Синявский Ю. В. Криогенные трубопроводы

1-2. Разводка трубопровода

Проектирование любого трубопровода начинается с его разводки, т. е. определения взаимного расположения в пространстве отдельных участков трубопровода.

Разводка обуславливается, в основном, компоновкой оборудования криогенной системы и общими требованиями по обеспечению минимальной длины, минимального количества изгибов (поворотов), удобства монтажа и демонтажа, безопасности эксплуатации.

Вместе с тем необходимо учитывать специфические требования, предъявляемые к криотрубопроводам: максимальное снижение теплопритока к криоагенту, проходящему по трубе, и сохранение работоспособности при существенном изменении температуры в процессах охлаждения и отогрева трубопровода. Меры по удовлетворению этих требований принимаются, естественно, на всех этапах проектирования. В частности, при разводке с этой целью предусматривается:
1) всемерное уменьшение поверхности трубопровода,
2) установка компенсаторов линейных перемещений,
3) при прокладке трубопровода внутри криоблока, имеющего единую общую теплоизоляцию, исключается близкое расположение криотрубопровода и аппарата, имеющих существенно различные температуры,
4) при проходе трубопровода сквозь теплоизоляцию криоблока необходимо в наибольшей степени снизить теплоприток внутрь блока вследствие теплопроводности материала трубы,
5) трубопроводы для криогенных жидкостей устанавливаются, как правило, с небольшим подъемом в сторону движения жидкости, так как в этом случае пар, образующийся вследствие теплопритока, меньше мешает движению жидкости. Кроме того, при закрытии вентиля на выходном конце трубопровода пар будет вытеснять оставшуюся жидкость обратно в сосуд,
6) при установке на трубопроводе нескольких вентилей, между ними должны быть поставлены устройства для сброса давления, чтобы исключить разрыв трубопровода вследствие испарения жидкости, оставшейся в трубе между двумя закрытыми вентилями.

Несмотря на общее требование уменьшения длины трубопровода и сокращения числа изгибов (поворотов), неизогнутые криотрубопроводы применяются крайне редко, так как они требуют весьма высокой точности изготовления и обязательного использования компенсаторов. Кроме того, затруднен их монтаж и демонтаж.

Минимально допустимые радиусы R гибки зависят от материала используемой трубы, ее диаметра, толщины стенки и технологии гибки. Чем пластичнее материал трубы и меньше толщина ее стенки, тем меньше может быть R. Практически радиус гиба труб, используемых в криогенной технике, принимается не менее четырех наружных диаметров D_н трубы. При необходимости проектирования трубопровода с R < 4D_н как это имеет место, например, в переливных устройствах криоожижителей, следует применять сварные секторные колена. Пример выполнения таких колен показан на рис. 1-2.

Рис. 1-2. Криотрубопровод для переливания жидкого гелия

Требуемая конфигурация трубы должна быть полностью продумана при разводке трубопровода и обеспечена его изготовлением. Во время монтажа трубопровода допускаются лишь незначительные подгибы. При разводке необходимо учитывать, что в местах присоединения к аппаратам, арматуре, машинам трубопроводы должны иметь прямые участки длиной не менее диаметра трубы. Гибка на этих участках недопустима, так как вызывает дополнительные напряжения в сварных (паянных) швах соединения.

Это требование сохраняется и при соединении трубопроводов между собой.

С технологией подготовки труб (резкой, гибкой, чисткой) можно ознакомиться, например, по [1].

Следующая страница: 1-3а. Определение пропускной способности - Однофазный поток