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Erfindung
Russische Föderation Patent RU2183300

STORAGE flüssigem Wasserstoff im Tank unter SCHWERE UND GERÄT FÜR SEINE UMSETZUNG

STORAGE flüssigem Wasserstoff im Tank unter SCHWERE UND GERÄT FÜR SEINE UMSETZUNG

Name des Erfinders:. Deaf I.N; Starostin AN. Scherbakov AN. Cheliabinsk VF
Der Name des Patentinhabers: Open Joint Stock Company "Rocket und Space Corporation" Energia "Koroljow"
Korrespondenzanschrift: 141070, Region Moskau, Korolev, st .. Lenin, 4a, OAO RSC "Energia" nach SP benannt Königin, gewerbliche Schutzrechte und Innovationsabteilung
Startdatum des Patents: 2000.11.08

Verfahren zum Speichern von unter Druck stehende Flüssigkeit enthält Wasserstoff Dampfentnahme aus dem Behälter und münden in die Umwelt. Nach der Auswahl eines Paares ihrer Durchführung ortokonversiyu. Nach dieser Dampf gekühlten Oberfläche des Behälters mit einem Gaspolster, und dann des Flüssigkeitsbehälters dem Oberflächenteil. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einem Behälter mit Drainagerohr und ein Schutzgehäuse mit Entwässerungssieb Komponente. Das Sieb wird zwischen dem Behälter und dem Gehäuse angeordnet ist und aus zwei isolierte Teile voneinander hergestellt. Der obere Teil des Dampfes entweicht aus dem Beutelabschnitt und der Behälter hat eine schwarze innere Oberfläche nicht kleiner als 0,9 ist. Der untere Teil der Abschirmung mit Flüssigkeiten. Am oberen Rand des Bildschirms wird mit thermischen Kontakt paraortopreobrazovatel Wasserstoff gesichert. Vorzeicheninverter ist mit der Ablaufleitung verbunden ist, und einem Ausgang - mit einem Eingang der Spitze. Yield oben auf dem Bildschirm ist mit dem Einlass Boden verbunden. Die Verwendung der Erfindung wird die Haltbarkeit von flüssigem Wasserstoff zu erhöhen und den Verlust zu reduzieren.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft die kryogene Technologie und kann für die Lagerung von flüssigem Wasserstoff in den stationären Bodenbedingungen verwendet werden, wenn keine Durchmischung des Fluids ist.

Das analoge Verfahren ist ein Verfahren zur Speicherung von flüssigem Wasserstoff in den Behälter [1], umfassend das Speichern von flüssigem Wasserstoff in den Behälter und einen unter Druck stehenden Abgabe der verdampften Komponente durch die Ablaufleitung.

Eine analoge Vorrichtung ist eine Vorrichtung zur Lagerung von flüssigem Wasserstoff in den Behälter [2], ein Gefäß mit einer Wärmeisolierung in einem Schutzgehäuse mit einem Ablauf mit einem Sicherheitsventil versehen Rückgrats angeordnet umfasst. Zwischen dem Tank und dem Gehäuse protivoizluchatelny Bildschirms.

Der Nachteil dieser Lösungen ist die starke Wirkung, die die Temperaturschichtung in der Lagerung von Flüssigwasserstoff-Modus. Die Druckkomponente wächst zu schnell, und der Verlust einer Komponente mit sehr hoher Drainage.

Methoden der mit Temperaturschichtung Umgang auf dem Mischvorgang der Flüssigkeit anhand in den Speichereinrichtungen durch eine Vielzahl von [3]. Somit ist es möglich equalize Temperaturfeldes in der Flüssigkeit, aber es ist nicht nur unmöglich, die Ursache der oberen Schicht der erwärmten Flüssigkeit zu beseitigen, sondern auch ihre Bildungsgeschwindigkeit zu reduzieren. Außerdem, wenn die Flüssigkeit in sie gerührt zusätzliche Energie zu machen, von der ein Teil in Wärme umgewandelt wird.

Es ist jedoch bekannt, dass die Bildung der oberen Schicht in dem erhitzten kryogene Fluid in seiner stationären Lagerung in einem Schwerkraft weitgehend durch den Zufluß von Wärme auf die Flüssigkeit von oben "heißen" Tankdom und Dampfpolsters angetrieben. Kühlen des oberen Teils des Behälters und einem Dampfpolster im wesentlichen die Geschwindigkeit der Bildung des warmen Oberflächenschicht, zu reduzieren und damit die Geschwindigkeit der Druckerhöhung in dem Gefäß.

Die Lösung wird bei dem Verfahren [4] (Prototyp), wobei das Kühlgas in Dampfpolster verwendet durch Destabilisierung gazodinamicheskoj (Turbulenz) in dem Dampfströmung erreicht wird, wenn Dampfpolster zu entleeren.

Der Nachteil dieses Verfahrens ist seine geringe thermodynamischen Wirkungsgrad - Mischen des Gases über der Flüssigkeit nicht zu effizient zum Kühlen und mit einem ziemlich großen Anteil Verlusten verbunden. Die Wärmemenge, mit dem oberen Teil des Tanks zugeführt, und das Gas im Inneren, also nicht reduziert.

Die vorgeschlagene Vorrichtung ist ein Prototyp Tank zur Speicherung von flüssigem Wasserstoff mit Vakuumisolierung und Bildschirm protivoizluchatelnym abgekühlte abgetropft Paare [5]. Der Nachteil dieser Konstruktion ist die Tatsache, dass nicht genügend Wärmegewinn auf die Flüssigkeit auf der Oberseite versetzt ist. Wenn Entwässerungsdruck im Tank fällt Komponente schnell genug, um die Temperatur des Gases über der Flüssigkeit und der Oberseite des Behälters mit wenig Veränderung. In diesem Zusammenhang wird nach Beendigung eines warmen Oberflächenschicht aus Drainageflüssigkeit (und damit der Druck in dem Behälter) werden schnell wiederhergestellt. Dies erfordert Erneuerung der Entwässerung und Komponente führt zu erhöhten Verlusten.

Gegenstand der neuen technischen Lösungen ist es, die Haltbarkeitsdauer von flüssigem Wasserstoff zu erhöhen und den Verlust zu reduzieren, indem die Rate der Verringerung in der Oberflächenschicht des warmen flüssigen Wasserstoff nach der Reduktion der Entwässerung und Entwässerungsdauer zu reduzieren.

Das Problem ist, daß nach seiner Anzapfdampf ortokonversiyu durch Hindurchleiten durch paraortopreobrazovatel ausgeführt gelöst und dann wurde sie obere Teil des Behälters mit einem Dampfpolster, wonach abgekühlt - der untere Teil, die Flüssigkeit ist. Eine Ausnahme ist der Boden des Gefäßes, die paarweise nicht gekühlt werden.

Dies stellt eine zusätzliche Kühldampf, im Vergleich zu seiner Temperatur in der Dampfpolsters [2].

Auf diese Weise:

- Abgeschirmt durch Strahlungswärmestrom in den Tank durch eine warme Jacke;

- Ausgewählte (durch Abfluss von Strahlungsenergie) von der Spitze der Wärme aus dem Dampfpolster Tank;

- Wärmeverstärkung wird auf der Flüssigkeitsseite begrenzt und ist nicht auf den Zustrom von Wärme von der Unterseite des Bodens begrenzt.

Dies verstärkt die konvektive Durchmischung der Flüssigkeit und das Temperaturfeld gleicht in it out;

- Geringere Wärmeübertragung auf den Körper von der Oberseite des Tanks selbst, wärmeren Teil nach unten. Dadurch verringert sich die warme Grenzschicht an der Seitenfläche des Behälters und Entfernen der warmen Flüssigkeit auf die Oberfläche.

Das technische Ergebnis des Verfahrens und der Vorrichtung ist es zu bemerken möglich signifikant die Rate der Druckerhöhung in dem Gefäß zu reduzieren und dadurch die Speicherung von Wasserstoff zu erhöhen und den Verlust zu reduzieren.

Der Punkt ist, dass in dem Verfahren zur Speicherung von flüssigem Wasserstoff in den Behälter unter der Schwerkraft, bestehend aus flüssigem Wasserstoff Speicherung unter Druck gesetzt wird, wobei die Auswahl von seinem Paar von Tanks und ein Paar von Entladungs ​​in die Umwelt nach dem Abzapfen von Dampf aus dem Behälter, tragen sie ortokonversiyu, dann abgekühlt er Oberfläche des Behälters mit einem Gaspolster, und dann - der Oberflächenabschnitt des Flüssigkeitsbehälters.

Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einem Behälter mit Abflussrohr, die Schutzabdeckung und die Bildschirmdrainage Komponente zwischen dem Behälter und dem Mantel angeordnet ist, darin der Bildschirm von zwei voneinander Teile getrennt hergestellt wird: die obere Abschirmungsabschnitt mit einem Dampfpolster Tank und mit einem Grad der Schwärze Innen die Oberfläche von mindestens 0,9 und einer unteren Abschirmungsteil mit dem Flüssigkeitsbehälter, während an der Oberseite des Bildschirms mit thermischem Kontakt Wasserstoff paraortopreobrazovatel befestigt ist, dessen Eingang mit dem Ablaufrohr Kapazität verbunden ist, und der Ausgang - mit dem Eingang des oberen Teils des Bildschirms, den Ausgang der Oberseite des Bildschirms verbunden mit dem Einlass Unterseite.

Aufgrund der Wärmeisolierung des Behälters von der Oberseite des Gehäuses, und wie aus diesem Teil des Gefäßes zusätzliche Wärme während der Bildung der oberen Schicht der erwärmten flüssigen Wasserstoffs in dem Tank erhöht. Demselben Zweck ist von der Seite eine Wärmeleckage von Flüssigkeit zu begrenzen, ohne Einschränkung Wärmezufuhr von unten, von der Unterseite des Gefäßes. Letztere Maßnahme reduziert die "weg" hot Komponente entlang der Wände auf der Flüssigkeitsoberfläche und fördert gleichzeitig konvektive Durchmischung der Flüssigkeit in dem Behälter. Somit übersetzt der Wirkung von "hot dome" -Effekt in eine "warme Böden".

Für eine bessere Kühlung des Tank-Top (Dampfdecke und dort gelegen) gekühlt getrennt von dem unteren Teil des Behälters. Zu diesem Zweck ist ein Paar von flüssigem Wasserstoff absorbierenden externen Wärmestrahlung.

Zum Entfernen von Wärme aus dem oberen Teil des Tanks wird diese Paare weiter gekühlt, indem sie durch ortoparopreobrazovatel Wasserstoff vorbei, wo der Wasserstoff paraortokonversiya mit Wärmeabsorption zu Fuß [21. Danach wird die Dampftemperatur niedriger als der Dampfpolster Gefäß und der Richtung der Wärmestrahlung in der Nähe der Oberseite des Behälters umgekehrt ist - es wird von dem Behälter gerichtet ist. Die Absorptionskapazität des oberen Teils des Bildschirms sollte selbstverständlich sein, maximal. Wie durch Berechnungen der Wärme gezeigt ist wirksam, wenn das Emissionsvermögen des Bildschirms mindestens 0,9 ist.

STORAGE flüssigem Wasserstoff im Tank unter SCHWERE UND GERÄT FÜR SEINE UMSETZUNG

Nach dem Abkühlen wird die Oberseite des Behälters zu koppeln seiner Unterseite Kühl gerichtet. Es nicht den Boden des Gefäßes abschirmen, um die Bildung von Konvektionsströmen gefördert warmen Oberflächenschicht aufsteigend zu zerstören.

Diagramm der Vorrichtung in der Zeichnung gezeigt, wo angegeben:

1 - Tank mit flüssigem Wasserstoff, 2 - oberen Teil des Bildschirms mit der Drainage Komponente, 3 - der untere Teil des Bildschirms, 4 - Wasserstoff paraortopreobrazovatel, 5 - isolierenden Abstandshalter (kann fehlen), 6 - Ventil Ablaufrohr. Das Gehäuse in der Zeichnung nicht dargestellt ist.

Das Gerät implementiert das Verfahren wie folgt. Wenn gespeicherte Wasserstoff die Temperatur der Flüssigkeit der oberen Schicht und dem Gaspolster in der Dampf Erhöhung in dem Behälter der Druck erhöht damit.

1. Wenn der Druck in dem Behälter einen vorbestimmten Pegel erreicht, um die Auswahl des Behältergas erzeugt, das Ventil die Ablaufleitung 6 mündet.

2. Dann wird Dampf der ausgewählte paraortokonversiyu indem es durch ein Wasserstoff paraortopreobrazovatel 4 vorbei.

3. Nach der durch die vier Paare paraortopreobrazovatel Passieren abgekühlt und eingespeist an den oberen Teil des Bildschirms 2. In diesem Fall nicht nur durch die Wärmeleckage an dem äußeren Behälter durch ein Gehäuse abgeschirmt, und Wärme wird aus dem oberen Teil des Behälters entnommen. Als Ergebnis verringert sich nicht nur schnell Druckgas in den Behälter, sondern auch die Temperatur.

4. Nach dem Abkühlen wird die Oberseite des Bildschirms (Kapazität) eines Paars an der Unterseite des Bildschirms gesendet wird, 3. In diesem Fall wird der Boden des Behälters nicht von einer externen Wärmeeintrag geschützt.

Somit löst das vorgeschlagene Verfahren und seiner Durchführungsvorrichtung das Problem der Haltbarkeit von flüssigen Wasserstoffs zu erhöhen und ihre Verluste während der Lagerung zu reduzieren.

Gebrauchte Bücher

1. Rozhkov IV et al., "Herstellung von flüssigem Wasserstoff." "Chemie", 1967, Seite 158-168.

2. "Wasserstoff. Eigenschaften, den Empfang, Lagerung ..." Handbuch ed. DY Hamburg, M. "Chemie", 1989, S.. 57-65, 213-214.

3. "Liquid Kryo-System." Filin NV Bulanov AB Leningrad, Maschinenbau, 1985, S.. 35-37.

4. Verfahren nach einem der kryogenen Speicherkomponente. Das US-Patent. 2002990, F 17 C 3/00.

5. "Langzeitlagerung von kryogenen Flüssigkeiten." Fradkow AB Automation und moderne Technologien. 11 N 1997.

FORDERUNGEN

1. Verfahren zur Speicherung von flüssigem Wasserstoff in den Behälter unter der Schwerkraft, umfassend das Speichern von flüssigem Wasserstoff unter Überdruck, wobei die Auswahl der Kapazität und Wasserdampf in die Umgebung freigesetzt, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Extraktion von Dampf aus dem Behälter ortokonversiyu es getragen wird, dann wird sie abgekühlt Oberfläche des Tanks mit einem Gaspolster, und dann - dem Oberflächenabschnitt des Flüssigkeitsbehälters.

2. Vorrichtung Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, die ein Gefäß mit einem Abflussrohr umfasst, und einem Schutzgehäuse mit Komponente Entwässerungssieb zwischen dem Behälter angeordnet ist und das Gehäuse, es besteht aus zwei Bildschirm von isolierten Teilen, dem oberen Teil des Abschirmungsbehälter mit Dampf Kissen und eine innere Oberfläche Emissivität von nicht weniger als 0,9, und einen unteren Abschnitt des Abschirmungsbehälters mit der Flüssigkeit, während am oberen Rand des Bildschirms mit thermischem Kontakt paraortopreobrazovatel Wasserstoff befestigt ist, dessen Eingang mit dem Ablaufrohr Kapazität verbunden, und der Ausgang - auf einen Eingang des Oberteils Bildschirm, der Ausgang des oberen Teil des Bildschirms ist mit dem Einlass Boden verbunden.

Druckversion
Erscheinungsdatum 26.02.2007gg