RU2780032C1 - Device for recovery of cold units of lng used as fuel in vehicles - Google Patents
Device for recovery of cold units of lng used as fuel in vehicles Download PDFInfo
- Publication number
- RU2780032C1 RU2780032C1 RU2022104498A RU2022104498A RU2780032C1 RU 2780032 C1 RU2780032 C1 RU 2780032C1 RU 2022104498 A RU2022104498 A RU 2022104498A RU 2022104498 A RU2022104498 A RU 2022104498A RU 2780032 C1 RU2780032 C1 RU 2780032C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- trailer
- transfer fluid
- lng
- heat transfer
- intermediate circuit
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title claims description 27
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 76
- 239000003949 liquefied natural gas Substances 0.000 claims abstract description 69
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000002309 gasification Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 21
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 5
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims description 4
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium(0) Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims 6
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 abstract description 4
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 abstract description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 3
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 abstract 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 15
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- -1 for example Substances 0.000 description 2
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 2
- ZKHQWZAMYRWXGA-KQYNXXCUSA-N Adenosine triphosphate Chemical compound C1=NC=2C(N)=NC=NC=2N1[C@@H]1O[C@H](COP(O)(=O)OP(O)(=O)OP(O)(O)=O)[C@@H](O)[C@H]1O ZKHQWZAMYRWXGA-KQYNXXCUSA-N 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 231100000078 corrosive Toxicity 0.000 description 1
- 231100001010 corrosive Toxicity 0.000 description 1
- 230000001419 dependent Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic Effects 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Настоящее изобретение в целом относится к устройству для рекуперации единиц холода сжиженного природного газа (СПГ), используемого в качестве топлива в транспортных средствах.The present invention relates generally to a device for recovering refrigeration units of liquefied natural gas (LNG) used as fuel in vehicles.
Более конкретно, изобретение относится к новой технологии для эффективного и безопасного использования и рекуперации единиц холода, доступных на транспортных средствах, использующих природный газ в качестве топлива, когда природный газ доступен и хранится в виде криогенной жидкости (СПГ) на борту указанных транспортных средств.More specifically, the invention relates to a novel technology for the efficient and safe use and recovery of cold units available on vehicles using natural gas as a fuel, when natural gas is available and stored as a cryogenic liquid (CNG) on board said vehicles.
Изобретение в основном относится к области авторефрижераторов, в случае, если тягачи, работающие на СПГ, используют для буксировки прицепов-рефрижераторов, даже если применение не ограничивается автомобильным транспортом, но также может быть распространено на воздушные, морские и железнодорожные транспортные средства, работающие на СПГ, когда требуется производство холода для охлаждения и/или кондиционирования воздуха.The invention mainly relates to the field of refrigerated vehicles, in case LNG powered tractors are used to tow refrigerated trailers, even if the application is not limited to road transport, but can also be extended to air, sea and rail vehicles powered by LNG when refrigeration is required for refrigeration and/or air conditioning.
В последующем описании термин «теплопередающая текучая среда» означает текучую среду (жидкость или газ) с химико-физическими характеристиками (в частности, с высокой теплоемкостью и теплопроводностью), которые подходят для передачи тепловой энергии при низких температурах, т.е. температурах, типичных для СПГ. Примером газообразной теплопередающей текучей среды, подходящей для целей настоящего изобретения, является гелий, тогда как примером подходящей жидкой теплопередающей текучей среды является гликоль, возможно смешанный с водой или другими жидкостями в подходящих концентрациях.In the following description, the term "heat transfer fluid" means a fluid (liquid or gas) with chemical-physical characteristics (in particular, high heat capacity and thermal conductivity) that are suitable for transferring thermal energy at low temperatures, i.e. temperatures typical of LNG. An example of a gaseous heat transfer fluid suitable for the purposes of the present invention is helium, while an example of a suitable liquid heat transfer fluid is glycol, optionally mixed with water or other liquids at suitable concentrations.
Кроме того, термин «единицы холода» относится к количеству тепловой энергии, которую СПГ или теплопередающая текучая среда способны отбирать посредством испарения (скрытые единицы холода) и/или посредством нагревания (явные единицы холода). Термин «природный газ» означает бесцветную, неагрессивную и нетоксичную газообразную смесь, состоящую в основном из метана и, возможно, содержащую небольшое количество этана, пропана, азота и других компонентов, а термин «сжиженный природный газ или СПГ» означает природный газ в состоянии криогенной жидкости, который при насыщении и при атмосферном давлении находится при температуре примерно -160°С.In addition, the term "cold units" refers to the amount of thermal energy that the LNG or heat transfer fluid is capable of extracting through evaporation (latent cold units) and/or through heating (sensible cold units). The term "natural gas" means a colorless, non-corrosive and non-toxic gaseous mixture, consisting mainly of methane and possibly containing small amounts of ethane, propane, nitrogen and other components, and the term "liquefied natural gas or LNG" means natural gas in a state of cryogenic liquid, which, when saturated and at atmospheric pressure, is at a temperature of approximately -160°C.
Кроме того, термин «жидкий диоксид углерода или СО2(ж)» означает диоксид углерода в состоянии криогенной жидкости, который при насыщении и давлении около 5 атмосфер находится при температуре примерно -57°С, а термин «жидкий азот или N2(ж)" означает азот в состоянии криогенной жидкости, который при насыщении и при атмосферном давлении находится при температуре примерно -196°С.In addition, the term "liquid carbon dioxide or CO 2 (l)" means carbon dioxide in the state of a cryogenic liquid, which, when saturated and a pressure of about 5 atmospheres, is at a temperature of about -57 ° C, and the term "liquid nitrogen or N 2 (l) )" means nitrogen in the state of a cryogenic liquid, which, when saturated and at atmospheric pressure, is at a temperature of approximately -196°C.
Наконец, термин «стандартная холодильная система» означает любую систему, используемую в настоящее время для производства единиц холода, такую как компрессионные или абсорбционные холодильные машины, которые отличаются друг от друга типом энергии, используемой для создания холода (механическая энергия, если используют цикл сжатия, и тепловая энергия, если используют абсорбционный цикл), и теплообменниками, в которых криогенная жидкость, например N2(ж) или СО2(ж), отдает единицы холода охлаждаемой среде или вспомогательным теплопередающим текучим средам. В частности, для транспортных средств обычно используют компрессионные холодильные системы (указанные холодильные системы приводятся в действие непосредственно двигателем тягача или дизелем или автономными электрическими двигателями) или теплообменники с N2(ж) или СО2(ж).Finally, the term "standard refrigeration system" means any system currently used to produce units of refrigeration, such as compression or absorption chillers, which differ from each other in the type of energy used to create the refrigeration (mechanical energy, if a compression cycle is used, and thermal energy if an absorption cycle is used), and heat exchangers in which a cryogenic liquid such as N 2 (L) or CO 2 (L) gives units of cold to the medium to be cooled or to the auxiliary heat transfer fluids. In particular, for vehicles it is common to use compression refrigeration systems (said refrigeration systems are driven directly by the tractor engine or diesel or autonomous electric motors) or N 2 (l) or CO 2 (l) heat exchangers.
Что касается транспортных средств, работающих на природном газе, хранение указанного природного газа в его форме криогенной жидкости (СПГ) позволяет значительно увеличить автономность по сравнению с хранением в газообразной форме, и использование СПГ становится все более распространенным, особенно для тяжелых автомобилей.With respect to natural gas vehicles, storage of said natural gas in its cryogenic liquid (CNG) form allows a significant increase in autonomy compared to storage in gaseous form, and the use of CNG is becoming more common, especially for heavy vehicles.
Однако для того, чтобы его можно было использовать в двигателях внутреннего сгорания, СПГ должен быть газифицирован и нагрет, и этот процесс в настоящее время выполняют с помощью испарителей воздуха или промежуточной жидкости, которые поглощают тепло, необходимое для испарения и нагревания указанного СПГ, от воздуха и/или от двигателя автомобиля.However, in order to be used in internal combustion engines, the LNG must be gasified and heated, and this process is currently carried out using air or intermediate liquid evaporators that absorb the heat needed to vaporize and heat said LNG from the air. and/or from the vehicle engine.
Следовательно, если тягачи, работающие на природном газе, хранящемся в его форме криогенной жидкости (СПГ), используют для авторефрижераторов, было бы эффективно с точки зрения расхода энергии не растрачивать единицы холода, обеспечиваемые СПГ, а использовать их для поглощения части тепловой энергии в прицепах-рефрижераторах, которая в противном случае должна быть поглощена известной системой охлаждения.Therefore, if tractors running on natural gas stored in its cryogenic liquid (CNG) form are used for refrigerated trucks, it would be energy efficient not to waste the cold units provided by CNG, but to use them to absorb some of the thermal energy in trailers - refrigerators, which would otherwise have to be absorbed by a known cooling system.
Таким образом, целью настоящего изобретения является создание устройства для рекуперации единиц холода СПГ, используемого в качестве топлива в транспортных средствах, которое позволяет использовать единицы холода, обеспечиваемые СПГ, для поддержания требуемых тепловых условий в прицепах-рефрижераторах.Thus, it is an object of the present invention to provide an apparatus for recovering cold units of LNG used as fuel in vehicles, which allows the use of cold units provided by LNG to maintain the required thermal conditions in refrigerated trailers.
Еще одной задачей настоящего изобретения является создание устройства для рекуперации единиц холода СПГ, используемого в качестве топлива в транспортных средствах, которое позволяет значительно снизить энергозатраты на охлаждение и, следовательно, выбросы в окружающую среду загрязняющих веществ и углекислого газа (который является одним из основных газов, ответственных за парниковый эффект), а также общие затраты на холодильный транспорт.Another object of the present invention is to provide a device for the recovery of units of cold LNG used as fuel in vehicles, which can significantly reduce energy consumption for cooling and, consequently, emissions of pollutants and carbon dioxide (which is one of the main gases, responsible for the greenhouse effect), as well as the total cost of refrigeration transport.
Еще одной целью настоящего изобретения является создание устройства для рекуперации единиц холода СПГ, используемого в качестве топлива в транспортных средствах, которое является особенно эффективным, практичным и безопасным.Another object of the present invention is to provide an apparatus for recovering cold units of LNG used as fuel in vehicles, which is particularly efficient, practical and safe.
Эти и другие задачи решают путем создания устройства для рекуперации единиц холода СПГ, используемого в качестве топлива в транспортных средствах, согласно п. 1 прилагаемой формулы изобретения; другие подробные технические характеристики данного устройства по изобретению содержатся в зависимых пунктах формулы изобретения.These and other problems are solved by creating a device for the recovery of units of cold LNG used as fuel in vehicles, according to
Предпочтительно, поскольку природный газ легко воспламеняется, для безопасной рекуперации единиц холода, обеспечиваемых СПГ, и для использования указанных единиц для отвода тепловой энергии от прицепов-рефрижераторов согласно настоящему изобретению используют промежуточный контур с теплопередающей текучей средой, чтобы свести к минимуму риск попадания природного газа в прицеп в случае, хотя и маловероятном, неисправности труб и/или оборудования рекуперационного устройства, которое является целью настоящего изобретения. Теплопередающая текучая среда может представлять собой газообразное или жидкое вещество.Preferably, since natural gas is highly flammable, for the safe recovery of the cold units provided by LNG, and for the use of these units to remove thermal energy from refrigerated trailers according to the present invention, an intermediate circuit with a heat transfer fluid is used to minimize the risk of natural gas entering the trailer in case, however unlikely, of a malfunction of the pipes and/or equipment of the recovery device, which is the object of the present invention. The heat transfer fluid may be a gaseous or liquid substance.
Если используют газообразную теплопередающую текучую среду, такую как, например, гелий, то устройство согласно изобретению включает следующие элементы:If a gaseous heat transfer fluid such as, for example, helium is used, the device according to the invention comprises the following elements:
- первый теплообменник, размещенный на тягаче перед змеевиком для газификации СПГ (уже имеется на тягаче), для направления единиц холода от СПГ теплопередающей текучей среде;- a first heat exchanger placed on the tractor in front of the LNG gasification coil (already present on the tractor) for directing cold units from the CNG to the heat transfer fluid;
- второй теплообменник, размещенный внутри охлаждаемой кабины прицепа или полуприцепа, для передачи единиц холода посредством теплопередающей текучей среды воздуху внутри указанной кабины;- a second heat exchanger placed inside the refrigerated cabin of the trailer or semi-trailer, for transferring units of cold through a heat transfer fluid to the air inside said cabin;
- замкнутый промежуточный контур, в котором циркулирует теплопередающая текучая среда, при этом указанный промежуточный контур включает оборудование для перемещения теплопередающей текучей среды, ряд систем для быстрого и без потерь соединения/отсоединения ветвей промежуточного контура, размещенных на тягаче, и ветвей промежуточного контура, размещенных в прицепе-рефрижераторе или полуприцепе-рефрижераторе, резервуар для хранения теплопередающей текучей среды, способный реинтегрировать и поддерживать рабочее давление в промежуточном контуре, и изолированные ветви, соединяющие различные элементы промежуточного контура.- a closed intermediate circuit in which the heat transfer fluid circulates, while the specified intermediate circuit includes equipment for moving the heat transfer fluid, a number of systems for quick and lossless connection / disconnection of the branches of the intermediate circuit located on the tractor, and the branches of the intermediate circuit located in a refrigerated trailer or refrigerated semi-trailer, a heat transfer fluid storage tank capable of reintegrating and maintaining the operating pressure in the intermediate circuit, and isolated branches connecting the various elements of the intermediate circuit.
Устройство для рекуперации в соответствии с вышеуказанным первым воплощением настоящего изобретения также включает измерители давления и температуры, клапаны с автоматическим и ручным управлением, датчики природного газа в промежуточном контуре и/или в охлаждаемой кабине прицепа или полуприцепа транспортного средства и централизованную систему контроля и управления.The recovery device according to the above first embodiment of the present invention also includes pressure and temperature meters, automatic and manual valves, natural gas sensors in the intermediate circuit and/or in the refrigerated cabin of the trailer or semi-trailer of the vehicle, and a centralized monitoring and control system.
В качестве альтернативы, если теплопередающую текучую среду используют в жидком состоянии, то производят незначительное изменение системы, позволяющее предотвратить замерзание жидкой теплопередающей текучей среды при приближении ее температуры к температуре затвердевания в самых холодных точках промежуточного контура.Alternatively, if the heat transfer fluid is used in a liquid state, then a slight modification of the system is made to prevent freezing of the liquid heat transfer fluid when its temperature approaches the solidification temperature at the coldest points of the intermediate circuit.
В частности, если используют жидкую теплопередающую текучую среду, такую как гликоль или его смеси с водой или другими жидкостями, устройство для рекуперации согласно изобретению включает:In particular, if a liquid heat transfer fluid is used, such as glycol or mixtures thereof with water or other liquids, the recovery device according to the invention comprises:
- первый теплообменник, размещенный на тягаче перед уже имеющимся на тягаче змеевиком для газификации СПГ, для направления единиц холода от СПГ теплопередающей текучей среде;a first heat exchanger positioned on the tractor ahead of the LNG gasification coil already on the tractor for directing cold units from the LNG to the heat transfer fluid;
- трубопровод, позволяющий СПГ обходить теплообменник между СПГ и теплопередающей текучей средой, когда не требуется рекуперация единиц холода СПГ, или когда температура теплопередающей текучей среды приближается к температуре затвердевания в наиболее холодных точках промежуточного контура;- a pipeline allowing the LNG to bypass the heat exchanger between the LNG and the heat transfer fluid when no recovery of LNG cold units is required, or when the temperature of the heat transfer fluid approaches the solidification temperature at the coldest points of the intermediate circuit;
- второй теплообменник, размещенный внутри охлаждаемой кабины прицепа или полуприцепа, для передачи единиц холода от теплопередающей текучей среды воздуху внутри указанной кабины;- a second heat exchanger placed inside the refrigerated cabin of the trailer or semi-trailer for transferring cold units from the heat transfer fluid to the air inside said cabin;
- замкнутый промежуточный контур, в котором циркулирует теплопередающая текучая среда, при этом указанный промежуточный контур включает оборудование для перемещения теплопередающей текучей среды, ряд систем для быстрого и без потерь соединения/отсоединения ветвей промежуточного контура, размещенных на тягаче, и ветвей, размещенных на прицепе-рефрижераторе или полуприцепе, резервуар для хранения, в котором находится теплопередающая текучая среда для ее реинтеграции, насос для реинтеграции в промежуточном контуре указанной теплопередающей текучей среды, содержащейся в резервуаре для хранения, и расширительный бак, используемый для сдерживания теплового расширения теплопередающей текучей среды, чтобы избежать поломки трубопровода промежуточного контура.- a closed intermediate circuit in which the heat transfer fluid circulates, while the specified intermediate circuit includes equipment for moving the heat transfer fluid, a number of systems for quick and lossless connection / disconnection of the branches of the intermediate circuit located on the tractor, and the branches placed on the trailer - a refrigerator or semi-trailer, a storage tank containing the heat transfer fluid for reintegration, a pump for reintegrating in the intermediate circuit of said heat transfer fluid contained in the storage tank, and an expansion tank used to contain the thermal expansion of the heat transfer fluid to avoid breakage of the intermediate circuit pipeline.
Устройство для рекуперации согласно вышеуказанному воплощению изобретения также включает изолированные соединительные трубопроводы, соединяющие различные элементы промежуточного контура, измерители давления и температуры, клапаны с автоматическим и ручным управлением, датчики природного газа, размещенные в промежуточном контуре и/или в охлаждаемой кабине прицепа или полуприцепа транспортного средства, и централизованную систему контроля и управления.The recovery device according to the above embodiment of the invention also includes insulated connecting pipelines connecting various elements of the intermediate circuit, pressure and temperature meters, automatic and manual valves, natural gas sensors located in the intermediate circuit and / or in the cooled cabin of the trailer or semi-trailer of the vehicle , and a centralized control and management system.
Дополнительные цели и преимущества настоящего изобретения станут более понятными из следующего описания, относящегося к предпочтительным воплощениям устройства для рекуперации единиц холода сжиженного природного газа (СПГ), используемого в качестве топлива в транспортных средствах, в соответствии с настоящим изобретением и из прилагаемых чертежей, где:Additional objects and advantages of the present invention will become clearer from the following description relating to the preferred embodiments of an apparatus for recovering refrigeration units of liquefied natural gas (LNG) used as fuel in vehicles in accordance with the present invention and from the accompanying drawings, where:
- на фиг.1 показана блок-схема устройства для рекуперации единиц холода СПГ согласно первому воплощению настоящего изобретения;- figure 1 shows a block diagram of an apparatus for the recovery of LNG cold units according to the first embodiment of the present invention;
- на фиг.2 представлена блок-схема устройства для рекуперации единиц холода СПГ согласно другому воплощению изобретения по отношению к воплощению, показанному на фиг.1.- Fig. 2 is a block diagram of an apparatus for recovering LNG cold units according to another embodiment of the invention with respect to the embodiment shown in Fig. 1.
В частности, на фиг.1 показано устройство для рекуперации согласно настоящему изобретению, в котором используют газообразную теплопередающую текучую среду, такую как, например, гелий, номер 1 позиции обозначает теплообменник природный газ/теплопередающая текучая среда, расположенный на тягаче 10 транспортного средства после бака 14 для СПГ и перед змеевиком 12 для газификации, соединенным с двигателем 13 тягача 10, номером 2 позиции обозначен теплообменник теплопередающая текучая среда/воздух, размещенный внутри охлаждаемой кабины 11 прицепа или полуприцепа 20 указанного транспортного средства, номером 3 позиции обозначено устройство для перемещения теплопередающей текучей среды по промежуточному контуру 15 (стрелки 19 на фиг.1), номерами 4, 5 позиций обозначены системы быстрого и безотказного соединения/отсоединения для соединения/отсоединения трубопроводов промежуточного контура 15, установленных на тягаче 10, и идущих от них и к ним соединительных трубопроводов промежуточного контура 15, размещенного на прицепе или полуприцепе 20, а номером 6 позиции обозначен резервуар для хранения, содержащий теплопередающую текучую среду, для реинтеграции указанной теплопередающей текучей среды и для поддержания рабочего давления в промежуточном контуре 15.In particular, figure 1 shows a recovery device according to the present invention, which uses a gaseous heat transfer fluid such as, for example, helium, the
При работе двигателя 13 тягача 10 количество СПГ, необходимое для питания указанного двигателя 13, отбирают (стрелка 17 на Фиг. 1) из криогенного резервуара 14 и направляют в теплообменник 1, в котором СПГ испаряется и нагревается за счет отнятия необходимого тепла от теплопередающей текучей среды; природный газ (СПГ) (стрелка 18 на фиг.1), выходящий из теплообменника 1, затем направляют в испаритель 12, который обычно используют на тягачах, работающих на СПГ, и в двигатель 13. Испаритель 12 обеспечивает правильную работу транспортного средства, даже когда тягач 10 не соединен с прицепом или полуприцепом 20 или когда не требуется рекуперация единиц холода СПГ и устройство 3 для перемещения теплопередающей текучей среды не работает. Теплопередающая текучая среда при прохождении через теплообменник 1 охлаждается до более низкой температуры, чем температура, которая должна поддерживаться внутри охлаждаемой кабины 11 прицепа или полуприцепа 20, и поэтому может передавать единицы холода в указанную кабину 11 через теплообменник 2. Промежуточный контур 15 оборудован системами 4, 5 для быстрого соединения/отсоединения с автоматическим открыванием/закрыванием, которые допускают как отсоединение в двух точках контура 15 (при необходимости отсоединения тягача 10 от прицепа или полуприцепа 20), так и последующее повторное соединение.When the
Кроме того, автоматические системы 4, 5 открывания/закрывания позволяют избежать опорожнения промежуточного контура 15 и, следовательно, потери давления при отсоединении.In addition, the automatic opening/
Поддержание заданного давления в промежуточном контуре 15, а также реинтеграция теплопередающей текучей среды при необходимости обеспечивается также резервуаром 6, в котором хранится теплопередающая текучая среда при более высоком давлении, чем существующее давление в промежуточном контуре 15.Maintaining the desired pressure in the
Устройство 3 обеспечивает движение и циркуляцию теплопередающей текучей среды внутри промежуточного контура 15, гарантируя, таким образом, скорость потока, подходящую для использования охлаждения, обеспечиваемого СПГ; указанное устройство 3 деактивируется, когда тягач 10 не подсоединен к прицепу или полуприцепу 20 или когда не требуется рекуперация единиц СПГ.The
Наконец, централизованная система управления управляет активацией/деактивацией устройства 3 и интеграцией всего устройства в логику управления и контроля стандартной холодильной системы, что гарантирует поддержание требуемых температурных условий внутри охлаждаемой кабины 11 прицепа или полуприцепа 20 и позволяет использовать стандартную холодильную систему только тогда, когда единиц холода, обеспечиваемых устройством по настоящему изобретению, недостаточно.Finally, the centralized control system manages the activation/deactivation of the
В частности, на приложенном фиг.2 показано устройство для рекуперации согласно настоящему изобретению, в котором используют теплопередающую текучую среду, такую как, например, гликоль или его смеси с водой или другими жидкостями, и в котором элементы, также присутствующие на фиг.1, обозначены теми же номерами позиций, номером 1 позиции обозначен теплообменник природный газ/теплопередающая текучая среда, установленный на тягаче 10 перед змеевиком 12 газификации СПГ, уже установленным на указанном тягаче 10, для передачи единиц холода от СПГ теплопередающей текучей среде, номером 2 позиции обозначен теплообменник теплопередающая текучая среда/воздух, который размещен внутри охлаждаемой кабины 11 прицепа или полуприцепа 20 транспортного средства для передачи единиц холода от теплопередающей текучей среды воздуху внутри указанной кабины 11, номером 21 позиции обозначена обходная труба теплообменника 1, позволяющая СПГ обходить теплообменник 1, когда не требуется рекуперация единиц холода СПГ или когда температура теплопередающей текучей среды в самых холодных точках промежуточного контура 15 приближается к температуре затвердевания, номером 3 позиции обозначено устройство для перемещения теплопередающей текучей среды, номерами 4, 5 позиций обозначены системы быстрого и безотказного соединения/отсоединения трубопроводов указанного промежуточного контура 15, размещенного на тягаче 10 транспортного средства и трубопроводов, размещенных на прицепе или полуприцепе 20, номером 6 позиции обозначен резервуар для хранения теплопередающей текучей среды, номером 8 позиции обозначен насос для реинтеграции теплопередающей текучей среды, содержащей в резервуаре 6 для хранения в промежуточном контуре 15, а номером 9 позиции обозначен расширительный бак, используемый для сдерживания теплового расширения теплопередающей текучей среды и предотвращения разрывов трубопроводов промежуточного контура 15.In particular, the attached figure 2 shows a recovery device according to the present invention, in which a heat transfer fluid is used, such as, for example, glycol or mixtures thereof with water or other liquids, and in which the elements also present in figure 1, are indicated by the same reference numbers,
При работе двигателя 13 тягача 10 и закрытом обходном трубопроводе 21 количество СПГ, необходимое для питания двигателя 13, отбирают из криогенного резервуара 14 и направляют в теплообменник 1, в котором СПГ испаряется и нагревается за счет отбора необходимого тепла от теплопередающей текучей среды. Затем природный газ, выходящий из теплообменника 1, направляют в испаритель 12, обычно используемый на тягачах 10, работающих на СПГ, и в двигатель 13. Указанный испаритель 12 обеспечивает правильную работу транспортного средства даже при открытом обходном трубопроводе.When the
Обходной трубопровод 21 теплообменника 1 может открываться в различных ситуациях, в частности, когда тягач 10 не сцеплен с прицепом или полуприцепом 20, или когда при сниженной потребности в единицах холода охлаждаемой кабины 11 прицепа или полуприцепа 20 происходит падение температуры внутри кабины 11 ниже порогового значения, или когда температура теплопередающей текучей среды на выходе из теплообменника 1 снижается до выбранного порогового значения (которое зависит от используемой теплопередающей текучей среды), во избежание замерзания указанной теплопередающей текучей среды.The
Когда обходной трубопровод 21 открыт, деактивируется устройство 3 перемещения теплопередающей текучей среды, а СПГ направляется в змеевик 12 для повторной газификации и нагрева тягача 10 и далее в двигатель 13 по тому же обходному трубопроводу 21.When the
С другой стороны, когда обходной трубопровод 21 закрыт, СПГ проходит через теплообменник 1 для передачи единиц холода к теплопередающей текучей среде, которая охлаждается до более низкой температуры, чем температура, которая должна поддерживаться внутри охлаждаемой кабины 11 прицепа или полуприцепа 20 и, таким образом, единицы холода могут передаваться в указанную кабину 11 через теплообменник 2. Промежуточный контур 15 оснащен системами быстрого соединения/отсоединения с автоматическим открытием/закрытием, которые позволяют осуществлять как отсоединение в двух точках контура 15 при необходимости отсоединения тягача 10 от прицепа или полуприцепа 20, так и последующее повторное соединение.On the other hand, when the
Системы автоматического открытия/закрытия 4, 5 также позволяют избежать потери теплопередающей текучей среды при отсоединении. Поддержание заданного давления в промежуточном контуре 15, а также реинтеграция теплопередающей текучей среды при необходимости обеспечивается насосом 8, забирающим реинтегрируемую жидкость из бака 6.The automatic opening/
Устройство 3 обеспечивает движение и циркуляцию теплопередающей текучей среды внутри промежуточного контура 15, гарантируя, таким образом, скорость потока, подходящую для использования единиц холода, обеспечиваемых СПГ.The
Наконец, централизованная система управления управляет активацией/деактивацией элементов и, в частности, открытием/закрытием клапанов на обходном трубопроводе 21 и активацией/деактивацией устройства 3 для перемещения теплопередающей текучей среды, а также интегрирует все устройство в логику управления и контроля стандартной холодильной системы транспортного средства, гарантируя поддержание требуемых температурных условий внутри охлаждаемой кабины 11 прицепа или полуприцепа 20 и ограничивая использование стандартной холодильной системы только тогда, когда единиц холода, обеспечиваемых устройством согласно настоящему изобретению, недостаточно.Finally, the centralized control system controls the activation/deactivation of the elements and in particular the opening/closing of the valves on the
Вкратце, изобретение позволяет использовать единицы холода СПГ, которые в противном случае рассеивались бы в окружающую среду, когда СПГ используют в качестве топлива в транспортных средствах с холодильными установками, тем самым обеспечивается соответствующая экономия топлива и соответствующее снижение выбросов в атмосферу загрязняющих веществ и углекислого газа.Briefly, the invention allows the use of LNG refrigeration units that would otherwise be dispersed to the environment when LNG is used as a fuel in refrigeration vehicles, thereby achieving corresponding fuel savings and a corresponding reduction in pollutant and carbon dioxide emissions to the atmosphere.
В численном выражении следующее воплощение позволяет полностью понять преимущества настоящего изобретения.Numerically, the following embodiment makes it possible to fully understand the advantages of the present invention.
Фактически, в случае полуприцепа для рефрижераторных перевозок при -20°С с охлаждаемой кабиной длиной 12 м, высотой и шириной 2,5 м (что эквивалентно теплообменной поверхности 132,5 м2) и предполагая, что коэффициент теплопередачи указанной кабины равен 0,4 Вт/м2К (максимальное значение, указанное стандартом АТР (Accord Transport Perissable) для усиленного изотермического транспортного средства, пригодного для перевозки при температуре 20°С) и с учетом внешней температуры, составляющей 30°С, необходимая холодопроизводительность для поддержания температуры -20°С внутри полуприцепа равна 2,65 кВт.In fact, in the case of a refrigerated semi-trailer at -20°C with a refrigerated cabin 12 m long, 2.5 m high and wide (equivalent to a heat exchange surface of 132.5 m 2 ) and assuming that the heat transfer coefficient of said cabin is 0.4 W/m 2 K (the maximum value specified by the ATP standard (Accord Transport Perissable) for a reinforced isothermal vehicle suitable for transport at a temperature of 20 ° C) and taking into account an external temperature of 30 ° C, the necessary cooling capacity to maintain a temperature of -20 °C inside the semi-trailer is equal to 2.65 kW.
В следующей таблице показаны при разных скоростях транспортного средства единицы холода (скрытые и явные), которые делает доступными СПГ, используемый для движения тягача.The following table shows, at different vehicle speeds, the units of cold (latent and explicit) that the LNG used to drive the tractor makes available.
В таблице учтены следующие данные:The table takes into account the following data:
- скрытая теплота испарения СПГ 510 кДж/кг;- latent heat of vaporization of LNG 510 kJ/kg;
- удельная теплоемкость СПГ равна 1,8 кДж/кгК;- specific heat capacity of LNG is 1.8 kJ/kgK;
- перепад температур СПГ, равный 100°С;- LNG temperature difference equal to 100°С;
- пробег на каждый кг СПГ равен 3 км/кг.- mileage for each kg of LNG is 3 km/kg.
Кроме того, «покрытие потребности» означает холодопроизводительность, необходимую для поддержания температуры внутри охлаждаемой кабины на уровне -20°С при внешней температуре 30°С при следующих допущениях:In addition, "demand coverage" means the cooling capacity required to maintain the temperature inside the refrigerated cabin at -20°C at an outside temperature of 30°C under the following assumptions:
- k стен = 0,4 Вт/м2К;- k walls \u003d 0.4 W / m 2 K;
- размеры охлаждаемой кабины: 12 м × 2,5 м × 2,5 м;- dimensions of the refrigerated cabin: 12 m × 2.5 m × 2.5 m;
- отсутствие повышения температуры за счет отгружаемой продукции.- no increase in temperature due to the shipped products.
Таким образом, как показано в вышеприведенной таблице, при отсутствии увеличения тепла за счет отгружаемой продукции, при скорости транспортного средства примерно 40 км/ч, холодильные установки, обеспечиваемые СПГ, позволяют поддерживать заданную температуру (-20°С) внутри охлаждаемой кабины, без помощи стандартной системы охлаждения.Thus, as shown in the above table, in the absence of an increase in heat due to the shipped products, at a vehicle speed of approximately 40 km / h, the refrigeration units provided by LNG allow maintaining the set temperature (-20 ° C) inside the refrigerated cabin, without the help of standard cooling system.
Из вышеприведенного описания ясны особенности устройства для рекуперации единиц холода сжиженного природного газа (СПГ), используемого в качестве топлива в транспортных средствах, которое является целью настоящего изобретения, а также связанные с этим преимущества.From the above description, the features of the apparatus for recovering refrigeration units of liquefied natural gas (LNG) used as fuel in vehicles, which is the object of the present invention, as well as the advantages associated therewith, are clear.
Наконец, ясно, что к настоящему устройству могут быть применены многочисленные другие варианты, не отступая от принципов новизны, заложенных в изобретательской идее, поскольку ясно, что при практической реализации настоящего изобретения материалы, формы и размеры деталей могут быть любыми в соответствии с требованиями, а также могут быть заменены другими аналогами.Finally, it is clear that numerous other variations can be applied to the present device without departing from the principles of novelty embodied in the inventive idea, since it is clear that in the practical implementation of the present invention, the materials, shapes and sizes of parts can be any in accordance with the requirements, and can also be replaced by other analogues.
Claims (12)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2780032C1 true RU2780032C1 (en) | 2022-09-19 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3640337A (en) * | 1970-03-13 | 1972-02-08 | Robert W Mcjones | Use of the heat of vaporization of a fuel as an air-conditioning medium for a vehicle |
| JPH01111518A (en) * | 1987-10-27 | 1989-04-28 | Suzuki Motor Co Ltd | Refrigerating apparatus for lng engine vehicle |
| DE19531122A1 (en) * | 1995-08-24 | 1997-02-27 | Messer Griesheim Gmbh | Vehicle, especially lorry, powered and cooled by cryogenic gas fuel |
| JP2000258010A (en) * | 1999-03-05 | 2000-09-22 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Refrigerated vehicle |
| RU183377U1 (en) * | 2017-12-26 | 2018-09-19 | Александр Иванович Андреев | Refrigerated truck |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3640337A (en) * | 1970-03-13 | 1972-02-08 | Robert W Mcjones | Use of the heat of vaporization of a fuel as an air-conditioning medium for a vehicle |
| JPH01111518A (en) * | 1987-10-27 | 1989-04-28 | Suzuki Motor Co Ltd | Refrigerating apparatus for lng engine vehicle |
| DE19531122A1 (en) * | 1995-08-24 | 1997-02-27 | Messer Griesheim Gmbh | Vehicle, especially lorry, powered and cooled by cryogenic gas fuel |
| JP2000258010A (en) * | 1999-03-05 | 2000-09-22 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Refrigerated vehicle |
| RU183377U1 (en) * | 2017-12-26 | 2018-09-19 | Александр Иванович Андреев | Refrigerated truck |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6189369B2 (en) | Method of cooling a freezer car and its freezer compartment using low temperature liquefied combustible gas | |
| US5231849A (en) | Dual-temperature vehicular absorption refrigeration system | |
| CN104748280A (en) | Refrigerating/heating system of air-conditioner of LNG (Liquefied Natural Gas) power-driven vessel | |
| CN106573672B (en) | For providing the system of refrigeration in ship | |
| CN107250689B (en) | Cooler of refrigerating system | |
| CN110091690A (en) | LNG Cold Chain Logistics vehicle cold energy recycle system | |
| CN204555150U (en) | A kind of LNG Power Vessel air conditioner refrigerating/heating system | |
| US20230294486A1 (en) | Transportation refrigeration unit | |
| CN103507598A (en) | Air conditioning system using LNG cold energy and engineering machine | |
| KR101324612B1 (en) | System For Natural Gas Fuel Supply | |
| CN102689580A (en) | Refrigeration air conditioning system for liquefied natural gas (LNG) vehicle | |
| KR101368796B1 (en) | Liquified fuel gas propulsion ship | |
| RU2780032C1 (en) | Device for recovery of cold units of lng used as fuel in vehicles | |
| JP4698526B2 (en) | Refrigeration apparatus and LNG refrigeration vehicle equipped with the same | |
| CN105716183B (en) | A kind of LNG vaporization peculiar to vessel and air conditioner integration system and control method | |
| CN112815574A (en) | Cold accumulation system and method for LNG (liquefied Natural gas) power container ship | |
| US20210379967A1 (en) | Heat exchanger device for the provision of refrigeration in refrigerated vehicles, the motor vehicle engine of which is operated by lng | |
| EP4004426B1 (en) | Device for recovering the refrigation units of lng used as fuel in vehicles | |
| CN114368336A (en) | Refrigerator car with ammonia fuel vaporization cold energy utilization refrigerating system | |
| CN107323334A (en) | A kind of LNG refrigerator cars | |
| KR101324613B1 (en) | System For Natural Gas Fuel Supply | |
| KR101324614B1 (en) | System For Natural Gas Fuel Supply | |
| CN210416130U (en) | LNG cold chain logistics car cold energy recycle system | |
| US11193453B2 (en) | Regasification apparatus for the supply of vehicles' endothermic engines | |
| RU2122691C1 (en) | Device for cooling heat-insulated body of refrigerated truck |