Способ поддержания сбалансированных давлений гомогенных жидких сред в сосуде Советский патент 1979 года по МПК F17C1/02 

( 54) СПОСОБ .ГОДДЕРЖАНИЯ СБАЛАНСИРОВАННЫХ. ДАВЛЕНИЙ ГОМОГЕННЫХ ЖИДКИХ СРЕД В СОСУДЕ

1

Изобретение относится к области применения сосудов высокого дсвпевия и температуры, преимущественно при гидротермальном синтезе кристаллов, в условиях, когда технологическая среда должна быдь отделена с помощью соответствующей разделительной системы от корпуса сосуда или манометрических и предохранительных приборов.

Известен способ поддержания сбалансированных давлений в сосуде высокого давления, имеющем разделительную систему, отделяющую упругой стенкой рабочую камеру от корпуса сосуда, на основе точной заливки разделительной системы и рабочей камеры по- заранее рассчитанным коэффициентам С Основным недостатком такого способ является невозможнос.ть получения точных расчетных значений коэффициентов заливки этих объемов из-за трудностей учета влияния температуры и составов этих сред на величину давлений, возвнкающих в них при нагреве, что приводит

к возни1сновению. недопустимых перепадов давлений и разрушению упругой стенки разделительной системы.

Частично этот недостаток-устранен в известном способе поддержания сбалансированных давлений в сосуде высокого давления, содержащем разделитепьйую систему и рабочую камеру с общей стенкой, у которого отнрщение объемов этих тлрстей является малой величиной 2.

Этот способ состоит в нахождении оптимальной заливки разделительной системы с помощью серии последовательных опытных циклов, определяя в конце каждого степень и направление деформации стенки разделительной системьт. Этот способ позволяет достаточно точно определить требуемые коэффициенты заливки. Однако его недостатком является сложность эксплуатации сосуда высокого давления всвязи с необходимостью получения.требуемой заливки в каждом .цикле. При некотором отклонеНИИ (заранее неизвестном) фактической запивки от требуемой гвепичитгы возможно, разрушение стенки разделительной системы, что снижает надежность работы сосуда. Целью изобретения является обеспече ние заданной разности давления между камерами сосуда. Эта цель Достигается тем, что в раз делительную камеру добавляют вещество сохраняющее свое агрегатное состояние в рабочих условиях, объем которого опр деляют из соотношения: Ik ч .-()(i+y-vj iM) 1-Г(1- 5К1+ДН) ства; V - объем разделительной камеры;. -. .. F - технологический коэффициен запивки рабочей камеры; (J - поправка на различие в составах и температурах жидкИх средразделительной и рабочей камер, а татоке на возможную ошибку в заливк поспедней, 0,,1; V - относительное изменение объема разделительной ка.меры при мак:си 1ально до пустимой деформации ее стенки; ui - разность между рабочей и начал&ой температурами; Р) ц ft- коэффициенты объемного расширения соответственно жидкой среды и добавляемо ,вещества в разделительной : о камере заполняют оставшийся свободный объем рагздепительной камеры жидкой средой, например водой, и поДдерживают до наступпёния гомогенизаций среды в рабоч камере давление насыщенньгх паров в ра делительной камере меньшим, чем в раб чей камере, за счёт того, что между разделительной и рабочей камерами до наступления гомогенизации среды в рабочей камере поддерясйвают разн(:ть тегуптератур, не превьпиающую 20 С, и за счет того, что вводят в состав жидк средь разделительной камеры и добавки преимущественно Not СЕ. Поправочнь1Й коэффициент d определяют по известным Р- V -Т зависимостям жидких сред, заполняюших рабо чую и разделительную камеры таким об- paaoU, Чтобы коэффициенту заливки F (l-tj) соответствовало давление в разделительной камере при рабочей температуре, равное давлению в рабочей камере при коэффициенте заливки F с учетом его максимально возможной ошибки. Заранее установленное 100%-ное заполне1ние разделительной системы (после загрузки в нее твердого или. жидкого вещества) жидкой средой, как правило водой, практически исключает возможность ошибки при заливке. Возникающее при этом отклонение коэффициента заливки разделительной камеры от такового в рабочей камере, в условиях гомогенизированного состояния среды в последней, компенсируется за счет изменения объема разделительной системы при допустимых дефсфмациях ее упругой тонкой стенки. Чтобы эти деформации приводили к выравниванию давлений, часть объема разделительной камеры, заполненная жидкой средой, должна быть достаточно малой. Величина ее малости достигается с помощью загружеотя в разделительную камеру малосжимаемого, сохраняющего свое агрегатное состояние при рабочих условиях вещества в необходимом объеме. В зависимости от конструктивных особенностей разделительной системы или технологических требований i процесса, в кач встве этого вещества могут быть использованы твердью материалй; например сталь и медь, так и жидкие, не кипящие при рабочей температуре и давлении, например ртуть, минеральные масла, растворы специальных солей. . Для обеспечения прочности стенки разделительной камеры при негомогенизированном состоянии технологической срёДы (как правило, на этапах ввода и вывода из рабочего режима, когда давление в рабочей камере определяется не коэффициентом ее заливки, а только температурой технологической среды), поддерживают в разделительной системе давление маньшим, чем в рабочей камере. Требуемый перепад давлений .при негомогенизированном состоянии технологической среды обеспечивают в зависимости от конструктивных и технологических особенностей: либо путем поддержания в раз; лительной камере температуры на 2О С меньше, чем в рабочей камере, либо введением в первую специальных добавок, например Н&Сб , понтокакщих давление иасыщаюших паров. Первый способ целесообразнее применять в случае, когда разделительная система исшльауется для отдепёййй технологической среды от манометрических и предохранительных приборов, а второй - от. стенок корпуса сосуда (плавающие футеровки)..

Для уменьшения степени деформации стенки разделительной камеры, вызываемой 100%-н1ой заливкой ее свободного объема, целесообразно загружать в нее вещество, имеющее коэффициент объемного теплового расширения меньщий, чем таковой для разделительной системы.

Ф

о р м у л а изобретения

Vb l-f(l-j)(,ij

1-га-б(1+рм.

Р

V|, - объем добавляемоГо вещества;Vp- объем разделительной .камеры;

f - технологический коэффициент заливки рабочей камеры;

d - поправка на различие в составах и температурах жидкгос сред разделитель ной и рабочей камер, а 5также на возможную ощибку в заливке последней.

сУ 0,01-0,1; д-t- разность между рабочей

и начальной температура0ми;

- относительное изменение объема разделительной камеры при максимально до- . пустимой деформации ее

5 стенки; и Р) коэффициенты объемного

расширения соответственно жидкой среды и добавляемого вещества в раздели0тельной камере,

заполняют оставшийся свободный объем разделительной камеры жидкой средой, преимущественно водой, и поддерживают .до наступления гомогенизации среды в

2..Ato x/-tti 2.178, 196 8 (прототип).