RU2296983C1 - Method for heat vision control of heat isolation of vessels and pipelines - Google Patents

Method for heat vision control of heat isolation of vessels and pipelines Download PDF

Info

Publication number
RU2296983C1
RU2296983C1 RU2005132714/28A RU2005132714A RU2296983C1 RU 2296983 C1 RU2296983 C1 RU 2296983C1 RU 2005132714/28 A RU2005132714/28 A RU 2005132714/28A RU 2005132714 A RU2005132714 A RU 2005132714A RU 2296983 C1 RU2296983 C1 RU 2296983C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
temperature
boost
heat
vessels
Prior art date
Application number
RU2005132714/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Владимирович Клепов (RU)
Андрей Владимирович Клепов
Ольга Петровна Ковалева (RU)
Ольга Петровна Ковалева
Максим Михайлович Пеньков (RU)
Максим Михайлович Пеньков
Игорь Васильевич Наумчик (RU)
Игорь Васильевич Наумчик
Алексей Петрович Софьин (RU)
Алексей Петрович Софьин
Василий Иванович Шевченко (RU)
Василий Иванович Шевченко
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военно-космическая академия им. А.Ф. Можайского
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военно-космическая академия им. А.Ф. Можайского filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военно-космическая академия им. А.Ф. Можайского
Priority to RU2005132714/28A priority Critical patent/RU2296983C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2296983C1 publication Critical patent/RU2296983C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

FIELD: non-destructive control.
SUBSTANCE: in the method heating of wall of vessel (pipeline) under isolation for creating a temperature drop transversely to isolation layer is performed by method of blowing gas through internal hollow, with appropriate adiabatic gas temperature increase, while blowing is performed up to optimal pressure ρopt, at which adiabatic increase of gas temperature is maximal.
EFFECT: possible heat vision control of non-separable vessels and extensive pipelines, decreased energy costs of control.
7 dwg

Description

Предлагаемый способ относится к области неразрушающего контроля, а именно к инфракрасной диагностике и методам теплового неразрушающего контроля.The proposed method relates to the field of non-destructive testing, namely to infrared diagnostics and methods of thermal non-destructive testing.

Известны способы определения качества ограждающих строительных конструкций с использованием тепловизоров, описанные в руководящих документах (ГОСТ 26629-85 «Метод тепловизионного контроля качества. Теплоизоляция ограждающих конструкций». Международный стандарт ISO 6781-83 «Теплоизоляция. Качественное выявление теплотехнических нарушений в ограждающих конструкциях. Инфракрасный метод», Неразрушающий контроль: Справочник: В 7 т. Т.5: В 2 кн. Кн.1: Тепловой контроль. Кн.2: Электрический контроль. - М.: Машиностроение, 2004. - с.279).Known methods for determining the quality of building envelopes using thermal imagers are described in the guidance documents (GOST 26629-85 "Method of thermal imaging quality control. Thermal insulation of building envelopes." International standard ISO 6781-83 "Thermal insulation. Qualitative detection of heat engineering violations in building envelopes. Infrared method ", Non-destructive testing: Reference: In 7 vol. V.5: In 2 book Kn.1: Thermal control. Kn.2: Electrical control. - M .: Mechanical Engineering, 2004. - p.279).

В указанных способах температурный напор, обеспечивающий формирование температурных полей на наружных контролируемых с помощью тепловизора поверхностях, создается за счет тепловыделений внутри зданий и сооружений вследствие работы систем отопления, вентиляции, нагревательных и бытовых тепловыделяющих приборов.In these methods, the temperature head, which ensures the formation of temperature fields on the surfaces controlled by a thermal imager, is created due to heat generation inside buildings and structures due to the operation of heating, ventilation, heating and household heat-generating devices.

Известен способ контроля качества линий электропередач (Канарчук В.Е., Чигринец А.Д. Бесконтактная тепловая диагностика машин. М.: Машиностроение, 1987. - с.153), а также способ тепловизионного контроля электронных плат (Кэсбери Б. Сокращение затрат времени и труда при отыскании повреждений на платах линии связи системы Х фирмы «Плесси» // Infrared Observer. 1987, №15; Неразрушающий контроль: Справочник: В 7 т. Т.5: В 2 кн. Кн.1: Тепловой контроль. Кн.2: Электрический контроль. - М.: Машиностроение, 2004. - с.298, 333).A known method of controlling the quality of power lines (Kanarchuk V.E., Chigrinets A.D. Non-contact thermal diagnostics of machines. M: Mechanical Engineering, 1987. - p.153), as well as a method of thermal imaging control of electronic circuit boards (Cesbury B. Reducing time costs and labor when finding damages on the circuit board of system X of the Plessis company // Infrared Observer. 1987, No. 15; Non-Destructive Testing: Reference: In 7 vol. T.5: In 2 book Kn.1: Thermal control. .2: Electrical control. - M.: Mechanical Engineering, 2004. - p. 298, 333).

В указанных способах температурный напор создается за счет выделения тепла Джоуля-Ленца в проводниках и потребителях, в которых течет электрический ток.In these methods, the temperature head is created due to the release of Joule-Lenz heat in conductors and consumers in which electric current flows.

Недостатком перечисленных способов является то, что при отсутствии тепловыделений внутри исследуемых объектов исчезает температурный перепад между наблюдаемой поверхностью и окружающей средой, что делает невозможным проведение тепловизионного контроля.The disadvantage of these methods is that in the absence of heat release inside the studied objects, the temperature difference between the observed surface and the environment disappears, which makes it impossible to conduct thermal imaging control.

Известен способ тепловизионного контроля качества асфальтобетонных покрытий автострад (Канарчук В.Е., Чигринец А.Д. Бесконтактная тепловая диагностика машин. М.: Машиностроение, 1987. - с.146). Способ основан на наружном (со стороны расположения тепловизора) нагреве контролируемой поверхности за счет солнечного излучения.There is a method of thermal imaging quality control of asphalt concrete coatings of motorways (Kanarchuk V.E., Chigrinets A.D. Contactless thermal diagnostics of machines. M.: Mechanical Engineering, 1987. - p.146). The method is based on the external (from the location of the thermal imager) heating of the controlled surface due to solar radiation.

Недостатком данного способа является зависимость результатов измерений от погодных условий.The disadvantage of this method is the dependence of the measurement results on weather conditions.

Перечисленные способы относятся к пассивным способам контроля.The listed methods relate to passive control methods.

Известны активные способы контроля, при которых исследуемая поверхность подвергается искусственному нагреву. При внешнем нагреве источник тепла размещается со стороны тепловизора (Драгун В.Л., Филатов С.А. Тепловизионные системы в исследованиях тепловых процессов. Минск: Наука и техника, 1989. - с.94). Внешний нагрев практически не применим для поверхностей сферических и цилиндрических объектов (например, сосудов и тубопроводов). Внутренний нагрев можно обеспечить путем размещения с обратной стороны или введения внутрь контролируемого объекта источников тепла (электронагревателей, теплоносителей и т.п.). Однако это не всегда представляется возможным и приводит к большим энергетическим затратам.Active control methods are known in which the test surface is subjected to artificial heating. With external heating, the heat source is placed on the side of the thermal imager (Dragun V.L., Filatov S.A. Thermal imaging systems in studies of thermal processes. Minsk: Nauka i Tekhnika, 1989. - p. 94). External heating is practically not applicable for the surfaces of spherical and cylindrical objects (for example, vessels and pipelines). Internal heating can be achieved by placing heat sources on the back side or introducing heat sources (electric heaters, coolants, etc.) inside the controlled object. However, this is not always possible and leads to high energy costs.

Наиболее близким по технической сути (прототипом) к предлагаемому способу является способ тепловизионного неразрушающего контроля качества многослойных композиций (Драгун В.Л., Филатов С.А. Тепловизионные системы в исследованиях тепловых процессов. Минск: Наука и техника, 1989. - с.95). Способ включает размещение внутри контролируемого объекта галогенных излучателей, создание с помощью них теплового потока к внутренней стороне контролируемой поверхности, контроль температурного поля на наружной стороне контролируемой поверхности с помощью тепловизора.The closest in technical essence (prototype) to the proposed method is a method of thermal imaging non-destructive quality control of multilayer compositions (Dragun V.L., Filatov S.A. Thermal imaging systems in the study of thermal processes. Minsk: Science and Technology, 1989. - p. 95 ) The method includes placing halogen emitters inside the controlled object, creating a heat flux with them to the inside of the surface to be monitored, controlling the temperature field on the outside of the surface to be monitored using a thermal imager.

Недостатком указанного способа является невозможность его использования в неразборных сосудах и протяженных трубопроводах, а также высокие энергетические затраты на его реализацию.The disadvantage of this method is the impossibility of its use in non-separable vessels and long pipelines, as well as high energy costs for its implementation.

Задачей изобретения является создание способа тепловизионного контроля теплоизоляции сосудов и трубопроводов, обеспечивающего получение технического результата, состоящего в обеспечении возможности контроля качества теплоизоляции неразборных сосудов и протяженных трубопроводов, а также в сокращении энергетических затрат на проведение контроля.The objective of the invention is to provide a method of thermal imaging control of thermal insulation of vessels and pipelines, providing a technical result, consisting in providing the ability to control the quality of thermal insulation of non-separable vessels and extended pipelines, as well as to reduce energy costs for monitoring.

Этот технический результат достигается тем, что внутренняя полость сосуда (трубопровода) наддувается газом от внешнего источника до давления, соответствующего оптимальному значению pопт, при котором адиабатное повышение температуры газа наддува оказывается максимальным. Указанная совокупность признаков (наддув внутренней полости газом и выбор давления наддува, равного оптимальному значению pопт, обеспечивающему максимальное повышение температуры) позволит исключить установку внутренних источников тепла и соответствующую разборку сосудов (трубопроводов), совместить операции тепловизионного контроля с обязательными периодическими операциями по опрессовке и проверке герметичности и прочности сосудов (трубопроводов), а также ограничит количество газа, подаваемого во внутреннюю полость на наддув.This technical result is achieved by the fact that the internal cavity of the vessel (pipeline) is pressurized by gas from an external source to a pressure corresponding to the optimal value p opt , at which the adiabatic increase in the temperature of the boost gas is maximal. The indicated set of features (gas pressurization of the internal cavity and the choice of pressurization pressure equal to the optimum value of p opt , ensuring the maximum temperature increase) will make it possible to exclude the installation of internal heat sources and the corresponding disassembly of vessels (pipelines), combine thermal imaging control operations with mandatory periodic crimping and checking operations tightness and strength of vessels (pipelines), and also limit the amount of gas supplied to the internal cavity for pressurization.

Повышение температуры газа наддува приводит к повышению температуры стенки сосуда (трубопровода) вследствие теплоотдачи и формированию перепада температуры поперек слоя тепловой изоляции, обеспечивая возможность проведения тепловизионного контроля наружной поверхности изоляции.An increase in the temperature of the boost gas leads to an increase in the temperature of the vessel wall (pipeline) due to heat transfer and the formation of a temperature difference across the thermal insulation layer, providing the possibility of thermal imaging control of the outer surface of the insulation.

Величина pопт определяется по формулеThe value of p opt is determined by the formula

pоптопт p0,p opt = π opt p 0 ,

где πопт - оптимальная степень повышения давления при наддуве, p0 - начальное давление в сосуде (трубопроводе).where π opt is the optimal degree of increase in boost pressure, p 0 is the initial pressure in the vessel (pipeline).

Figure 00000001
Figure 00000001

1<n≤k,1 <n≤k,

где n - показатель политропы, k - показатель адиабаты газа наддува.where n is the polytropic index, k is the adiabatic index of the boost gas.

Физический смысл наличия максимума зависимости конечной температуры газа наддува от давления наддува можно объяснить следующим образом. При небольших степенях повышения давления при наддуве увеличение температуры начального газа в результате адиабатного сжатия недостаточно велико. При больших степенях повышения давления увеличение температуры начального газа значительно, однако оно нивелируется большой массой газа наддува. Оптимальному значению π соответствует ситуация, когда повышение температуры идеального газа в результате адиабатного сжатия уже достаточно велико, а масса газа наддува еще достаточно мала для сильного снижения температуры адиабатного сжатия.The physical meaning of having a maximum of the dependence of the final temperature of the boost gas on the boost pressure can be explained as follows. At small degrees of increase in boost pressure, the increase in the temperature of the initial gas as a result of adiabatic compression is not large enough. At high degrees of pressure increase, the increase in the temperature of the initial gas is significant, however, it is leveled by a large mass of boost gas. The optimum value of π corresponds to a situation where the increase in the temperature of an ideal gas as a result of adiabatic compression is already large enough, and the mass of the boost gas is still small enough to significantly reduce the temperature of adiabatic compression.

Обоснуем величину оптимального давления pопт наддува внутренней полости сосуда (трубопровода), при котором повышение температуры газа будет максимальным.Let us justify the value of the optimal pressure p opt of pressurization of the inner cavity of the vessel (pipeline) at which the increase in gas temperature will be maximum.

При наддуве теплоизолированных емкостей температура газа повышается в результате адиабатного сжатия газа, находившегося в объеме емкости до наддува.When pressurizing thermally insulated containers, the gas temperature rises as a result of adiabatic compression of the gas that was in the tank before pressurization.

Особенностью поведения газа при наддуве является то, что повышение внутренней энергии газа в результате совершения работы сжатия равномерно распределяется между начальным газом и газом наддува.A feature of the gas’s behavior under boost is that the increase in the internal energy of the gas as a result of the compression work is evenly distributed between the initial gas and the boost gas.

Проведем анализ процесса повышения температуры газа при наддуве теплоизолированной емкости объемом V.Let us analyze the process of increasing the gas temperature when pressurizing a thermally insulated vessel of volume V.

Будем считать, что процесс наддува происходит в два этапа. Начальное состояние газа в емкости до наддува представлено на фигуре 1. Промежуточное состояние газа в емкости при достижении давления pн представлено на фигуре 2. Конечное состояние газа в емкости после выравнивания температуры представлено на фигуре 3. На первом этапе начальный газ сжимается от начального давления Р0 до давления газа наддува Pн без перемешивания с ним (условно отделенный от него невесомым герметичным поршнем). При этом сжатый газ, находившийся в емкости, займет объем V1, его температура повысится до значения TI, определяемого из уравнения адиабатного процессаWe assume that the process of boosting occurs in two stages. The initial state of the gas in the vessel before pressurization is shown in Figure 1. The intermediate state of the gas in the vessel when pressure p n is shown in Figure 2. The final state of the gas in the vessel after temperature equalization is shown in Figure 3. At the first stage, the initial gas is compressed from the initial pressure P 0 to boost gas pressure P n without mixing with it (conditionally separated from it by a weightless hermetic piston). In this case, the compressed gas in the tank will occupy the volume V 1 , its temperature will increase to the value of T I , determined from the equation of the adiabatic process

Figure 00000002
Figure 00000002

где Т0 - начальная температура газа в емкости, к - показатель адиабаты,where T 0 is the initial temperature of the gas in the tank, k is the adiabatic index,

Figure 00000003
- степень повышения давления при наддуве.
Figure 00000003
- the degree of increase in boost pressure.

Газ наддува займет объем VII. При этомThe boost gas will take volume V II . Wherein

Figure 00000004
Figure 00000004

Изменением давления и температуры газа наддува в процессе заполнения емкости будем пренебрегать и считать их равными давлению Рн и температуре Тн в источнике газа наддува.The change in the pressure and temperature of the boost gas in the process of filling the tank will be neglected and considered equal to the pressure P n and temperature T n in the source of the boost gas.

На втором этапе происходит выравнивание температурного поля в результате перемешивания газа наддува из объема VII с начальным газом из объема VI. В результате этого температура начального газа наддува понижается, а температура газа наддува повышается. Процесс завершается установлением конечного значения температуры Тк во всем объеме емкости. Величину Тк определяем из уравнения энергетического балансаAt the second stage, the temperature field is equalized as a result of mixing of the boost gas from the volume V II with the initial gas from the volume V I. As a result, the temperature of the boost gas is reduced, and the temperature of the boost gas rises. The process ends with the establishment of the final temperature T to the entire volume of the tank. The value of T to determine the equation of energy balance

Figure 00000005
Figure 00000005

где Uk, UI, UII - величина внутренней энергии газа после выравнивания температуры в объеме емкости, а также до выравнивания в объемах UI и UII соответственноwhere U k , U I , U II - the value of the internal energy of the gas after equalizing the temperature in the volume of the tank, as well as before leveling in the volumes U I and U II, respectively

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

В уравнениях (4, 5, 6)

Figure 00000009
- удельные изохорные теплоемкости газа при температурах Тк, TI, Тн, mк - суммарная масса газа в емкости после наддува, mI и mII - масса начального газа и масса газа наддува в емкости.In equations (4, 5, 6)
Figure 00000009
- specific isochoric heat capacities of the gas at temperatures T k , T I , T n , m k - the total mass of gas in the tank after boosting, m I and m II - the mass of the initial gas and the mass of the boost gas in the tank.

При небольших изменениях температуры газа зависимость Сυ от Т можно не учитывать, так чтоWith small changes in gas temperature, the dependence of C υ on T can be ignored, so that

Figure 00000010
Figure 00000010

Отметим, что род газа наддува и начального газа - один и тот же.Note that the type of boost gas and the initial gas are one and the same.

Из уравнения баланса массыFrom the equation of mass balance

Figure 00000011
Figure 00000011

На основании выражений (3-8) можно записатьBased on expressions (3-8), we can write

Figure 00000012
Figure 00000012

Определим величины mI и mII.Define the values of m I and m II .

Масса mI равна массе m0 начального газа, заполнявшего емкость до наддува.The mass m I is equal to the mass m 0 of the initial gas, which filled the tank to boost.

При небольших степенях повышения давления сжимаемостью газа можно пренебречь, и тогда, в соответствии с уравнением Клапейрона-МенделееваWith small degrees of pressure increase, the compressibility of the gas can be neglected, and then, in accordance with the Clapeyron-Mendeleev equation

Figure 00000013
Figure 00000013

где μ - молярная масса газа;

Figure 00000014
Дж/(кмоль К) - универсальная газовая постоянная.where μ is the molar mass of the gas;
Figure 00000014
J / (kmol K) is the universal gas constant.

Масса mII равна массе газа наддува, заполнившего объем VII при давлении pн и температуре Тн:The mass m II is equal to the mass of the boost gas filling the volume V II at pressure p n and temperature T n :

Figure 00000015
Figure 00000015

Из выражения (2)From expression (2)

Figure 00000016
Figure 00000016

Поскольку объем VI формируется при сжатии начальной массы газа m0=mI до давления pн, то его можно найти из выраженияSince the volume V I is formed by compression of the initial gas mass m 0 = m I to a pressure p n , it can be found from the expression

Figure 00000017
Figure 00000017

После подстановки значений ТI, mI, mII из выражений (1), (10), (11) с учетом (12) и (13) в формулу (9), после некоторых преобразований получаемAfter substituting the values of T I , m I , m II from expressions (1), (10), (11) taking into account (12) and (13) into formula (9), after some transformations we get

Figure 00000018
Figure 00000018

В формуле (14) а=(к-1)/к, а также принято, что температура начального газа и газа наддува совпадает: Т0н.In the formula (14) a = (k-1) / k, and it is also accepted that the temperature of the initial gas and boost gas coincides: T 0 = T n .

Анализ зависимости Ткк(π) показывает, что при π=1 Тк0, а при π→+∞ Tk→T0. Указанное обстоятельство свидетельствует о наличии максимума Тк при некотором значении π=πопт.An analysis of the dependence T k = T k (π) shows that for π = 1 T k = T 0 , and as π → + ∞ T k → T 0 . This circumstance indicates the presence of a maximum of T to for some value of π = π opt .

Величину πопт найдем стандартным путем дифференцирования функции Тк(π) по π и приравнивая производной нулю:We find π opt by the standard way of differentiating the function T to (π) with respect to π and equating the derivative to zero:

Figure 00000019
Figure 00000019

Для упрощения процедуры дифференцирования преобразуем выражение (14), разделив числитель и знаменатель на π:To simplify the differentiation procedure, we transform expression (14) by dividing the numerator and denominator by π:

Figure 00000020
Figure 00000020

Поскольку максимум величины Тк(π) соответствует минимуму функции в знаменателеSince the maximum value of T to (π) corresponds to the minimum of the function in the denominator

Figure 00000021
Figure 00000021

То заменим формулу (15) на выражениеThen we replace formula (15) with the expression

Figure 00000022
Figure 00000022

Дифференцирование (17) приводит к следующему результату:Differentiation (17) leads to the following result:

Figure 00000023
Figure 00000023

а с учетом (18), получаем, чтоand taking into account (18), we obtain

Figure 00000024
Figure 00000024

Или, подставляя вместо а его значение:Or, substituting instead of a its value:

Figure 00000025
Figure 00000025

Соответствующее значение максимально возможного повышения температуры составитThe corresponding value of the maximum possible temperature increase will be

Figure 00000026
Figure 00000026

Так, для одноатомных газов (гелия, аргона), у которых к=1,67, значения πопт и Tк max составят:So, for monatomic gases (helium, argon), for which k = 1.67, the values of π opt and T to max will be:

πопт=3,59;π opt = 3.59;

Tк max=1,23T0.T to max = 1.23T 0 .

Для двухатомных газов (воздуха, азота, кислорода, водорода), у которых k=1,4, значения πопт и Тк max составят:For diatomic gases (air, nitrogen, oxygen, hydrogen), for which k = 1.4, the values of π opt and T to max will be:

πопт=3,25;π opt = 3.25;

Тк max=1,14T0.T to max = 1,14T 0 .

Наконец, для трехатомных газов (водяного пара, углекислого газа), у которых к=1,33, значения πопт и Тк max составят:Finally, for triatomic gases (water vapor, carbon dioxide), for which k = 1.33, the values of π opt and T to max will be:

πопт=3,16;π opt = 3.16;

Tк max=1,12T0.T to max = 1,12T 0 .

Характер зависимости относительного повышения температуры Тк0 (обозначено Z) от степени повышения давления π (обозначено Y) при наддуве (при различных к) представлен на фиг.4 (для одноатомного газа; к=1,67), 5 (для двухатомного газа; к=1,4), 6 (для трехатомного газа; к=1,33).The nature of the dependence of the relative temperature increase T c / T 0 (denoted by Z) on the degree of pressure increase π (denoted by Y) under boost (for different k) is shown in Fig. 4 (for a monatomic gas; k = 1.67), 5 (for diatomic gas; k = 1.4), 6 (for a triatomic gas; k = 1.33).

Выражения для расчета максимального повышения температуры получены для случая адиабатного сжатия. Однако в реальных условиях сосуд или трубопровод, в которых осуществляется сжатие, покрыты теплоизоляцией с конечным термическим сопротивлением. Вследствие этого, в процессе наддува имеют место потери тепла от газа через теплоизоляцию в окружающую среду. В предельном случае, когда весь прирост внутренней энергии газа, полученный в результате сжатия, парируется эквивалентным отводом теплоты, процесс наддува будет иметь изотермический характер.Expressions for calculating the maximum temperature increase were obtained for the case of adiabatic compression. However, in real conditions, the vessel or pipeline in which the compression is carried out is covered with thermal insulation with a finite thermal resistance. As a result of this, in the process of pressurization, there is a loss of heat from the gas through thermal insulation into the environment. In the limiting case, when the entire increase in the internal energy of the gas obtained as a result of compression is parried off by the equivalent heat removal, the boost process will have an isothermal character.

Таким образом, реальный процесс наддува емкости (трубопровода), покрытой теплоизоляцией с конечным термическим сопротивлением, будет находиться в диапазоне между изотермическим и адиабатным процессами.Thus, the actual process of pressurizing a tank (pipeline) coated with thermal insulation with finite thermal resistance will be in the range between isothermal and adiabatic processes.

Если пренебречь изменением теплоемкости газа в процессе наддува, то такой процесс можно считать политропным. В этом случае в формулах (21, 22) величина показателя адиабаты k должна быть заменена на величину показателя политропы n. При этом 1<n≤k:If we neglect the change in the heat capacity of the gas in the process of boosting, then this process can be considered polytropic. In this case, in formulas (21, 22), the value of the adiabatic exponent k should be replaced by the value of the polytropic exponent n. Moreover, 1 <n≤k:

Figure 00000027
Figure 00000027

Figure 00000028
Figure 00000028

Таким образом, оптимальная величина давления наддува внутренней полости сосуда (трубопровода) для обеспечения тепловизионного контроля теплоизоляции равнаThus, the optimal value of the boost pressure of the inner cavity of the vessel (pipeline) to provide thermal imaging control of thermal insulation is

Figure 00000029
Figure 00000029

где πопт определяется из формул (21) или (23).where π opt is determined from formulas (21) or (23).

Наддув сосудов и трубопроводов до давлений, меньших ропт, приводит к уменьшению чувствительности тепловизионного метода контроля вследствие недонагрева газа. Наддув же до давлений, больших ропт, помимо уменьшения чувствительности метода, приводит к дополнительному расходу газа наддува и соответствующим экономическим затратам.The pressurization of vessels and pipelines to pressures less than p opt leads to a decrease in the sensitivity of the thermal imaging control method due to underheating of the gas. The pressurization to pressures greater than p opt , in addition to reducing the sensitivity of the method, leads to an additional consumption of boost gas and corresponding economic costs.

Пример реализации предлагаемого способа проиллюстрируем на основе работы установки, представленной на фиг.7. Установка включает источники газа наддува: компрессор 1 и баллон 2, распределительно-отсечные клапаны 3, 4, 5, редуктор 6, манометр 7, контролируемый сосуд 8 с теплоизоляцией 9, а также тепловизор 10.An example of the implementation of the proposed method is illustrated on the basis of the installation shown in Fig.7. The installation includes sources of boost gas: compressor 1 and cylinder 2, distribution shut-off valves 3, 4, 5, gearbox 6, pressure gauge 7, a controlled vessel 8 with thermal insulation 9, and also a thermal imager 10.

Работа установки происходит следующим образом. Производится наддув сосуда 8 газом наддува от начального давления р0 в сосуде 8 до давления ропт. Для этого газ от компрессора 1 через клапан 3 или от баллона 2 через клапан 4 подается на редуктор 6, настроенный на выходное давление, и далее через открытый клапан 5 подается во внутреннюю полость сосуда 8. Контроль давления в сосуде 8 осуществляется по манометру 7. При достижении давления ропт в сосуде 8 клапан 5 закрывается. Адиабатное повышение давления во внутренней полости сосуда 8 приводит к повышению температуры газа в сосуде, в результате которого нагревается стенка сосуда. Тепловой поток, вызванный перепадом температуры между стенкой сосуда и окружающей средой, передается через теплоизоляцию 9 на ее наружную поверхность, формируя на ней температурные поля различной конфигурации, определяемые качеством и текущим техническим состоянием теплоизоляции 9.The installation is as follows. The vessel 8 is pressurized with a boost gas from the initial pressure p 0 in the vessel 8 to the pressure p opt . To do this, gas from the compressor 1 through the valve 3 or from the cylinder 2 through the valve 4 is supplied to a pressure reducer 6 adjusted to the outlet pressure, and then through the open valve 5 it is supplied to the internal cavity of the vessel 8. The pressure in the vessel 8 is controlled by a pressure gauge 7. when the pressure p opt in the vessel 8 is reached, the valve 5 closes. The adiabatic increase in pressure in the inner cavity of the vessel 8 leads to an increase in the temperature of the gas in the vessel, as a result of which the wall of the vessel is heated. The heat flux caused by the temperature difference between the vessel wall and the environment is transmitted through thermal insulation 9 to its outer surface, forming temperature fields of various configurations on it, determined by the quality and current technical state of thermal insulation 9.

Контроль температурных полей на наружной поверхности теплоизоляции 9 производится с помощью тепловизора 10.Temperature fields on the outer surface of thermal insulation 9 are controlled using a thermal imager 10.

Claims (1)

Способ тепловизионного контроля теплоизоляции сосудов и трубопроводов, включающий предварительный нагрев стенок сосудов и трубопроводов под изоляцией для создания перепада температуры поперек слоя теплоизоляции и последующий тепловизионный контроль температурных полей на наружной поверхности теплоизоляции, отличающийся тем, что предварительный нагрев осуществляется за счет наддува газом внутренней полости сосудов и трубопроводов и соответствующего адиабатного повышения температуры газа наддува, причем наддув осуществляется до оптимального давления pопт, при котором адиабатное повышение температуры газа наддува является максимальным.A method of thermal imaging control of the insulation of vessels and pipelines, including pre-heating the walls of the vessels and pipelines under insulation to create a temperature difference across the insulation layer and subsequent thermal imaging control of temperature fields on the outer surface of the insulation, characterized in that the pre-heating is carried out by gas pressurization of the inner cavity of the vessels and pipelines and the corresponding adiabatic increase in the temperature of the boost gas, and the boost is carried out to optimal pressure p opt , at which the adiabatic increase in the temperature of the boost gas is maximum.
RU2005132714/28A 2005-10-24 2005-10-24 Method for heat vision control of heat isolation of vessels and pipelines RU2296983C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005132714/28A RU2296983C1 (en) 2005-10-24 2005-10-24 Method for heat vision control of heat isolation of vessels and pipelines

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005132714/28A RU2296983C1 (en) 2005-10-24 2005-10-24 Method for heat vision control of heat isolation of vessels and pipelines

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2296983C1 true RU2296983C1 (en) 2007-04-10

Family

ID=38000411

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005132714/28A RU2296983C1 (en) 2005-10-24 2005-10-24 Method for heat vision control of heat isolation of vessels and pipelines

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2296983C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2565469C2 (en) * 2010-02-12 2015-10-20 Сименс Акциенгезелльшафт Method of determination of temperature downstream combustion chamber and gas turbine control method
RU2608021C1 (en) * 2015-07-14 2017-01-11 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации Method of thermal control of pipelines heat insulation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ДРАГУН В.Л., ФИЛАТОВ С.А. Тепловизионные системы в исследованиях тепловых процессов. - Минск: Наука и техника, 1989, с.95. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2565469C2 (en) * 2010-02-12 2015-10-20 Сименс Акциенгезелльшафт Method of determination of temperature downstream combustion chamber and gas turbine control method
US9284890B2 (en) 2010-02-12 2016-03-15 Siemens Aktiengesellschaft Method of determining a combustor exit temperature and method of controlling a gas turbine
RU2608021C1 (en) * 2015-07-14 2017-01-11 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации Method of thermal control of pipelines heat insulation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6864049B2 (en) Instruments and methods for testing compressed gas distribution stations
Fang et al. Temperature measured close to the interface of an evaporating liquid
Suehiro et al. Critical parameters of {xCO2+ (1− x) CHF3} forx=(1.0000, 0.7496, 0.5013, and 0.2522)
JP2018518686A (en) System and method for measuring thermal properties of rocks under high pressure conditions
US10704737B2 (en) Method and device for filling or withdrawing from a pressurized gas tank
CN104101470B (en) Pipe flange test system
Badenhorst et al. Critical analysis of the T-history method: A fundamental approach
Tatarinov et al. Optimized characterization of thermoelectric generators for automotive application
CN104934082A (en) Ocean thermotechnical environment simulation system with controllable temperature and pressure
KR20190046408A (en) Small Punch Test Apparatus Capable of Quantitatively Evaluating Materials Embrittlement Behaviors under Various Gas Hydrogen Environments
CN105588854B (en) Fast temperature scanning screening calorimeter
RU2296983C1 (en) Method for heat vision control of heat isolation of vessels and pipelines
Rakova et al. Process simulation of energy behaviour of pneumatic drives
Sakoda et al. Transient temperature and pressure behavior of high-pressure 100 MPa hydrogen during discharge through orifices
CN111795661A (en) Method and system for detecting three-dimensional geometric morphology of underwater acoustic material
CN105784462B (en) The chamber and system of test specimen mechanical property under a kind of analog condition of high temperature
CN103941437B (en) Experimental facility used for high-low temperature optical evaluation
CN107271477A (en) A kind of apparatus and method for measuring hydrogeneous hot mixture state equation
Kkihlefa et al. The influence of convection heat transfers for vertical mini-tubes using solvent carbon dioxide and porous media at supercritical pressure
CN205826572U (en) Jiao Er Thomson coefficient determination experiment device
CN115166394A (en) Thermoelectric device circulation experimental apparatus
Gu et al. Measurement correction method for force sensor used in dynamic pressure calibration based on artificial neural network optimized by genetic algorithm
CN113804558A (en) Testing arrangement of simulation high-altitude high-pressure high low temperature environment
J Kkihlefa et al. Experimental verification of vertical mini tube for heat transfer by convection using supercritical CO2
RU2386958C2 (en) Method for heat monitoring of heat insulation in lengthy pipelines

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20071025