Криогенный трубопровод

(54) (57) КРИОГЕННЪЙ ТРУБОП)РОВОД, содержащий трубопровод с искусственным турбулизатором потока, представляющим 16 1. 9/18 // Г 17 С 3/О сооои кольцевую диаф ляцией на внешней п бийся тем, что, с цел лического сопротивле процесса захолаживан ренняя поверхность кольцевую проточку, нена в виде тонкос материала с эффектом положенной во внутре точке, выполненной с толщины обечайки, при температуре, меньшей ратуре насыщения к имеет форму цилиндра ширины проточки. рагму, и с теплонзооверхностп, отличию ью снижения гидравния по окончан)и я трубопровода, внут- трубопровода имеет а диафрагма выполтенной обечайки изпамяти формы, раснней кольцевой проглубиной не меньше этом диафрагма при либо равной темпериогенной жидкости,высотой не большеИзобретецис относится к крисгенной тс.,- нике, а именно к устройствам лля подыци криогенного ком понен га, ц может быть ИСПОЛ ЬЗОВЗ НО ПРИ ИСЦ ЫТс)Ц И И ЛОЦ с)ОЧИ Ы Х насосов, работакших ца криогенных жидкостях.Известны стройствз лля подачи криогенного кох)понецта, содержа)пие вцутрс и. ний трубопровол с тецлоизоляпиеи. Крцогенный трубопровол солржит внутренний трубопровод лля полычц криогеццо 1 о компонента и внешний труооцровол лля создания вакуумной зашиты вг тренцего трубопровола от теплоцритоков. На выходе криогенного трубопровода устацывливается линия слива с запорным органом. Через эту линию сбрасывается образу)опсийся в процессе захолыживацця цар .Однако цри охлыжлеццц ленок трл)с)- провода ЛО низких гсчцер;пур, близких к температурерыцсцорт иречого криогенного компоненты, чсрсз сливную линию вместе с паром сбрыс ывается оольшое количество )килксс) и, цыпрцхср, в ви,1 с тумана, не у аствук)щей и процессе ох,Зж. ДЕНИЯ. ЭТО ЦРОЦС ХОДИ 1 ВСЛСЛСтВЦЕ ТОГО, сГс на поверхности вцтрсцего трубоцровсды испарившыяся жцлксст образул устойчивую паровую цлецк). ззчелляюшук ох- ЛаждЕНИЕ ИЗ-ЗЫ ) ВЕЛИЧсцця СоцрОтИВЛС- ция тепловм) ноток).Наиболее б)лцзким к изобретению является устроЙство лля И 1 пецсцфцкыпцц процесса те 1 Лоотлачи црц зыхолажцвыццц труоопровола, выцс шсццсс в вилс кольцс- ВЫХ, И ЫС) РЫ51, ООРс)З 1 нс 1 ЦЦ Ь 1 Х ПЕРИЛЦ 1 СС - кой оокаткои трчоь 1 рсликом.СусцИстЬ рс)бстЫ упрсйЛВЗ ЗаКЛКцас)- ся в периодц с ской иск) сс"1 всццой т) рб)- лиза пни тонки х и р цстецоч цы х болоев Потока, гле тепловой ноток ц тсрмццеское сспрс- тивле:1 ие м ыко им аль ц сн.". Испсльзсвы ц и цз- ВЕСГНОО 1 С ГР 1)ЙГЛВс 1 ЦСЗ ВСЛ 51 ЕТ Ц ЦСЦС И- фИЦР 1 РОВЗТЬ ПсР 1)ПЕСС Зс 1 ХОР с 1 ж И Всп И 5.ЫК, например, примс цитсльцс к с)лцссызцы) ЦОТОКЗМ ЭТОТ МСТ ОЛ ЦОЗ ВО, 51 Е Г Х ИСЛЦЧ ЦТЬ коэффицис)п тецлоотЛычи к )ыззм Ло 3 рыз, к капельным жилкостяч лс 2,3 разы 2.Недостатком известцоп улройствз является повышец 1 гое гилросоцротцвлецие, Причем чем больше турбулизыторов устацсн)лецо в криогенцом трубопроводе ц эсфекгивцсс процесс охлаждения, тем выше гилросоцротивление трубоцровода. )ля осу)цествления процесса захолаж ива цця Повышен)нс гидросопротцвлецие трубопроводы осооой роли не играет, а при подаче крцо 1 еццого компонента к потрес)цтелю (лоцатоцный насос и т. л) повышен и)е гцлросоцрспицление без соответствующего увеличения диаметра трубопровода учецьцЗет раскол подаваемых потребцтелк криогенных ксо)понентов. Увеличение диаметры трубопровода приводит к увеличсцию габаритов, массы, металлоемкости, з следовательно, ц к увеличению стоимости трубопровода и затраткриогенного продукта на захолаживание. Пслшо изобретения является снижениегидравлического сопротивления по окончании процесса захолаживания трубопровода.Ук;1 заццая пель достигается тем, чтов крисгенном трубопроводе, содержашем трубопровод с искусственным турбулизато- О рох) потока, представляю)цим собой кольцевую диафрагму, и теплоизоляцией на внешней поверхности, внутренняя поверхцосп ь трбспрсводы имеет кольцевую прогоцку, а диафрагма выполнена в виде тонкостенной обечайки из материала с эффектом цычяти формы, например из никелида тцтыца (нитицола), расположенной во внутренней кольцевой проточке, выполненной с глубиной це меньше толшицы обечыйки, цри этом диафрагма при тем церыгуре, меньшей либо равной температуре насыщения криогенной жидкости, имел форму цилиндра с высотой не боль- Ре ц)ирины проточки.Изготовление турбулизатора производится слелукщич образом.25И:1 сплава (нитигц)ла) делаот полуювтулку, внешний лиаметр которой равен лцыметру проточки в трубопроводе, а внутренний - внутреннему диаметру трубопровода Затем производят ее обкатку ро.Иком тык, чтобы втулка имела внутренний кольцевой выступ. Затем втулку охлы)клыют ло температуры насышения того криогенного компонента, который использусгся в криогецном трубопроводе, и раздаю) гык, пооы цри этой температуре она имела форчу полого гладкого цилиндра.11 рц эпм высоты втулки должна быть рав ой ллице кольцевой проточки, выполненв й в крцо)еццом трубопроводе.11 ы фц. 1 - 3 изображен турбулизаторрыз,)цчцые периоды работы трубопрово 4 о саКрцогеццая жидкость находится в емкости 1, покрытой теплоизоляцией 2. Емкостьсоединена с насосом 3 криогенцым груоопроводом 4, в котором установлены отсечной 5 и расходный 6 пневмоклапаны. Бо внутренней полости трубопровода Па определенном расстоянии один от другого установлены турбулизаторы 7, каж,Рый из которых представляет собой кольцевую диафрагму, образованную периоди ческой обкаткой тонкостенной обечайки(трубы) роликом. Снаружи трубопровод 4 покрыл теплоизоляцией 8, например, из пенополиуретана.По;1 ача криогенной жидкости к испытываемому насосу осугпествляется по стендо вой системе (фиг. 1).Турбулизатор 7 (фиг. 2) помесцен вкольцевую проточку 9, выполненную во внутренней полости трубопровода 4. Мо1095007 фиг,Е 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 турбулиз ации. 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, 10 чем температура насыщения криогеннойжидкости (фиг. 2). При достижении температуры стенкитрубопровода, равной либо меньшей температуры насыщения для данного вида крио 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 Ь (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 мо менту окончания процесса захолаживанпякриогенного трубопровода во внутренней полости трубопровода отсутствуют источники возмущения потока, которые, приводят к росту гидравлических потерь.Использование трубопровода позволит ЗО уменьшить гидравлическое сопротивлениекриогенного трубопровода при испытаниях, например, насосов при одном и том же требуемом расходе криогенной жидкости после захолаживания без увеличения давления, подачи, а также снизить металло- емкость труоопровода и расход криогенной жидкости на захолаживание.Со, ы пн с)1 ,егоян Редактор П К)рловсплаг слрсдЪ рс Коррслоо11 утнг; Заказ 3572 22 Гн ра)х 13одпнспос ВИИИПИ Государственного комитета СССР по дедаизобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 45 фндиад ГПП Патент . г, Умгород, уп. проектная, 4