Способ заполнения трубопровода криогенной жидкостью

Способ заполнения трубопровода криогенной жидкостью

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) И1) зс5)) F 17 D 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВМ (21) 3441829/25-08 (22) 17.05.82 (46) 23.08.83. Бюл. )) 31 (72) И. В. Щербатенко, Т.М.Борисенко и В. П. Ханкин (71) Институт комплексных транс- . портных проблем при Госплане СССР .(53) 621.643(088.8) (56) 1. Иванцов О. М. и др. Ниэкотемпературнне газопроводы. М,, "Недра", 1980, с. 168-169.

2. Авторское свидетельство СССР

М 752116, кл. F 17 D 1/04, 1979.

3. Са онов В.С. Исследование нестационарных тепловых и гидродинамических йроцессов, связанных с пуском и эксплуатацией трубопроводов охлажденного и сжиженного природного газа.

Авторе . дис. на соиск. степени канд. техн. наук. М., 1979, с.13.

4, Там же, с. 13 24 (прототип). (54) (57} СПОСОБ ЗАПОЛНЕНИЯ ТРУБОПРОВОДА КРИОГЕННОЙ ЖИДКОСТЬ)0, преимущественно сжиженным природным газом, включающий прокачку холоднбй паровой

Фазы, запуск разделительного устройства и закачку .под противодавлением жидкости„отличающийся тем, что, с целью снижения противодавления, после запуска разделительного устройства эакачивают пор.цию жидкости, массу которой выби" рают из условия ее полного испаре-. ния к концу трубопровода, затем запускают дополнительное разделительное устройство, после чего эака- чивают жидкость.

Ф

Изобретение относится к нрио генной технике, а более конкретно к способу ааполнения трубопровода криогенной жидкостью, и может быть использовано, например, при запуске трубопроводов сжиженного природного газа.

Известен способ ваполнения трубо" провода криогенной жидкостью путем его предварительного охлаждения за счет прокачки холодной паровой фазы с последующей подачей в трубо" провод криогенной жидкости. При достаточной степени предварительного охлаждения трубопровода этот спо соб позволяет обеспечить однофаэность потока жидкости на входе в. насос 1 J, Однако предварительное ох" лаждение трубопровода газом удлиняет время его заполнения в связи с низкой эффективностью процесса теплоотдачи от стенки трубопрово" да к газу.

Известен способ заполнения трубопровода криогенной жидкостью, согласно .которому предотвращение выброса жидкости из трубы обеспечивается путем выпуска образовавшейся в результате кипения паровой фазы в атмосферу(2).

Е0

Однако реализация этого способа связана с существенным усложнением конструкции трубопровода.

Известен способ заполнения трубо" провода криогенной жидкостью,при котором с целью предотвращения вски. пания жидкости и появления в трубопроводе двухфазного потока производят предварительную прокачку через него холодной паровой фазы, а затем заполняют его криогенной жидкостью, поддерживая постоянное противодавление, превышающее давление насыщения жидкости на фронте ее .движения в конце заполнения трубопровода 3)

Поскольку в конце заполнения трубопровода давление насыщенных паров жидкости значительно превосходит номинальное значение, выбираемое иэ условия обеспечения бескавитационной работы насасов, то . для предотвращения разрушения трубопровода необходимо ввести достаточно большой коэффициент перегрузки.

Последнее приводит к увеличению толщины стенки трубопровода. а значит.и его металлоемкости, что, 37О I6 2

S5

?О ре заполнения эквидистантно состоя?5

55, в свою очередь, потребует дополнитель ного ра схода па ровой фазы на захолаживание и увеличения противо давления при заполнении жидкостью.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ заполнения трубопровода криогенной жидкостью например, сжиженным природным газом, включающий прокачку холодной паровой фазы, запуск разделительного устройства и закачку под противодавлением криогенной жидкости. С целью сохранения однофаэного состояния жидкости, противодавление в конце заполняемого участка трубопровода регулируется таким образом, чтобы термодинамические параметры жидкости на гра нице раздела фаз изменялись по мению насыщения жидкости на фронте ее движения (43.

Недостатками известного способа являются необходимость обеспечения запаса прочности трубопровода, значительно превышающего расчетное зна-. чение ввиду высокого противодавления в конце его заполнения, а также необходимость дополнительного повышения давления перед насосами для обеспечения их бескавитационной работы.

Целью изобретения является сНМ жение противодавления в трубопроводе

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу заполнения трубопровода криогенной жидкостью, включающему прокатку холодной паровой фазы, запуск разделительного устройства и закачку под. противодавлением жидкости, после запуска разделительного устройства закачивают порцию жидкости, массу которой выбирают из условия ее полного испарения к концу трубопровода, затем осуществляют запуск дополнительного разделительного устройства, после чего закачивают жидкость.

На чертеже изображен участок трубопровода сжиженного природного га- . за (СПГ).

Предлагаемое устройство, осуществляющее способ, содержит станции

3 и 4, а также основное и дополнительное разделительные устройства 5 и

6, между которыми ...расположена порция жидкости 7. Основная масса СПГ о, 1037016

Заказ 5978/38 Тираж 485 Подписное

ВНИИПИ.

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 находится за дополнительным разделительным устройством 5.

Заполнение трубопровода осуществляется следующим образом.

Предварительно через трубу 1 и неработающие насосные станции 3 и 4 производится прокачка. холодной паровой @азы, в результате чего трубопровод охлаждается (эахолаживается) до температурного. уровня оТ -80 до ° 10

"100 С, что на 20-40 С выше температуры СПГ.Затем через шлюзовую камеру насосной станции 3 в трубу 1 запускается основное разделительное устройство 5 и под давлением, созда-,. 15 ваемым йредыдущей насосной станци ей, закачивается СПГ в насыщенном или переохлажденном состоянии,относительно имеющего место в трубе 1 противодавления давления паровой 20 фазы. Через определенный промежуток времени в течение которого в трубу

1 эакачивается заданная порция (масса) жидкости 7, через шлюзовую камеру насосной станции 3 запускается до- 25 полнительное разделительное устройство 6, после чего закачивается основная масса СПГ 8.

Поскольку конечная темпвратура эахолаживания с. помощью паровой 30 фазы выше температуры СПГ, порция жидкости 7 в результате контакта со стенкой трубы 1 прогревается до температуры кипения. Вскипая, жидкость . - о1.бирает тепло от стенки трубы, 35 снижая ее температуру до температуры основной массы СПГ 8, которая при этом практически не нагревается, оставаясь в одношазном состоянии. К моменту окончания заполнения участка 10 трубопровода, когда основное разделительное устройство 5 достигает насосной станции 4, большая часть порции жидкости 7 в резуль" тате кипения переходит в парообраэное состояние. После этого разделительное устройство 5 выво» дится иэ трубы через шлюзовую .камеру насосной станции 4, а оставшаяся между разделительными устройствами жидкая фаза полностью испаряется при прохождении оставшегося участка трубы и насосов, захолаживая их до температуры основной массы СПГ. После выведения иэ трубы разделительного устройства 6 процесс заполнения трубопровода заканчивается. При этом паровая фаза, равная по массе порции жидкости 7, может быть использована для предварительного захолаживания последующего участка трубопровода

Приняв, что теплоиэоляция 2 полностью исключает внешний теплоприток к трубе 1,массу m порции жидкости 7 можно определить из условия ее полного испарения к концу трубопровода по формуле

mme c (ta- t a «).

6,7 "--"-""--"-----г где m - масса трубы (беэ теплоизолятр ции) между двумя насосными станциями; с - удельная теплоемкость матери ала стенки трубы;

t - начальная температура трубы, т.е. температура трубы после ее предварительного захолаживания паровой фазой;

t - температура основной массы

СПГ; ь

r - скрытая теплота парообразования жидкости при давлении заполнения трубопровода.

Использование предлагаемого заполнения трубопровода криогенной жидкостью позволит снизить противодав ление в трубопроводе, что при прочих равных условиях приводит к уменьшению толщины его стенки и, как. следствие, к снижению металлоемкости; предотвратить резкое испарение криогенной жидкости и снижение температуры стенки трубопровода ниже расчетной, на которую рассчитан металл труб исходя иэ свойств его хладостойкости; не проводить упрочнение корпусов насосов в связи с тем, что давление:на входе насосной станции в процессе заполнения трубопровода не превосходит номинального значения, выбранного из условия обеспечения бескавитационной работы насосов, L