Довгялло Александр Иванович Некрасова Светлана Олеговна

 
Рисунок 3.2 – Процессы в двухфазных системах 
 
В действительности этот расчёт будет сложнее, однако интересны крайние 
оценки. Так можно предположить случай, когда теплопритоки Q
т
идут 
непосредственно на испарение жидкой фазы. Количество испарившейся за 
промежуток времени 


жидкой фазы будет: 
(3.2) 
Задаваясь шагом расчёта по времени 


(например, 1000 с), можно 
рассчитать 
. Это количество испарившегося продукта перераспределится 
между газовой полостью и пространством над жидкостью в термосе. 
Расчёты показывают, что время полной газификации в несколько часов 
гарантирует отсутствие термоударов и низкие темпы роста давления в цикле 
силового нагружения, что благоприятно сказывается на ресурсе баллона и 
безопасности его эксплуатации. 

---

83 
Исходя из выше приведённого, можно предложить следующие варианты 
перспективного использования баллона с криогенной заправкой: 
1.Это может быть топливный баллон для сжиженного природного газа 
(СПГ). 
2. Специальный баллон аналогичной конструкции при подключении на 
внешний газификатор может осуществлять автономное термокомпримирование 
самого себя и далее без газификатора использоваться в обычном штатном 
варианте как аккумулятор давления. 
3. Баллон с криогенной заправкой в составе бортовой дроссельной системы 
охлаждения будет иметь больший ресурс и эксплуатационные преимущества. 
4. Резервуары подобной конструкции могут быть использованы практически 
для любых криогенных жидкостей. 
3.4 Физико-математическая модель процессов в баллоне с криогенной 
заправкой 
После заправки во внутреннюю (термосную)ёмкость баллона 6 криогенного 
продукта при подводе тепла извне поведение жидкости и газа в газовой 
полости может быть различным. Физические процессы в такой системе 
предсказать довольно сложно, и они будут зависеть не только от конструкции 
баллона, но и от начального состояния баллона и внешних условий. 
Начальное состояние баллона определится остаточным давлением и 
температурой перед заправкой, а также температурой криоагента 
(переохлаждённая жидкость, состояние насыщения и т.д.). Внешние условия 
могут меняться во времени: вначале баллон тёплый, затем следует 
захолаживание баллона за счёт испарения части жидкости, при этом тепло 
подводится только от стенки баллона, а тепловые потоки из окружающей среды 
незначительны, следующая фаза – возрастание теплопритоков к стенке баллона 
из окружающей среды. Типичным может быть и случай отсутствия 
теплопритоков из внешней среды (теплоизолированный сосуд) либо ничтожно 
малые внешние тепловые потоки. 

---

84 
Предлагается рассмотреть поведение рабочего тела в баллоне при 
отсутствии внешних теплопритоков (изолированный баллон). 
В начальный момент времени можно ожидать испарения жидкости. При 
этом часть испарившейся жидкости в виде паров перетекает в газовую полость, 
а другая часть остаётся в освободившемся после испарения объёме 
ж
V

над 
жидкой фазой. 
Поступление холодных паров в газовую полость можно организовать 
несколькими способами. С целью снижения продольного градиента 
температуры по стенке баллона предполагается направить холодный газ 
сначала в полость внутренней (прилегающей к термосу) прослойки, а затем в 
радиальном направлении через перфорацию в экранах он будет перемещаться к 
периферии (рисунок 3.3).