RU2190456C2

RU2190456C2 - Mass-exchange device for reduction of oxygen concentration in sealed-up room

Info

Publication number: RU2190456C2
Application number: RU2000119912A
Authority: RU
Inventors: Н.И. Мамаев; З.М. Алиев
Original assignee: Дагестанский государственный университет
Priority date: 2000-07-25
Filing date: 2000-07-25
Publication date: 2002-10-10

Abstract

FIELD: hydraulic and heat engineering; fire protection; reduction of oxygen concentration during storage of products; fire fighting and fire prevention. SUBSTANCE: device has cylindrical housing, sprinkling unit, combustion unit and sprinkling liquid receiver; housing consists of three coaxial cylinders welded together in upper butt portion; circular combustion unit is mounted between inner and middle cylinders in lower portions; this combustion unit embraces inner cylinder which is provided with gas supply holes over its perimeter; gas is ignited with the air of remote ignition system; space between middle and external cylinders is filled with water to avoid convective heat transfer to external medium; upper portion of inner cylinder is provided with holes for ejection of combustion products; sprinkling liquid receiver is provided with ports for escape of cooled medium into room. EFFECT: enhanced efficiency of O₂ concentration in room to be sealed-up. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области гидротеплотехники и к области пожарной защиты, а более конкретно к технике массо- и теплообмена, и может быть использовано для снижения концентрации О₂ при хранении продуктов, а также для предупреждения пожаров.The invention relates to the field of hydrothermal engineering and to the field of fire protection, and more specifically to the technique of mass and heat transfer, and can be used to reduce the concentration of O ₂ during storage of products, as well as to prevent fires.

Известно массообменное устройство для снижения концентрации кислорода в герметизируемом помещении, используемом для хранения (патент WO 93/17941, кл. В 65 D 90/44, 2 с.). Known mass transfer device to reduce the concentration of oxygen in a sealed room used for storage (patent WO 93/17941, CL 65 D 90/44, 2 C.).

Общим признаком заявленного устройства и наиболее близкого аналога является то, что устройство содержит корпус. A common feature of the claimed device and the closest analogue is that the device contains a housing.

Технический результат, достигаемый в заявленном изобретении, заключается в повышении эффективности снижения концентрации О₂ в герметизируемом помещении.The technical result achieved in the claimed invention is to increase the efficiency of reducing the concentration of O ₂ in a sealed room.

Для достижения этого технического результата устройство, включающее корпус цилиндрической формы, узел орошения, узел горения и сборник орошающей жидкости, выполнено таким образом, что корпус представлен в форме трех соосных цилиндров, сваренных между собой в верхней торцевой части, между внутренним и средним цилиндрами в нижней части устанавливает узел горения кольцевой формы, опоясывающий внутренний цилиндр, по периметру которого предусмотрены отверстия для подачи газа, который поджигается с помощью систем дистанционного поджига, при этом пространство между средним и внешним цилиндрами для исключения теплоотдачи во внешнюю среду заполняется водой, а в верхней части внутреннего цилиндра предусмотрены отверстия для эжектирования продуктов сгорания газа, а сборник орошаемой жидкости имеет окна для выхода охлажденной газовоздушной среды в объем помещения. To achieve this technical result, a device comprising a cylindrical-shaped body, an irrigation unit, a combustion unit, and an irrigation fluid collector is configured so that the body is in the form of three coaxial cylinders welded together in the upper end part, between the inner and middle cylinders in the lower installs a ring-shaped combustion unit encircling the inner cylinder, along the perimeter of which there are openings for supplying gas, which is ignited using remote ignition systems, etc. and the space between the middle and external cylinders is filled with water to prevent heat transfer to the external environment, and openings are provided in the upper part of the inner cylinder for ejecting gas combustion products, and the collector of irrigated liquid has windows for the exit of the cooled gas-air medium into the room volume.

Предлагаемое массообменное устройство иллюстрируется чертежом. The proposed mass transfer device is illustrated in the drawing.

Устройство содержит сборник рабочей жидкости 1, насос 2, распыливающее устройство 3, корпус цилиндрической формы, включающий три соосных цилиндра: внутренний 4 с отверстиями 5 в верхней части для эжектирования продуктов сгорания, средний 6 и внешний 7; емкость для хранения газа 8, узел горения в виде коллектора 9 и устройство для дистанционного поджига горючего газа 10. При этом все цилиндры в верхней торцевой части сварены между собой, а в нижней - только средний и внешний цилиндры. Между внутренним и сваренными средним и внешним цилиндрами предусмотрено открытое пространство для подвода воздуха к узлу горения, а пространство между средним и внешним цилиндрами заполнено водой. The device contains a collection of working fluid 1, pump 2, a spray device 3, a cylindrical body, including three coaxial cylinders: inner 4 with holes 5 in the upper part for ejecting combustion products, middle 6 and outer 7; a gas storage tank 8, a combustion unit in the form of a collector 9 and a device for remote ignition of combustible gas 10. Moreover, all the cylinders in the upper end part are welded together, and in the lower one only the middle and external cylinders. Between the inner and welded middle and outer cylinders there is an open space for supplying air to the combustion unit, and the space between the middle and outer cylinders is filled with water.

Устройство работает следующим образом. Сборник рабочей жидкости 1 наполняют рабочей жидкостью (например, водой или специальным раствором) на 80-85%, включают насос 2 и через распыливающее устройство 3 рабочую жидкость подают во внутреннюю полость цилиндра 4, эжектируя газовоздушную среду из объема помещения. The device operates as follows. The collection of working fluid 1 is filled with working fluid (for example, water or a special solution) by 80-85%, the pump 2 is turned on and the working fluid is supplied through the spraying device 3 into the internal cavity of the cylinder 4, ejecting the gas-air medium from the room volume.

Для создания обедненной кислородом среды из емкости 8 подают горючий газ (например, пропан-бутан или водород) в узел горения 9, расположенный между внутренним 4 и средним 6 цилиндрами, включают систему дистанционного поджига 10 и принудительно организуют процесс горения. При этом вследствие сгорания газа кислород в объеме помещения снижается, продукты сгорания газа эжектируются через отверстия 5 внутрь 4, где охлаждаются на струях и каплях рабочей жидкости и поступают в помещение через окна сборника 1. To create an oxygen-depleted medium from the tank 8, combustible gas (for example, propane-butane or hydrogen) is supplied to the combustion unit 9, located between the inner 4 and middle 6 cylinders, include a remote ignition system 10 and forcefully organize the combustion process. In this case, due to gas combustion, oxygen in the volume of the room is reduced, the products of gas combustion are ejected through holes 5 into 4, where they are cooled by jets and drops of the working fluid and enter the room through the windows of the collector 1.

Таким образом достигается принудительное связывание кислорода в объеме помещения за счет сжигания газа и одновременное охлаждение продуктов сгорания газа. Устройство может быть использовано в нескольких вариантах. Thus, forced binding of oxygen in the volume of the room due to gas combustion and simultaneous cooling of the gas combustion products is achieved. The device can be used in several versions.

Вариант 1. Использование устройства для предупреждения возникновения пожара (например, в помещении с материальными ценностями). При этом в качестве горючего газа используют газ пропан-бутан (или любой природный газ). Устройство устанавливают в охраняемом помещении, помещение герметизируют, подают газ к узлу горения, включают систему дистанционного поджига и насос и подают рабочую жидкость к распыливающему устройству. После принудительного снижения концентрации кислорода до 10-13 об.% прекращают подачу газа, а после охлаждения смеси газов до температуры рабочей жидкости останавливают насос. В процессе длительного хранения материальных ценностей контролируют температуру и концентрацию кислорода. Option 1. Use of a device to prevent a fire (for example, in a room with material values). In this case, propane-butane gas (or any natural gas) is used as combustible gas. The device is installed in a protected room, the room is sealed, gas is supplied to the combustion unit, the remote ignition system and pump are turned on, and the working fluid is supplied to the spray device. After a forced decrease in oxygen concentration to 10-13 vol.%, The gas supply is stopped, and after cooling the gas mixture to the temperature of the working fluid, the pump is stopped. During the long-term storage of material assets, temperature and oxygen concentration are controlled.

Вариант 2. Устройство используется для тушения пожара. При возникновении пожара все операции повторяются, как и в варианте 1. Возникший пожар локализуется, а затем и ликвидируется, не допуская его развития до критических размеров. Option 2. The device is used to extinguish a fire. In the event of a fire, all operations are repeated, as in option 1. The resulting fire is localized and then eliminated, preventing its development to critical sizes.

Вариант 3. Устройство используется для принудительного создания обедненной (до 6-7 об.%) кислородом среды в герметизируемом помещении хранилища. Для этого в качестве горючего газа используют водород. Хранилище (например, объемом 1000 м²) загружают фруктами или овощами на 90%. При этом в свободном объеме будет содержаться 30 кг кислорода. Для снижения концентрации кислорода до 7 об.% необходимо связать 20 кг О₂. Расчетное количество водорода определяют из уравнения реакции 2Н₂+О₂-->2Н₂O, из которого видно, что 1 кг Н₂ связывает 8 кг О₂. Таким образом, для связывания 20 кг О₂ необходимо сжечь в предлагаемом устройстве 2,5 кг водорода. Операции по связыванию кислорода такие же, как и в вариантах 1, 2.Option 3. The device is used to force the creation of a depleted (up to 6-7 vol.%) Oxygen medium in a sealed storage room. For this, hydrogen is used as a combustible gas. Storage (for example, a volume of 1000 m ² ) is loaded with fruits or vegetables at 90%. In this case, 30 kg of oxygen will be contained in the free volume. To reduce the oxygen concentration to 7 vol.% It is necessary to bind 20 kg of O ₂ . The calculated amount of hydrogen is determined from the reaction equation 2H ₂ + O ₂ -> 2H ₂ O, which shows that 1 kg of H ₂ binds 8 kg of O ₂ . Thus, to bind 20 kg of O ₂ it is necessary to burn 2.5 kg of hydrogen in the proposed device. The oxygen binding operations are the same as in options 1, 2.

В процессе длительного хранения продуктов контролируют концентрации О₂ и температуру в объеме помещения. В случае необходимости (разгерметизация, подсос воздуха и т.п.) операции повторяют для снижения концентрации О₂.During the long-term storage of products, O ₂ concentrations and temperature in the room volume are controlled. If necessary (depressurization, air leaks, etc.), the operations are repeated to reduce the concentration of O ₂ .

Предлагаемое устройство выгодно отличается от известного высокой эффективностью и широким диапазоном его использования. The proposed device compares favorably with the known high efficiency and a wide range of its use.

Таким образом, предлагаемое устройство просто в обслуживании, надежно и позволяет расширить диапазон его использования в различных областях народного хозяйства. Thus, the proposed device is easy to maintain, reliable and allows you to expand the range of its use in various areas of the national economy.

Claims

Mass-transfer device for reducing oxygen concentration in a sealed room, comprising a housing, characterized in that the device comprises an irrigation unit, a pump, an irrigation fluid collector, the housing being made in the form of three coaxial cylinders welded together in the upper end part, between the inner and middle the lower part has a ring-shaped combustion unit encircling the inner cylinder, along the perimeter of which there are openings for supplying gas, to which a remote ignition system is connected, and the space between the middle and external cylinders is filled with water to exclude heat transfer to the external environment, and openings are provided in the upper part of the internal cylinder for ejecting the products of gas combustion, and the collector of irrigated liquid has windows for the exit of the cooled gas-air medium into the room volume.