SU1651014A1 - Способ заполнени сосуда криогенной жидкостью - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к хранению и транспортированию криогенных веществ. Цель изобретени  - уменьшение потерь сверхкритического гели  при заправке и увеличение холода, аккумулированного в сосуде. Дл  этого необходимо при интенсивном охлаждении заправл емого сосуда уменьшить сброс паров. Способ включает подачу криопродукта из источника и отвод паров из сосуда, подьем давлени  в сосуде выше критического, разделение поступающего сверхкритического гели  на части, дросселирование одной части гели , отобранной до поступлени  в полость сосуда, и охлаждение сдросселированным потоком другой части и заправл емого объема путем теплообмена. Отвод паров из объема сосуда прекращают при резком1 снижении давлени  в нем, а подачу гели  и дросселирование части потока продолжают в течение всего периода заполнени . 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к криогенной технике, в частности к хранению и транспортированию криогенных веществ и предназначено дл  использовани  при заправке сосудов и криостатов сверхкритическим гелием .

Целью насто щего изобретени   вл етс  уменьшение потерь при заправке сосуда сверхкритическим гелием и увеличение холода , аккумулированного в сосуде.

На фиг. 1 показана принципиальна  схема осуществлени  предлагаемого способа; на фиг. 2 - графики изменени  давлени  и температуры сверхкритического гели  в сосуде при заправке.

Сверхкритический гелий подают в сосуд 1 из резервуара 2,  вл ющегос  источником , по трубопроводу 3 через вентиль 4 заполнени . Образующиес  пары гели  из сосуда 1 отвод т через вентиль 5 газосброса . В сосуде 1 устанавливают давление выше критического, близкое по величине к давлению в резервуаре 2, и измер ют его манометром 6. Часть сверхкритического гели , подаваемого в сосуд 1, дросселируют через дроссель 7. Жидкую фазу, образующуюс  в потоке после дроссел  7. испар ют в теплообменнике 8 и охлаждают другую часть поступающего в сосуд гели  и в заправл емый объем сосуда 1. Пары из теплообменника 8 сбрасывают в газгольдер через вентиль 9. Отвод паров через вентиль 5 газосброса прекращают при резком снижении давлени  в сосуде 1, продолжа  подачу гели  через вентиль 4 заполнени . После стабилизации температуры сверхкритического гели  в сосуде 1, регистрируемой тер- мопреобразователем 10, и давлени , фиксируемого манометром 6, закрывают вентиль 4 заполнени  и вентиль 9.

Заправку теплоизолированного сосуда из нержавеющей стали провод т через труО

ел о Ј

«-л

бопровод с внутренним диаметром 6 мм и длиной 6 м. Избыточное давление сверхкритического гели  составл ет 0,5 МПа, температура исходного криопродукта 4,5 К, температура потока на входе в сосуд 6 К. Расход гели  через газосбросной вентиль сосуда 0,75 г/с, а расход через дроссель в охлажденном состо нии 0,5 г/с.

На фиг. 2 представлены графики изменени  параметров в сосуде во врем  заправки с открытыми вентил ми заполнени  и газосброса. Лини  11 отражает зависимость давлени , лини  12 - зависимость температуры.

Через 1 ч после начала заправки наблюдают уменьшение давлени  в сосуде с 0,6 до 0,2 МПа. В дальнейшем давление в сосуде восстанавливаетс  и стабилизируетс , а температура понижаетс  до 5 К, т.е. ниже температуры гели , поступающего е сосуд. Снижение давлени  в сосуде при заправке св зано с падением теплоемкости материала сосуда при низких температурах и с резким уменьшением удельного объема гели  при температурах, близких к псевдокритической . Присходит интенсивное накопление сверхкритического гели  в сосуде при соответствующем сокращении отвода паров и уменьшении гидравлического сопротивлени  линии газосброса, вызывающем снижение давлени  в сосуде. Установленное снижение давлени  позвол ет применить предлагаемый способ при заправке сосуда сверхкритическим гелием.

Закрытие вентил  газосброса на последнем этапе охлаждени  сосуда при резком снижении давлени  в нем обеспечивает в услови х охлаждени  заправл емого объема сдроссепированным потоком заправку большей части криопродукта без отвода паров . Потери гели  при заправке сосуда по предлагаемому способу уменьшаютс  по сравнению с известным способом в 1,5 раза .

Охлаждение криопродукта в сосуде с закрытым газосбросом жидким гелием, испар ющимс  в теплообменнике, снижает его температуру до температуры, близкой к температуре кипени  жидкого гели , увеличивает массу сверхкритического гели  и количество холода, аккумулированное в заправленном сосуде. Дросселирование части сверхкритического гели , отобранного до поступлени  в сосуд, до давлени , близкого к атмосферному, позвол ет получить жидкую фазу в потоке после дроссел . Последующее испарение жидкого гели  в теплообменнике , расположенном в сосуде, обеспечивает интенсификацию отвода тепла от стенок сосуда и охлаждение сверхкритического гели , наход щегос  в сосуде,

ниже температуры поступающего гели , а при определенных услови х ниже температуры исходного,криопродукта. Дол  потока, подаваемого на дроссель, определ етс  расчетным путем или экспериментально и

зависит от параметров гели  на входе в сосуд , а также от требований к системе заправки .

Прекращение отвода паров из сосуда при резком снижении давлени  в нем, обусловленном быстрым увеличением массы сверхкритического гели  в сосуде при температурах , близких к псевдокритической, снижает потери гели  при заправке, так как значительна  дол  криопродукта поступает

в сосуд при закрытом газосбросе. Продолжение подачи гели  в течение всего процесса позвол ет получить при минимальной температуре и максимальном давлении наибольшее количество сверхкритического гели  в заправленном сосуде, т.е. увеличивает холод, аккумулированный в сосуде.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ заполнени  сосуда криогенной жидкостью, включающий ее подачу под давлением из источника, дросселирование части жидкости с охлаждением жидкости, оставшейс  в сосуде, и отвод образующихс 

   паров из сосуда, отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  потерь при заправке сосуда сверхкритическим гелием и увеличени  холода, аккумулированного в сосуде, поднимают давление в сосуде выше

   критического, на дросселирование отбирают поток до поступлени  жидкости в полость сосуда, отвод паров из сосуда прекращают при падении давлени  в нем после захолаживани , а дросселирование

   части жидкости и охлаждение объема сосуда продолжают в течение всего периода заполнени .

   ХГ

   Фиг.

   W