RU2770769C1

RU2770769C1 - Cryogenic tank

Info

Publication number: RU2770769C1
Application number: RU2021108543A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Анатольевич Хвостов; Виктор Иванович Ряжских; Дмитрий Альбертович Коновалов; Владимир Викторович Черниченко; Виктор Александрович Сумин; Александр Викторович Ряжских
Priority date: 2021-03-29
Filing date: 2021-03-29
Publication date: 2022-04-21

Abstract

FIELD: cryogenic technology.SUBSTANCE: invention relates to cryogenic technology, namely, to tanks for storing or transporting liquefied gases, and can be used in various branches of industry where liquefied gases are applied. The cryogenic tank comprises a container for cryogenic liquid with equipment for eliminating the stratification of cryogenic liquid placed therein. The stratification-eliminating equipment is made in the form of longitudinal shaped elements, preferably two, and installed inside the container along the inner wall thereof from one end bottom to the other, secured by one side on said, configured to move radially relative to said wall, and consists of at least two longitudinal parts interconnected and configured to move radially one relative to the other. In the implementation variant, said shaped elements are made so that the density thereof changes along the cross-section of the elements, wherein, in the part of the element located closer to the centre of the tank, the density is higher than the density of the cryogenic liquid, and in the part located closer to the wall of the tank, the density is lower than the density of the cryogenic liquid.EFFECT: increase in the efficiency of use of the cryogenic tank.2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к криогенной технике, а именно: к резервуарам для хранения или транспортирования сжиженных газов, и может быть использовано в различных отраслях промышленности, где применяются сжиженные газы.The invention relates to cryogenic engineering, namely to tanks for storage or transportation of liquefied gases, and can be used in various industries where liquefied gases are used.

Известен криогенный резервуар, содержащий размещенные в емкости под слоем криожидкости средства для устранения стратификации, выполненные в виде тепловых труб, при этом, с целью повышения эффективности за счет создания конвективных потоков от стенок к центру резервуара, тепловые трубы выполнены в виде кольцевых камер конусообразного профиля, установленных одна под другой по высоте емкости, при этом камеры прикреплены к стенкам емкости по большему основанию, и их верхние меньшие основания снабжены крышками в виде сетки из высокотеплопроводного материала, (а.с. СССР №1529000, заявка №4190530/23-26, от 04.02.87, MПК: F17C 3/00 - прототип).Known cryogenic tank containing placed in a container under a layer of cryo-liquid means to eliminate stratification, made in the form of heat pipes, while, in order to increase efficiency by creating convective flows from the walls to the center of the tank, heat pipes are made in the form of annular chambers of a cone-shaped profile, installed one under the other along the height of the container, while the chambers are attached to the walls of the container along a larger base, and their upper smaller bases are equipped with covers in the form of a grid of highly thermally conductive material, (AS USSR No. 1529000, application No. 4190530 / 23-26, dated 04.02.87, IPC: F17C 3/00 - prototype).

Недостатками данного технического решения является то, что происходит контакт кольцевых камер со стенками сосуда, что приводит к теплопритоку в объем криогенной жидкости, при этом после отвода в центр нагретые массы продолжают движение к поверхности испарения, т.е. не происходит отсекание потока газа от поверхности испарения, и при, изменении уровня криогенной жидкости, отводящие поток элементы оказываются в паровом пространстве и перестают выполнять свои функции, что, в конечном итоге, снижает эффективность использования криогенного резервуара.The disadvantages of this technical solution is that the annular chambers come into contact with the walls of the vessel, which leads to heat inflow into the volume of the cryogenic liquid, while after being removed to the center, the heated masses continue to move towards the evaporation surface, i.e. the gas flow is not cut off from the evaporation surface, and when the level of the cryogenic liquid changes, the flow-removing elements end up in the vapor space and cease to perform their functions, which ultimately reduces the efficiency of using the cryogenic reservoir.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и создание криогенного резервуара, применение которого позволит минимизировать контакт средств для стратификации со стенками емкости резервуара, позволит отсечь восходящий поток, и отслеживать изменение уровня криогенной жидкости вследствие испарения.The objective of the invention is to eliminate these disadvantages and to create a cryogenic reservoir, the use of which will minimize the contact of the stratification means with the walls of the reservoir tank, will cut off the upward flow, and monitor the change in the level of the cryogenic liquid due to evaporation.

Решение указанной задачи достигается тем, что в предложенном криогенном резервуаре, содержащем емкость для криогенной жидкости с размещенными в упомянутой емкости средствами для устранения стратификациии криогенной жидкости, согласно изобретению, средства для устранения стратификации выполнены в виде продольных профилированных элементов, предпочтительно, двух, установленных внутри емкости, вдоль ее внутренней стенки, от одного торцевого днища до другого, и закрепленных одной стороной на упомянутой стенке с возможностью радиального перемещения относительно упомянутой стенки и состоящих, как минимум, из двух продольных частей, соединеных между собой и выполненных с возможностью радиального перемещения одна относительно другой.The solution of this problem is achieved by the fact that in the proposed cryogenic tank containing a container for cryogenic liquid with means for eliminating stratification of the cryogenic liquid placed in the said container, according to the invention, the means for eliminating stratification are made in the form of longitudinal profiled elements, preferably two, installed inside the container , along its inner wall, from one end bottom to another, and fixed by one side on the said wall with the possibility of radial movement relative to the said wall and consisting of at least two longitudinal parts connected to each other and made with the possibility of radial movement one relative to the other .

В варианте исполнения, профилированные элементы выполнены таким образом, что их плотность изменяется по поперечному сечению элементов, при этом в части элемента, расположенной ближе к центру резервуара, плотность выше плотности криогеной жидкости, и в части, расположенной ближе к стенке резервуара, плотность ниже, чем плотность криогенной жидкости. Такое исполнение профилированных элементов обеспечивает размещение профилированного элемента под поверхностью испарения.In the embodiment, the profiled elements are made in such a way that their density varies along the cross section of the elements, while in the part of the element located closer to the center of the tank, the density is higher than the density of the cryogenic liquid, and in the part located closer to the tank wall, the density is lower, than the density of a cryogenic liquid. This design of the profiled elements ensures that the profiled element is placed under the evaporation surface.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показано поперечное сечение предложенного резервуара в начальный момент времени, при полном заполнении криогенной жидкостью, на фиг. 2 - поперечное сечение предложенного резервуара в промежуточный момент времени, при частичном заполнении криогенной жидкостью, на фиг. 3 - поперечное сечение предложенного резервуара в конечный момент времени, при полном использовании криогенной жидкости.The essence of the invention is illustrated in the drawings, where in Fig. 1 shows a cross-section of the proposed reservoir at the initial moment of time, when completely filled with cryogenic liquid, FIG. 2 is a cross-section of the proposed reservoir at an intermediate point in time, with partial filling with a cryogenic liquid, in FIG. 3 is a cross section of the proposed reservoir at the final point in time, with full use of the cryogenic liquid.

Криогенный резервуар содержит емкость 1 для криогенной жидкости 2 с размещенными в упомянутой емкости средствами для устранения стратификациии криогенной жидкости, выполненными в виде продольных профилированных элементов 3, предпочтительно, двух, установленных внутри емкости, вдоль ее внутренней стенки, от одного торцевого днища до другого, и закрепленных одной стороной на упомянутой стенке с возможностью радиального перемещения относительно упомянутой стенки. Каждый элемент 3 состоит из двух продольных профилированных частей 4 и 5, соединеных между собой и выполненных с возможностью радиального перемещения одна относительно другой. Элементы 5 образуют продольный канал 6 переменой ширины.The cryogenic tank contains a container 1 for cryogenic liquid 2 with means placed in said container to eliminate stratification and cryogenic liquid, made in the form of longitudinal profiled elements 3, preferably two, installed inside the container, along its inner wall, from one end bottom to another, and fixed on one side on said wall with the possibility of radial movement relative to said wall. Each element 3 consists of two longitudinal profiled parts 4 and 5, interconnected and made with the possibility of radial movement relative to one another. The elements 5 form a longitudinal channel 6 of varying width.

Предложенное устройство работает следующим образом.The proposed device works as follows.

Емкость 1, с предварительно установленными средствами для стратификации в виде элементов 3, заполняется криогенной жидкостью 2. За счет разности плотностей криогенной жидкости 2 и элементов 3, элементы 3 поднимаются в верхнюю часть емкости, и за счет своего профилирования, частично изолируют криогенную жидкость от поверхности испарения. За счет разности плотностей, элементы держатся на определенном расстоянии от поверхности испарения криогенной жидкости с образованием между ними продольного канала переменной ширины 6 или перекрывая друг друга.Tank 1, with pre-installed means for stratification in the form of elements 3, is filled with cryogenic liquid 2. Due to the difference in densities of cryogenic liquid 2 and elements 3, elements 3 rise to the upper part of the tank, and due to their profiling, partially isolate the cryogenic liquid from the surface evaporation. Due to the difference in density, the elements are kept at a certain distance from the surface of the evaporation of the cryogenic liquid with the formation between them of a longitudinal channel of variable width 6 or overlapping each other.

По мере уменьшения объема жидкости в емкости, элементы 3 опускаются вниз, находясь на определенном расстоянии от поверхности жидкости. При этом за счет выполнения каждого элемента 3 состоящим из двух продольных частей 4 и 5, соединеных между собой и выполненных с возможностью радиального перемещения одна относительно другой, происходит изменение их взаимного расположения относительно друг друга, с изменением ширины канала 6 или с размещением одной части 5 на другой и с обеспечением требуемой стратификации криогенной жидкости.As the volume of liquid in the container decreases, the elements 3 fall down, being at a certain distance from the surface of the liquid. At the same time, due to the execution of each element 3 consisting of two longitudinal parts 4 and 5, interconnected and made with the possibility of radial movement one relative to the other, their relative position changes relative to each other, with a change in the width of the channel 6 or with the placement of one part 5 on the other and with the provision of the required stratification of the cryogenic liquid.

Таким образом, обеспечивается изоляция устройства от стенок емкости 1, т.к. контакт происходит только в точках соприкосновения опор элементов 3 с поверхностью стенки, а также автоматическая корректировка интенсивности потока с изменением уровня криогенной жидкости в резервуаре. Определяющими факторами эффективности работы устройства являются ширина профилированных элементов 3, размеры образованного щелевидного канала, расстояние до стенки емкости 1 криогенного резервуара, а также положение профилированных элементов 3 относительно поверхности испарения. Эти параметры определяют долю общего термоконвективного потока, достигающего свободной поверхности, интенсивность отвода тепла от нее, а также среднеинтегральную скорость потока в общем объеме.Thus, the isolation of the device from the walls of the container 1 is ensured, since contact occurs only at the points of contact between the supports of elements 3 and the wall surface, as well as automatic adjustment of the flow intensity with a change in the level of cryogenic liquid in the tank. The determining factors for the effectiveness of the device are the width of the profiled elements 3, the size of the formed slot-like channel, the distance to the wall of the container 1 of the cryogenic tank, and the position of the profiled elements 3 relative to the evaporation surface. These parameters determine the proportion of the total thermoconvective flow reaching the free surface, the intensity of heat removal from it, as well as the average integral flow rate in the total volume.

Использование предложеного технического решения позволит минимизировать контакт средств для стратификации со стенками емкости резервуара, т.к. касание стенки происходит только опорами, позволит отсечь отсекают восходящий поток, и отслеживать изменение уровня криогенной жидкости вследствие испарения за счет его соответствующего изменения положения, что, в конечном итоге, позволит повысить эффективность использования криогенного резервуара.The use of the proposed technical solution will make it possible to minimize the contact of the stratification means with the walls of the reservoir tank, since touching the wall occurs only with supports, will cut off the upward flow, and monitor the change in the level of the cryogenic liquid due to evaporation due to its corresponding change in position, which, ultimately, will improve the efficiency of the use of the cryogenic reservoir.

Claims

1. A cryogenic tank containing a container for cryogenic liquid with means placed in said container to eliminate stratification of the cryogenic liquid, characterized in that the means to eliminate stratification are made in the form of longitudinal profiled elements, preferably two, installed inside the container along its inner wall from one end bottom to the other, and fixed with one side on the said wall with the possibility of radial movement relative to the said wall and consisting of at least two longitudinal parts connected to each other and made with the possibility of radial movement one relative to the other.

2. The cryogenic tank according to claim 1, characterized in that the mentioned profiled elements are made in such a way that their density changes along the cross section of the elements, while in the part of the element located closer to the center of the tank, the density is higher than the density of the cryogenic liquid and in the part, located closer to the tank wall, the density is lower than the density of the cryogenic liquid.