RU2373119C1 - Устройство для хранения и подачи криогенной жидкости - Google Patents
Устройство для хранения и подачи криогенной жидкости Download PDFInfo
- Publication number
- RU2373119C1 RU2373119C1 RU2008121620/11A RU2008121620A RU2373119C1 RU 2373119 C1 RU2373119 C1 RU 2373119C1 RU 2008121620/11 A RU2008121620/11 A RU 2008121620/11A RU 2008121620 A RU2008121620 A RU 2008121620A RU 2373119 C1 RU2373119 C1 RU 2373119C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cryogenic
- channels
- thermal insulation
- screen
- blanket
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к области эксплуатации криогенных емкостей, преимущественно в ракетно-космической технике. Устройство содержит криогенную емкость (1), непосредственно установленную на нее экрано-вакуумную теплоизоляцию (ЭВТИ) (2) и гермооболочку (3) поверх ЭВТИ. В теплоизоляции (2) выполнены каналы (7) в виде ступенчатых вырезов, сообщающих между собой все межслойные пространства ЭВТИ. Поверхности криогенной емкости (1) и гермооболочки (3) напротив торцев каналов (7) имеют покрытие со степенью черноты не более 0,1. Этим снижается лучистый тепловой поток через каналы. Для вакуумирования гермооболочки (3) и ЭВТИ (2) предусмотрены клапаны (8). За счет более интенсивного вакуумирования ЭВТИ (2) с помощью каналов (7) уменьшается прогрев криогенной жидкости в криогенной емкости (1). Требования по степени герметичности оболочки (3) могут быть снижены, и она может быть выполнена нежесткой и легкой. Техническим результатом изобретения является сокращение потерь криогенного компонента за счет уменьшения поступающего к нему теплового потока. 1 ил.
Description
Изобретение относится к ракетно-космической технике, а именно к вопросам обеспечения режима эксплуатации криогенных емкостей.
Одним из главных условий эффективной работы экрано-вакуумной теплоизоляции, применяемой для изоляции криогенных баков, предназначенных для длительного пребывания в космических условиях, является создание и поддержание давления остаточных газов между ее экранами не более 1·10-4 мм рт.ст. При этом давлении основными составляющими теплового потока через экрано-вакуумную теплоизоляцию являются излучение и перенос тепла теплопроводностью по твердому телу. Повышение давления сверх названного приводит к увеличению эффективного коэффициента теплопроводности изоляции за счет теплопроводности остаточного газа, величина которой может значительно превышать теплопроводность по твердому телу и передачу тепла излучением.
Для известных способов получения вакуума в экрано-вакуумной теплоизоляции (поглощение остаточного газа при криогенной температуре с применением адсорбента, химическое поглощение остаточного газа, замещение остаточного газа газом, конденсирующимся при криогенной температуре) необходима жесткая металлическая оболочка поверх теплоизоляции с высокой степенью герметичности.
Известно устройство для обеспечения вакуума в экрано-вакуумной теплоизоляции в виде жесткой металлической оболочки поверх теплоизоляции, установленной на криогенный сосуд, которое используется при реализации способа создания в пространстве между оболочкой и сосудом вакуума посредством замещения воздуха газом, конденсирующимся при криогенной температуре (например, ксенон, СO2 и др.). См. М.Г.Каганер, «Тепломассообмен в низкотемпературных теплоизоляционных конструкциях», М.: «Энергия», 1979, стр.238-240.
Известно устройство для хранения криогенной жидкости по патенту №2183301, содержащее криогенную емкость, экрано-вакуумную теплоизоляцию, установленную на криогенную емкость, гермооболочку поверх экрано-вакуумной теплоизоляции.
Это устройство выбрано за прототип.
Недостатками такого устройства являются:
- к гермооболочке предъявляются высокие требования по степени ее герметичности;
- необходим постоянный контроль состава газа, чтобы обеспечить достаточную концентрацию конденсирующегося газа в течение нестационарного процесса вакуумирования теплоизоляции, что не позволяет такие гермооболочки применять для больших площадей теплоизолируемой поверхности и больших толщин теплоизоляции;
- наличие необходимой жесткости гермооболочки большого объема приводит к увеличению общей массы конструкции;
- каналы в процессе вакуумирования не обеспечивают отвод остаточного газа непосредственно из межслойных пространств экрано-вакуумной теплоизоляции;
- установка экрано-вакуумной теплоизоляции с зазором относительно внешней поверхности криогенной емкости увеличивает общий габарит теплоизоляционного покрытия и криогенной емкости в целом;
- стенки каналов выполнены из теплопроводного материала, что приводит к поступлению дополнительного теплового потока к стенкам криогенной емкости и, как следствие, к потерям криогенного компонента за счет его испарения.
Задачей устройства для хранения и подачи криогенной жидкости является сокращение потерь криогенного компонента за счет уменьшения теплового потока, поступающего к криогенному компоненту.
Задача решается за счет того, что в устройстве для хранения и подачи криогенной жидкости, содержащем криогенную емкость, экрано-вакуумную теплоизоляцию, установленную на криогенную емкость, гермооболочку поверх экрано-вакуумной теплоизоляции, экрано-вакуумная теплоизоляция установлена непосредственно на криогенную емкость без зазора, каналы выполнены в виде ступенчатых вырезов в экрано-вакуумной теплоизоляции, сообщающих между собой все межслойные пространства теплоизоляции, поверхности криогенной емкости и гермооболочки напротив торцев упомянутых каналов для снижения теплового потока через каналы имеют покрытие со степенью черноты не более 0,1.
На чертеже схематично представлено устройство для хранения и подачи криогенной жидкости, где
1) криогенная емкость;
2) экрано-вакуумная теплоизоляция;
3) гермооболочка;
4) запорные клапаны;
5) магистраль подачи;
6) магистраль дренажа;
7) каналы;
8) вакуумирующие клапаны.
В устройстве для хранения и подачи криогенной жидкости, содержащем криогенную емкость 1, экрано-вакуумную теплоизоляцию 2, установленную на криогенную емкость 1, гермооболочку 3 поверх экрано-вакуумной теплоизоляции 2, каналы 7 в экрано-вакуумной теплоизоляции 2, экрано-вакуумная теплоизоляция 2 установлена непосредственно на криогенную емкость 1 без зазора, каналы 7 выполнены в виде ступенчатых вырезов в экрано-вакуумной теплоизоляции 2, сообщающих между собой все межслойные пространства теплоизоляции 2, поверхности криогенной емкости 1 и гермооболочки 3 напротив торцев упомянутых каналов 7 для снижения теплового потока через каналы 7 имеют покрытие со степенью черноты не более 0,1.
Процесс теплопередачи через экрано-вакуумную теплоизоляцию 2 в общем случае осуществляется тремя видами теплопереноса: теплопроводностью по твердому телу, теплопроводностью по газу и лучистой составляющей теплового потока.
Теплопроводность по твердому телу определяется количеством контактов между экранами экрано-вакуумной теплоизоляции 2. Для их уменьшения между экранами устанавливают прокладку, выполненную из низкотеплопроводного материала (например, из стекловуали или капронового сетчатого полотна). При невесомости от наличия остаточных деформаций в экрано-вакуумной теплоизоляции 2 количество контактов и их площадь уменьшается, при этом снижается составляющая теплопереноса по твердому телу.
Например, в процессе полета ракеты давление окружающей среды уменьшается и, в конечном итоге, достигает уровня от 10-8 до 10-9 мм рт.ст. За счет наличия перфорации экранов экрано-вакуумной теплоизоляции 2 газ из межслойных пространств удаляется в окружающее пространство, и при достижении давления в слоях 10-4 мм рт.ст. и ниже процесс вакуумирования становится квазистационарным, и составляющая теплового потока по газу становится близкой к нулю.
Лучистая составляющая теплового потока определяется качеством металлизации экранов и характеризуется степенью черноты и зависит только от перепада температур между экранами экрано-вакуумной теплоизоляции 2.
Каналы 7, выполненные в экрано-вакуумной теплоизоляции 2, дают возможность значительно уменьшить время удаления остаточного газа из межслойных пространств при ее вакуумировании, что приводит к сокращению процесса вакуумирования, в результате чего нестационарная составляющая теплового потока через экрано-вакуумную теплоизоляцию 2 криогенной емкости 1 уменьшается в сравнении с нестационарной составляющей теплового потока экрано-вакуумной теплоизоляции 2 без каналов 7 не менее чем в 2 раза, уменьшая прогрев криогенного компонента и увеличивая время пребывания, например, ракетного разгонного блока в космических условиях.
Для снижения теплового потока через полость каналов 7 они выполняются с участками, расположенными параллельно слоям экрано-вакуумной теплоизоляции 2, а поверхности криогенной емкости 1 и гермооболочки 3 напротив торцев каналов 7 для снижения теплового потока через каналы 7 имеют покрытие со степенью черноты не более 0,1.
Каналы 7 в поперечном сечении могут иметь любой вид (например, круг, квадрат, прямоугольник и т.п.). Количество каналов 7 и площадь каждого канала 7 определяются расчетным путем в зависимости от количества слоев экрано-вакуумной теплоизоляции 2 и степени ее перфорации.
Устройство для хранения и подачи криогенной жидкости работает следующим образом.
Из экрано-вакуумной теплоизоляции 2 удаляется остаточный атмосферный газ продувками очищенными нейтральными газами (например, гелием, азотом) полости под гермооболочкой 3.
Открытием запорных клапанов 4 в магистрали дренажа 6 и магистрали подачи 5 производится заправка криогенной емкости 1 криогенным компонентом, например жидким кислородом.
Далее ведется вакуумирование экрано-вакуумной теплоизоляции 2, например, вскрытием гермооболочки, например, с помощью вакуумирующих клапанов 8 в процессе полета ракеты, в результате чего с понижением атмосферного давления остаточный газ выходит из межслойных пространств экрано-вакуумной теплоизоляции 2, а с помощью каналов 7 процесс вакуумирования экрано-вакуумной теплоизоляции 2 идет интенсивнее.
Время выхода на стационарный режим при вакуумировании экрано-вакуумной теплоизоляции 2 в процессе полета ракеты предварительно очищенной от остаточного атмосферного газа экрано-вакуумной теплоизоляции 2 и наличии дополнительного вакуумирования с помощью каналов 7 становится минимальным.
Предлагаемое устройство для хранения и подачи криогенной жидкости позволяет уменьшить прогрев криогенной жидкости в криогенной емкости 1 за счет более интенсивного вакуумирования экрано-вакуумной теплоизоляции 2 по ее толщине и поверхности с помощью каналов 7, сформированными вырезами в экрано-вакуумной теплоизоляции 2, а также за счет более интенсивного выхода экрано-вакуумной теплоизоляции 2 на стационарный режим, что приводит в итоге к сокращению потерь криогенного компонента.
Кроме того:
- к гермооболочке 3 не требуется предъявлять высокие требования по степени ее герметичности;
- не требуется контроль состава газа;
- гермооболочка 3 большого объема может быть выполнена нежесткой и легкой;
- установка экрано-вакуумной теплоизоляции без зазора относительно внешней поверхности криогенной емкости 1 уменьшает общий габарит теплоизоляционного покрытия и криогенной емкости 1 в целом.
Claims (1)
- Устройство для хранения и подачи криогенной жидкости, содержащее криогенную емкость, экрано-вакуумную теплоизоляцию, установленную на криогенную емкость, гермооболочку поверх экрано-вакуумной теплоизоляции, каналы в экрано-вакуумной теплоизоляции, отличающееся тем, что экрано-вакуумная теплоизоляция установлена непосредственно на криогенную емкость без зазора, каналы выполнены в виде ступенчатых вырезов в экрано-вакуумной теплоизоляции, сообщающих между собой все межслойные пространства теплоизоляции, поверхности криогенной емкости и гермооболочки напротив торцев упомянутых каналов для снижения теплового потока через каналы имеют покрытие со степенью черноты не более 0,1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008121620/11A RU2373119C1 (ru) | 2008-05-28 | 2008-05-28 | Устройство для хранения и подачи криогенной жидкости |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008121620/11A RU2373119C1 (ru) | 2008-05-28 | 2008-05-28 | Устройство для хранения и подачи криогенной жидкости |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2373119C1 true RU2373119C1 (ru) | 2009-11-20 |
Family
ID=41477824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008121620/11A RU2373119C1 (ru) | 2008-05-28 | 2008-05-28 | Устройство для хранения и подачи криогенной жидкости |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2373119C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104033725A (zh) * | 2014-05-09 | 2014-09-10 | 南通龙鹰真空成套设备科技有限公司 | 多层缠绕真空绝热气瓶抽真空系统装备 |
| RU2666382C2 (ru) * | 2014-01-17 | 2018-09-07 | Газтранспорт Эт Технигаз | Герметичный и теплоизолированный резервуар, содержащий металлические полосы |
| RU2723275C2 (ru) * | 2015-07-06 | 2020-06-09 | Газтранспорт Эт Технигаз | Герметичный и теплоизолированный резервуар со вспомогательной герметизирующей мембраной и оборудованный угловой конструкцией с гофрированными металлическими листами |
-
2008
- 2008-05-28 RU RU2008121620/11A patent/RU2373119C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2666382C2 (ru) * | 2014-01-17 | 2018-09-07 | Газтранспорт Эт Технигаз | Герметичный и теплоизолированный резервуар, содержащий металлические полосы |
| CN104033725A (zh) * | 2014-05-09 | 2014-09-10 | 南通龙鹰真空成套设备科技有限公司 | 多层缠绕真空绝热气瓶抽真空系统装备 |
| CN104033725B (zh) * | 2014-05-09 | 2016-01-27 | 南通龙鹰真空成套设备科技有限公司 | 多层缠绕真空绝热气瓶抽真空系统装备 |
| RU2723275C2 (ru) * | 2015-07-06 | 2020-06-09 | Газтранспорт Эт Технигаз | Герметичный и теплоизолированный резервуар со вспомогательной герметизирующей мембраной и оборудованный угловой конструкцией с гофрированными металлическими листами |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TW202035931A (zh) | 熱利用系統及發熱裝置 | |
| RU2373119C1 (ru) | Устройство для хранения и подачи криогенной жидкости | |
| JP2001525528A (ja) | 低温蒸留ユニット用のコールドボックス | |
| US8528362B2 (en) | Cryogenic distillation comprising vacuum insulation panel | |
| US20150357168A1 (en) | Reagent delivery system freeze prevention heat exchanger | |
| FI120776B (fi) | Menetelmä paineenpitävään ja tasalämpöiseen säiliöön varastoidun nesteytetyn kaasun höyrystymisen estämiseksi ja laite sen toteuttamiseksi | |
| JP2017516030A (ja) | 発泡合成フォームから製造された絶縁部品のための強制拡散処理 | |
| JP2004233007A (ja) | ベントガスコンデンサー | |
| FR2604100A1 (fr) | Dispositif d'enceinte pour adsorbeurs ou evaporateurs sous vide | |
| CN107967012B (zh) | 低温推进剂“零蒸发”贮存的主动控制系统及控制方法 | |
| Montanari et al. | Performance and results of the LBNE 35 ton membrane cryostat prototype | |
| JP5039846B1 (ja) | 液化ガス用気化器 | |
| JP5404770B2 (ja) | 絶縁液で満たされた高電圧設備における膨張容器内への大気からの空気供給を減少させる方法、及び前記方法を実行する装置 | |
| US9109795B2 (en) | U-tube vaporizer | |
| JP2009192004A (ja) | 液化ガス気化設備 | |
| RU2183301C1 (ru) | Устройство для хранения и подачи криогенных продуктов | |
| GB2089024A (en) | Solar energy collector | |
| EP3747522A1 (fr) | Dispositif de distillation présentant une consommation énergétique réduite | |
| KR20190141198A (ko) | 가스 분리 장치 및 가스 분리 방법 | |
| JPH03229100A (ja) | 低温液化ガスの気化装置 | |
| JP2005172106A (ja) | 水素ガスの貯蔵方法および装置 | |
| KR101819280B1 (ko) | 시험용 저장탱크 | |
| RU2031085C1 (ru) | Способ получения биологически активной питьевой воды и установка вин-6 для его осуществления | |
| GB2089023A (en) | Solar energy collector | |
| RU193768U1 (ru) | Композитная вакуумная оболочка теплоаккумуляционной емкости |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140529 |