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Fédération de Russie Patent RU2183300

STOCKAGE hydrogène liquide dans le réservoir gravitaire ET DISPOSITIF POUR SA MISE EN ŒUVRE

STOCKAGE hydrogène liquide dans le réservoir gravitaire ET DISPOSITIF POUR SA MISE EN ŒUVRE

Nom de l'inventeur. Sourds I.N; Starostin AN. Scherbakov AN. Cheliabinsk VF
Le nom du titulaire du brevet: Open Joint Stock Company "Rocket and Space Corporation" Energia "Korolev"
Adresse pour la correspondance: 141070, région de Moscou, Korolev, st .. Lénine, 4a, OAO RSC "Energia" nommé d'après SP Reine, propriété industrielle et de l'innovation département
Date de début du brevet: 08.11.2000

Méthode de stockage de liquide sous pression comprend l'extraction de vapeur d'hydrogène à partir du conteneur et de décharge dans l'environnement. Après la sélection d'une paire de mise en oeuvre ortokonversiyu. Après cette vapeur d'eau refroidie surface du réservoir avec un coussin de gaz, puis la partie de surface du récipient de liquide. Dispositif mettant en oeuvre le procédé comporte un récipient avec tuyau d'évacuation, et un boîtier de protection avec le composant de l'écran de drainage. L'écran est placé entre le récipient et l'enveloppe et est constitué de deux parties isolées l'une de l'autre. La partie supérieure de la vapeur échappe de la partie de sac et le conteneur a une surface intérieure noire est pas inférieure à 0,9. La partie inférieure de l'écran avec des liquides. En haut de l'écran est fixé par contact thermique paraortopreobrazovatel hydrogène. Connexion onduleur est connecté avec le tuyau de vidange, et une sortie - à une entrée de la partie supérieure. Rendement supérieur de l'écran est reliée à la partie inférieure d'admission. L'utilisation de l'invention augmente la durée de vie de l'hydrogène liquide et pour réduire sa perte.

DESCRIPTION DE L'INVENTION

L'invention se rapporte à la technologie cryogénique et peut être utilisé pour le stockage de l' hydrogène liquide dans les conditions de terrain fixes, quand il n'y a pas de mélange du fluide.

Le procédé analogique est un procédé de stockage de l'hydrogène liquide dans le réservoir [1], comprenant le stockage d'hydrogène liquide dans le réservoir et une évacuation sous pression du composant évaporé à travers le tuyau de vidange.

Un dispositif analogue est un dispositif pour le stockage d'hydrogène liquide dans le réservoir [2], comprenant un récipient à isolation thermique placé dans un boîtier de protection muni d'un drain d'un squelette de soupape de sécurité. Entre le réservoir et le boîtier est situé écran protivoizluchatelny.

L'inconvénient de ces solutions est la forte incidence que la stratification de la température dans le stockage de mode d'hydrogène liquide. La composante de la pression augmente trop vite, et la perte d'un composant avec une très grande drainage.

Méthodes de traitement de la stratification thermique sur la base du procédé de mélange du liquide dans les dispositifs de stockage à travers une variété de [3]. Ainsi, il est possible champ de température d'égalisation dans le liquide, mais il est impossible, non seulement pour éliminer la cause de la couche supérieure du liquide chauffé, mais même de réduire sa vitesse de formation. En outre, lorsque le liquide est agité dedans pour produire de l'énergie supplémentaire, dont une partie est transformée en chaleur.

Toutefois, il est connu que la formation de la couche supérieure dans le fluide cryogénique chauffé dans le stockage stationnaire dans une masse en grande partie grâce à l'afflux de chaleur vers le liquide à partir du haut "à chaud" dôme de la cuve et de la vapeur coussin. Refroidir la partie supérieure du récipient et un coussin de vapeur d'eau permet de réduire considérablement la vitesse de formation de la couche de surface chaude et, par conséquent, le taux d'augmentation de la pression dans le récipient.

Solution qui est utilisée dans le procédé [4] (prototype), où le gaz de refroidissement dans le coussin de vapeur est obtenue en déstabilisant gazodinamicheskoj (turbulence) dans l'écoulement de la vapeur lors de la vidange coussin de vapeur.

L'inconvénient de cette méthode est sa faible efficacité thermodynamique - mélange du gaz au-dessus du liquide ne soit pas trop efficace pour le refroidissement et associée à une assez grande perte de composants. La quantité de chaleur fournie à la partie supérieure du réservoir et du gaz à l'intérieur, ce qui ne diminue pas.

Le dispositif proposé est un réservoir de prototype pour le stockage d'hydrogène liquide avec des paires d'isolation sous vide et protivoizluchatelnym d'écran refroidi drainées [5]. L'inconvénient de cette conception est le fait que pas assez de gain de chaleur est décalé vers le liquide sur le dessus. Lorsque la pression de vidange dans le réservoir tombe composant assez rapidement la température du gaz au-dessus du liquide et la partie supérieure du récipient avec peu de changement. A cet égard, après la fin d'une couche de surface chaude du liquide de drainage (et avec elle la pression dans le récipient) est rapidement restauré. Cela nécessite le renouvellement de drainage et de composants conduit à une augmentation des pertes.

L'objet de nouvelles solutions techniques consiste à augmenter la durée de vie de l'hydrogène liquide et de réduire la perte en réduisant le taux de réduction de la couche superficielle de l'hydrogène liquide chaud après la réduction de la durée du drainage et de drainage.

Le problème est résolu en ce qu'après l'extraction à la vapeur ortokonversiyu réalisée par passage à travers paraortopreobrazovatel puis on l'a refroidi la partie supérieure du récipient avec un coussin de vapeur, après quoi - la partie inférieure, qui est liquide. Une exception est le fond de la cuve, ces paires ne sont pas refroidis.

Ceci permet d'obtenir plus de vapeur de refroidissement, par rapport à sa température dans la vapeur coussin [2].

Ainsi:

- Protégés par radiant flux de chaleur au réservoir par une veste chaude;

- Sélection (par écoulement de l'énergie rayonnante) à partir du sommet de la chaleur du réservoir de coussin de vapeur;

- Le gain de chaleur est limitée au côté du liquide et ne se limite pas à l'afflux de chaleur à partir de la face inférieure du fond.

Cela intensifie le brassage convectif du liquide et le champ de température égalise en elle;

- Transfert de chaleur réduit au corps de la partie supérieure du réservoir lui-même, une partie plus chaud vers le bas. Ceci permet de réduire la couche limite à chaud de la surface latérale du récipient et l'enlèvement du liquide chaud à la surface.

Le résultat technique du procédé et un appareil réalisant qu'il est possible de réduire considérablement le taux d'augmentation de la pression dans la cuve et ainsi augmenter le stockage de l'hydrogène et de réduire sa perte.

Le point est que dans le procédé de stockage de l'hydrogène liquide dans le réservoir par gravité, comprenant le stockage d'hydrogène liquide est mis sous pression, la sélection de sa paire de réservoirs et une paire de rejet dans l'environnement après l'extraction de la vapeur à partir du récipient, le porter ortokonversiyu, puis refroidi il surface du réservoir avec un coussin de gaz, et ensuite - la partie de surface du récipient de liquide.

Dispositif mettant en oeuvre le procédé comporte un récipient avec un tuyau de drainage, le couvercle de protection et l'élément de drainage de l'écran disposé entre le récipient et l'enveloppe, celle-ci que l'écran est constitué de deux isolées les unes des autres parties: la partie de blindage supérieure d'un réservoir de coussin de vapeur et ayant un degré de noirceur interne la surface d'au moins 0,9, et une partie de blindage inférieure avec le réservoir de liquide, tandis qu'à la partie supérieure de l'écran est fixé à paraortopreobrazovatel contact hydrogène thermique, dont l'entrée est reliée à la capacité de la conduite d'évacuation et la sortie - à l'entrée de la partie supérieure de l'écran, la sortie de la partie supérieure de l'écran, relié au fond d'entrée.

En raison de l'isolation thermique du réservoir à partir du côté supérieur du boîtier, et de la chaleur supplémentaire à partir de cette partie du récipient est augmentée pendant la formation de la couche supérieure de l'hydrogène liquide chauffé dans le réservoir. Dans le même but est de limiter les fuites de chaleur du liquide depuis le côté, sans apport de chaleur de limitation par le bas, du fond du récipient. Cette dernière mesure réduit le "loin" composant chaud le long des murs sur la surface liquide et favorise le mélange convectif du liquide dans le récipient simultanément. Ainsi, l'effet de l'effet "dôme chaud" se traduit par un «fonds chauds».

Pour un meilleur refroidissement de la partie supérieure du réservoir (couverture de vapeur et situé là) refroidi séparément de la partie inférieure du récipient. A cet effet, une paire d'hydrogène liquide absorbant le rayonnement de chaleur externe.

Pour éliminer la chaleur de la partie supérieure du réservoir, ces paires est encore refroidi par passage à travers un atome d'hydrogène ortoparopreobrazovatel, où le paraortokonversiya d'hydrogène marchant avec absorption de chaleur [21. Ensuite, la température de la vapeur est inférieure à celle du récipient de coussin de vapeur et de la direction du rayonnement thermique à proximité de la partie supérieure du conteneur est inversé - il devient dirigé à partir du conteneur. La capacité d'absorption de la partie supérieure de l'écran doit être, bien entendu, au maximum. Comme le montrent les calculs de chaleur est efficace, si l'émissivité de l'écran est d'au moins 0,9.

STOCKAGE hydrogène liquide dans le réservoir gravitaire ET DISPOSITIF POUR SA MISE EN ŒUVRE

Après refroidissement, la partie supérieure du récipient est orienté pour coupler son refroidissement inférieur. Il ne protège pas le fond du récipient de manière à favoriser la formation de courants de convection ascendant détruisant la couche de surface chaude.

Schéma du dispositif représenté sur le dessin, lorsque cela est indiqué:

1 - réservoir avec de l'hydrogène liquide, 2 - partie supérieure de l'écran avec le composant de drainage, 3 - la partie inférieure de l'écran, 4 - hydrogène paraortopreobrazovatel, 5 - isolant entretoise (peut être absent), 6 - tuyau de vidange de la vanne. Le boîtier dans le dessin est pas représenté.

Le dispositif met en oeuvre la méthode de la manière suivante. Lorsque de l'hydrogène stocké augmente la température du liquide de la couche supérieure et le coussin d'air dans la vapeur augmentant ainsi la pression dans le récipient.

1. Lorsque la pression dans le conteneur atteint un niveau prédéterminé, produisant de la sélection du récipient à gaz, laquelle soupape ouvre le conduit d'évacuation 6.

2. Ensuite, le paraortokonversiyu vapeur sélectionné en le faisant passer à travers un paraortopreobrazovatel d'hydrogène 4.

3. Après passage à travers les quatre paires paraortopreobrazovatel refroidi et alimenté à la partie supérieure de l'écran 2. Dans ce cas, non seulement protégé par la fuite de chaleur dans le récipient extérieur par une enveloppe, et la chaleur est extraite à partir de la partie supérieure du récipient. Par conséquent, non seulement diminue rapidement la pression du gaz dans le récipient, mais aussi sa température.

4. Après le refroidissement, la partie supérieure de l'écran (capacité) d'une paire est envoyée au bas de l'écran 3. Dans ce cas, le fond du récipient ne soit pas protégé contre un apport de chaleur externe.

Ainsi, la méthode proposée et son dispositif de mise en oeuvre permet de résoudre le problème de l'augmentation de la durée de vie de l'hydrogène liquide et en réduisant ses pertes au cours du stockage.

Livres d'occasion

1. Rozhkov IV et al., "Préparation d'hydrogène liquide." "Chemistry", 1967, p. 158-168.

2. «Hydrogène. Propriétés, la réception, le stockage ..." Handbook ed. DY Hambourg, M. "Chemistry", 1989, pp. 57-65, 213-214.

3. "système cryogénique liquide." Filin NV Boulanov AB Leningrad, génie mécanique, 1985, p. 35-37.

4. Procédé de composant de stockage cryogénique. US Pat. 2002990, F 17 C 3/00.

5. "Le stockage à long terme des liquides cryogéniques." AB Fradkov Automatisation et technologies modernes. N 11, 1997.

REVENDICATIONS

1. Procédé pour le stockage d'hydrogène liquide dans le réservoir par gravité, comprenant le stockage d'hydrogène liquide sous une surpression, la sélection de la vapeur de la capacité et de la vapeur libérée dans l'environnement, caractérisé en ce que, après l'extraction de la vapeur à partir du récipient est réalisée ortokonversiyu elle, la surface, puis il est refroidi du réservoir avec un coussin de gaz, et ensuite - la partie de surface du récipient de liquide.

2. Le dispositif réalisant le procédé selon la revendication 1, comprenant un récipient avec un tuyau d'évacuation, et un boîtier de protection avec le composant de l'écran de drainage disposé entre le réservoir et le carter, il est constitué de deux écrans de pièces isolées, la partie supérieure du conteneur de blindage avec de la vapeur coussin et ayant une émissivité interne de surface non inférieure à 0,9, et une partie inférieure du conteneur de blindage avec le liquide, tandis que dans la partie supérieure de l'écran est fixé à un atome d'hydrogène thermique contact paraortopreobrazovatel, dont l'entrée est reliée à la capacité de la conduite d'évacuation et la sortie - à une entrée de la partie supérieure écran, la sortie de la partie supérieure de l'écran est reliée à la partie inférieure d'admission.

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Date de publication 26.02.2007gg