Криофизика - Молекулярно-кинетическая теория  
  Испарение и
конденсация
Пленочное
кипение
Сверхтекучий
гелий
События и
мероприятия
Библиотека  


Испарение и конденсацияПленочное кипениеСверхтекучий гелийСобытия и мероприятияБиблиотека• История холода• Разделение газовых смесей• Оборудование гелиевого ожижителя Г-45• Криогенные трубопроводы БольцманиадаХейке Камерлинг-ОннесКриогениус

Синявский Ю. В. Криогенные трубопроводы

Определение пропускной способности.
Двухфазный поток

Строгая теория гидродинамического расчета трубопровода для передачи двухфазных потоков криоагентов до сих пор не разработана. Ниже приводится методика оценочного расчета на основе гомогенной модели потока [2]. В этот случае пропускная способность трубопровода определяется, как правило, на основе поверочных расчетов. Вначале задаются ожидаемым значением Dy трубопровода* и по нему рассчитывается расход G криоагента при допустимом значении гидравлического сопротивления. Если G не соответствует требуемому расходу, то задаются новым значением Dy и повторяют расчет до тех пор, пока пропускная способность трубопровода не будет равна требуемой.

Рассмотрит методику расчета применительно к наиболее общему случаю подачи в трубопровод однофазной криогенной жидкости с последующим образованием паровой фазы в результате гидросопротивлекния потоку и подвода тепла через теплоизоляцию трубопровода.

1) Определяется массовый расход G1 криоагента из предположения, что поток жидкости по всей длине трубопровода однофазный. По уравнению Дарси - Вейсбаха

Расчет криотрубопровода         (1-3)

где ρ1 - средняя плотность жидкости.


2) По G1 определяется длина lж участка трубопровода, на котором сохраняется однофазное течение жидкости, а также давление Pп на конце этого участка. Давление криоагента на конце участка трубопровода произвольной длины z равно

Расчет криотрубопровода         (1-4)

где Pн -давление на входе в трубопровод.

По уравнению (1-4) и табличной зависимости температуры насыщения Тs крио-агента от давления ТSS(P) строится графически функция ТSS(z). Характер этой функции показан на рис. 1-4.

К определению длины трубопровода

Рис. 1-4. К определению длины трубопровода с потоком однофазного криоагента

Затем также графически представляется зависимость температуры потока по длине трубы (рост температуры жидкости определяется теплопритоком и работой проталкивания потока):

Расчет криотрубопровода         (1-5)

где ТН - температура жидкости на входе в трубопровод,
q -удельный теплоприток к криогенной жидкости через единицу поверхности трубы в секунду, Cж - теплоемкость жидкости.

Точка пересечения линий ТSS(z) и Т=Т(z) дает значение z=lж, на котором сохраняется течение однофазной жидкости. Подставив в выражение (1-4), находят значение Pп на конце участка однофазного течения.


3) Исходя из уравнения Дарси-Вейсбаха определяется длина участка трубопровода с течением двухфазного потока (из условия реализации перепада давления где Pк - давление на выходе из трубопровода):

Расчет криотрубопровода         (1-6)

Средняя плотность потока может быть оценена как среднелогарифмическая на участке lсм между плотностью на входе при давлении Pп и выходе при давлении Pк:

Расчет криотрубопровода         (1-7)

где х -паросодержание потока на выходе из трубопровода,
ρ' и ρ" - плотность соответственно жидкости и пара в состоянии насыщения.

Величина паросодержания на выходе из трубопровода определяется общим теплопритоком по всей длине l криотрубопровода, работой проталкивания жидкости и разностью энтальпии жидкости на входе и выходе из криотрубопровода. В связи с этим

Расчет криотрубопровода         (1-8)

где r - теплота парообразования при среднем давлении в криотрубопроводе,
l - полная длина криотрубопровода.

4) Расчетная длина криотрубопровода lр= lж+lсм. Если получено lр<>l, то следует задаться значением массового расхода G<>G1, и повторить расчет.

Пропускная способность криотрубопровода в конкретных условиях будет равна величине G1, при которой lр=l. В этом случае на выходе из трубопровода поток будет содержать жидкости Gж=(1-x)G, и пара Gn=x·G.

Расчет пропускной способности, естественно, упрощается, если жидкость на входе в трубопровод имеет температуру насыщения. В этом случае определяют G1 по (1-3), а затем рассчитывают lсм по (1-6). Если получают lсм<>l, то задаются новым значением массового расхода G и повторяют расчет. Пропускная способность трубопровода длиной l будет равна величине G, при которой lсм=l.

После определения основных размеров трубы для передачи криоагента переходят к конструированию криотрубопровода. Специфика конструирования изложена в следующей главе.

* В основу могут быть положены рекомендации, приведенные выше для однофазных потоков.



Следующая страница: 2-1. Влияние температуры криоагента на конструкцию трубопровода


    Главная   • Библиотека   • Криогенные трубопроводы   • 1-3б. Определение пропускной способности - Двухфазный поток  

  Испарение и конденсация Пленочное кипение Сверхтекучий гелий События и мероприятия
Библиотека Больцманиада Камерлинг-Оннес Криогениус
 
  © Криофизика.рф 2006-2019.
Молекулярно-кинетическая теория. Научные публикации.
Испарение и конденсация. Плёночное кипение. Сверхтекучий гелий.
о проекте
условия использования
контакты
карта сайта