Инертные газы - Фастовский В.Г.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 3.40. Цистерна емкостью 20 ж3 для перевозки жидкого
В 1959 г. была изготовлена первая автоцистерна, вмещающая 20 м3 жидкого гелия (рис. 3.40) [93]. Успешная эксплуатация этой цистерны позволила в течение 1966—1968 гг. организовать в больших масштабах перевозку жидкого гелия на далекие расстояния. С этой целью создан парк однотипных автоцистерн на полуприцепах и система распределительных станций, на которых осуществляется распределение жидкого и газообразного гелия между потребителями.
/СИ— \ 1 \ \
М1 с >> 1 ттгТ^— / / /
Рис. 3.41. Типовая цистерна емкостью 40 м3 для перевозки жидкою
гелия.
Устройство типовой цистерны гидравлической емкостью 40 м3, смонтированной на полуприцепе, показано на рис. 3.41 194]. Внутренний резервуар диаметром 2,210 м изготовлен из листовой нержавеющей стали толщиной 8,3 мм, а наружный защитный кожух диаметром 2,44 м — из углеродистой стали; в промежутке между стенками сосудов помещена экранно-ваку-умная теплоизоляция [64]. Во внутреннем резервуаре имеется система продольных и поперечных медных ребер, выравнивающих температуру в массе жидкого гелия и тем самым препятствующих быстрому нарастанию давления вследствие прогревания верхних слоев жидкости. Полная длина полуприцепа 12,2 м, ширина 2,44 м, габаритная высота 3,8 м; общая масса тягача и полуприцепа 32,2 т, а одного полуприцепа — 24,8 т. Тепло-приток к жидкому гелию составляет 25 ккал/ч; максимальное рабочее давление 8,8 ат (избыточное).
Заправка автоцистерн производится из стационарных хранилищ, вмещающих около 120 м3 жидкого гелия и установленных непосредственно на заводах, извлекающих гелий из природных газов. Доставка гелия к наиболее удаленным потребителям занимает не более 48 ч. Если автоцистерна полностью залита жидким гелием, то в момент прибытия к месту назначения (т. е. через 48 ч) давление в ней увеличивается до 1,8 ат (избыточное), что выше критического давления для гелия; в этом случае весь гелий переходит в газообразное состояние, но, находясь при очень низкой температуре, обладает большой плотностью. При необходимости доставить гелий в жидком со-
1
? 5
I
стоянии часть объема цистерны при заполнении оставляют свободной, что замедляет темп повышения давления (рис. 3.42) [94].
Распределительная станция, принимающая цистерну с холодным гелием, укомплектована оборудованием, позволяющим производить следующие основные операции: 1) газифицировать .жидкий гелий или нагревать холодный гелий, доставленный в цистерне, перед поступлением его в компрессор, служащий для заполнения баллонов газообразным гелием под высоким давлением; 2) заполнять дьюаровские сосуды жидким гелием из цистерны с отводом испаряющегося гелия через нагреватель в компрессор н закачкой его в баллоны.
Прибывшая на распределительную станцию цистерна ¦находится там до полного опорожнения, производящегося в соответствии со спросом на гелий со стороны потребителей. На станции нет систем дополнительной очистки гелия, поэтому обращается большое внимание на сохранение чистоты доставленного гелия, которая автоматически контролиру-¦ етсяз содержание кислорода й углеводородов в гелии не должно превышать 0,0004%, а водяного пара — 0,0002%.
* /
¦¦У Чу
о г 4 е 8 10 12 п Продолжительность хранения, сутки
Рис 3.42. Зависимость давления в цистерне с гелием емкостью 40 ж3 от времени « степени заполнения (а — свободный объем при заполнении, %).
Расчеты и опыт эксплуатации показали, что такая система распределения больших количеств гелия намного экономичнее перевозки его на специальных железнодорожных платформах с баллонами высокого давления (см. рис. 3.39). Считают, что использование одного автоприцепа с цистерной указанных размеров (см. рис. 3.41) дает экономию в 1,4 млн. долл. по сравнению с использованием железнодорожных платформ с баллонами [92]. В 1967 г. указанным способом перевезено более 5-106 м3 гелия.
В США практикуется также перевозка жидкого гелия воздушным путем в специальных подвесных дьюаровских сосудах емкостью 500, 1000 и 3800 л.
Для работы с жидким гелием служат дьюаровские сосуды емкостью 25, 50 и 100 л.
На заводах, извлекающих гелий из природных газов, установлены гелиевые ожижители большой производительности-
от 125 до 800 л/ч [95, 96]; суммарная их производительность
212
213
в настоящее время превышает 1500 л/ч жидкого гелия. Там же имеются стационарные резервуары большой емкости (110— 120 .и3) для жидкого гелия, из которых производится заправка автоцистерн.
В Советском Союзе промышленностью выпускаются гелиевые дьюаровские сосуды типа СД-10Г с экраном, охлаждаемым жидким азотом. Сосуд вмещает 10 л жидкого гелия, который испаряется со скоростью 70—100 см3 жидкости в сутки; расход жидкого азота около 2 л в сутки [60]. Разрабатываются и осваиваются промышленностью сосуды большей емкости.
Разделение изотопов инертных газов
Разделение изотопов за последние годы приобрело большое-практическое значение, что обусловило интенсивное развитие соответствующих технических методов, которые описаны в специальных руководствах, например в книге А. И. Бродского [97]. Мы вкратце остановимся на способах разделения изотопов инертных газов, указав на литературные источники, в которых читатель найдет подробные сведения по заинтересовавшим его-вопросам. В работе [27], в частности, приведен обзор способов выделения изотопов инертных газов и достигнутых в этой области результатов.
