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Erfindung
Russische Föderation Patent RU2222749

Tanks für die Wasserstoffspeicherung

Name des Erfinders:. Vorontsov VV; Nikitin VA. AN Starostin
Der Name des Patentinhabers: Open Joint Stock Company "Rocket und Space Corporation" Energia "SP Korolev."
Korrespondenzanschrift: 141070, Region Moskau, Korolev, st .. Lenin, 4a, OAO RSC "Energia". SP Königin des gewerblichen Eigentums und Innovation Laboratory
Startdatum des Patents: 2002.04.22

Die Kapazität wird für die Speicherung von Gasen, vor allem in Fahrzeugen bestimmt sind, wie beispielsweise die Speicherung von Wasserstoff an Bord des Fahrzeugs mit einer Kraftwerksanlage auf Basis eines elektrochemischen Generators. Kapazität für das Gas umfasst ein abgedichtetes Gehäuse, einen inneren Behälter, Rohr Ausfüllung Entleeren mit einer Absperreinrichtung Entlüftungsrohr mit einem Absperrventil, wobei das Gefäß rund um den Innenbehälter-Bildschirm mit einer Leitung, die an der Oberseite des Innenbehälters angebracht ist und der Schirm hat Löcher, die die Hohlräume informieren abgedichtetes Gehäuse mit einem Hohlraum, zusätzlich ist ein Ende des Siebes Leitung zum Entlüftungsrohr verbunden ist , und das andere in den Hohlraum des inneren Behälters eingefügt Ende, wobei das Verhältnis des inneren _VB zu dem abgedichteten Gehäusevolumen durch die Beziehung _V H Gefäßvolumen bestimmt wird

wobei:

• P - der Gasdruck in dem Behälter während der Lagerung, Pa;
• - Dichte gefüllt in den Innenbehälter des Flüssiggases, kg / ^m3;
• R - Gaskonstante von gefüllten Gas, J / (kg · K);
• T - Temperatur des Gases in dem Behälter während der Lagerung, K und M die Masse der _C bestimmt das Verhältnis des Innenbehälters

wobei:

• M _B - Gasverbrauch zum Abkühlen des Innenbehälters, kg;
• r - Gasverdampfungswärme, J / kg;
• C _{P -} Wärmekapazität des Materials des Innenbehälters, J / (kg · K);
• T ₀ - die Anfangstemperatur des inneren Behälters, K;
• T _F - die Temperatur der gefüllten Flüssiggas, K.

Das technische Ergebnis - Verringerung der Betankungszeit, den Ausschluss von Gasverlusten.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft einen Gasvorratsbehälter vorzugsweise auf Fahrzeugen wie beispielsweise eine Wasserstoffspeicher an Bord eines Fahrzeugs mit einem Kraftwerk auf dem elektrochemischen Generators basiert.

Es wird für das empfangene analoge Vorrichtung zur Lagerung von Gas unter hohem Druck bekannt (siehe Übersetzung aus dem Englischen ed D.H.Brontmana bemannte Raumschiff -..... . M: Maschinenbau 1968, Seite 317, Abbildung 23.1 ..), mit einem Behälter Gasspeicher und Ausfüllung Entleerungsrohr mit Absperrventil.

Analog Nachteil ist , dass das Gas in den Vorratstank unter hohem Druck besteht das Problem schnell Behälter füllen, die am Transport besonders wichtig ist, wo es mit einer langen Ausfallzeit des Fahrzeugs während des Auftankens verbunden ist. Gasverbrauch an der Tankstelle begrenzt Heizleistung aufgrund von Gaskompression, da die Kapazität der Erwärmung auf eine Verringerung seiner Festigkeit führt und die Anzahl der gefüllten Gas reduzieren.

Bekannte und Kapazität für die Gasspeicherung, als Prototyp ausgewählt (siehe A.M.Arharov usw. Cryogenic Systeme -... M:. Maschinenbau, 1987, Seite 500, Abbildung 7.11 ..) Für die Lagerung von Gas in flüssigem Zustand. Kapazität besteht aus einer äußeren Hülle, dem Innenbehälter mit einem Rohr Ausfüllung Entleerung, mit dem Absperrventil und blutet das Rohr mit Absperrventil. Der Raum zwischen der Außenschale und dem Innenbehälter mit Isolierung evakuiert und gefüllt.

Der Nachteil des Prototyps ist begrenzt Gaslagerzeit aufgrund seiner Verdampfung während der Lagerung. In großen Lagertanks Verlust als 0,5% pro Tag und erhöht sich mit der Größe des Behälters verringert wird. Druckgas aus dem Behälter während der Lagerung über spezielle Einrichtungen für die Entsorgung, um eine sichere Lagerung zu schaffen, erfordert, um diese Ableitung außerhalb des Raumes, in dem der Behälter oder der Nachbrenner. Diese Nachteile machen die Anwendung solcher Behälter, wie Fahrzeuge, komplex und unbequem.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung , die das Nachfüllen Zeit zu reduzieren, eine Langzeitlagerung des Gases und die Ausweisung von Gasverluste aus dem Behälter während der Lagerung zu gewährleisten.

Das Problem wird dadurch gelöst, dass ein Gasspeichergefäß ein abgedichtetes Gehäuse, einen inneren Behälter, Rohr Ausfüllung Entleeren mit einer Absperreinrichtung Zapfleitung mit Absperrventil, um das Innengefäß eine Anzeige mit einer Leitung an der Oberseite des Innenbehälters und der Bildschirm weist Löcher aufweist, ihre Mundhöhle mit dem abgedichteten Gehäuse Berichterstattung darüber hinaus ein Ende des Siebrohr ist mit dem Entlüftungsrohr verbunden ist , und das andere Ende in den Hohlraum des inneren Behälters eingefügt ist , wobei der Verhältnis der internen _V B zu dem abgedichteten Gehäusevolumen durch die Beziehung _V H Gefäßvolumen bestimmt wird

wobei:

• P - der Gasdruck in dem Behälter während der Lagerung, Pa;
• - Dichte gefüllter in den Innenbehälter des Flüssiggases, kg / ^m3;
• R - Gaskonstante von gefüllten Gas, J / (kg · K);
• T - Temperatur des Gases in dem Behälter während der Lagerung, K und M die Masse der _C bestimmt das Verhältnis des Innenbehälters

wobei:

• M _B - Gasverbrauch zum Abkühlen des Innenbehälters, kg;
• r - Gasverdampfungswärme, J / kg;
• C _{P -} Wärmekapazität des Materials des Innenbehälters, J / (kg · K);
• T ₀ - die Anfangstemperatur des inneren Behälters, K;
• T _F - die Temperatur der gefüllten Flüssiggas, K.

Die Zeichnung zeigt eine Gesamtansicht einer Gasspeichertank.

Dicht verschlossenen Behälter umfaßt ein Gehäuse 1, Innenbehälter 2 mit einer Öffnung an der Oberseite des Innenbehälters mit 3. Etwa 2 ist der Bildschirm 4 mit einer Leitung 5 und eine Öffnung 6 in seinem oberen Teil. Kapazität und umfasst ein Rohr Ausfüllung Entleerungs 7 mit Absperrventil 8, 9 Zapfleitung mit Absperrventil 10 und einen Temperatursensor 11. Der Innenbehälter 2 und dem Bildschirm 4 innerhalb des abgedichteten Gehäuses 1 eingebaut ist mittels Lagern 12. Die Leitung 5 an einem Ende des Siebes 4, 13, trat in Hohlraum des inneren Behälters 2 und das andere Ende 14 ist mit dem Rohr 9. die Entlüftungsöffnung 3 des Innenbehälters 2 und der Schirm 4 Bericht die Öffnung 6 des Innenbehälters 2 und dem Hohlraum 4 verbunden, auf dem Bildschirm mit einem Hohlraum Gehäuse 1 abgedichtet. Kapazität arbeitet wie folgt. Mit offenem Absperrventil 10 an der Leitung 9 offene Entlüftungs Absperrventil 8 auf dem Rohr Ausfüllung Entleerungs 7 und erzeugen die Füllung des Innenbehälters 2 mit flüssigem Gas, wie Wasserstoff. Während der Gasfüllung Teil der Flüssigkeit aufgrund verdampft, um Kühlung des Innenbehälters 2. Das Gas, das durch die Öffnung 3 in den Innenbehälter 2 und der Öffnung 6 in dem Bildschirm eingedampft füllt den Hohlraum 4 des Gehäuses 1 und tritt gleichzeitig das Sieb 4 durch eine Leitung 5 die Spitze 13 und durch das Ende 14 5, Zeile tritt in das Entlüftungsrohr durch das Sieb geleitet 9. die Leitung 5 4 verdampfte Gas kühlt den Bildschirm 4 und reduziert dadurch den Wärmefluss aus dem verschlossenen Gehäuse 1 an dem Innenbehälter 2 und die Menge des in dem Innenbehälter 2 flüssiges Gas verdampft.

Füllen Sie den Tank komplett mit dem Auftreten von Flüssiggas in der Pipeline 5 des Bildschirms 4, die durch den Temperatursensor 11 Sprung Rohrtemperatur bluten 9. Mit dem Ende der Füllung des Innenbehälters 2 zur gleichen Zeit schließen die Absperrventile 8 und 10. Aufgrund der Wärmeverlust der Kapazität der Umwelt, Flüssiggas fixiert ist, in dem Innenbehälter 2 angeordnet, verdampft, wird es in einen gasförmigen Zustand und dem Druck im Tank ansteigt. Druckanstieg gestoppt wird, wenn die Gastemperatur in dem Behälter auf die Umgebungstemperatur gleich wird.

In einem bekannten Volumen _V H des abgedichteten Gehäuse, einem Druck P und der Temperatur T des Gases in dem Behälter in Massenspeicherkapazität von dem Verhältnis von Gas bestimmt

wobei R - Gaskonstante von gefüllten Gas.

Das Volumen des inneren Behälters 2 V _B wird aus dem Verhältnis bestimmt

wo - Dichte gefüllter Flüssiggas.

Aus den Beziehungen (1) und (2) ist das Verhältnis des Volumens des Innenbehälters 2 Gehäuse abgedichtet 1 und

Ein Wasserstofftank bei einem Druck von 40 MPa und einer Temperatur von 300 K, das mit flüssigem Wasserstoffdichte von 65 kg / ^m3 gefüllt ^ist, muss ein Verhältnis _V B / V H = 0,49 haben. Somit sollte die Volumenkapazität des abgedichteten Gehäuses 100 L unter diesen Parametern, Abfüll- und Lagerbehälter mit einem Innenvolumen von 49 Litern haben und das Gewicht auf 3,2 kg Wasserstoff geladen werden.

Betankungszeit wird durch die Zufuhr von Flüssigkeit der Gasverbrauch bestimmt. Beim Befüllen des genannten 3,2 kg Wasserstoff für 1 min bei einem Druckabfall des Füllens Entleerungsrohr 7 5 m und einem Durchmesser von 20 mm ist ca. 1 kPa und der maximale Druckabfall über dem Siebrohr 4 5 10 m in der Länge und 25 mm Durchmesser ~ 100 kPa. diese Parameter Füllvolumen Gewährleistung ist nicht technische Schwierigkeiten.

Die Masse von Gas, durch ein Rohr 9 entlüften während einer Befüllung ausgestoßen wird Gasstrom auf den nach unten des inneren Gefäßes Kühl 2 bestimmt, der Wärmeverlust des inneren Gefäßes 2 des hermetischen Gehäuses 1 und die Zeit der Befüllung des Behälters. Gasverbrauch in der Abkühlung des Innenbehälters ₂ m die Masse des inneren Gefäßes 2 M _C die Wärmekapazität des Materials des Innenbehälters 2 mit _P und der Verdampfungswärme des flüssigen Gases durch r bezogenen

_M C · C P · (T ₀ -T - _M) = M _B · r,

wobei T ₀ - die Temperatur des Innenbehälters 2 , bevor Gas füllt;

T _F - die Temperatur des flüssigen Gases.

Daher wird die Gasströmung auf die Flüssigkeit zu reduzieren Abkühlung des Innenbehälters 2, muss es aus einem Material mit geringer Wärmekapazität und eine geringe Masse hergestellt werden. Also mit einer Rate von 0,25 kg Wasserstoff in den inneren Behälter 2 aus Stahl 03H20N16AG6 gemacht Abkühlung eine Wärmekapazität von 450 J / (kg · K) aufweist, ist das Gewicht des Innenbehälters 2 1 kg. Die Wandstärke des Innenbehälters 2 bis 3,2 kg flüssigem Wasserstoff wird ~ 0,15 mm betragen. Diese Wandstärke ist ausreichend, da Innenbehälter 2 kleinere mechanische Belastungen beim Füllen der Tanks auftreten, und nachdem Verdunstung wird mit Gas nur sein eigenes Gewicht belastet.

Abgedampft und Entladung aus dem Tank während des Auftankens Gas kann in einem besonderen Behälter gesammelt werden und dann in flüssigem oder gasförmigem Zustand verwendet.

Somit wird eine Reihe von neuen Funktionen in dem Stand der Technik nicht verfügbar ist, wird eine neue technische Ergebnis: schneiden Betankungskapazität und beseitigen den Verlust von Gas aus dem Behälter während der Lagerung.

FORDERUNGEN

Kapazität zum Speichern von Gas, umfassend ein abgedichtetes Gehäuse-Innenbehälter Rohr Ausfüllung Entleeren mit einer Absperreinrichtung Entlüftungsrohr mit einem Absperrventil, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter rund um den Innenbehälter-Bildschirm mit einer Leitung, die an der Oberseite des Innenbehälters angebracht ist und der Schirm hat Löcher, ihre Mundhöhle mit dem abgedichteten Gehäuse Berichterstattung darüber hinaus ein Ende des Siebrohr ist mit dem Entlüftungsrohr verbunden ist , und das andere Ende in den Hohlraum des inneren Behälters eingefügt ist , wobei das Verhältnis des inneren _V B zu dem abgedichteten Gehäusevolumen durch die Beziehung _V H Gefäßvolumen bestimmt wird

wobei:

• P - der Gasdruck in dem Behälter während der Lagerung, Pa;
• - Dichte gefüllter in den Innenbehälter des Flüssiggases, kg / ^m3;
• R - Gaskonstante von gefüllten Gas, J / (kg · K);
• T - Gastemperatur in dem Behälter während der Lagerung, K
• und Masse M von _C bestimmt das Verhältnis des Innenbehälters

wobei:

• M _B - Gasverbrauch zum Abkühlen des Innenbehälters, kg;
• r - Gasverdampfungswärme, J / kg;
• C _{P -} Wärmekapazität des Materials des Innenbehälters, J / (kg · K);
• T ₀ - die Anfangstemperatur des inneren Behälters, K;
• T _F - nachfüllbar Flüssigkeit Gastemperatur, K

Druckversion
Erscheinungsdatum 04.01.2007gg

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