Приближенный метод расчета времени плавления…
1
УДК 536.246:536.421.1
Приближенный метод расчета времени плавления
шугообразного криопродукта в торовой емкости
© А.В. Тарасова, Г.Н. Товарных
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия
Предложен приближенный аналитический метод расчета времени плавления
шугообразного криопродукта в торовой емкости при дренажном хранении. Рас-
смотрена задача о нахождении положения границы раздела между чистой жид-
костью и шугой с учетом тепловых потоков со стороны стенок и области чистой
жидкости. Принято, что область шуги изотермична и имеет температуру плав-
ления твердой фазы, граница раздела шуга — плоская чистая жидкость, свобод-
ная поверхность жидкости неподвижна и имеет температуру насыщения при за-
данном давлении. Температура в области чистой жидкости распределена по
линейному закону.
Полученные приближенные соотношения позволяют оценить
время плавления шугообразного криопродукта в емкости без детального расчета
температурных полей в области чистой жидкости.
Ключевые слова:
криогенная жидкость, криопродукт, дренажное хранение, жид-
кость, шуга, плавление, емкость.
Все больший интерес в наше время представляет пилотируемое
исследование дальнего космоса.
Для продолжительных полетов использование жидкого водорода
из-за его низкой плотности и низкой температуры кипения затрудни-
тельно. Для уменьшения потерь криогенных жидкостей их лучше
сохранять в шугообразном состоянии, т. е. в охлажденном вплоть до
тройной точки состоянии. Шугообразный криопродукт представляет
собой жидкий продукт, в составе которого содержится 40…60 %
твердой фазы.
Использование криопродуктов в шугообразном состоянии значи-
тельно снижает затраты на их транспортировку и хранение. В связи
с этим рассмотрение вопросов охлаждения, а также хранения и
транспортировки криопродуктов становится актуальным. Результаты
численного решения задачи о плавлении шугообразного криопродукта
в цилиндрической емкости показаны в работах [1, 2]. Использованию
предварительного охлаждения жидкостей с целью уменьшения их
потерь при хранении посвящена работа [3]. Методика расчета поло-
жения подвижной границы с учетом плавления твердой фазы пред-
ставлена в работах [4–8].
В работе [9] описан приближенный расчет шугообразного крио-
продукта в сферической емкости.
В данной статье получены приближенные формулы для опреде-
ления времени плавления шугообразного криопродукта в торовой
емкости.