Мар 28

Однофазная сжатая жидкость хранится в баке, снабженном эластичной вытеснительной камерой, в которой давление создается подачей инертного газа от внешнего источника (рис. 3). Термодинамика процесса изображена на диаграмме рис. 4. В эластичную вытеснительную камеру с тонкими стенками из внешнего источника подается под высоким давлением гелий и вытесняет жидкость из бака. Условия хранения жидкости при низком давлении должны быть таковы, чтобы при вытеснении она оставалась в жидкой фазе. Обычно бак, в котором находится сжиженный газ, герметизируется на земле крышкой. В нем находятся насыщенная жидкость и некоторое количество паров при атмосферном давлении. Предохранительный клапан в баке регулируется на давление, которое несколько ниже критического для данной жидкости. Состояние жидкости при наполнении бака соответствует точке 1; Если бак полностью заправлен, приток небольшого количества тепла приведет к сжатию жидкости при постоянной плотности, пока не будет достигнута требуемая величина давления в баке (точка 3). Это сжатие на начальном этапе сопровождается незначительным повышением температуры жидкости, так что по существу она остается переохлажденной.

Рис. 3. Схема системы хранения жидкого кислорода с принудительной подачей в систему:

1 – штуцер заправки; 2 – клапан дренажирования кислорода и сброса давления; 3–предохранительный клапан гелиевой системы; 4 – резервуар с гелием под высоким давлением; 5 – отсечный кран; 6 – регулятор давления; 7 – эластичная вытеснительная камера; 8 – регулятор расхода; 9 – змеевик нагревателя

Естественное нагревание бака, когда им не пользуются, может привести к дренажированию жидкости при постоянном давлении (линия 3–4). Давление в баке контролируется специальным манометром. Работа системы во время запуска и вывода корабля на орбиту показана линией 4–5. Ее конкретный вид определяется расходом жидкости из бака и притоком в него тепла. Однако если баком не будут пользоваться, то часть жидкости будет дренажироваться по мере падения атмосферного давления с высотой.

Эксплуатационным условиям системы во время полета по орбите соответствует линия 5–6. Если пренебречь участком входа в плотные слои атмосферы, то можно считать, что жидкость отводится из резервуара при постоянном давлении, которое регулируется гелиевой системой. Для обеспечения стабильности эксплуатации желательно хранить кислород в виде однофазной жидкости. А для этого необходимо, чтобы ее температура была ниже температуры насыщения при установленном давлении в баке. Следует отметить, что хранение однофазной жидкости в системе возможно только при одинаковой температуре всей массы жидкости. Если, например, в условиях невесомости дополнительная тепловая энергия начнет поступать через стенки бака не ко всей массе жидкости, а лишь к пристеночному слою, то может произойти закипание этого слоя, что вызовет неустойчивость в работе системы.

Измерение количества жидкости в баке при эксплуатации системы осложняется тем, что вытеснительная гелиевая камера, помещенная в бак, может принимать самую разнообразную форму. Количество жидкости в баке определяется либо измерением объема гелия в вытеснительной камере, если жидкость не содержит пузырьков пара, либо методом подсчета меченых атомов для установления скорости потребления и дренажирования жидкости. Этот метод связан с усложнением заправки.

Рис.4. Диаграмма «давление – энтальпия» для хранения жидкости при субкритическом давлении:

А – Линия насыщенной жидкости; 1 – уровень при заправке; 2 – уровень давления, при котором жидкость становится гомогенной; 1-3 – линия давления на начальном этапе при нагревании; 3-4 – линия потери жидкости при неиспользовании бака; 4-5 – линия работы системы при подъеме на высоту; 5-6 – линия эксплуатации системы на высоте.

Описанная система хранения жидкости достаточно сложна, так как требует двух находящихся под давлением баков и системы регулирования давления. Надежность рассматриваемой системы зависит, в первую очередь, от надежности эластичной вытеснительной камеры, в которую подается гелий, и от ее способности выдержать многократные деформации при криогенных температурах. Конструирование бака осложняется из-за монтажа в (нем вытеснительной камеры, особенно если она должна быть заменяемой.

Похожие статьи:

  1. Хранение кислорода при сверхкритических давлениях с подачей тепла Однофазную жидкость при сверхкритическом давлении вытесняют из бака, создавая в...
  2. Хранение смеси с двухфазной подачей тепла для создания давления Криогенная жидкость хранится в баке при докритическом давлении в виде...
  3. Обеспечение кислородом на космическом корабле Общая потребность в кислороде на космическом корабле определяется тремя факторами:...

автор admin



Написать ответ

Вы должны войти чтобы комментировать.