Способ получения газовой среды для гермообъектов

 

Изобретение относится к космической технике, а более конкретнок обеспечению гермообъектов газовой средой, адекватной по своему составу атмосферному воздуху. Целью изобретения является повышение экономичности получения газовой среды для длительного функционирования гермообъектов . Способ получения заключается в том, что испарение смеси жидкого азота и жидкого кислорода производят при давлении и температуре выше значений критического давления и критической температуры для кислорода. При сверхкритических значениях давления и температуры каждый из компонентов, составляющих гомогенный раствор азот-кислород, переходит в состояние.при котором отсутствует граница раздела фаз жидкость-равновесный пар. Отсутствие границы раздела фаз устраняет возможность непрерывного и последовательного изменения состава паровой фазы при переходе каждого компонента, составляющего жидкий гомогенный раствор, в газовую фазу, 2 ил. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУ6ЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

lQ0 (1 ! (Д

Ф (21) 4909408/23 (22) 07,02.91 (46) 30.07.93. Бюль 28 (75) В.С.Журавлев и С.В. Журавлев (73} В.С.Журавлев (56} Воронин Г.И, Системы кондиционирования воздуха на летательных аппаратах. М,:

Машиностроение, 1973, с. 111.

Персер П., Дейджет М„Смит Н, Пилотируемые космические корабли. Проектирование и испытание, М,: Машиностроение.

1968, с. 176. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГАЗОВОЙ СРЕДЫ ДЛЯ ГЕРМООБЬЕКТОВ (57) Изобретение относится к космической технике, а более конкретно — к обеспечению гермообъектов газовой средой, адекватной по своему составу атмосферному воздуху.

Целью изобретения является повышение

Изобретение относится к космической технике, а более конкретно — к обеспечению гермообъектов газовой средой адекватной по своему составу атмосферному воздуху.

Целью изобретения является повышение экономичности получения газовой среды для длительного функционирования гермообъектов.

На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства по реализации способа получения, газовой среды для гермообъектов.

Устройство содержит емкости 1 и 2 с жидким азотом и жидким кислородом соответственно, трубопроводы 3 и 4 подачи жидкого азота и жидкого кислорода, регулирующие органы 5 и 6, смеситель 7, насос 8, испаритель 9, датчик 10 состава

„„5U „„1831344 АЗ (я)ю А 62 В 11/00, В 64 6 1/46 экономичности получения газовой среды для длительного функционирования гермообъектов. Способ получения заключается в том, что испарение смеси жидкого азота и жидкого кислорода производят при давлении и температуре выше значений критического давления и критической температуры для кислорода. При сверхкритических значениях давления и температуры каждый из компонентов, составляющих гомогенный раствор азот-кислород, переходит в состояние,при котором отсутствует граница раздела фаз жидкость-равновесный пар.

Отсутствие границы раздела фаз устраняет воэможность непрерывного и последовательного изменения состава паровой фазы при переходе каждого компонента, сосТВВ ляющего жидкий гомогенный раствор, в газовую фазу, 2 ил. газовой смеси в испарителе. турбину 11 с генератором тока 12, Устройство работает следующим обрэ3051. Жидкий азот из емкости 1 и жидкий кислород из емкости 2 под давлением несколько превышающим давление насыщенного пара компонентов, по трубопроводу 3 и 4 соответственно подают в смаситель 7, в котором образуется гомогенный раствор, представляющий собой смесь жидкого азота и жидкого кислорода. Образовавшийся в смесителе 7 гомогенный раствор насосом 8, создающим давление смеси выше значения критического давления для жидкого кислорода (P 5,1 МПа), подают в испаритель 9.

С помощью регулирующих органов 5 и 6, управляемых по обратной связи датчи :ом

10 состава газовой смеси в испэрителе 9, 5

1О

35 обеспечивают такое соотношение жидкого азота и жидкого кислорода в гомогенном растворе, которое соответствует содержанию этих компонентов в атмосферном воздухе. Процесс испарения гомогенного раствора представляющего смесь жидкого азота и жидкого кислорода осуществляют при сверхкритических значениях давления и температуры в испарителе 9, при этом давление и температуру в испарителе 9 поддержив31ОТ выше значения критического давления и критической температуры для кислорода, При этом в испарителе 9 образуется газовая бинарная смесь, которая па содержанию азота и кислорода. а также по физическим свойствам соответствует атмосферному воздуху. Перед подачей в гермообьем газовал смесь из испарителя 9 проходит через турбину 11, Перепад Давления срабатываемый на турбине 11 с помощью генератора 12 преобразуется в электрическую энергию. Избыточное давление наддува в емкостях 1 и 2 обеспечивается эа счет подачи в них газа из иСпаритвля.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. Известна, что процесс испарения жидкости в условиях, когда давление и температуоа ниже ее критических значений идет при наличии границы раздела фаз в полном соответствии с законом фаэовОго перехода, В этих услОвиях процесс испарения жидкого воздуха, представля10щего гомогенкый раствор жидкого кислорода и жидкого азота, не позволяет обеспечить получение газовой среды адекватной по своему сос13Ву атмосферному вОздуху. Из термодинамики раствОрав изв8стко, чтo зависимость между составом пароВ0А Й жидкой фазы растВОра является как правило неликейкой.

Н3 f рафике рис.2 представлены кривые характеризу10ьцие г1оследовательность изменения со 1 а ва f13 pOB01>I (верхняя кривая) и >f(NQI:OA (ки>«няя кривая) фаз гомогеннага раствора жидкиЙ кислород — жидкий азот при равновесном испарении такого расr 8op3. Из ГОЗфик а pèñ,2 слеДует, sf o при

H8Ko70pQf1 тем и ерат ур8 1 s 11 1 52 1 Де 1 51 и i > те:.4ï8p3ò ры насыщения для первого и BTOpQI компонентов Образук>щих раствор, газовая фаза (пар) содержит больше того компонента, температура кипения каторога киже, В гомагеннам растворе, каким является жидкий воздух, таким кампонентом Оудет азот и поэтому его мальная даля

B азовай (паровой) фазе будет больше, чем в жидкой, Как следует из графика рис.2. при некоторой темпeратуре Т состав паровой фазы определяется точкой 2, лежащей на кривой характеризующей последовательность изменения состава паровой фазы, а состав жидкой фазы определяется точкой 1, расположенной на кривой изменения состава жидкой фазы.

Однако процесс испарения при значениях давления и температуры выше критических коренным образом отличается от процесса испарения при значениях этих параметров ниже критических, Это обусловлена общеизвестным фактом, что фазовый переход из газообразного в жидкое состояние будет происходить талька при температуре ниже критической, При значениях давления и температуры выше критических состояние вещества характеризуется отсутствием границы раздела фаз. Сверхкритическое значение давления и температуры . обусловливает переход каждого компонента составляющего гомогенный раствор азоткислород с в состояние при кОтОрОМ отсутствует граница раздела фаэ жидкостьравновесный пар. Отсутствие границы раздела фаз устраняет возможность непрерывного M последовательного изменения (в полном соответствии с температурой и давлением в системе) состава газовой {паровой) фазы при переходе каждого компонента, составляющего гомогенный раствор, в газовую фазу, Проведение процесса испарения при значениях давления и температуры выше значений критического давления и критической температуры для кислорода обеспечивает одновременное и полное испарение составляющих жидкий гомогенный раствор компонентов. при этом имеющийся градиент концентрации, который определяет дви>кущу1о силу процесса взаимной диффузии, обеспечивает образование бинарной газовой смеси, состав которой по содержанию азота и кислорода соответствует атмосферному воздуху.

Формула изобретения

Способ получения газовой среды для гермообъектав, вкл1очающий гмешение жидкого азота и >кидког0 кислорода в сООт ношении, соответствующем их содержанию в атмосферном воздухе с-последующим испарением полученной смеси, о т л и ч а юЩ И и C Я ТЕМ, ЧТО, С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ экономичности получения Газовой среды для длительна функционирующих гермообьектов, испарение смеси жидкога азата и жидкого кислорода производят при давлении и температуре выше значений критического давления и критической температуры для кислорода.

1831344

Фиг.1 ть2

0 IO 20 30 40 50 60 70 80 90 IOG Жидкий айаг

Жидкий:CI. 90 80 70 60 50 40 30 20 IQ 0 кислород .

Фог. 2

Редактор С.Кулакова

Заказ 2533 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретения;-1 и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Т,К

90 М

84

82

Составитель В.Журавлев

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Л.Филь