Процессы в резервуаре при хранении кж.

Хранение в открытом сосуде сопровождается малой скоростью испарения, что в ряде случаев приводит к натеканию воздуха и загрязнению продукта.

Скорость подъема атмосферного давления dP_a/dτ может превышать рост равновесного давления в резервуаре -dP/dτ. Это означает, что если ( dP_a/dτ)>( dP/dτ), то возможно натекание воздуха. При суточной испаряемости жидкого кислорода 0.1% подсос воздуха произойдет уже при скорости подъема атмосферного давления 50 Па/час. Это возможно при транспортировке по горной дороге и в ряде других случаев. Поэтому большое распространение получило хранение с периодическим газосбросом в интервале избыточных давлений.

Рабочее давление в резервуарах с вакуумными видами изоляции обычно не меньше 0.17 МПа. Хранение с закрытым газосбросом позволяет экономить рабочий продукт.

Недостатки – уменьшается полезный объем сосуда и из-за прогрева жидкости происходит ее подпаривание в коммуникациях, что приводит к срыву насосных агрегатов.

Расчет хранения с закрытым газосбросом не вызывает трудностей, если температура продукта по объему однородна и меняется только по времени.

Р,МПа

2.0

1.5

1.0

0.5

N	φ0	N	φ0
1	0	5	0.3
2	0.05	6	0.7
3	0.1	7	0.9
4	0.15

1

7

2

6

3

5

Табл.9

Рост давления в равновесном процессе хранения жидкого кислорода в зависимости от количества подводимого тепла для различной начальной объемной доли пара:

0 16 32 48 64 (qτ/v)*10^-3 , кДж/м³

4

Рис.41

Оптимальное значение φ ≈ 0.3, выше и ниже которого время хранения КЖ без дренажа уменьшается.

τ, χ

30

24

18

12

6

0

Расчет

φ ≈ 0.3

Ниже показаны расчетные и экспериментальные кривые изменения времени бездренажного хранения жидкого азота до 0.6 МПа в промышленном резервуаре с V=14 м³.

0.2 0.4 0.6 0.8 (1- φ₀)

эксперимент

Рис.42

Отличие эксперимента от расчета объясняется неравновесностью процессов в резервуаре, так как температура верхних слоев жидкости растет быстрее, чем глубинных.

Т_ж.в

Т_ж

Н

Н, м

0.4

0.3

0.2

0.1

70 80 90 Т, К

V=0.1 м³ Азот

φ₀= 0.77

N	τ, χ
1	0
2	12
3	26
4	46
5	84

1 2 3 4 5

Табл.10

Рис.43

ΔT=T_ж.в- T_ж≤ 12-14 К и меняется в зависимости от τ и φ₀.

Наличие ΔT затрудняет расчет параметров и ухудшает эксплуатационные характеристики резервуаров.

Борьба с расслоением жидкости основана на перемешивании различными способами (рис. 44).

U

ухудшение изоляции

Рис.44

Расчет температурных полей в резервуаре возможен численными методами с применением ЭВМ, но только для ламинарного течения жидкости в пристенном слое (R_a=G_rP_r<10⁹).

В промышленных резервуарах наблюдается турбулентное течение(R_a<<10⁹), при котором невозможно применение полученных результатов. Используются приближенные методы, базирующиеся на приближенной физической модели.