SU1308806A1

SU1308806A1 - Method and apparatus for storing and issuing cryogenic product

Info

Publication number: SU1308806A1
Application number: SU853960775A
Authority: SU
Inventors: Александр Николаевич Дементьев; Анатолий Митрофанович Домашенко; Александр Васильевич Матвеев; Наталья Николаевна Филина
Original assignee: Предприятие П/Я А-3605
Priority date: 1985-07-18
Filing date: 1985-07-18
Publication date: 1987-05-07

Abstract

Изобретение относитс к криогенной технике и решает проблему повышени надежности в режимах хранени и выдачи криопродукта, предотвращающа гейзерный эффект. Способ включа- ет подачу криопродукта по вертикальному трубопроводу, наход щемус под резервуаром хранени , и осуществление циркул ции криопродукта в трубопроводе npi теплоподводе к нему пу- тем отвода паровой фазы из трубопро- .вода в паровую полость резервуара. Устройство содержит размещенную внутри трубопровода циркул ционную тру- бу с коническим раструбом на нижнем конце. Верхний конец трубы расположен над уровнем криопродукта на рассто нии от верхней стенки резервуара 2-3 диаметров трубы, кольцевой зазор между нижним основанием раструба и стонкой трубопровода равен 0,2 диаметра трубопровода, что способствует равномерному и посто нному отводу образующихс газовых пузырей в паровую полость резервуара. Труба может быть вьтолнена телескопической, раструб образован из лепестков. Труба может иметь окна, перекрывающиес во врем работы. 2 с.п.ф-лы, 3 з.п.ф-лы, 5 ил, (Л со о 00 00This invention relates to a cryogenic technique and solves the problem of increasing reliability in the storage and dispensing modes of a cryoproduct, which prevents the geyser effect. The method includes supplying a cryoproduct through a vertical pipeline under the storage tank, and circulating the cryoproduct in the npi pipeline with a heat supply to it by withdrawing the vapor phase from the pipeline to the vapor cavity of the tank. The device contains a circulation pipe placed inside the pipeline with a conical socket at the lower end. The upper end of the pipe is located above the level of the cryoproduct at a distance of 2-3 diameters of the pipe from the upper wall of the tank; . The pipe can be made telescopic, the bell is formed from petals. The pipe may have windows overlapping during operation. 2 sp of f-ly, 3 cp of f-ly, 5 il, (L with o 00 00

Description

Изобретение относитс к криогенной технике и может быть использовано при разработке конструктивных и технологических мер дл исключени гейзерного эффекта в вертикальных 5 трубопроводах криогенных систем.The invention relates to cryogenic engineering and can be used in the development of design and technological measures to eliminate the geyser effect in vertical 5 pipelines of cryogenic systems.

Цель изобретени - повьппение надежности в режимах хранени и выдачи криопродукта.The purpose of the invention is to increase reliability in the storage and distribution of cryoproducts.

На фиг,1 изображено устройство дл осуществлени способа, продольный разрез; на фиг,2 - узел 1 на фиг.1; на фиг.З - узел II на фиг.1; на фиг.4 - вьтолнение циркул ционнойFig. 1 shows a device for carrying out the method, a longitudinal section; in FIG. 2, node 1 in FIG. on fig.Z - node II in figure 1; figure 4 - circulation circulation

резкТпс перемещений больших масс продукта в паровую фазу резервуара,cutting of large masses of the product into the vapor phase of the reservoir,

Диаметр трубы 4 должен выбиратьс из условий пропускаемой способности генерируемых паров с учетом отрывного диаметра пузырей и скорости всплы ти ,The diameter of pipe 4 must be chosen from the conditions of the transmitted capacity of the generated vapors, taking into account the detachable diameter of the bubbles and the velocity of the ascent,

Дл таких жидкостей как кислород и азот скорость всплыти около 0,20 м/с, количество паров дл указанных теплопритоков к арматуре составл ет дес тки литров в час, а отрывной диаметр пузыр находитс в пределах 1 мм. Дл таких параметровFor liquids such as oxygen and nitrogen, the rate of ascent is about 0.20 m / s, the amount of vapors for these heat influxes to the fixture is ten liters per hour, and the tear-off diameter of the bubble is within 1 mm. For such parameters

трубы телескопической; на фиг,5 - вы- расчетньй условный диаметр трубы 4 полнение раструба из лепестков, в пределах 10 мм.telescopic tubes; Fig. 5 shows the calculated nominal diameter of the pipe 4, the filling of the socket of petals, within 10 mm.

Однако из конструктивных соображений и требований к технологичностиHowever, from design considerations and manufacturability requirements

Устройство содержит резервуар 1 хранени криопродукта 2, расположенный под ним трубопровод 3 выдачи криопродукта с размещенной в нем цирку- л ционной трубой 4 и клапаном 5, Верхний конец 6 трубы 4 расположен над уровнем криопродукта 2 на рассто нии от верхней стенки резервуара (2-3)0,, трубопровода 3(0,5-0,1)0,,, что сос- где DI - диаметр трубы 4, При этом тавл ет 10-50 мм дл наиболее распространенных размеров криогенных трубопроводов DO (20-500)мм, где DQ - диаметр трубопровода.The device contains a storage tank 1 of cryoproduct 2, a pipeline 3 dispensing the cryoproduct with a circulation pipe 4 and a valve 5 disposed therein. The upper end 6 of the pipe 4 is located above the cryoproduct 2 at a distance from the top wall of the tank (2-3 ) 0 ,, piping 3 (0.5-0.1) 0 ,,, which is where DI is the diameter of pipe 4; At the same time, it is 10-50 mm for the most common sizes of cryogenic pipelines DO (20-500) mm where DQ is the diameter of the pipeline.

Устройство работает следующим рб- 30The device works as follows: RB-30

издели , а также из услови предотвращени Краевых (пристенных) эффектов при движении паровых пузырей по трубе целесообразно выбирать диаметр трубы 4 по отношению к диаметруIt is advisable to choose the diameter of the pipe 4 with respect to the diameter of the product as well as to prevent the boundary (wall) effects during the movement of steam bubbles through the pipe

нижний .конец трубы 4 выполнен в виде конического раструба 7 и кольцевой зазор 8 между нижним основанием раструба 7 и внутренней поверхностью трубопровода 3 равен преимущественно 0,2 Пд, где DO - диаметр трубопровода 3, Труба 4 может быть выполнена телескопической из деталей 9, раструб 7 - из лепестков 10, закрепленных посредством шарнира 11 на трубе 4 и пружины 12,the lower end of the pipe 4 is made in the form of a conical socket 7 and an annular gap 8 between the lower base of the socket 7 and the inner surface of the pipeline 3 is equal to approximately 0.2 front, where DO is the diameter of the pipe 3, Pipe 4 can be made telescopic from parts 9 7 is made of petals 10 fixed by means of a hinge 11 on the pipe 4 and the spring 12,

Труба 4 может быть выполнена с окнами 13, снабженными перекрывающими их средствами в виде клапана 14, укрепленного на шарнире 15 и удерживаемого в закрытом положении пружиной 16.The pipe 4 can be made with Windows 13, equipped with overlapping means in the form of a valve 14, mounted on the hinge 15 and held in the closed position by the spring 16.

Способ осуществл етс следующим образом,The method is carried out as follows.

В режиме хранени в резервуаре 1 криопродукта 2 интенсивно подводимое тепло к основанию столба жидкости в трубопроводе 3 через тепловые мосты клапана 5 вызывает быстрый прогрев жидкости и образование пузырей. Накаплива сь , парова фаза в конце процесса резко выбрасывает жидкость из требопровода 3 в резервуар. Образующиес пузыри собирают посредством раструба 7 и постепенно отвод т по трубе 4, чтобы их замещение жидкостью происходило плавно и непрерывно, безIn the storage mode in the tank 1 of the cryoproduct 2, intensely supplied heat to the base of the liquid column in the pipeline 3 through the thermal bridges of the valve 5 causes fast heating of the liquid and the formation of bubbles. Accumulate, vapor phase at the end of the process dramatically throws the liquid from the pipeline 3 to the tank. The resulting bubbles are collected through the socket 7 and are gradually discharged through pipe 4 so that their replacement with liquid occurs smoothly and continuously, without

3535

4040

4545

5050

5555

разом.at once.

После заполнени резервуара 1 через трубопровод 3 и клапан 5 начинаетс режим хранени при закрытом клапане 5. В результате сосредоточенного тепропритока через клапан 5 над ним в трубопроводе 3 происход т про- грев жидкости до кипени и образование мелких пузырей и их всплытие, пузыри улавливаютс коническим раструбом 7 и отвод тс по циркул ционной трубе 4 в паровое пространство резервуара 1, Объем отведенных пузырей замещаетс через кольцевой зазор 8 жидкостью. При выдаче продукта открываетс клапан 5 и жидкость через кольцевой зазор 8 поступает в трубопровод 3,After the tank 1 is filled through pipe 3 and valve 5, the storage mode is started with valve 5 closed. As a result of a concentrated heat gain through valve 5 above it, liquid 3 warms up to boiling in pipe 3 and small bubbles form and float up, the bubbles are trapped by a conical mouth 7 and discharged through the circulation pipe 4 into the vapor space of the reservoir 1. The volume of the withdrawn bubbles is replaced through the annular gap 8 with liquid. When the product is dispensed, the valve 5 opens and the liquid through the annular gap 8 enters the pipeline 3,

Циркул ционна труба 4 выполн етс телескопической с размером детали 9 на 1-2 калибра меньше высоты резервуара 1, После открыти клапана 5 вс труба складываетс в резервуаре и полностью освобождает про.стран- ство трубопровода 3.The circulation pipe 4 is made telescopic with the size of part 9 by 1-2 calibers less than the height of tank 1. After opening valve 5, the whole pipe is folded in the tank and completely frees the space of pipeline 3.

В тех случа х, когда данный вариант неудобен, например при больших длинах, предлагаетс конический раструб 7 выполнить в виде устройства сIn cases where this option is inconvenient, for example, with large lengths, it is proposed to make the conical socket 7 as a device with

5 five

30880623088062

Диаметр трубы 4 должен выбиратьс из условий пропускаемой способности генерируемых паров с учетом отрывного диаметра пузырей и скорости всплыти ,The diameter of the pipe 4 must be chosen from the conditions of the transmitted capacity of the generated vapors, taking into account the detachable diameter of the bubbles and the speed of ascent,

- расчетньй условный диаметр трубы 4 в пределах 10 мм.- calculated nominal diameter of pipe 4 within 10 mm.

трубопровода 3(0,5-0,1)0,,, что сос- тавл ет 10-50 мм дл наиболее распространенных размеров криогенных трубопроводов DO (20-500)мм, где DQ - диаметр трубопровода.pipeline 3 (0.5-0.1) 0 ,, which is 10–50 mm for the most common sizes of cryogenic pipelines DO (20–500) mm, where DQ is the diameter of the pipeline.

Устройство работает следующим рб- 0The device works as follows: RB-0.

5five

00

5five

00

5five

разом.at once.

переменным углом раскрыти . Под действием динамического напора потока после открыти клапана 5 раструб 7 из лепестков 10 принимает цилиндрическую форму циркул ционной трубы 4.variable angle open. Under the action of the dynamic flow head after opening the valve 5, the bell 7 of the petals 10 assumes the cylindrical shape of the circulation pipe 4.

В затопленной части трубы 4 могут быть выполнены окна 13, открывающиес при выдаче продукта одноврем енно с открытием клапана 5, При этом также улучшаютс гидравлические характеристики системы. Окно 13 перекрываетс клапаном 14, укрепленным на шарнире 15 и удерживаемым в закрытом положении пружиной 16, что обеспечивает необходимое сечение трубы 4,In the flooded part of the pipe 4, openings 13 can be made, which open when the product is dispensed simultaneously with the opening of the valve 5, and the hydraulic characteristics of the system are also improved. The window 13 is closed by a valve 14, fixed on the hinge 15 and held in the closed position by the spring 16, which provides the necessary cross-section of the pipe 4,

Предложенное решение приводит к исключению последствий физического влени , заключающегос в образовании паровых пузырей, росте, всплытии и их динамическом замещении жидкостью .The proposed solution leads to the elimination of the consequences of the physical phenomenon, which consists in the formation of vapor bubbles, growth, ascent and their dynamic replacement by liquid.

Обычно гейзерный эффект св зываетс с последней фазой процесса, как представл ющей опасность дл конструкции технических систем. При использовании изобретени это достигаетс за счет обеспечени циркул ции , в которой участвуют две фазы - парова и жидкостна , причем парова движетс локализованно по сечению трубопровода и выходит выше зеркала жидкости, В режиме хранени проводитс непрерывное действие - специально организованна циркул ци среды - с отводом паровых пузырей так, что их замещение жидкостью осуществл етс без динамического роста давлени .Usually, the geyser effect is associated with the last phase of the process, as representing a danger to the design of technical systems. Using the invention, this is achieved by providing circulation in which two phases participate - vapor and liquid, with the steam moving localized along the cross section of the pipeline and extending above the liquid mirror. In the storage mode, continuous action is performed - a specially arranged circulation of the medium - with the removal of steam bubbles so that their replacement by liquid is carried out without dynamic pressure growth.

Предлагаемое устройство вьтолн ет свою основную функцию в услови х хранени , т,е, при отсутствии вьщачи жидкости, а конкретнее при закрытом клапане 5, Однако в устройстве должны быть учтены и требовани , св занные с выдачей продукта, а именно обеспечени нестесненного движени жидкости по трубопроводу.The proposed device fulfills its main function under storage conditions, i.e., e, in the absence of liquid, and more specifically when valve 5 is closed. However, the device must also take into account the requirements associated with dispensing the product, namely providing unrestricted movement of liquid the pipeline.

Так как паровые пузыри генерируютс на всей площади торцового сечени трубопровода 3 у клапана 5, а циркул ционна труба 4 имеет малый диаметр , целесообразно на конце трубы 4 установить конический раструб 7 и тем самым обеспечить улавливание большинства образующихс пузырей.Since steam bubbles are generated over the entire area of the end section of the pipeline 3 at the valve 5, and the circulation pipe 4 has a small diameter, it is advisable to install a conical socket 7 at the end of the pipe 4 and thereby ensure that most of the resulting bubbles are trapped.

Приведенные в формуле соотношени размеров выбраны пЬ результатам исследований из условий обеспечени работоспособности и эффективностиThe size ratios given in the formula were chosen based on the results of the research from the conditions for ensuring operability and efficiency.

5five

00

5five

00

5five

00

5five

00

5five

устройства как в режиме предотвращени гейзерного эффекта, так и в режиме выдачи продукта (дл случа , если циркул ционна труба без окон и нетелескопическа , а конический раструб с посто нным углом раскрыти ) ,devices in both the geyser avoidance mode and product dispensing mode (in case the circulation pipe is windowless and non-telescopic and the conical socket has a fixed opening angle),

Кольцевой зазор 8 в режиме хранени должен обеспечить циркул ционный расход жидкости, замещающей пузыри, а в режиме вьщачи - требуемый расход потреблени ,The annular gap 8 in the storage mode must ensure the circulation flow of the fluid replacing the bubbles, and in the storage mode the required flow rate

ПpeдJJaгaeмoe техническое решение предохран ет криогенную систему от гидравлических ударов, св занных с гейзерным эффектом, и позвол ет экономить дорогосто щую криожидкость.A preferred technical solution protects the cryogenic system from hydraulic shocks associated with the geyser effect and saves costly cryo-liquidity.

Claims

Invention Formula

1, a method of storing and storing a cryogenic product, including feeding a cryogenic product through a vertical pipeline under the storage tank, and circulating the cryogenic product in the pipeline during heat supply to it to prevent the geyser effect, characterized in that in order to increase reliability in storage modes

and in the cryoproduct, the circulation is carried out by draining the vapor phase from the pipeline into the vapor cavity of the reservoir.

2, A device for storing and dispensing a cryoproduct, containing a storage tank, a thermally insulated vertical pipeline located beneath it, a cryoproduct with a circulation pipe and a valve located therein, in order to increase reliability in the storage and dispensing modes of the cryogenic product, the upper end of the circulating pipe is located above the cryoproduct level at a distance from the upper wall of the tank (2-3) Vc, where Вc is the diameter of the circulating pipe, while the lower end of the circulating pipe is executed in the form trough and the annular gap between the bottom of the bell base and the pipeline is predominantly 0.2 Dg, where DO is the diameter of the pipeline,

3, a device according to claim 2, characterized in that the circulation pipe is made telescopic.

51308806

4. The device on 11,2, about t of l and h and-yu it with the fact that I will make a bell

her petals hinged to the pipe.

5. The device according to claim 2, characterized in that the circulation

the pipe is made with windows provided with overlapping means,

Figg

sixteen

FIG.

Fig.Ch

fpuz.S

Compiled by G. Olshanska Editor O. Golovach Tehred M. Khodich Corrector S. Shekmar

Order 1787/30 Circulation 453. Subscription VNIIPI USSR State Committee

for inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab., 4/5

Production and printing company, Uzhgorod, st. Project, 4