Спосіб стиснення повітря в резервуарах та запобігання їх руйнуванню при замерзанні води і водних розчинів

Реферат: Спосіб стиснення повітря в резервуарах та запобігання їх руйнуванню при замерзанні води і водних розчинів включає часткове заповнення водою жорсткого герметичного резервуара з дном і з кришкою до певного рівня та його витримку при температурах, нижчих 0 °C, зі стисненням повітря під кришкою. На резервуар встановлюють теплоізоляцію в зоні рівня води та вище нього, включаючи кришку. Стиснене повітря при необхідності відводять через патрубок з вентилем, який встановлюють переважно на кришці. UA 101397 U (54) СПОСІБ СТИСНЕННЯ ПОВІТРЯ В РЕЗЕРВУАРАХ ТА ЗАПОБІГАННЯ ЇХ РУЙНУВАННЮ ПРИ ЗАМЕРЗАННІ ВОДИ І ВОДНИХ РОЗЧИНІВ UA 101397 U UA 101397 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до способів стиснення повітря та до зберігання і транспортування води, водних розчинів і рідких харчових продуктів в резервуарах при морозах без порушення цілісності резервуарів. Відомим аналогом є спосіб протидії руйнуванню резервуарів з водою шляхом стиснення повітря, яке розташовано в пластикових кульках, що можуть стискуватись, і які розташовують в резервуарах і трубопроводах з водою у вигляді гірлянд [Способ предотвращения выхода из строя сосудов при замерзании в них воды - патент RU № 2272958, МПК F17C 13/10, опубл. 27.03.2006 г.]. Енергія стисненого повітря при цьому не використовується. Найближчим аналогом до корисної моделі є спосіб стиснення повітря при замерзанні води в жорсткому герметичному резервуарі, що розширюється вгору, частково заповненому водою [Сборник задач по физике.Задача № 293. Каталог: files.school-collection.edu.ru]. В конічному резервуарі над водою залишають повітряний простір. Повітря стискується при замерзанні води, яка має можливість підніматись вгору при поступовому руйнуванні верхньої поверхні льоду, утворюючи льодяний пагорб. Розширення льоду вгору приводить до підвищення тиску незамерзлої води, що не змінює при стисненні свій об'єм, а сила, що діє вгору, є добутком поверхні на тиск, тому вона більша, чим сила, що діє на конічні стінки. Це стосується випадків виконання резервуара в вигляді повного або зрізаного конуса. Такий герметичний резервуар не руйнується льодом. В ньому лише стає надлишковий тиск повітря в декілька бар при повному замерзанні води. Недоліком найближчого аналога є виконання резервуара конусоподібним, з використанням стінок підвищеної товщини, та складність видалення льоду або замерзлих продуктів, яке можна проводити лише через верхню кришку. Крім того, стиснене повітря у найближчому аналогу корисно не використовується. В основу корисної моделі поставлена задача зняти обмеження на форму резервуара, зменшення тиску на його стінки при замерзанні води та корисне використання стисненого повітря. Поставлена задача вирішується тим, що у способі стиснення повітря в резервуарах та запобігання їх руйнуванню при замерзанні води і водних розчинів, що включає часткове заповнення водою жорсткого герметичного резервуара з дном і кришкою до певного рівня та його витримку при температурах, нижчих 0 °C, зі стисненням повітря під кришкою, згідно з корисною моделлю, на резервуар встановлюють теплоізоляцію в зоні рівня води та вище нього, включаючи кришку, а стиснене повітря при необхідності відводять через патрубок з вентилем, який встановлюють переважно на кришці. Воду наливають в такому об'ємі, щоб під кришкою резервуара залишався об'єм повітря, більший об'єму, на який розшириться лід при повному замерзанні води (близько 10-20 % від об'єму залитої води). При замерзанні знизу і з боків вода витісняється вверх через незамерзлу поверхню, яка обігрівається теплотою кристалізації води, теплота через наявність теплоізоляції відводиться у меншій кількості, ніж надходить, і потім вода замерзає у верхній частині резервуара останньою, стискуючи поступово повітря і не руйнуючи резервуар. Лід видаляють через дно або кришку після короткочасного підігрівання резервуара водою або повітрям. Надлишковий тиск повітря залежить від часу замерзання і від об'єму повітря над водою. Процес стиснення можна розглядати як ізотермічний. При необхідності використання стисненого повітря відкривають вентиль на кришці резервуара. У випадку, коли стиснене повітря не використовують, вентиль після заповнення резервуара водою залишають відкритим або кришку не герметизують, що дає можливість знизити тиск в резервуарі до атмосферного і не деформувати резервуар. При такому способі навіть скляні резервуари не пошкоджуються, як показав дослід. Згідно з корисною моделлю, на зовнішній стороні резервуара нижче теплоізоляції встановлюють ребра. Розгляд процесів теплопередачі показав, що найбільшим термічним опором передачі теплоти з резервуара в повітря є термічний опір тепловіддачі в повітря. Згідно з корисною моделлю, резервуар примусово обдувають морозним повітрям. Обдування резервуара підвищить тепловіддачу в повітря і додатково прискорить замерзання води чи інших продуктів та підвищить тиск повітря. Корисна модель дозволяє зберігати і транспортувати взимку рідини без руйнування резервуарів і при необхідності використовувати стиснене повітря, наприклад, як рушійну силу автоматизації процесу зливання води з сонячних колекторів при настанні заморозків. Також стисненим повітрям можна розпилювати фарбу, накачувати шини транспортних засобів, проводити аерацію акваріумів тощо. Лід можна використовувати для холодопостачання. 1 UA 101397 U 5 Джерела інформації: 1 Способ предотвращения выхода из строя сосудов при замерзании в них воды - патент RU № 2272958, МПК F17C 13/10. 2. Сборник задач по физике. Задача № 293. Каталог. Електронний ресурс:files.schoolcollection.edu.ru ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 1. Спосіб стиснення повітря в резервуарах та запобігання їх руйнуванню при замерзанні води і водних розчинів, що включає часткове заповнення водою жорсткого герметичного резервуара з дном і з кришкою до певного рівня та його витримку при температурах, нижчих 0 °C, зі стисненням повітря під кришкою, який відрізняється тим, що на резервуар встановлюють теплоізоляцію в зоні рівня води та вище нього, включаючи кришку, а стиснене повітря при необхідності відводять через патрубок з вентилем, який встановлюють переважно на кришці. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що на зовнішній стороні резервуара нижче теплоізоляції встановлюють ребра. 3. Спосіб за пп. 1 і 2, який відрізняється тим, що резервуар примусово обдувають морозним повітрям. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2