Приложение Д (обязательное). Определение длительности процесса и расхода газа на отогрев криогенного топливного бака

Приложение Д
(обязательное)

Определение длительности процесса и расхода газа на отогрев криогенного топливного бака

Длительность отогрева КТБ при постоянном значении расхода греющего газа вычисляют по формуле

,

(Д.1)

где t_G - время отогрева, с;

M_w - масса стенки внутреннего сосуда, кг;

c_w - теплоемкость материала стенки сосуда, ;

Т₀ - температура газа, поступающего на отогрев, К;

, - начальная и конечная температуры стенки при отогреве, К;

G - расход газа, кг/с;

с_р - изобарная теплоемкость газа, ;

- коэффициент теплоотдачи от стенки к газу, , значения которого при естественной конвекции представлены на рисунке Д.1;

F_w - площадь поверхности внутреннего сосуда, м².

Рисунок Д.1 - Значения коэффициента теплоотдачи при естественной конвекции для метана

Общий расход греющего газа на отогрев сосуда M_G, кг, вычисляют по формуле

.

(Д.2)

Пример - Расчет длительности отогрева и расхода природного газа на отогрев КТБ объемом 290 л, если масса внутреннего сосуда 95 кг, поверхность внутреннего сосуда 2,9 м², материал сосуда сталь 12Х18Н9Т с теплоемкостью 300 , начальная температура сосуда 120 К, температура газа для отогрева 320 К, расход газа на отогрев 0,003 кг/с, давление газа в сосуде в процессе отогрева поддерживается на уровне 0,1 МПа.

Из рисунка Д.1 определяем значение коэффициента теплоотдачи  = 13,6 Вт/м² К.

По формуле (Д.1) вычисляем

.

Количество газа на отогрев вычисляем по формуле (Д.2)

.

Таким образом, криогенный топливный бак можно отогреть примерно за 2 ч. Количество метана на отогрев составит 20,4 кг или около 5 баллонов объемом 40 л каждый с давлением 15 МПа.