
- •1. Изоляция находящаяся под атмосферным давлением.
- •Характеристики изоляции работающей при атмосферном давлении.
- •Высоковакуумная изоляция.
- •Значения коэффициента аккомодации для газов и металлических поверхностей.
- •Влияние давления или критерия Кn , на теплоприток к сосуду Дьюара с жидким n2.
- •Перенос теплоты излучением .
- •Значения степени черноты для некоторых материалов:
- •Зависимость для определения количества потока лучистой энергии.
- •Повышение эффективности высоковакуумной изоляции .
- •Охлаждаемый (активный) экран.
- •Влияние ρпр на λэф.
- •Излучение.
- •Эффективные коэффициенты теплопроводности вми при оптимальной плотности и граничных температурах 293--77 к и давлении 10 -3 Па.
- •Анизотропность изоляции, краевые эффекты.
- •Вакуумно—порошковая (впи) и вакуумно—волокнистая изоляция.
- •Теплообмен в впи.
- •Оптимальная плотность впи.
- •Свойства некоторых марок впи.
- •Изоляционные конструкционные материалы.
- •Тепловые мосты.
- •Подвески.
- •С реднее значение λ δля материала подвесок.
- •Трубопроводы.
- •Теплоприток по трубе с потоком холодного газа.
- •Выбор типа изоляции.
- •Общие рекомендации по Каганеру.
- •3. Хранение криогенных жидкостей. Форма и размеры сосудов.
- •Сосуды.
- •Цистерны транспортные.
- •Резервуары.
- •Хранение без потерь.
- •Процессы в резервуаре при хранении кж.
- •4. Транспортировка криогенных жидкостей. Выдача криогенных жидкостей из резервуара.
- •Расчет параметров кж при передаче ее по трубопроводам.
- •Типичная схема (расчетная) криогенной магистрали с насосом.
- •Порядок расчета трубопровода для транспортировки кж.
- •Охлаждение магистрали.
- •Расчет времени охлаждения магистралей.
- •Газификация криогенных жидкостей.
- •Испари-тель
- •К потребителю
- •Регулятор давления с обратным клапаном
- •Особенности хранения и транспортировки больших количеств сжиженного природного газа (спг).
- •I (увеличено)
- •5. Вспомогательное оборудование. Обеспечение чистоты кж.
- •Элементы вакуумных систем.
- •К форвакуумному насосу
- •Т≈100к (экраны)
- •6. Элементы безопасности при эксплуатации криогенного оборудования.
Расчет времени охлаждения магистралей.
Для расчета времени охлаждения магистрали газообразными продуктами необходимо решить систему дифференциальных уравнений:
- неразрывности;
- движения потока;
- энергии для потока;
- теплопроводности стенок;
- c граничными условиями на внутренней стенке ( теплообмен ) ;
- c граничными условиями на внешней стенке ( теплообмен ) ;
т.е. надо решить систему из шести уравнений.
Данную систему уравнений можно упростить. Введем допущения:
- массовая скорость потока задана;
- cт = 0 ( продольная ) ;
- cт ( по нормали );
- стенка изолирована от теплопритока с внешней стороны.
Тогда система из двух уравнений:
∂
Т/∂
+ W ∂T/∂z = [ 4
( Tw -T
) ] / ( г
Cpг
D )
∂Тw/∂ + [ ( Tw -T ) ] / ( w Cw )=0
Для многих практических задач w = сonst; /( w Cw ) = const.
Первоначальные значения температуры стенки и газа равны между собой и постоянны по длине, а температура потока на входе изменяется скачкообразно, т.е.:
T ( 0,z ) = Tw ( 0,z ) = T0
T ( ,0 ) = Tвх.
Далее вводим новые переменные, безразмерные и :
= ( 4 z ) / ( г Ср г W D ) = ( F z ) / ( G Cp г L ) = 4 St ( z / L ) - приведенная длина;
= [( 4 ) / ( w C w )]·(- z/W ) - приведенное время.
При z / W
= ( 4 ) / ( w C w ) = [ 4F/(GCpг)] · (W/ L) · [MгCpг/(MwC w)] =
= 4 St Но(M гCpг ) / (M wC w )
F - поверхность трубы, F = D L;
G - расход газа, G = D2 г W / 4;
M г - масса газа в трубе, M г = D2 L г / 4;
Mw - масса трубы, Mw = D L w.
Но – критерий гомохромности
Обычно ( M г Cp г ) / ( M w Cp w ) 1, тогда уравнения запишутся так:
∂ T/∂ = Tw -T
-
ξ
Решение в виде интегралов [2]:
V 1 = ( T0 - T ) / ( T0 - Tвх ) =1 - ∫ е-(ξ+η) J0( 2*i√ ξ · η ) dξ
0
η
V 2 = ( T0 - Tw ) / ( T0 - Tвх ) =∫ е-(ξ+η) J0( 2*i√ ξ · η ) dη
0
J0- функция Бесселя мнимого аргумента нулевого порядка.
Т.к. форма аналитических выражений сложна, то для инженерных расчетов используют уже готовые решения в виде графиков или таблиц от переменных и . [2]
V1
0.5
0
V2
0.5
=0.1
1
=0
0.5
1
10 100 1000
1 10 100 1000
2
5
20
100
100
25
V1 = f1 (,) V2 = f2 (,)
Рис.58
Газификация криогенных жидкостей.
Транспортировка КЖ осуществляется в жидком виде, потребление, например кислорода, – в газообразном.
Газификация под давлением Р = 20 - 40 МПа.
Для этого используют плунжерный насос.
Схема стационарной газификационной установки (СГУ) высокого давления
КЖ
пульт
насос
испарит.
q
Рампа баллоны ВД
Рис.59
В эксплуатации, для примера, находятся следующие газификационные установки:
CГУ - 7К для кислорода Рмакс = 42 МПа, производительность 260 нм3/ч газообразного кислорода.
СГУ - 8000 - 500 / 200, производительность 500 нм3/ч, объем емкости 8000 дм3/ч, давление Р = 200 кг/см2 ( 220 ).
Автомобильные газификационные установки:
АГУ - 2М, давление Р = 22 МПа, производительность 425 нм3/ч.
АГУ - 8K ( кислородный ), давление Р = 22 МПа,
производительность 425 нм3/ч.
Высокое давление газифицируемой жидкости создается с помощью насоса КЖ.
Н
насос
D≤ 1 м
Рис.60
КЖ
Особенность конструкции погружного насоса показана на рис. 61.
Уплотнения
(графит для О2)
плунжер
20.0 МПа
КЖ
Из емкости с
КЖ Р≈0.15
МПА
Для переохлажденного
кислорода можно использовать конструкцию
со всасывающим клапаном (рис. 62).
Переохлаждение всасываемого кислорода
можно осуществить жидким азотом.
Такая же конструкция
кислородного насоса для II ступени.
Коэффициент подачи
насоса:
=
V / Vh
= 0,9
0,95.
Частота оборотов
n = 100 - 400 об/мин.
Рис.61
Рис.62
Если вместо кривошипно-шатунного механизма в насосе использовать кулачковый, то можно менять ход плунжера и тем самым менять производительность.
Газификаторы низкого давления, P ≤ 0.16 МПа.