Способ повышения давления в криогенной емкости

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик) Заявлено 010876 (21) 2390129/23-2 С 5/О м заявки Мо исовдии осуда твенный комитеСССРизобретенийткрытий Приоритв по делам и о(71) Заявите есоюзный научно "исследовательский инсти природных газов(5 ОСОБ ПОВЫШЕНИЯ УВЛЕКИЕМКОСТИ ИОГЕН технике сть, в й криоа так- енных роиэвол стат гается т ериодиче Изобретение относится киспытаний сосудов на прочночастности к технике испытанигенных сосудов или оболочекже к технике хранения криог жидкостей.Известен способ повышения давления в криогенной емкости, по которому испытываемый сосуд заполняют жидкостью, герметично закупоривают, а затем нагревают сосуд до достижения в нем заданного давления 1),Такой способ может быть применен при хранении криогенной жидкости или для испытаний криогенных сосудов, однако не обеспечивает получение в конце процесса повышения давления заданной температуры, так как процесс в герметичном сосуде протекает по иэохоре и, следовательно, температура в конце процесса определяется однозначно. Например, в тврмодинамических диаграммах состояния веществ конечная точка, процесса повышения давления отобразится пересечением изохоры, проходящей через точку, определяющую начальное состояние жидкости и изобары, соответствующей требуемой величине конечного давления. Невозможность получения в конце процесса повышения давления п ь ной температуры является недо ком известного способа.Целью предлагаемого способа является повышение эффективности путем по лучения в конце процесса заданного значения температуры.Поставленная. цель дости ем, что при нагреве давление п ски снижают на 1-2 МПа.На чертеже представлена Т-Б (тем" пература-энтропия) диаграмма, иллюстрирующая описываемый способ.Точка 1 соответствует моменту заполнения сосуда насыщенной жидкостью, Изохорные процессы 1-2, 3-4, 5-6, 7-8 отображают ступенчатое повышение давления до заданного. Изоэнтальные процессы 2-3, 4-5, 6-7 иллюстрируют периодическое снижение давления. Точки 2, 4, 6 и точки 3, 5, 7 лежат на изобарах, между которыми с целью упро щения реализации способа осуществляется периодическое снижение давления, Точка 8 соответствует конечному моменту повышения давления в сосуде.Точку 8 определяют по заданным значениям давления и температуры. Пересечение иэохоры, прох пящей через точку 8, с иэобарой 3-5-7, пает точку 7, после достижения которой дальнейшего изменения давления не произ" водят.В качестве примера рассмотрим применение способа при испытании на разрыв труб, специально созданных для магистрального транспорта прироцного газа в сжиженном состоянии.Трубы должны быть испытаны при рабочей температуре, составляющей 160 К Расчетное давление при котором должен произойти разрыв труб, равно 60 Мпа, Среда, с помощью которой создается давление, - жидкий азот.Испытываемую трубу заполняют жидким азотом при давлении 0,1 МПа и темпе 15 ратуре 78 КЗатем трубу нагревают до достижения давления, например, 5 МПа (точка 2) и снижают давление, (дросселируют жидкость), например, до 3 МПа (точка 3). Чередуя процессы повышения давления по изохорам и снижения по изоэнтальпам достигают состояния, соответствующего пересечению изобары 3 МПа и изохоры (точка 7), проходящей через точку пересечения изобары 60 МПа и изотермы 160 К (точка 8), Далее трубу нагревают до момента ее разрыва. Ограничение иэознтальпных процессов иэохорами 3 й 5 МПа позволяет автоматизировать. 30 реализацию способа и одновременно повышает безопасность его использования.Способ позволяет проводить испытания на разрыв при температуре, близ кой к произвольно зацанной, что известными способами достигнуто быть не может.Помимо рассмотренного предлагаемый способ может быть использован для повышения давления сжиженного газа при его бездренажном хранении, Например, в условиях длительных космических полетов температура в закрытых от прямого солнечного излучения объемах космического объекта характеризуется некоторым средним значением, величина которого существенно ниже 273 К и зависит от конструкции объекта и условий полета. При этом в сосуде с криогенной жидкостью температура путем использования предложенного способа с помощью простых, автематически действующих средств (регуляторов давления), может быть доведена до средней температуры 55 внутри объекта, чем будет обепспечена бездренажное хранение, так какподвод тепла не будет иметь места.Предлагаемый способ пригоден идля термостатирования объектов в ла"бораторных или опытных установках,так как на одном и том же хладаген"те (сжиженном газе) ой позволяетпровести измерения характеристикобьекта либо при одной заданной температуре и различных давлениях, либо в целом интервале температур идавлений, Это особенно важно прикалориметрических измерениях,В частности, предлагаемый способпозволяет провести измерения рядатермодинамических параметров вещества(как жидкой, так и паровой фазы)в широком диапазоне изменение температуры и давления без используемыхдля этой цели. в настоящее время сложных и дорогостоящих калориметров испециальной аппаратуры для термостатирования путем измерения толькотеплового потока, поступающего вемкость, температуры и давления вещества.Методика получения заданной изотермы при различных изобарах приэтом сводится к следующему.Б сосуд заливается исследуемаяжидкость. Последовательным чередованием сброса жидкой фазы из сосудаи его нагрева (иэоэнтальных и изохорных процессов) давление и темпера"тура доводятся до нужных значений.Для получения той же иэотермы наиной изобаре достаточно регулироватьлишь сброс жидкости, т.е. изознтальный процесс. Методика получения заданных температур при фиксированнойизобаре аналогична.Формула изобретенияСпособ повышения давления и криогенной емкости, включающий заполнение сосуда сжиженным газом, герметизацию сосуда и последующий его нагрев, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности путем получения .в конце процесса заданного значения температуры, при нагреве давление периодически снижают на 1-2 МПа.Источники информации, принятые во внимание При экспертизе1. Разделение воздуха методом глубокого охлаждения. Под ред В,И. Епифановой т. 2, 1969, с, 443-444.Редактор Т.ПилипенкоЗакаэ 7363/31 Составитель Г. ОльшанскаяТещещ М.Петко, Корректор В. БутягаТираж 619 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам иэобретений и открытий113035 Москва ЖРаушская наб. д, 45Филиал ППП Патентф, г. Ужгород, ул. Прбектная,4