азот подается в производственный резервуар 1 из создающего повышенное давление регулирующего вентиля 24. В то же время, поскольку теплоизоляционный материал 8 для разделения газ-жидкость предотвращает контакт азотной шуги, имеющей низкую температуру с газом повышенного давления, сжижение подаваемого газа предотвращается, так что давление в производственном резервуаре 1 может быть повышено. Когда давление достигает заданной величины, азотная шуга выходит из выходного отверстия 1а и затем перемещается к желаемому назначению для использования. Когда производственный резервуар 1 становится пустым, жидкий азот 50 заполняет непосредственно производственный резервуар 1, либо газ сжижается во вспомогательном рефрижераторе 17 типа холодильника и затем подается в производственный резервуар 1. Далее, вакуумирование начинается снова, и соответственно, температура жидкости понижается до ее тройной точки.When the mass density of the solid in the
Таким образом, в соответствии с этим вариантом осуществления, в связи с тем, что предусмотрены теплообменники 13а и 13b для теплообмена между газом, имеющим низкое давление и низкую температуру и вакуумирующим из производственного резервуара 1, и газом, имеющим высокое давление и обычную температуру, давление которого повышается посредством компрессора 15, тепловой КПД может быть повышен. Далее, в течение стационарной работы производительность вспомогательного рефрижератора типа холодильника может быть меньшей, либо такой рефрижератор не требуется. Далее, поскольку сохранение излишнего азота производится посредством буферного резервуара 34 в виде газа, никакого излишнего расхода холода не вызывается по сравнению с хранением жидкости. Далее, посредством обеспечения оборудования для удаления газовой примеси концентрация примесей может поддерживаться при чрезвычайно низкой величине, и соответственно, может быть произведена азотная шуга, имеющая высокую степень чистоты азота. Кроме того, посредством обеспечения соплом 10 для подачи жидкого азота для распыления жидкого азота в виде микрочастиц размерами частиц твердого азота можно управлять, посредством этого возможно производить азотную шугу, имеющую твердые микрочастицы, имеющие равномерные размеры частиц. Далее, в связи с перемещением шуги под высоким давлением возможно осуществлять перемещение с высокой степенью эффективности по сравнению с перемещением с использованием насоса. Далее, никакой привод, отличный от вспомогательного рефрижератора типа холодильника, не присутствует в части с низкой температурой, и соответственно, возникновение дефекта может быть ограничено до минимальной величины, и затраты на устройство могут быть понижены.Thus, in accordance with this embodiment, due to the fact that heat exchangers 13a and 13b are provided for heat exchange between a gas having a low pressure and a low temperature and evacuating from a
Вариант осуществления 2Embodiment 2
На фиг.2 показан производственный резервуар 1 согласно второму варианту осуществления, который имеет конфигурацию, отличную от показанной на фиг.1. Этот вариант осуществления выполнен так, чтобы осуществлять разделение газ-жидкость в течение повышения давления в производственном резервуаре 1, показанном в первом варианте осуществления, более надежным способом.Figure 2 shows the
Второй вариант осуществления имеет двойную конструкцию, состоящую из резервуара 1 для производства азотной шуги в форме вакуумного адиабатического резервуара и внутреннего контейнера 40 для разделения газ-жидкость, предусмотренного в производственном резервуаре 1. Внутренний контейнер 40 относится к вакуумному адиабатическому типу и предусмотрен в плавающем состоянии в жидком азоте 50, сохраняемом в производственном резервуаре 1 с возможностью перемещения по вертикали. Соответственно, жидкость обычно не присутствует во внутреннем контейнере 40. Внутренний контейнер 40 отделяется от производственного резервуара 1 с возможностью свободного перемещения благодаря его плавучести, и внутренняя часть и наружная часть контейнера уплотнены друг от друга в части с обычной температурой в его верхней части, то есть зазор между боковыми стенками производственного резервуара 1 и внутреннего контейнера 40 уплотнен посредством уплотнений 41. Далее, внутренний контейнер 40 снабжен в его нижней части соединительным вентилем 43 для жидкости, который является нормально закрытым. Далее, подобно первому варианту осуществления, производственный резервуар 1 (внутренний контейнер 40) снабжен в его части с газовой фазой соплом 10 для подачи жидкого азота, соединенным с трубопроводом 19 для подачи жидкого азота и сепаратором 9 газ-жидкость, соединенным с вакуумным выпускным трубопроводом 11, которые расположены так, чтобы избежать столкновения с адиабатическим контейнером 40. Далее, мешалка 3 предусмотрена вдоль центральной оси производственного резервуара 1, причем она имеет вал 5, проходящий через внутренний контейнер 40 и соединенный в его нижней концевой части с перемешивающими лопастями 6, которые размещены между производственным резервуаром 1 и внутренним контейнером 40. Часть с обычной температурой в верхней части вала 5 мешалки 3 уплотнена посредством уплотнений 42.The second embodiment has a dual construction, consisting of a
В этом варианте осуществления внутренний контейнер 40 плавает в первоначально заполняющем жидком азоте 50 после создания твердого азота 51, в то время как соединительный вентиль 43 для жидкости закрывается. По существу жидкий азот не присутствует во внутреннем контейнере 40 перед производством твердого азота. Благодаря вакуумированию из вакуумного выпускного трубопровода 11 во внутреннем контейнере происходит сброс давления посредством вакуумирования до величины не выше, чем давление в тройной точке азота, и после этого жидкий азот распыляется из сопла 10 для подачи жидкого азота в виде микрочастиц внутрь внутреннего контейнера 40. Распыляемый азот затвердевает, превращаясь в твердый азот 51 в виде микрочастиц, и сохраняется во внутреннем контейнере 40. Когда твердый азот 51 сохраняется до определенной степени, соединительный вентиль 36 для жидкости открывается, и одновременно внутренний контейнер 40 погружается посредством захвата его верхней части для того, чтобы обеспечить возможность жидкому азоту в производственном резервуаре 1 проходить во внутренний контейнер 40.In this embodiment, the
Когда весь твердый азот 51 во внутреннем контейнере 40 поступает в жидкий азот 50, внутренний контейнер 40 поднимается, в то время как соединительный вентиль 43 для жидкости открывается, и, соответственно, твердый азот 51 перемещается в производственный контейнер 1 вместе с жидким азотом, выходящим из него. При повторениях вышеупомянутых стадий до тех пор, пока твердый азот не дойдет до заранее определенного количества в производственном резервуаре 1, возможно производить азотную шугу с заранее определенной концентрацией в производственном контейнере 1. После перемещения произведенной азотной шуги соединительный вентиль 36 для жидкости закрывается после того как внутренний контейнер 40 поднимается, и давление во внутренней части производственного контейнера 1 повышается, причем вентиль 36 для подачи жидкости все еще закрыт. Альтернативно, давление азотной шуги повышается посредством нажатия на внутренний контейнер 40 по направлению вниз. Таким образом, азотная шуга может быть перемещена.When all of the
Следует отметить, что посредством охлаждения заранее жидкого азота 50 до его температуры замерзания во вспомогательном рефрижераторе 17 типа холодильника может быть выполнена более эффективная работа.It should be noted that by pre-cooling
Таким образом, в этом варианте осуществления, разделение газ-жидкость во внутреннем контейнере 40 несомненно может быть выполнено.Thus, in this embodiment, gas-liquid separation in the
Вариант осуществления 3
На фиг.3 показан производственный резервуар 1 согласно третьему варианту осуществления, который имеет конфигурацию, отличную от конфигурации по первому варианту осуществления. В этом третьем варианте осуществления поясняется конфигурация, которая может устранять риск, свойственный производственному резервуару 1, объясненный во втором варианте осуществления, когда при сохранении одного твердого азота 51 во внутреннем контейнере 40 твердые частицы азота будут прилипать друг к другу в зависимости от определенных условий работы.FIG. 3 shows a
Третий вариант осуществления относится к двойной конструкции, состоящей из производственного резервуара 1 для азотной шуги в форме вакуумного адиабатического контейнера и внутреннего контейнера 44 для разделения газ-жидкость, который предусмотрен в производственном контейнере 1. Внутренний контейнер 44 относится к вакуумному адиабатическому типу, отделен от производственного резервуара 1 и выполнен с возможностью перемещения по вертикали. Часть с обычной температурой, определенная в верхней части внутреннего контейнера 44, уплотнена изнутри и снаружи него посредством уплотнений 41. Далее, внутренний контейнер 44 снабжен в его нижней части соединительным вентилем 43 для жидкости, который является нормально закрытым. Далее, подобно первому варианту осуществления, фазовая часть в производственном резервуаре 1 (внутреннем контейнере 44) снабжена соплом 10 для подачи жидкого азота, соединенным с трубопроводом 19 для подачи жидкого азота и сепаратором 9 газ-жидкость, соединенным с вакуумным выпускным трубопроводом 11, которые расположены так, чтобы избежать столкновения с внутренним контейнером 44. Далее, мешалка 3 предусмотрена вдоль центральной оси производственного резервуара 1, причем она имеет вал 5, снабженный в его нижней концевой части перемешивающими лопастями 6, которые расположены в нижней части внутреннего контейнера 44.The third embodiment relates to a double structure consisting of a nitrogen
В этом варианте осуществления после создания твердого азота 51, внутренний контейнер 44 размещается в самой нижней части производственного резервуара 1, в то время как вентиль 43 для подачи жидкости закрывается. Теплоизоляционный материал 8 для разделения газ-жидкость плавает так, чтобы вся поверхность жидкости жидкого азота была покрыта им, и, соответственно, первоначально заполняющий жидкий азот 50 и фазовая часть отделяются друг от друга посредством материала. В связи с вакуумированием из вакуумного выпускного трубопровода 11 во внутренней части контейнера 44 происходит сброс давления до давления в тройной точке азота, и после этого жидкий азот распыляется из сопла 10 для подачи жидкого азота в виде микрочастиц внутрь внутреннего контейнера 44. Распыляемый жидкий азот затвердевает благодаря скрытой теплоте парообразования, превращаясь в твердый азот 51, который затем падает на теплоизоляционный материал 8 для разделения газ-жидкость, с тем, чтобы накапливаться на нем. Поскольку теплоизоляционный материал 8 для разделения газ-жидкость вращается посредством мешалки 3, соответственно твердый азот на теплоизоляционном материале 8 для разделения газ-жидкость проходит через этот материал и затем входит в жидкий азот 50. Когда получается азотная шуга, имеющая заранее заданную концентрацию, внутренний контейнер 44 поднимается, в то время как соединительный вентиль 43 для жидкости открывается. Таким образом, азотная шуга, произведенная во внутреннем контейнере 44, проходит в пространство в производственном резервуаре 1, из которого внутренний контейнер 44 перемещается. Когда вся азотная шуга переходит в резервуар 1, перемещение вверх внутреннего контейнера 44 останавливается, в то время как соединительный вентиль 43 для жидкости закрывается. Посредством повышения давления во внутреннем контейнере 44 или нажатия не него вниз после этого, заранее заданное давление осуществляется с тем, чтобы перемещать азотную шугу.In this embodiment, after creating
Таким образом, в этом варианте осуществления, возможно предотвратить возникновение прилипания твердого азота, вызываемого посредством сохранения затвердевшего и созданного твердого азота 51, и также возможно производить азотную шугу, содержащую мелкие частицы, имеющие равномерный размер частиц.Thus, in this embodiment, it is possible to prevent the sticking of solid nitrogen caused by the preservation of the hardened and created
Применение в промышленностиIndustrial application
Согласно настоящему изобретению можно просто производить азотную шугу из различных веществ, включая азот, кислород, водород и гелий, и можно также производить шугу, содержащую мелкие твердые частицы, имеющие равномерный размер частиц. Таким образом, возможно использовать произведенную жидкую шугу для любой из различных целей, как, например, установка для регенерации льда, использующая генератор динамического льда, сверхпроводящее оборудование, использующее азотную шугу, или хранилище для водородного топлива и проводящие системы, использующие водородную шугу.According to the present invention, it is possible to simply produce a nitrogen sludge from various substances, including nitrogen, oxygen, hydrogen and helium, and it is also possible to produce a sludge containing small solid particles having a uniform particle size. Thus, it is possible to use the produced liquid sludge for any of a variety of purposes, such as, for example, an ice recovery apparatus using a dynamic ice generator, superconducting equipment using nitrogen sludge or hydrogen fuel storage and conductive systems using hydrogen sludge.
Claims (12)
первоначально заполняют жидкостью адиабатический контейнер,
вакуумируют внутреннюю часть адиабатического контейнера, чтобы производить сброс давления до величины, не выше, чем давление в тройной точке жидкости,
распыляют жидкость в виде микрочастиц в адиабатический контейнер посредством средства для подачи жидкости с тем, чтобы жидкость затвердевала благодаря скрытой теплоте парообразования для того, чтобы создавать твердые частицы, и
смешивают созданные твердые частицы с первоначально заполняющей жидкостью с тем, чтобы производить шугу.1. Method for the production of sludge, in which liquid and solid particles are mixed together, containing the following stages:
initially filled with liquid adiabatic container,
vacuum the inside of the adiabatic container to release pressure to a value not higher than the pressure at the triple point of the liquid,
microparticles are sprayed into the adiabatic container by means of a fluid supply so that the liquid solidifies due to the latent heat of vaporization in order to create solid particles, and
the created solid particles are mixed with the initially filling liquid in order to produce sludge.
адиабатический контейнер, который первоначально заполняется жидкостью,
средство для сброса давления для вакуумирования внутренней части адиабатического контейнера до величины не выше, чем давление в тройной точке жидкости,
средство для подачи жидкости для распыления жидкости в виде микрочастиц в фазовую часть вакуумированного адиабатического контейнера и
мешалку для перемешивания смеси первоначально заполняющей жидкости и твердых частиц, которые созданы из распыляемой жидкости, которая затвердевает благодаря скрытой теплоте парообразования.6. A device for the production of sludge, in which liquid and solid particles are mixed together, containing:
adiabatic container that is initially filled with liquid,
pressure relief means for evacuating the inside of the adiabatic container to a value not higher than the pressure at the triple point of the liquid,
means for supplying liquid for atomizing the liquid in the form of microparticles into the phase part of the evacuated adiabatic container and
an agitator for mixing a mixture of initially filling liquid and solid particles that are created from a sprayed liquid that solidifies due to the latent heat of vaporization.
причем внутренний контейнер поднимается и соединительный вентиль для жидкости закрывается, при этом, по существу? никакой жидкости не присутствует в контейнере в то время, когда создаются твердые частицы, и затем соединительный вентиль для жидкости открывается, внутренний контейнер опускается, когда созданные твердые частицы в заранее определенном количестве сохраняются во внутреннем контейнере, посредством чего жидкость, первоначально заполняющая адиабатический контейнер, смешивается с созданными твердыми частицами для производства шуги, и затем внутренний контейнер снова поднимается для перемещения шуги в сторону адиабатического контейнера через соединительный вентиль для жидкости так, чтобы шуга перемещалась в состоянии повышенного давления.11. The device for the production of sludge according to claim 6, which contains a double structure, in which the inner container is placed in an adiabatic container, and the inner container has the ability to move vertically relative to the adiabatic container and is equipped in its lower part with a connecting valve for liquid,
moreover, the inner container rises and the connecting valve for the liquid is closed, while essentially? no liquid is present in the container at the time when the solid particles are created, and then the fluid connecting valve is opened, the inner container is lowered when the created solid particles in a predetermined amount are stored in the inner container, whereby the liquid initially filling the adiabatic container is mixed with solid particles created for sludge production, and then the inner container rises again to move the sludge towards the adiabatic container through the fluid connecting valve so that the sludge moves in a state of increased pressure.
причем внутренний контейнер опускается при открытом соединительном вентиле для жидкости и затем соединительный вентиль для жидкости закрывается в положении, в котором первоначально заполняющая жидкость присутствует во внутреннем контейнере, так чтобы теплоизоляционный материал, разделяющий газ - жидкость, предусмотренный на поверхности жидкости, создавал твердые частицы, которые смешиваются и перемешиваются вместе с жидкостью для производства шуги, и,
когда концентрация шуги доходит до заранее заданной величины, соединительный вентиль для жидкости открывается, в то время как внутренний контейнер поднимается, чтобы переместить шугу в сторону адиабатического контейнера, так чтобы шуга перемещалась в состоянии повышенного давления. 12. The device for the production of sludge according to claim 6, which contains a double structure, in which the inner container is placed in an adiabatic container, the inner container having the ability to move vertically relative to the adiabatic container and provided in its lower part with a connecting valve for liquid and a mixer,
moreover, the inner container is lowered with the fluid connecting valve open and then the fluid connecting valve is closed in a position in which the initially filling liquid is present in the inner container so that the heat-insulating material separating the gas-liquid provided on the surface of the liquid creates solid particles that are mixed and mixed together with the liquid for the production of sludge, and,
when the concentration of the sludge reaches a predetermined value, the fluid connecting valve opens, while the inner container rises to move the sludge towards the adiabatic container, so that the sludge moves in a state of increased pressure.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007143536/06A RU2360193C1 (en) | 2005-04-25 | 2005-04-25 | Method of ice slurry production and related device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007143536/06A RU2360193C1 (en) | 2005-04-25 | 2005-04-25 | Method of ice slurry production and related device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2360193C1 true RU2360193C1 (en) | 2009-06-27 |
Family
ID=41027255
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007143536/06A RU2360193C1 (en) | 2005-04-25 | 2005-04-25 | Method of ice slurry production and related device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2360193C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2454615C1 (en) * | 2010-12-14 | 2012-06-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Technological cooling complex for preliminary cooling and temporary storage of fish |
| RU2498167C2 (en) * | 2011-12-27 | 2013-11-10 | Открытое акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт "Курс" (ОАО "ЦНИИ "Курс") | Technological cooling complex for preliminary cooling and temporary storage of fish |
-
2005
- 2005-04-25 RU RU2007143536/06A patent/RU2360193C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2454615C1 (en) * | 2010-12-14 | 2012-06-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Technological cooling complex for preliminary cooling and temporary storage of fish |
| RU2498167C2 (en) * | 2011-12-27 | 2013-11-10 | Открытое акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт "Курс" (ОАО "ЦНИИ "Курс") | Technological cooling complex for preliminary cooling and temporary storage of fish |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7591138B2 (en) | Process for producing slush fluid and apparatus therefor | |
| CN103090180B (en) | Controlled storage of liquefied gases | |
| CA2711372C (en) | Method and system for regulation of cooling capacity of a cooling system based on a gas expansion process. | |
| US7594414B2 (en) | Apparatus for the liquefaction of natural gas and methods relating to same | |
| US4609390A (en) | Process and apparatus for separating hydrocarbon gas into a residue gas fraction and a product fraction | |
| RU2141611C1 (en) | Liquefaction method | |
| RU2337057C2 (en) | Method of nitrogen sludge production and device for its realisation | |
| US8650906B2 (en) | System and method for recovering and liquefying boil-off gas | |
| JP2005515298A (en) | Method and apparatus for producing LNG by removing solidifying solids | |
| CN101913604B (en) | Device and method for manufacturing dry ice by using liquefied natural gas cold energy | |
| US4894077A (en) | Method of accumulating and restituting cold and device for implementing such method | |
| JP3043408B2 (en) | Method and apparatus for cooling and purifying water | |
| CN109027660B (en) | Supercritical hydrogen storage method and application thereof | |
| RU2360193C1 (en) | Method of ice slurry production and related device | |
| CA2513536C (en) | A circulation type liquid helium recondensation device with a contaminant-purging function, a contaminant-purging method, and the refiners and transfer tubes used in the device | |
| JPWO2005075352A1 (en) | Method for producing slush nitrogen and apparatus for producing the same | |
| JP3581425B2 (en) | Method and apparatus for producing slush hydrogen | |
| CN113518656B (en) | Method and device for separating a gas mixture comprising diborane and hydrogen | |
| KR100758395B1 (en) | Pre-cooler for reliquefaction system of LNG carrier | |
| US20030150220A1 (en) | Continuous cryopump with a device to chip and remove ice from the cryopump chamber | |
| FR2840971A1 (en) | Storage of compressible fluid in gaseous form in storage tank involves supplying temperature and pressure lower than final conditions to obtain denser, cooled fluid, which is released as gas into storage tank to fill it | |
| JP2001316684A (en) | Process and apparatus for treatment of gas hydrate | |
| JPH10196895A (en) | Gas storage facilities for hydrated natural gas | |
| JP3095238B2 (en) | Ultra high purity nitrogen production equipment | |
| JPH10220695A (en) | Gas storing facility by hydrating natural gas |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140426 |