3.7.5. Тепловые мосты

Внутренние корпуса криогенных емкостей, арматура и другие составляющие крио­генных систем имеют силовые элементы, с помощью которых они соединяются с наруж­ным кожухом, находящимся при температуре окружающей среды. Эти элементы пересе­кают изоляционное пространство, и они получили название «тепловых мостов». По ним тепло передается от наружной оболочки к холодным внутренним частям. При примене­нии высокоэффективной теплоизоляции потери по тепловым мостам достигают 50 % от общего теплопритока, естественно необходимо стремиться к их минимизации.

Уменьшение теплопритоков можно обеспечить за счет выбора материалов с ми­нимальным отношением теплопереноса к допускаемому напряжению (А/5) и создания кон­струкции, которая допускала бы минимальный тепловой поток при достаточной ее прочности. К тепловым мостам относят подвески, опоры, трубопроводы.

Подвески сосудов для сжиженных газов выполняют в виде стержней, тросов и цепей. Они крепятся к кожуху и внутреннему сосуду шарнирно и работают на растяжение. Уменьшение теплопроводности можно обеспечить, если использовать подвески из тек­столита или стекловолокнита (в 5-10 раз), а также технологическими приемами упрочне­ния материала. Подвески для уменьшения теплопроводности делают, по возможности, более длинными, иногда стержни заключают в трубу с вакуумом. В некоторых конструк­циях сосудов в качестве сжиженных газов для подвесок используют цепи, имеющие кон­тактное сопротивление в звеньях.

В транспортных сосудах наряду с подвесками применяют опоры, работающие на сжатие.

Рис.3.7.1. Элементы тепловых мостов, обеспечивающие малые теплопритоки: а — вертикальная подвеска; б — удлиненная подвеска (1 — наружный кожух; 2 — внутрен­ний сосуд; 3 — подвеска; 4 — труба);

в — элемент цепной подвески;

г — многослойные опоры из пластин;

д,е, ж — варианты опор холодного

трубопровода внутри кожуха;

з — разъемное штыковое соединение

трубопроводов {1 — наружная труба;

2 — изоляционное пространство;

3 — внутренняя труба; 4 — уплотнение)

Рис.3.7.2. Конструктивные схемы

криогенных резервуаров:

а — крепление внутреннего сосуда

на центральной горловине;

б, в — крепление на подвесках;

г — крепление на опорах;

д — крепление на пластиковых опорах

Это позволяет сравнительно просто закрепить сосуд в кожухе, надежно исключив возможность его перемещения при транспортировке. Опоры выполняют из неметалличес­ких материалов (в основном текстолит), и они имеют меньшую длину и большее сечение. Иногда применяют многослойные опоры из тонких стальных пластин с увеличенным контактным сопротивлением. Большое контактное сопротивление достигается увеличением числа пластин, а также установкой сетчатых прокладок из полиморфов и стеклопластов.

Тепло между соприкасающимися поверхностями переносится за счет проводимо­сти по твердому телу в местах контакта и проводимости газовой прослойки, которой можно пренебречь из-за ее малости. Трубы, по которым подводятся и отводятся потоки компонента топлива, а также импульсные трубки для соединения с приборами и др., также являются тепловыми мостами. Методики расчетов тепловых мостов имеются в многочисленной литературе [2, 3, 4, 6, 14].

На рис. 3.7.1 представлены типовые элементы тепловых мостов, а на рис. 3.7.2 — конструктивные схемы криогенных резервуаров с различными креплениями внутреннего сосуда.