Каскадная система розлива - Cascade filling system

Баллоны для хранения водорода в системе каскадного наполнения

А система каскадного наполнения это высокое давление газовый баллон система хранения, которая используется для заправки небольших баллонов со сжатым газом.[1][2] В некоторых случаях каждый из больших цилиндров заполнен компрессор, в противном случае они могут быть заполнены удаленно и заменены, когда давление будет слишком низким для эффективной передачи. Каскадная система позволяет заполнять небольшие цилиндры без компрессора. Кроме того, каскадная система полезна в качестве резервуара, позволяющего компрессору малой мощности удовлетворять потребность в заполнении нескольких небольших баллонов в тесной последовательности с более длительными промежуточными периодами, в течение которых баллоны для хранения могут перезаряжаться.

Принцип действия

Когда газ, содержащийся в баллоне под высоким давлением, может течь в другой баллон, содержащий газ с более низким давлением, давления выравниваются до значения где-то между двумя начальными давлениями. На равновесное давление влияет скорость переноса, так как на него влияет температура, но при постоянной температуре равновесное давление описывается выражением Закон Дальтона парциальных давлений и Закон Бойля для идеальных газов.

Формула для равновесного давления:

п3 = (P1× V1+ P2× V2) / (V1+ V2)
где P1 и V1 начальное давление и объем одного цилиндра
п2 и V2 начальное давление и объем другого цилиндра
и P3 - равновесное давление.

Примером может служить 100-литровый (внутренний объем) цилиндр (V1) под давлением до 200 бар (P1) заправка 10-литрового (внутреннего объема) баллона (V2) без давления (P2 = 1 бар) (в результате оба цилиндра выравниваются примерно до 180 бар (P3). Если затем использовать другой 100-литровый баллон с давлением на этот раз до 250 бар, чтобы «долить» 10-литровый баллон, в обоих этих баллонах давление будет равно примерно 240 бар. Однако, если бы сначала использовался 100-литровый баллон с более высоким давлением, 10-литровый баллон равнялся бы примерно 225 бар, а 100-литровый баллон с более низким давлением нельзя было бы использовать для его доливки. В каскадной системе хранения несколько больших баллонов используются для доведения небольшого баллона до желаемого давления, всегда сначала используется подающий баллон с самым низким допустимым давлением, затем баллон со следующим самым низким давлением и т. Д.

На практике теоретические переходы могут быть достигнуты только в том случае, если газы достигают температурного равновесия перед отключением. Это требует значительного времени, и для экономии времени можно согласиться с более низкой эффективностью. Фактический перенос может быть рассчитан с использованием общего уравнения состояния газа, если температура газа в баллоне точно измерена.

Использует

Комплекты для дыхания

Баллон с дыхательным комплектом можно заполнить до рабочего давления путем переливания из баллонов большего размера (часто 50 литров). (Чтобы упростить это, шейка цилиндра Сибе Горман Сальвус ребризер имели ту же резьбу, что и баллон для хранения кислорода, но противоположного пола, для прямой декантации.) Баллоны для хранения доступны в различных размерах, обычно от внутренней емкости от 50 литров до более 100 литров.[3]

В более общем случае для соединения заправочной панели или накопительного баллона с приемным баллоном используется шланг высокого давления, известный как заправочный хлыст.

Каскадное наполнение часто используется для смешивания при парциальном давлении дыхательный газ смеси для дайвинг, чтобы сэкономить на относительно дорогом кислороде, для найтрокс, и еще более дорогой гелий в тримикс или же гелиокс смеси.[2]

Заправка сжатым природным газом

Каскадное хранилище используется в сжатый природный газ (CNG) заправочные станции. Обычно используются три бака для сжатого природного газа, и автомобиль сначала будет заправляться топливом из одного из них, что приведет к неполному заполнению, возможно, до 2000 фунтов на квадратный дюйм для бака 3000 фунтов на квадратный дюйм. Второй и третий баки приблизят танк машины к 3000 фунтов на квадратный дюйм. На станции обычно есть компрессор, который наполняет резервуары станции, используя природный газ из инженерной сети. Это предотвращает случайное переполнение бака, которое может произойти в системе, использующей один топливный бак при более высоком давлении, чем целевое давление для автомобиля.

Хранение водорода

В каскадных системах хранения для хранение водорода, как например на водородные станции, ТРК A забирает водород из бака A, а колонка B забирает топливо из водородный бак B. Если дозатор A чрезмерно загружен, резервуар A истощится раньше, чем резервуар B. В этот момент дозатор A переключается на резервуар C. Затем резервуар C будет подавать в дозатор A и B и резервуар A, пока резервуар A не заполнится до такое же давление, как в резервуаре B, и дозаторы отключаются, после чего система управления закрывает регулирующие клапаны, чтобы переключиться в исходное состояние.[нужна цитата ][4]

Устройство системы

Принципиальная схема простой системы каскадного розлива

Цилиндры хранения могут использоваться независимо друг от друга в последовательности с использованием переносного переносного хомута с манометром и ручным спускным клапаном для перелива принимающего цилиндра до тех пор, пока не будет достигнуто соответствующее давление заполнения, или цилиндры хранения могут быть подключены к коллекторной системе и Панель управления наполнением с помощью одного или нескольких венчиков.

В идеале каждый баллон для хранения имеет независимое соединение с наполняющей панелью с манометром содержимого и клапаном подачи, предназначенным для этого баллона, а также манометр, подключенный к заправочной головке, чтобы оператор мог сразу увидеть следующее более высокое давление в баллоне хранения по сравнению к приемному баллону давления.

Баллоны для хранения могут наполняться дистанционно и подключаться к коллектору с помощью гибкого шланга при использовании или могут быть постоянно подключены и наполняться компрессором через специальную систему наполнения, которая может быть автоматизированной или управляемой вручную.

Предохранительный клапан избыточного давления обычно устанавливается на линии между компрессором и блоками хранения, чтобы защитить цилиндры от переполнения, и каждый цилиндр также может быть защищен разрывной диск.

Рекомендации

  1. ^ Миллар Иллинойс; Моулди PG (2008). «Сжатый воздух для дыхания - опасность зла изнутри». Дайвинг и гипербарическая медицина. Южнотихоокеанское общество подводной медицины. 38: 145–51. Получено 2009-02-28.
  2. ^ а б Харлоу, V (2002). Спутник кислородного хакера. Скорость полета Press. ISBN  0-9678873-2-1.
  3. ^ Размеры специального газового баллона В архиве 11 сентября 2008 г. Wayback Machine Продукты Air
  4. ^ Водородная заправочная станция Стр. 4. В архиве 26 июля 2007 г. Wayback Machine Неработающей ссылке

внешняя ссылка