Криогенный трубопровод

Криогенный трубопровод

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19(SU (ill (21) 3558244/29-08 (22) 28.02.83 (46) 30.05:84. Бюл. № 20 (72) Н. К. Тюрин, В. Н. Матвеев и В. И. Гайдуков (53) 621.643 (088.8) (56) l. Справочник по физико-техническим основам глубокого охлаждения,. Под ред.

М. П. Малкова. M., 1963, с. 340.

2. Калинин Э. К. и др. Интенсификация теплообмена в каналах. М., «Машино строение», 1972, с. 34 (прототип) . (54) (57) КРИОГЕННЪ|Й ТРУБОПРОВОД, содержащий трубопровод с искусственным турбулизатором потока, представляющим

1095007 А з(ц F 16 1 9/18 // F 17 С 3/02 собой кольцевую диафрагму, и с теплоизоляцией Hd внешней поверхности, отличаюи ийся тем, что, с целью снижения гидравлического сопротивления по окончан |и процесса захолаживания трубопровода, внутренняя поверхность трубопровода имеет кольцевую проточку, а диафрагма выполнена в виде тонкостенной обечайки из материала с эффектом памяти формы, расположенной во внутренней кольцевой проточке, выполненной с глубиной не меньше толщины обечайки, при этом диафрагма при температуре, меньшей либо равной температуре насыщения криогенной жидкости, имеет форму цилиндра высотой не больше ширины проточки.

109500>

Изобретение относится к криогсilllOH технике, а имсllk!o к устройствам для подачи криог IIH010 ком понен га, и может быть

ИСПОЛ ЬЗОВ3 HO 1!pl! HCI I t>!Tati H H лоп 3TOW If bi x насосов, работак>ших на криогенных жидкостях.

Известны стройства для подачи криогенного Knx«IOHCI!7 содержа!цие Внутренний трубопровод с теплоизоля циси. Криогенный трубопровод содржит внутренний трубопровод для поды>!и криогенно(о компонента и внешний труáollpOBOj 7„1H создания вакуумной зашиты В>г тренн I o тр(оопровода от теплопритоков. На выхоче криогенного трубопровода устанывливается линия слива с запорным органом. Через эту линию сбрасывается 06разу!Оп(ийся в процессе захолыживания нар (1(.

Однако при охлаждении ленок трубопровода до низки:< гс)!Иср;! гур, близких к температуре I рынспорт ир емогÎ криогенного компоненты, через сливную линию вместе с паром сбрасывается оольшос количество жидкости, Ifaflp!Ixlcр, в ви,(< т >>".1 3 н ы, H c > 3 с т В к) н 1(и в f I () 0 i j B с с (0. >71 а ждения. Этo прои(ходит Вследствие того, IT() на поверхности Htlxтрси!(сгÎ трубопрово ja испарившыяся кидкость 06рызуе устойчивую паровую плснк). замедляю!цуfo (>хлаждение из-зы ) вели Icиия cOIIðÎTивлсния тепловому потоку.

HaH60лсе 6лизким к изобретению являЕТСЯ УСТРОЙС7 ВО ДЛ и И(ГГСIICII<() H Kc! LIB È НРОЦЕССа тс()ЛООтла Iki ПРИ ЗЫХОЛаж lac)lilil! трубопровода, Bl>llioa!!< Ин()с B виде кольисВЫХ ДИ аф Р3 Г 1, ООР().<ОБ (l ill! I>I X II(. РИ ОД И 1(Ской обкаткой трубы роликох!.

С >> lljllo("òa P(160TI х IX c.,lOc. В IIOI Oh(i, где тепловой ноток I< термическое сопротивле:)ие м 3кс и мыльllO(.". )cll()кива)и и)!. >IK, например, прим< !!итс It>llo к однофызным

ИОТОКЯМ ЭТОТ >>!(70Д ПОЗB(),15I<Т, ВС, 111>IHÒЕ> коэффицис!гг теплоотдычи к азам до 3 рыз, к капельным жидкостям до 2,3 разы (2) .

Недостатком известноп> ус!ройств(! является повышен(гое гидросопротивление, Ifpaчем чем больше турбулиaûòîð<>B установлено в криогенном трубопроводе и эффективнее процесс охлаждения, тем выше гидросопротивление трубопровода. )ля осун((<твлсН H Я П РО ЦE С С 3 3 3 Х О 7 d Ж И В 3 l! f 51 110 В Ы I l I <. I l i! () Е гидросопротивление трубопровода Осооой роли не играет, а при подаче крио(енного компонента к потребителю (лопаточный насос и т. д) IioahllflptlltoE. гli,jðîcoiipoòlt Bление без соответствуюшсг0 увеличения диаметра трубопровода x ÷åt!üfitacò p;lcxoд подаваемых потребителю криогcllliaix компоНрНТоВ. УвсличсtIHc;jkf II5Icтра трубопровода приводит к увеличению габаритов, массы, металлоемкости, а следовательно, и к увсличению стоимости трубопровода и затрат криогенного продукта на захолаживание.

Пег!! !о изо6рстения является снижение гидравлического сопротивления по окончании процесса захолаживания трубопроИОД.

Ук;гзанная цель достигается тем, что в криогенном трубопроводе, содержашем трубопровод с искусственным турбулизато0 рот! 110ТоК3, представляю!цим собой кольцевую диафрагму, и теплоизоляцией на внешней поверхности, внутренняя поверхиос гь тр бои роводы имеет кольцевую прогочку, а ..<иыфрагма выполнена в виде тонкостенной 06(".laHKH из матерна.73 с эффектом памяти формы, например Н3 никелиды титына (нитинола), расположенной во

Вн треннсй кольцевой проточке, выполненной с глубиной не меньше толшины обсчыйки, при этом диафрагма при тем20 пера. гуре, меньшей либо равной температуре иысышения криогенной жидкости, имес.г форму цилиндра с высотой не больи е и!ирины ilpoTO÷êè.

Изготовление Tóðáóëèçàòîðà производится следук>щим образом.

И:1 сплава (нити)ц>ла) дела>от полую втулку, Внешний диаметр которой равен диаметру проточки в трубопроводе, а внутренний — внутреннему диаметру трубопровода. Затем производят ее обкатку р0.!иком тык, чтобы втулка имела внутренIiHH кольцевой Выступ. Затем втулку охлы>кдdtOT до температуры насышения того криогенного компонента, который использусгся в криогенном трубопроводе, и раздаю) !ык, гго6ы при этой температуре она имела форму полого гладкого цилиндра.

При агом высота втулки должна быть равI!Ой длине кольцевой проточки, вьшолненiloH B крио!еином трубопроводе.

113 <()i!I. 1 — 3 изображен турбулизатор и рыз, lи !Иые периоды работы трубопрово40 л;!

Криогениая жидкость находится в емкости 1, покрытой теплоизоляцией 2. Емкость 1 соединена с насосом 3 криогенIIt>DI рубопроводом 4, в котором установлены отсечной 5 и расходный 6 пневмоклапаны. Бо внутренней полости трубопровода га определенном расстоянии один от другого установлены турбулизаторы 7, каж.(ый из которых представляет собой кольцевую диафрагму, образованную периоди5Q ческий обкаткой тонкостенной обечайки (трубы) роликом. Снаружи трубопровод 4 покрыл теплоизоляцией 8, например, из пенополиурстана.

Подача криогенной жидкости к испытываемому насосу осуществляется по стендовой системе (фиг. 1).

Турбулизатор 7 (фиг. 2) поме(цен в кольцевую проточку 9, выпо. ненную во

Внутренней полости трубопровода 4. Мо1095007 мент времени, когда температура потока в трубопроводе больше температуры насыщения для данного вида криогенной жидкости, — начальный момент захолаживания трубопровода.

В момент времени, когда температура потока в трубопроводе меньше либо равна температуре насыщения криогенной жидкости (фиг. 3), захолаживание криоген ного трубопровода заканчивается.

Работа стенда, в котором применен трубопровод, осуществляется следующим образом.

В исходном состоянии криогенная жидкость находится в емкости 1. Пневмоклапаны 5 и 6 закрыты. Трубопровод 4 и насос 3 имеют окружающую температуру.

После создания в емкости 1 необходимого давления, которое поддерживается системой наддува и системой регулирования (не показана), открываются клапаны 5 и 6 и в трубопровод 4 и насос поступает криогенная жидкость. В трубопроводе в этот момент реализуется расслоенный режим течения. По периферии трубы образуется пар, а в центральной части — жидкость (для горизонтального трубопровода жидкость находится в нижней части трубопровода) . При течении криогенного компонента по трубопроводу пар тормозится на выступах турбулизаторов 7, которые периодически расположены по длине . р, бопровода. Создаваемые за этими выступами вихревые зоны служат источником искусственной турбулизации. Турбулентность, выработанная на верхней границе этих зон, переносится осредненным течением вдоль стенки, увеличивая коэффициент теплоотдачи от стенки к потоку в тонком пристеночном слое на значительной длине за выступом. Когда за счет диффузии и диссинации турбулизирующее влияние предыдущего выступа начнет ослабевать, на пути потока размегцается очередной турбулизатор 7. Таким образом осуществляется интенсификация процесса захолаживания, обусловленная ростом гидравлических потерь, затрачиваемых на обеспечение турбулентности в пристеночном слое. Такая картина процесса наблюдается при температурах стенки трубопровода, больших, чем температура насыщения криогенной жидкости (фиг. 2) .

При достижении температуры стенки трубопровода, равной либо меньшей температуры насыщения для данного вида крио15 генной жидкости, турбулизатор 7 самопроизвольно меняет свою форму и превращается в гладкий полый цилиндр, который без зазора и заподлицо с внутренней поверхностью трубопровода устанавливается в кольцевой проточке 9 (фиг. 3). Глубина проточки h (фиг. 2) равна толщине обечайки турбулизатора, а ширина проточки выбирается такой, чтобы турбулизатор в захоложенном состоянии сел в кольцевой выступ без зазора. Таким образом, к мо2 менту окончания процесса захолаживанпя криогенного трубопровода во внутренней полости трубопровода отсутствуют источники возмущения потока, которые . приводят к росту гидравлических потерь.

Использование трубопровода позволит

ЗО уменьшить гидравлическое сопротивление криогенного трубопровода при испытаниях, например, насосов при одном и том же требуемом расходе криогенной жидкости после захолаживания без увеличения давления, подачи, а также снизить металлоемкость труоопровода и расход криогенной жидкости на захолаживание.

Сос!, t è с! И 1;егоян

Редан ы р П К) hоisспK l с," !. c,! l f Çi р с Коррск бои H 1эгтнr

Заказ 3572 22 н ратх 1113 !одпнп ос

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по деда я изобретений и открытий

1130?5, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4!5 филиал Г1ПП «Патент >. г. Умгород, ул. проектная, 4