Исследование процесса захолаживания криогенных сосудов

Abstract

Статья посвящена исследованию процесса захолаживания криогенных сосудов. Исследование проведено с помощью вычислительного эксперимента над компьютерной моделью криогенного сосуда. Разработанная методика расчета захолаживания криогенного сосуда реализована в виде программного модуля в системе MathCad. Организация расчета в виде программных модулей позволяет перейти от одного расчетного режима к другому, изменяя условия заполнения, рабочий продукт и сам криогенный сосуд, без необходимости внесения изменений в расчетный модуль. В статье описан ряд допущений и упрощений, принятых из-за сложности математического описания криогенного сосуда, а также процессов, происходящих в нем при захолаживании. Результаты моделирования показывают, что каждый этап нестационарного процесса охлаждения, характеризуемый расходом заполнения, может быть разделен на два сменяющих друг друга режима: переходный режим и регулярный режим. Также показано, что переходный режим сменяется регулярным примерно через 10 минут. При этом именно переходный режим характеризуется наибольшими нагрузками на сосуд, что видно по темпу изменения температур и по подъему давления.Использование разработанного программного модуля позволяет оценить эффективность использования холода отходящих паров. Описаны возможности программного модуля, позволяющие сравнить различные способы организации захолаживания сосуда и выбрать из них наиболее оптимальный. Результаты работы программы показывают, что время захолаживания криогенного сосуда существенно зависит от расхода заполнения сосуда. При этом время захолаживания, определенное программой близко к экспериментальным значениям.