Способ заполнения трубопровода криогенной жидкостью Советский патент 1986 года по МПК F17D1/20 

Изобретение относится к гидродинамике и теплообмену и может быть использовано при заполнении трубопроводов и транспортировании к потребителю жидкости, когда необходимо обеспечить однофазный поток со значительным снижением давления до заданной величины, в частности при заправке трубопроводов и емкостей и доставке к потребителю криогенных жидкостей, таких как водород, кислород, азот. Цель изобретения - получение однофазного потока при снижении давления до заданной величины. Поставленная цель достигается тем, что в способе заполнения трубопровода криогенной жидкостью, включающем подвод потока к дроссельному элементу, дросселирование и охлаждение подводимого потока криогенной жидкости до температуры, предотвращающей вскипание жидкости в дроссельном элементе, отбирают на выходе из дроссельного элемента с помощью дозатора часть подводимого потока, направляют ее в зону пониженного давления на внешней поверхности дроссельного элемента, при этом охлаждение подводимого потока производят путем перевода отобранной части потока в порообразное состояние. При этом дросселирование подводимого потока осуществляют с помощью рядов параллельно расположенных дроссельных элементов и отбираемый поток распределяют равномерно на внешней поверхности дроссельных элементов. На фиг. 1 изображена схема для реализации способа; на фиг. 2 - устройство для реализации способа, общий вид; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - узел I на фиг. 2; на фиг. 5 - дроссельно-теплообменный элемент с изменяющимся диаметром по ходу движения потока, продольный разрез. Способ осуществляют следующим образом. Из емкости 1, в которой находится криогенная жидкость при давлении PI и температуре TI, вытекает поток 2 жидкости, который при транспортировании к потребителю проходит через устройство 3. При прохождении потока 2 через дроссельные элементы устройства 3 происходит снижение давления в потоке до требуемого давления Р2. На выходе из дроссельных элементов из подводимого потока 2 отбирают регулируемую часть 4 подводимого жидкостного потока, которую заранее рассчитывают в зависимости от расхода через устройство и величины требуемого давления Р2. Регулируемую часть 4 подводимого жидкостного потока 2 направляют при давлении P;J, которое ниже давления Р2, в зону понижения давления, в которой организован процесс кипения регулируемой части потока 4 на внешней поверхности дроссельных элементов, которые одновременно являются и теплообменными. При этом регулируемую часть 4 подводимого потока переводят в парообразное состояние. За счет энтальпии жидкости, поглощаемой при испарении, и пара при его нагреве происходит охлаждение подводимого потока криогенной жидкости до требуемой температуры Тг, при которой вскипания жидкости в дроссельном элементе не происходит и поток однофазной криогенной жидкости при требуемом давлении Р2 и температуре Та отводится к потребителю. Для обеспечения оптимального соотношения между перепадом давления на дроселирующем устройстве и площадью теплообмена, необходимой для обеспечения отвода необходимой мощности, дросселирование подводимого потока 2 осуществляют не через один дроссельный элемент, а через несколько параллельно расположенных дроссельных элементов, количество и характеристики которых определяются расчетом. Для обеспечения эффективного процесса кипения жидкости на внешней поверхности дроссельных элементов отбираемый поток 4 распределяют равномерно по всей поверхности дроссельных элементов, что обеспечивает высокий коэффициент теплообмена. Указанный поток отводится к потребителю 5. Предлагаемый способ может быть осуществлен с помощью устройства (фиг. 2- 5), состоящего из корпуса 6 с подводящим 7 и отводящим 8 патрубками, трубных досок 9, в которых закреплены дроссельтеплообменные элементы 10, включенные параллельно друг другу и содержащие внутри пористую теплопроводную набивку 1, а снаружи - покрытие 12. На одной из трубных досок 9 расположено дозирующее устройство 13, включающее вентиль 14 для регулирования расхода отбираемой части подводимого потока. Выход дозирующего устройства 13 соединен с патрубком 15 для распределения отбираемой части по поверхности дроссельтеплообменных элементов 10. Удаление паров после испарения отбираемой части осуществляют через патрубок 16. Вакуумная рубашка 17 изолирует подводимый поток криогенной жидкости от наружных теплопритоков. Фильтр 18 препятствует попаданию твердой фазы в дроссельные элементы. Криогенная жидкость подается к устройству по трубопроводу 19. Устройство работает следующим образом. Поток 2 криогенной жидкости подается по трубопроводу 19 через фильтр 18 в подводящий патрубок 7. Проходя по дроссельным элементам 10, включенным параллельно друг другу, поток 2 снижает давление до требуемого значения. Одновременно регулируемая часть 4 подводимого жидкостного потока отбирается через дозатор 13 с регулируемым вентилем 14 в межтрубное пространство и через коллектор 15 равномерно распределяется по поверхности указанных элементов 10. На внешних поверхностях элементов 10 происходит интенсивное кипение отбираемой части потока 4 и перевод ее в парообразное состояние. Подводимый поток 2 охлаждается до температуры, при которой жидкость

в элементе 10 не вскипает, и на выходе из отводящего патрубка 8 получается безпульсационный однофазный поток криогенной жидкости с требуемыми параметрами (давление и температура). Поток отводимой части потока удаляется через патрубок 16. Для уменьшения теплопритоков к устройству имеется вакуумная рубашка 17.

1. СПОСОБ ЗАПОЛНЕНИЯ ТРУБОПРОВОДА КРИОГЕННОЙ ЖИДКОСТЬЮ, включающий подвод потока к дроссельному элементу, дросселирование и охлаждение подводимого потока криогенной ., отличающийся тем, что, с целью получения однофазного потока при снижении давления до заданной величины путем охлаждения до температуры, предотвращающей вскипание жидкости в дроссельном элементе, отбирают на выходе из дроссельного элемента с помощью дозатора часть подводимого потока, направляют ее в зону пониженного давления на внещней поверхности элемента, при этом охлаждение подводимого потока производят путем перевода отобранной части потока в парообразное состояние. 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что дросселирование подводимого потока осуществляют с помощью рядов параллельно расположенных дроссельных элементов. 3.Способ по п. 1, отличающийся тем, что отбираемый поток распределяют рав номерно на внешней поверхности дроссель(Л ных элементов. N3 О5 97уг. /

д-х

/

IJDi/e.J

фиг. if

фиг. 5