Криогенный трубопровод Советский патент 1985 года по МПК F16L9/18 

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано при испытаниях лопаточных насосов, работающих на криогенных жидкостях, а также в химической и авиационной промышленностях. Цель изобретения -. уменьшение затрат криогенной жидкости на охлаждение трубопровода. Это достигается за счет получения на выходе из трубопровода (например, на входе в насос) необходимых для надежного запуска параметров криогенного потока. С этой целью в криогенном,трубопроводе, содержащем трубопровод и .теплоизоляцию на его внешней поверхности, внутри его коаксиально с радиальным зазором установлен дополнительный трубопровод с отверстиями на поверхности, обращенной к верхней части основного трубопровода. Кроме того, для оптимизации величины гидросопротивления диаметр дополнительного трубопровода выбирают из соотношения - 0,1-0,2. Для дальнейшего уменьшения затрат ))идкости на охлаждение и улучшения охлаждения основного трубопровода отверстия в дополнительном трубопроводе выполнены равномерно в сечении и по его длине, причем шаг по длине дополнительного трубопровода между сечениями с отверстиями выбран из соотношения t (1-2)D основного трубопровода. Ни фиг. 1 приведен пример стендовой системы подачи криогенной жидкости к испытуемому насосу; на фиг. 2 - элемент криогенного трубопровода; на фиг. 3 - трубопровод, поперечное сечение; на фиг. 4 - режим течения жидкости в горизонтально расположенном трубопроводе. Криогенная Хидкость находится в емкости 1, покрытой теплоизоляцией 2. Емкость 1 соединена с насосом 3 криогенным трубопроводом 4 с пенополиуретановым покрытием 5 (теплоизоляция), в котором установлены отсечной 6, расходный 7 и дренажный 8 пневмоклапаны. В трубопроводе смонтирован коаксиально с радиальным зазором дополнительный трубопровод 9 с отсечным клапаном 10, имеющий отверстия 11. Установка дополнительного трубопровода 9 осуществляется при помощи опор 12, расположенных равномерно по длине. Количество опор определяется требованиями жесткости, предъявляемыми к трубопроводу. Управление электродвигателем 13 и клапанами 6, 7, 8 и 10 осуществляется с пульта управления 14. Контроль за температурой стенки трубопровода ведется по датчику тем пературы 15. Работа испытательного стенда, в котором применен трубопровод, осуществляется следующим образом. В исходном положении кр1}огенная жидкость находится в емкости 1. Пневмоклапаны 6, 7, 8 и 10 закрыты. Трубопровод 4 и насос 3 имеют температуру, равную температуре окружающей среды (260-300 К). После создания в емкости 1 необходимого давления (,5 кг/см), которое поддерживается системой наддува и системой регулирования (не показаны), открываются клапаны 8 и 10 и в дополнительный трубопровод 9 поступает криогенная жидкость. Охлаждается трубопровод 9, образующийся пар через отверстия 11 попадает во внутреннюю полость трубопровода 4 и далее через дренажный клапан 8 сбрасывается в атмосферу. По мере охлаждения трубопровода 9 последний заполняется жидкостью, которая через отверстия 11 выбрасывается под давлением в трубопровод 4. Капли жидкости выпадают в поток пара, орощая его. Таким образом, верхняя часть трубопровода 4 охлаждается более интенсивно. Часть жидкости «стекает по стенкам и орошает нижнюю часть трубопровода. При достижении температуры стенки трубопровода, близкой к температуре кризиса пленочного кипения (последняя зависит от рода криогенцой жидкости), закрывают клапан 10. Контроль по датчику температуры 15. Далее открывают клапан 6 и жидкость поступает в основной трубопровод 4, предварительно охлажденный до температуры кризиса пленочного кипения. Время охлаждения от температуры кризиса до температуры, близкой к температуре жидкости, составляет с. Далее закрывается дренажный клапан 8 и открывается расходный 7, и жидкость поступает на вход в насос 3. Затраты криогенной жидкости на охлаждение до момента получения на входе в насос 3 необходимых для его надежного запуска режимных параметров (паросодержания температуры, давления) уменьшаются на 15-300/0. Диаметр дополнительного трубопровода выбирается из соотношения - 0,1 - 0,2 с целью оптимизации величины гидросопротивления основного трубопровода. С целью увеличения эффективности охлаждения основного криогенного трубопровода 4 отверстия в дополнительной магистрали выполнены равномерно по верхней поверхности сечения и по длине, причем щаг по длине дополнительного трубопровода между сечениями с отверстиями выбран из .соотношения t (1-2)D основного трубопровода.

1. КРИОГЕННЫЙ ТРУБОПРОВОД типа «труба в трубе с внутренним трубопроводом, допускающим сброс пара b процессе охлаждения и теплоизоляцией на внешней поверхности наружного трубопровода, отличающийся тем, что, с целью уменьшения затрат криогенной жидкости на охлаждение основного трубопровода, внутренний трубопровод имеет отверстия на поверхности, обращенной к верхней части горизон тально расположенного основного трубопровода. 2.Трубопровод по п. 1, отличающийся го диаметр дополнительного трубопротем, что зыбирают из соотношения 0,1 - вода В1 0,2. 3.Трубопровод по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения, отверстия в дополнительном трубопроводе выполнены равномерно по верхней поверхности сечения и по длине, причем шаг по длине между сечениями с отверстиями выбирают из условия t

11

Фиг. 3

/7ор

Жидкость

Фиг.