계단식 충전 시스템

Cascade filling system
캐스케이드 충전 시스템의 수소 저장 실린더

캐스케이드 충전 시스템은 소형 압축가스 [1][2]실린더의 재충전에 사용되는 고압가스 실린더 저장 시스템이다.일부 애플리케이션에서는 대형 실린더 각각을 압축기로 채웁니다. 그렇지 않으면 압력이 너무 낮아 효과적으로 이송할 수 없을 때 원격으로 채우고 교체할 수 있습니다.캐스케이드 시스템은 압축기 없이 작은 실린더를 채울 수 있도록 합니다.또한 캐스케이드 시스템은 저용량 압축기가 저장 실린더를 재충전할 수 있는 더 긴 중간 기간 동안 여러 개의 작은 실린더를 연속적으로 충전하는 요구를 충족할 수 있도록 하는 저장 장치로 유용하다.

작동 원리

고압으로 실린더에 포함된 가스가 더 낮은 압력으로 가스를 포함하는 다른 실린더로 흐를 수 있도록 허용하면 압력이 두 초기 압력 사이의 값과 같아집니다.평형 압력은 온도의 영향을 받기 때문에 전달 속도의 영향을 받지만, 일정한 온도에서 평형 압력은 달튼의 편압 법칙과 보일의 이상적인 기체에 대한 법칙에 의해 설명됩니다.

평형 압력 공식은 다음과 같습니다.

P3 = (P1×V1+P2×V2)/(V1+V2)
여기서1 P와1 V는 한 실린더의 초기 압력과 부피입니다.
P2 및2 V 다른 실린더의 초기 압력 및 부피
그리고3 P는 평형 압력이다.

예를 들어, 100볼트(내부 용적) 실린더(V1)가 200bar(P1)까지 가압된 상태에서 10볼트(내부 용적) 실린더(V2)를 채우는 경우(P2 = 1bar)(두 실린더의 압력은 약 180bar3(P)로 동일)가 될 수 있습니다.이번에 250bar로 가압된 다른 100L 실린더를 10L 실린더에 "보충"하는 데 사용할 경우, 이 두 실린더는 모두 약 240bar로 같아집니다.그러나 높은 압력의 100L 실린더를 먼저 사용할 경우 10L 실린더는 약 225bar로 같아지고 낮은 압력의 100L 실린더를 사용하여 보충할 수 없습니다.캐스케이드 스토리지 시스템에서는 작은 실린더를 원하는 압력으로 올리기 위해 항상 가장 낮은 가용압을 가진 공급 실린더를 먼저 사용하고 다음으로 낮은 압력을 가진 실린더를 사용하는 등 여러 개의 큰 실린더를 사용한다.

실제로 이론적인 이행은 기체가 분리되기 전에 온도 평형에 도달할 수 있는 경우에만 달성될 수 있다.여기에는 상당한 시간이 소요되며, 시간을 절약하기 위해 낮은 효율성을 허용할 수 있습니다.실린더 내의 가스 온도를 정확하게 측정하면 일반적인 가스 상태 방정식을 사용하여 실제 전달을 계산할 수 있다.

사용하다

호흡 세트

호흡 세트 실린더는 더 큰 실린더(종종 50리터)에서 디캔트하여 작동 압력까지 채울 수 있습니다. (이를 쉽게 하기 위해 Siebe Gorman Salvus rebrefher 실린더의 넥은 산소 저장 실린더와 같은 나사산이 있지만 직접적인 디캔트에는 반대 성별이 있습니다.)저장 실린더는 일반적으로 50L 내부 용량에서 100L [3]이상까지 다양한 크기로 제공됩니다.

보다 일반적인 경우 주입 패널 또는 저장 실린더를 수용 실린더에 연결하기 위해 주입 휘핑으로 알려진 고압 호스가 사용됩니다.

캐스케이드 충전은 다이빙을 위한 호흡 가스 혼합물의 부분 압력 혼합, 상대적으로 비싼 산소, 니트록스, 트리믹스 또는 헬리옥스 [2]혼합물의 훨씬 더 비싼 헬륨을 절약하기 위해 종종 사용됩니다.

압축 천연가스 연료 공급

캐스케이드 저장소는 압축 천연가스(CNG) 주유소에서 사용됩니다.일반적으로 세 개의 CNG 탱크가 사용되며, 그 중 한 개로부터 차량에 연료를 공급받습니다. 그러면 3000PSI 탱크의 경우 2000PSI까지 채워지지 않습니다.두 번째 및 세 번째 탱크는 차량의 탱크를 3000PSI에 가깝게 만듭니다.이 역에는 보통 압축기가 있는데, 이 압축기는 전력선의 천연가스를 사용하여 역의 탱크에 연료를 보충한다.이렇게 하면 시스템이 차량의 목표 압력보다 높은 압력에서 단일 연료 탱크를 사용할 때 발생할 수 있는 실수로 탱크를 과다 주입하는 것을 방지할 수 있습니다.

수소 저장

수소저장용 캐스케이드 저장시스템에서 예를 들어 수소저장소와 같이 연료분사기 A는 탱크 A에서 수소를, 디스펜서 B는 수소탱크 B에서 연료를 끌어낸다.디스펜서 A가 과도하게 사용될 경우 탱크 A는 탱크 B보다 먼저 고갈됩니다.이때 디스펜서 A가 탱크 C로 전환됩니다.그런 다음 탱크 C는 탱크 A가 탱크 B와 동일한 압력으로 채워지고 디스펜서가 분리될 때까지 디스펜서 A와 탱크 A를 공급하며, 그 후 제어 시스템은 제어 밸브를 닫아 [citation needed]이전 상태로 전환합니다.[4]

시스템 배치

단순 캐스케이드 충전 시스템의 개략도

저장 실린더는 압력 게이지 및 수동 블리딩 밸브가 있는 휴대용 이송 위퍼를 사용하여 적절한 주입 압력에 도달할 때까지 개별적으로 사용하거나, 저장 실린더를 매니폴드 시스템 및 주입 제어판에 하나 이상의 주입 위핑으로 연결할 수 있습니다.

이상적으로는 각 저장통은 내용물 압력계 및 해당 실린더 전용 공급밸브와 충전용 위피에 연결된 충전게이지에 의해 충전패널에 대한 독립적 접속을 가지므로 작업자는 수신 실린더 압력에 비해 다음으로 높은 저장용 실린더 압력을 한눈에 볼 수 있다.

저장 실린더는 사용 시 플렉시블 호스로 원격으로 충전하여 매니폴드에 연결하거나 전용 충전 시스템을 통해 컴프레서에 의해 영구적으로 연결하고 충전할 수 있습니다. 이 시스템은 자동화 또는 수동으로 제어할 수 있습니다.

실린더의 과충전을 방지하기 위해 압축기와 저장 장치 사이에 보통 과압 안전 밸브가 인라인으로 설치되며, 각 실린더는 파열 디스크에 의해 보호될 수도 있다.

레퍼런스

  1. ^ Millar IL; Mouldey PG (2008). "Compressed breathing air – the potential for evil from within". Diving and Hyperbaric Medicine. South Pacific Underwater Medicine Society. 38: 145–51. Archived from the original on 2010-12-25. Retrieved 2009-02-28.
  2. ^ a b Harlow, V (2002). Oxygen Hacker's Companion. Airspeed Press. ISBN 0-9678873-2-1.
  3. ^ 스페셜 가스 실린더 치수 2008년 9월 11일 Wayback Machine Air Products에서 아카이브
  4. ^ 수소 주유소 4페이지.2007년 7월 26일 Wayback Machine Broken 링크에서 아카이브 완료

외부 링크