Хранение некипящих криопродуктов в закрытых резервуарах с периодическим газосбросом

Современная тепловая защита резервуаров может обеспечить надёжную изоляцию криопродуктов от окружающей среды, минимальные теплопритоки и соответственно длительное хранение жидкостей без отвода паров.

В некипящем состоянии жидкость может храниться под давлением собственных паров и под давлением нейтрального газа ─ обычно гелия. Цель хранения в закрытом резервуаре под избыточным давлением ─ исключение загрязнения криопродуктов. Хранение под давлением собственных паров с периодическим газосбросом осуществляется в транспортных и стационарных резервуарах любых размеров применительно к жидким О₂, N₂ и Не, а под давлением нейтрального газа ─ к жидким Н₂ и СН₄. Криопродукты за время хранения находятся под избыточным давлением. Верхний предел давления, соответствующий началу открытия дренажа и отводу паров, определяется прочностью резервуара и может достигать 0,4…1МПа, а нижний предел 0,01…0,05МПа, соответствующий закрытию дренажа, определяется возможностью контроля давления закрытия, исключения подсоса воздуха и сопротивлением дренажной системы.

При закрытии дренажно-предохранительного клапана (ДПК) кипение жидкости прекращается и теплоприток расходуется в основном на повышение температуры жидкости. Она становится перегретой, а давление в резервуаре создаётся собственным паром.

При сбросе пара и падении давления нагретая жидкость вскипает из-за возникшего неравновесного состояния “давление ─ температура жидкости“. Часть внутренней энергии израсходуется на испарение, и температура продукта понизится до температуры кипения. Процесс “нагрев жидкости ─ сброс пара ─ охлаждение жидкости” периодически повторяется. В итоге потери жидкости на испарение без учёта выбрасываемых попутно частиц жидкости будут такими же, как при хранении с постоянно открытым дренажом.

Хранение жидкого О₂ и Н₂ в системах обеспечения электрохимических генераторов (ЭХГ) тока, жидкого N₂ в системах отвода тепла, где холодный газообразный азот используется в качестве хладагента и жидкого гелия в стационарных и транспортных резервуарах предусматривает максимально длительное хранение в резервуарах без открытия ДПК. Перегрев криопродуктов может быть и до закритического (газообразного) состояния, если прочность сосуда это допускает.

Тогда они могут использоваться как хладагенты при термостатировании и отводе теплоты от охлаждаемых объектов, а также в ЭХГ.

В стационарных условиях дренируемый холодный гелий может собираться в газгольдере, подогреваться, сжиматься в компрессоре и подаваться в баллоны ресиверной.

Максимальное время бездренажного хранения зависит от трёх параметров:

─ величины теплопритока к криопродукту, т.е. от качества тепловой защиты резервуара;

─ степени заполнения сосуда криопродуктом;

─ предельно допустимого давления в сосуде.

Жидкий водород и метан целесообразно хранить под давлением нейтрального газа. Гелий плохо растворяется в жидком водороде и поэтому его масса в газовой подушке остаётся практически постоянной. Наддув водородного резервуара гелием, например, до 5 атм. исключает натечку наружного воздуха и испарение водорода не будет до тех пор, пока температура кипения не достигнет равновесного состояния с давлением наддува. Вся подводимая теплота будет расходоваться в основном на повышение температуры жидкого водорода.

Дата добавления: 2015-10-28