4. Транспортировка криогенных жидкостей. Выдача криогенных жидкостей из резервуара.

Выдача производится с помощью насосов и наддува. В обоих случаях в процессе выдачи над зеркалом жидкости необходимо поддерживать определенное давление, которое выше давления насыщенных паров.

При выдаче КЖ из резервуара имеет место следующий комплекс процессов: перемешивание газа, теплообмен газа с зеркалом жидкости и стекание пленки конденсата, движение зеркала жидкости вниз, перемешивание жидкости.

На расход газа, наддув и прогрев жидкости большое влияние оказывает конденсация газа на поверхности жидкости. На этот процесс влияет динамическое воздействие газовой струи на жидкость и образование воронки над патрубком забора жидкости. Ниже показаны устройства исключающие воздействие струи газа на зеркало жидкости и образование воронки на входе в сливной патрубок.

КЖ

КЖ

D

П

D

d

Н

h≥1/3H

Рис.45

лощадь отверстий должна быть соизмерима( равна) сечению трубы коллектора: nd²≥D².

Борьба с воронкой:

H≥1.2H_кр

D_ц=(0.5-1) D

D

D

D

D_т=(1.5-3) D

2D

D

D

H=0.25

(0.25-0.5)D

(2-4)D

Рис.46

D

D

(2-4)D

(0.25-0.5)D

Где H_кр – высота минимального уровня в момент проскока газа в сливное отверстие.

Где H_кр - высота минимального уровня в момент проскока газа в сливное отверстие.

При выдаче КЖ желательно иметь температуру жидкости минимальной. Поэтому стремятся исключить ее перемешивание.

К

Т-Т_S

Т₀-Т

0.8

0.6

0.4

0.2

ак выглядит характер распределения температур (расчетный) для случая слива выдавливанием жидкости из емкости?

Ответ - смотри график.

ε=1

T₀ - начальная температура жидкости;

T_s - температура насыщения равновесного давления наддува;

T - текущая температура по глубине слоя;

------- O₂;

H₂;

=1 час

0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.2 Z, м

ε=10

Рис.47

=_э / ,

где  - экспериментальный коэффициент;

 - коэффициент теплопроводности жидкости;

_э - эквивалентный коэффициент теплопроводности жидкости с учетом перемешивания.

Т

Z _f

Z

Примерное распределение температур в емкости.

Т_W

Т_ВХ

Р

Т₀

Рис.48

Т_S

асход газа наддува определяется комплексом процессов в объеме сосуда и в первую очередь теплообмена газа со стенками и тепломассообменом с поверхностью жидкости.

Надо знать коэффициенты теплоотдачи газа наддува со стенками и с жидкостью. Эти решения достаточно сложны. В практике используют более простые эмпирические зависимости для определения расхода газа.

Для сосудов с N₂ и O₂ расход аналогичного газа при Т_вх=200-500К можно определить по следующей зависимости:

= 1,8 lg

+

М-М_и М_иС_w М_кТ_s

М_и 4 4М₀С_р М₀Т_вх

где М_и - расход при изотермическом процессе

М_и = VP/RT_вх ;

М₀ = Vρ₀ ;

где ρ₀ - плотность газа при Т=Т_вх и Р=0,1 МПа;

T_s - температура насыщения при давлении вытеснения;

C_w - теплоемкость металла при Т= ( Т_вх + Т_s) / 2;

M_к - количество газа сконденсировавшегося на стенке

М_к  [С_pМ_и( Т_s - Т₀ )] / r;

T₀  T _{нач. жидк.}.