Наукові основи розробки ефективних i надійних систем забезпечення кріогенними рідинами i газами

Размещено на http://www.allbest.ru/

Одеська державна академiя холоду

Автореферат

дисертацii на здобуття наукового ступеня

доктора технiчних наук

Спецiальнiсть 05.05.14: Холодильна i кріогенна техніка, системи кондиціонування

Наукові основи розробки ефективних i надійних систем забезпечення кріогенними рідинами i газами

Брайловський Якiв Львович

Одеса 2000

Дисертацiя є рукопис.

Работа виконана в Одеськiй державнiй академiї холоду, м. Одеса

Науковий консультант - доктор технiчних наук, професор, лауреат Державної премiї УРСР, заслужений дiяч науки УРСР Наєр Вячеслав Андрiйович, завiдувач кафедри крiогенної техніки Одеської державної академiї холоду

Офiцiйнi опоненти - доктор технiчних наук, професор, Гетманець Володимир Федорович, начальник вiддiлу СКТБ кріогенної технiки ФТIНТ НАН України

доктор технiчних наук, професор, Дорошенко Олександр Вiкторович професор кафедри термодинаміки Одеської державної академiї холоду

доктор технiчних наук, професор, Юферов Володимир Борисович, начальник лабораторiї крiогенної електрофізики Нацiонального наукового центру Харкiвського фiзико-технiчного iнституту

Провiдна установа - НВО “Шторм”, мiнiстерство промислової полiтики України, м. Одеса

Захист вiдбудеться “19” квiтня 2001 р. об 11 годинi на засiданнi спецiалiзованої вченої ради Д 41.087.01 при Одеськiй державнiй академiї холоду за адресою: 65026, м. Одеса, вул. Дворянська, 1/3.

З дисертацiєю можна ознайомитись в бiблiотецi ОДАХ (65026, м. Одеса, вул. Дворянська, 1/3).

Автореферат розiслано “28” лютого 2001 р.

Вчений секретар спецiалiзованої вченої ради Д 41.087.01 доктор техн. наук, професор В.I. Мiлованов

1. Загальна характеристика роботи

резервуар насос кондиціонування кріогенний

Актуальність проблеми. Крiосистеми “резервуар-насос” (КСРН) є невід'ємною складовою частиною комплексів зберігання, транспортування і газифікації продуктів розділення повітря і низькотемпературних зрiджених газів. У зв'язку з розвитком ряду галузей виробництв та застосуванням нових робочих тiл вiдчувається необхiднiсть у розширеннi iх використання. Тому своєчасним являється створення наукових основ КСРН та методiв iх розробки для рiзних систем та режимiв роботи.

Зв'язок роботи з науковими програмами. Дисертація пов'язана з виконанням: тематичного плану науково-дослідних і дослідно-конструкторських робіт НДIХIММАШ 1972-1973 рр. по створенню магістральних кріогенних трубопроводів; держбюджетнiй тематики і контрактів НДIТКРIОГЕНМАШ 1986-1995 рр. по розробленню і впровадженню насосів для зрiджених газів і насосних крiогазифiкаторiв.

Мета і задачі роботи. Метою роботи є рiшення науковоi проблеми, пов'язаноi з розробкою теоретичних основ КСРН, систематизацiєю iснуючих та нових схемних рішень, спрямованих на забезпечення запланованих показникiв призначення та на зниження витрат при впровадженні у виробництво. Для досягнення цієї мети необхідно вирiшити слiдуючi задачi:

- розробити нові схеми з показниками призначення, що плануються, та класифiкатор iснуючих та перспективних схем;

- вивчити теплообмiннi процеси в резервуарi та насосi i створити математичнi моделi нових схемних рiшень;

- дослiдити тепловi мости елементiв обладнання КСРН та розробити узагальнену теорiю теплопровiдностi;

- розробити стенди по визначенню основних характеристик КСРН, провести експериментальнi дослiдження та перевiрити отриманi математичнi рiшення;

- створити надійні системи захисту насосу і лінії нагнітання;

- розробити практичні заходи зниження загальних витрат при впровадженні КСРН у виробництво.

Наукова новина дисертацii є в тому, що автором вперше поставленi i вирiшенi рiзнi задачi пiдвищення ефективностi елементiв i в цiлому крiогенних систем “резервуар-насос”, якi у комплексi складають науковi основи КСРН i iх проектування з показниками призначення, що плануються.

Отриманi автором експериментальнi i розрахунковi результати, бiльша частина яких являється новими, сукупно з науковими положеннями дозволяють теоретично узагальнити i вирiшити актуальну наукову проблему, яка має важливе народно-господарське значення.

Науковi положення, якi захищаються у роботi:

Аналiз характеристик iснуючого обладнання та розробка перспективних схемних рiшень КСРН повиннi проводитись з використанням класифiкатора, який враховує зовнiшню компоновку обладнання та циркуляцiю витоку, що протiкає через поршневе ущiльнення насосу.

Математичнi моделi рiзних схемних рiшень КСРН, що враховують, в основному, внутрiшнi процеси тепломасообмiну у резервуарi та насосi, дають можливiсть встановлювати оптимальний характер змiн кавiтацiйноi стiйкостi системи за часом.

Досягнутий в теперiшний час рiвень якостi теплоiзоляцii крiогенних резервуарiв обумовлює вибiр математичноi моделi теплових мостiв з неодиничними безперервно дiючими джерелами тепла.

Зокрема цього автор захищає:

Рiзнi схемнi рiшення, якi дають можливiсть пiдвищити кавiтацiйний запас рiдини, яка всмоктується, знизити втрати рiдини, пiдвищити тривалiсть безперервноi роботи.

Загальну теорiю теплових мостiв КСРН для одиничних тiл, контактних з'єднань та з'єднань розділених газовим прошарком.

Математичнi моделi схемних рiшень та методику показникiв призначення, що плануються.

Системи надiйноi експлуатацii КСРН: захист насосу вiд зриву подачi та гасiння пульсаций тиску нагнiтання.

Результати експериментальних дослiджень КСРН на крiопродуктах та моделюючих рiдинах з використанням рiзних НСГ, в тому числi з безредукторним приводом.

Стенди та методики проведення експериментальних дослiджень КСРН, що працюють по рiзних схемах з використанням рiзних теплових мостiв.

Практичне значення одержаних результатiв.

Запропонованi модифiкацii схем КСРН з рiзними варiантами повернення витоку дозволяють створювати системи з бiльш високими показниками призначення.

Розробленi системи захисту НСГ вiд зриву подачi i гасителi пульсацiй тиску у лiнii нагнiтання високого тиску дають можливiсть пiдвищити ефективнiсть та надiйнiсть обладнання при роботi у широкому дiапазонi режимних параметрiв, якi характернi для КСРН високого тиску.

Обґрунтовано проведення випробувань НСГ на бiльш дешевшiй моделюючiй рiдинi (водi) та використання розробленого компактного НСГ з безредукторним приводом.

Публікації. Результати досліджень опубліковано в 27 статтях, 22 доповідях і тезах, а також у 4 авторських свідоцтвах на винаходи.

Випробування результатів дисертації. Основні положення і результати досліджень викладені у 53 друкарських роботах, в тому числі на 17 міжнародних конгресах і конференціях, що проходили в США, Англії, Нідерландах, Чехії, Італії, Угорщині, Австралії, Росії, Українi.

Особистий внесок автора підтверджують 33 самостійні наукові публікації. В них приведені нові практичні розробки, створені математичні моделі і експериментальні дослідження схемних рішень КСРН; НСГ і теплових мостів.

Об'єм і структура дисертації. Дисертація складається з введення, п'яти розділів, висновків, списку використаної літератури, додатків і містить 314 сторінок, включаючи 94 малюнки, 9 таблиць і 257 найменувань бібліографії.

2. Короткий зміст роботи

У введенні маємо обґрунтування наукової і практичної актуальності роботи; показано її зв'язок з науковими програмами; визначена мета і намічені конкретні задачі, які необхідно виконати для її досягнення; сформульовані наукові положення; встановлені об'єкти досліджень; показана наукова новина результатів; підтверджені практична цінність і реалізація в промисловості.

У першому роздiлi розглянуто стан питання: перспективи застосування КСРН; особливостi конструкцiї i експлуатацiї; схемнi рiшення; математичне моделювання схемних рiшень, систем захисту насоса i теплових мостiв; сфомульованi задачi дисертацiї.

Необхідність досліджень КСРН зумовлена постійно зростаючою потребою розширення асортименту систем забезпечення рідкими і газоподібними продуктами різного температурного рівня. Вона пов'язана з розвитком традиційних і появою ряду нових галузей виробництв, що використовують в технологічних лініях нові робочі середовища. Розвиток КСРН в основному йшов в напрямі конструкторських розробок. Менш вивченими залишаються проблеми створення схемних рішень. Існуючі схеми КСРН вже не цілком задовольняють сучасним потребам. Необхідна розробка нових схем.

Принцип роботи КСРН, що складається з резервуара низького тиску і поршневого насоса високого тиску, полягає в ефективній їх взаємодії, заснованій на надходженні в насос рідини з досить високим кавiтацiйним запасом. У традиційних схемах, що широко застосовуються, в зв'язку з їх недоліками, досягнути цього вдається далеко не завжди. До цього часу найбільше поширення отримали схеми 1 і 2, відповідно з поверненням всього витоку або тільки рідкої її частини в резервуар. Вони найбільш прості, легко реалізуються і можуть бути віднесені до основних схем. Незважаючи на трохи менше поширення, до основних схем можуть бути також віднесені схеми 3,4 і 5, відповідно з поверненням всього витоку на всмоктування, нагнітання НСГ або в сторонню місткість. Недоліки вказаних схем є основою для розробки їх більш ефективних модифікацій. У ряді патентоздiбних схем для цього пропонуються різноманiтнi засоби: зменшення витоку, повернення витоку в додаткову ємкiсть і іншi. Однак схеми, що пропонуються, дуже складні. Нові схеми повинні бути високоефективними, мати прості рішення і відповідати своєму призначенню, забезпечувати показники, що плануються. На мал.1,2 приведені розроблені автором патентоздiбнi схеми, в яких виключені втрати рідкого продукту відповідно під час роботи і після повної зупинки КСРН. У першому випадку це досягається за рахунок установки зворотного клапана, нормально відкритого у бік резервуара, або регулювальника тиску.

При цьому відбувається автоматична підтримка тиску в резервуарі і відпадає необхідність скидання з нього пару під час роботи. У другому випадку установка у всмоктуючій камері насоса додаткового клапана приводить до можливості використання розвантаженого резервуара, тобто резервуара під атмосферним тиском. Після повної зупинки КСРН виключаються втрати, пов'язані зі скиданням пару з резервуару, оскільки в ньому при цьому не знижується тиск. Обидві схеми легко реалізовуються на практиці. На відміну від схеми фірми Cryomec, переслідуючої ту ж мету: створення кавiтацiйного запасу рідини безпосередньо у всмоктуючій камері насоса, в схемі вдається уникнути складної конструкції поршня (з примусовим диском для пiдтиснювання рідини у всмоктуючій камері) і наявностi ущільнення високого тиску з боку всмоктуючої камери.

Виключно значущими для стійкої роботи КСРН є системи захисту НСГ від зриву подачі і від пульсацій тиску і витрати. Існуючі способи виявлення зриву подачі недостатньо надійні. Способи зниження пульсацій, що пропонуються, незважаючи на патентну чистоту, можуть бути використані в основному у вузькому діапазоні зміни режимних параметрів або при їх незмінності в процесі експлуатації НСГ. При роботі на змінних режимах робочого тиску необхідні гасителі пульсацій тиску і втрати, що охоплюють широкий спектр частот і тиску. Трудність підбору готових конструкцій диктує необхідність спеціальних розробок гасителів.

Важливим фактором, стримуючим застосування нових схем, є відсутність моделі прогнозування залежності кавiтацiйного запасу рідини, що всмоктується від часу. Проблеми математичного моделювання схем КСРН пов'язані не стільки з труднощами опису теплообмінних процесів в кожному об'єкті, скільки зі складністю їх взаємозв'язку, так як температурні умови кожного попереднього об'єкта, що самі по собі описуються досить складними рівняннями, є початковими даними для пов'язаного з ним подальшого об'єкта, тобто має місце абсолютно очевидний факт наростаючої складності. Існуючі розробки математичних моделей окремих об'єктів не вирішують питання. Вони відносяться до режимів зберігання, випорожнення і наповнення резервуарів. Для насосів розроблена наближена залежність, заснована на термодинамiчному аналізі. Теоретичні дослідження поповнилися авторськими розробками розрахунку коефіцієнта подачі насоса для поршневих ущільнень з урахуванням турбулентності протікаючих потоків і розрахунками процесу заповнення газом балонів високого тиску. Однак для проведення аналізу теплообмінних процесів у взаємопов'язаних об'єктах КСРН необхідно розробити точні математичні моделі для численних модифікацій основних схем і визначити найбільш важливі втрати крiопродукта. У зв'язку з новими розробками назріла необхідність в систематизації схем КСРН минулих років, існуючих і перспективних, з тим, щоб перейти до нових реальних схем. Математичне моделювання і систематизація схем повинні привести до більш обгрунтованого прогнозування і успішного впровадження КСРН у виробництво.

Теплові мости в КСРН є також важливими елементами, оскільки значною мірою визначають теплову ефективність резервуара, насоса і з'єднуючих їх трубопроводів. Конструкторські розробки направлені на створення теплових мостів з мінімальними теплоприпливами, теоретичні розробки-на створення математичних методів рішення і отримання самих рішень при різних граничних умовах. Рішенню задач теплопровідності присвячено чимало робіт. Найбільш повно вони наведенi в роботах академіка Ликова. Однак більшість рішень в них відноситься до задач “чистої” теплопровідності. Лише в деяких випадках розглянути задачі з одним джерелом тепла. До них, передусім, треба віднести задачі для напiвобмеженого і обмеженого стержня при межових умовах III роду без теплової ізоляції бічної поверхні. Умови, що розглядаються, не характерні для теплових мостів КСРН. Це ж торкається задачі для необмеженого порожнистого циліндра з теплообміном бічних поверхонь згідно із законом Ньютона і для напiвобмеженого стержня з внутрішнім безперервно діючим джерелом тепла постійної потужності. Крім того, відсутні рішення для теплових мостів, що зображують собою контактні і безконтактнi з'єднання тіл. Таким чином, незважаючи на досить великий накопичений матеріал по теорії теплопровідності, він передусім, відноситься до задач “чистої” теплопровідності, або до задач з одним джерелом тепла при умовах теплообміну, не характерних для теплових мостів КСРН. Для теплових мостів КСРН найбільш характерними є межовi умови I і III роду. При цьому мають місце одиночні тіла, контактні і безконтактнi з'єднання з безперервно діючими джерелами тепла. У зв'язку з цим для узагальнення теорії теплопровідності застосовано до теплових мостів КСРН необхідно сформулювати постановку і вирішити декілька типів задач для реальних умов теплообміну з неодиничними безперервно діючими джерелами тепла як для одиничних тіл, так і для з'єднань.

З першочергових практичних задач найбільш важливими є завжди актуальні дослідження, що забезпечують зниження витрат.

З проведеного аналізу витікає необхідність:

розробки наукового напряму, пов'язаного зi створенням теоретичних основ КСРН, в тому числі схемних рішень і теплових мостів;

практичних розробок нових схем КСРН і окремих його елементів.

Другий розділ присвячено практичним розробкам схем, класифікатору схем і систем захисту елементів КСРН. Створити універсальну схему, однаково ефективну при різних умовах експлуатації практично неможливо. Тому доцільно вести розробки схем, призначених для використання у конкретних умовах з плануванням найбільш важливого показника призначення, наприклад, довгочасна тривалiсть безперервної роботи, мінімальних втрат крiопродукта та іншi. Як приклад на мал.3 приведена розроблена автором схема 1а, що є модифікацією схеми 1.

Доцiльнiсть повернення рідкого витоку в паровий простір резервуара в схемі 1 сумнівна, оскільки витік в більшості випадків буде представляти собою залишок рідини, що не викачується з резервуара. Щоб уникнути цього, може бути використана схема 1а, в якій лінії відведення рідкого і парового витоків з насоса в резервуар розділені: паровий трубопровід залишився таким же, як в схемі 1, а рідкий-підведено до нижньої частини ємкостi, тобто до рiдини.

На цьому трубопроводі установлено зворотний клапан, нормально відкритий у бік ємкостi. Завдяки такому компонуванню відбувається добре перемішування витоку з основною рідиною в резервуарі і вона придбаває достатній для подальшого відкачування кавiтацiйний запас. Збільшується корисний об'єм ємкостi. Однак повернення всього витоку (рідкого і парового) доцільне в тих випадках, коли це не призводить до розбалансу тиску у резервуарі. У іншому випадку повинні бути використані інші модифікації схеми 1, наприклад, з розділенням парового витоку на дві частини, одна з яких прямує у рідину резервуару (низ), а друга у паровий простір (верх), що призводить до схеми 1аМ. Можливо також інше розділення парового витоку: одна частина прямує у паровий простір резервуара, а друга-у всмоктуючу камеру насоса, тобто приходимо до схеми 1аМ3. Обидві розроблені модифікації можуть бути досить ефективні при певних режимних параметрах. Можна також запропонувати модифікацію схеми 1 з розділенням парового витоку на дві частини з поверненням в рідину резервуара і у всмоктуючу камеру насоса (схема 1аМ2). Ця схема в деяких випадках може виявитися корисною. Модифікації схеми 2, ті, що приводять до усунення втрат рідкого крiопродукта під час роботи (схема 2а) або до їх зниження після остаточної зупинки КСРН (схема 2аМ) можуть знайти більш широке застосування, ніж їх основний аналог. До особливої групи відносяться схеми типу 5 з двома резервуарами: що спорожнюється, в якому зберігається рідина, і що наповнюється, в який скидається витік. У них усувається проблема, пов'язана з підігріванням основної рідини, можливе перемикання роботи з того, що спорожняється на резервуар, що наповнюється, але вони ускладнені наявністю другого резервуара. При проведенні тривалих безперервних випробувань обладнання КСРН зручні схеми з гарантованим кавiтацiйним запасом рідини, що всмоктується. У цьому випадку використовують додаткове природне охолоджування за рахунок теплообміну з більш холодною рідиною. Як таку рідину частіше за все використовують ту ж рідину, що всмоктується, киплячу під атмосферним тиском, або дроселюємий до атмосферного тиску витік. У цьому випадку ми приходимо до схем типу 7,8,10...12. Причому відзнака цих схем полягає в тому, що вони є комбінацією схем типу 6 зі схемами відповідно типу 1...5. Схеми типу 6 практично не мають самостійного значення, за винятком систем ПРУ, де охолоджування здійснюється кубовою рiдиною або вiдкинутим азотом. Вони можуть бути віднесені до схем з природним охолоджуванням умовно, оскільки завжди має місце незначний надмірний тиск. Аналогічні міркування по інших групах схем (типу 13 і 14) також свідчать про різноманітність компонування і циркуляціi витоку. Так, схеми типу 13 компонуються одним або двома резервуарами, але з одним заглибним насосом, а схеми типу 14 двома насосами - заглибним і виносним. При цьому циркуляція витоку в заглибних насосах ідентична.

Таким чином, варiантнiсть схем по групах повинна виконуватися у залежності від компонування обладнання і організації циркуляції витоку. Нижче приведено уперше розроблений класифікатор основних схем КСРН і їх модифікацій (мал.4). До нього входять схеми існуючі, що застосовуються, а також запропоновані автором і описані вище, схеми з штучним охолоджуванням рідини у резервуарі за рахунок підйому тиску в ньому і з природним - при безпосередньому теплообміні з більш холодною рідиною або газом.

Важливим фактором, що стримує впровадження схем, є трудність їх реалізації. Практична реалізація схем пов'язана передусім з організацією повернення парового і рідкого витоку. У схемі 1 повернення витоку здійснюється по єдиному трубопроводу у верхню частину резервуару (тобто у паровий простір). У схемі 1а весь рідкий і паровий витоки повинні повертатися в рідину. Для цього досить трубопровід опустити на дно резервуару. У схемі 1аМ, у зв'язку з поверненням у резервуар дозованої порції пару, необхідно у трубопроводі, що підводить до резервуару, зробити відгалуження у верхню (парову) частину з обов'язковою установкою регулювальника тиску з тим, щоб відбувалося закриття клапану у момент досягнення необхідного тиску. Тобто необхідний додатковий регулюючий орган. Розглянуті схеми відносяться до першої групи і їх реалізація не викликає особливих ускладнень, хоч і пов'язана з додатковою комплектацією регулювальника тиску, що здорожує установку. Переходимо до схем 1аМ3 і 1аМ2-другої групи. Схема 1аМ3 по трудності реалізації схожа зі схемою 1аМ, оскільки повернення парового витоку в усмоктуючу камеру насоса (що відрізняє її від схеми 1аМ) відбувається по свердленням у цилiндровiй групі, спеціально передбаченим для цього випадку. У насосах типу 2НСГ такi свердлення передбачені для деяких модифікацій. Тому це не призводить до дорожчання виробу.

Схема 2 не вимагає ніяких удосконалень і легко реалізується зі стандартним комплектуючим обладнанням КСРН. Схема 2а по реалізації аналогічна схемі 1аМ3. Схема 2аМ може бути легко реалізована за рахунок заміни регулювальника тиску на ручний запорний вентиль, оскільки вона передбачає повернення у резервуар порції пару витоку, трохи менш дозованої, затухаючий режим до тиску в резервуарі і призначена для роботи в режимі близькому до зупинки КСРН. У цьому випадку поступове зниження тиску перед зупинкою забезпечить зниження втрат від скидання пару так як тиск в ньому знижується.

Схема 3-з поверненням всього витоку в усмоктуючу камеру насосу легко реалізується без будь-яких додаткових заходів. Схема 4-з поверненням всього витоку у лінію нагнітання суворо не відноситься до КСРН високого тиску, так як допускає тиск нагнітання до 5 МПа, але легко реалізовується без будь-яких додаткових заходів і призводить до підвищення подачі насосу.

Схеми типу 5, крім сторонньої місткості, не вимагають ніякого додаткового обладнання і легко реалізуються на практиці. Вони вигідні з точки зору поліпшення температурних умов у резервуарі, що спорожнюється, але зручні для застосування тільки на виробництвах, що мають у своєму розпорядженні ємкості такого типу в достатній кількості.

Схеми типу 9-з локальним підвищенням тиску безпосередньо в усмоктуючій камері насосу, не вимагають надмірного тиску в судині, що вигідно відрізняє їх від інших розглянутих схем. Вони легко реалізовуються на практиці, але мають ряд інших недоліків.

Таким чином, розроблений класифікатор схем КСРН, проведений аналіз реалізації нових схемних рішень, заснований на досвіді, повинні сприяти прискоренню впровадження перспективних схем в найближчому майбутньому.

КСРН як об'єкти підвищеної небезпеки через високi тискi, низькi температури і вогненебезпечнi середовища потребують ретельного опрацювання систем захисту. На мал.5 і 6 приведені розроблена система захисту НСГ від зриву подачі і система гасіння пульсацій тиску лінії нагнітання. Система захисту працює таким чином. При періодичному проштовхуванні поршневою групою через нагнiтальний клапан порції рідини, затвор його здійснює коливальне рушення відносно котушки індуктивності, розташованої навколо немагнітного корпусу насоса. При цьому в котушці індуктивності виникає ЕДС, яка потім посилюється на підсилювачі, випрямляється на детекторі і поступає на блок управління, що формує сигнал на електромагнітний керуючий пристрій перепускного клапана.

При нормальній роботі НСГ і наявності ЕДС на котушці індуктивнiсті блок управління не дає сигналу на відкриття перепускного клапана. При зриві роботи НСГ нагнiтальний клапан не відкривається, в котушці датчика не створюється ЕДС і блок управління формує сигнал на відкриття перепускного клапана, що виконує продування поршневоi групи і "запуск" в роботу її нагнiтального клапана. Сигнал з блоку управління на відкриття перепускного клапана має вигляд імпульсу тривалості, що задається. Після проходження імпульсу через керуючий пристрій перепускного клапана система захисту повертається в початковий стан і якщо запуск поршневоi групи НСГ не стався, то цикл продування по описаній вище схемі повторюється. Представлена система захисту дозволяє автоматично виводити НСГ із зриву в нормальний режим роботи, при цьому система автоматично переходить в “чекаючий" режим роботи і не вимагає втручання людини. Схема може бути використана також в системах заправників високого тиску, коли при закінченні заповненні ємкостi, по досягненні заданого тиску, відкривається лінія байпасiрування НСГ і він працює до його вимкнення сам на себе. Схема проста, надійна в роботі і пройшла випробування на промисловому стенді.

Гаситель працює таким чином. Потік рідини, той, що поступає по вхідному патрубку, проходить через дроселюючi отвори поршня і виходить через вихідний патрубок. Пульсації тиску рідини при цьому гасяться завдяки пружній установці поршня. Здійснюючи під впливом пульсації тиску вимушені коливання, поршень розсіює надмірну енергію і стабілізує тиск після гасителя. Надмірна енергія розсіюється за рахунок тертя поршня по стінках корпусу і за рахунок пружного стиснення або розтягнення пружин, а також дроселюванням потоку рідини через отвори у поршні. У разі підвищення середнього рівня тиску на вхідному патрубку переміщення поршня до вихідного патрубка виключається за рахунок обвідного каналу з дросельним елементом, що забезпечує гасіння змінної складової пульсуючого тиску в необхідному діапазоні перепадів тиску на поршні. Дросельний елемент виключає проходження змінної складової тиску по обвідному каналу. У разі роботи гасителя на резонансному режимі забезпечується найбільша ефективність гасіння пульсацій тиску потоку рідини. Регулювання тиску в порожнині за допомогою обвідного каналу з дросельним елементом дозволяє автоматично підтримувати необхідний режим роботи при зміні середнього рівня тиску на вході в гаситель. Додатковий поршень забезпечує необхідну пiдпругу пружин, а також гасіння низькочастотних коливань тиску рідини в корпусі гасителя. Представлену конструкцію гасителя рекомендується використати у разi гасіння коливань тиску з широким спектром частот пульсацій тиску.

Таким чином, розроблені прості і зручні для практичного застосування модифікації основних схем, уперше представлено класифікатор КСРН і перевірені запропоновані системи захисту насосу і гасіння пульсацій тиску в нагнiтальнiй лінії.

Третій розділ присвячено розробці теоретичних основ КСРН. Ефективність КСРН багато в чому залежить від умов теплових процесів, що відбуваються в них, а її прогнозування можливе лише при створенні надійного математичного моделювання-фундаментальної бази створення нових перспективних схемних рішень. У цьому розділі розглянуті теплообмінні процеси в резервуарі і в усмоктуючій камері насосу більшості основних схем, а також безліч розроблених модифікацій, представлені початкові данi теплових балансів і наведенi їх рішення.

Сформулюємо задачу для схеми 1. Маємо КСРН з виносним насосом. Перед початком роботи підвищенням тиску в резервуарі виробляють штучне охолоджування рідини і подають її для охолоджування насоса і комунікацій. У початковий момент часу температура охолодженої рідини відповідає Т₀-температурі кипiння при атмосферному тиску. Рідина відкачується НСГ з резервуару з масовою швидкістю g=. Весь витік, що протікає через поршневе ущільнення,, повертається у всмоктуючу камеру насосу при температурі Т_кип, відповідній надмірному тиску у всмоктуючій камері насосу. Масова швидкість вiдкачки рідини насосом з всмоктуючої камери відповідає

g_в=Q+Q_ут

Поточна і початкова маса рідини у резервуарі відповідає G_р, . В усмоктуючій камері маса рідини підтримується постійною, рівною G_нс. Температура рiдини, що поступає в усмоктуючу камеру насосу, відповідає Т_вх. Теплоприпливи до рідини враховуються коефіцієнтами нагріву,, що характеризують темп підвищення її температури в резервуарі і в усмоктуючій камері НСГ, і відповідними підвищеннями температури рідини Т_р і Т_нс. При цьому приймаємо, що теплоприпливи з навколишнього середовища не залежать від рівня рідини в резервуарі і є величиною постійною у часі. Це відповідає найбільш несприятливому випадку, коли G=G₀, тобто максимальному заповненню резервуара рідиною. Для всмоктуючої камери насоса теплоприпливи Q_ос включають також тепло стиснення. Підвищення температури рідини у всмоктуючій камері насоса за рахунок перемішування основного потоку охолодженої рідини з киплячим рідким витоком визначається параметром Б=. Початковий кавiтацiйний запас рідини

Т₀=Т_кип-Т₀

Час випорожнення резервуара і всмоктуючої камери складає відповідно і .

Формулювання задач для інших схем цього типу-першої (1,1 а, 1аМ) і другої груп (1аМ3,1 аМ2), відповідно з повним і неповним поверненням витоку у резервуар, аналогічні.

Визначення дозованої порції парового витоку,, що призводить до усунення втрат під час роботи КСРН, здійснювалося моделюванням за основним чинником - незмінності тиску у резервуарі від часу. Необхідною умовою прийняте дотримання балансу об'ємів вхідних потокiв і потоків, що виходять з резервуару.

З теплового балансу для маси рідини у резервуарі за період отримуємо наступні рішення для безрозмiрного кавiтацiйного запасу для схем типу 1.

Меншу кавiтацiйну міцність має схема 1а. Однак аналіз буде неповним, якщо не провести порівняння по втратах рідкого продукту в цих схемах. Мова йде про найбільш важливі втрати через подачу або скидання пару з резервуару під час роботи КСРН. Розрахунки по рівняннях, які будуть розглянуті нижче показують, що найбільші втрати мають місце у схемі 1, тому перевагу повинно бути віддано схемі, що порівнюється з нею 1аМ3 без втрат. У схемах 1а і 1аМ2 втрати приблизно однакові, не залежать від режимних параметрів і пов'язані з необхідністю випаровування частини рідини для подачі її у резервуар. Ці схеми поступаються схемі 1аМ3 як за кавiтацiйну міцнiсть, так і по втратах. Але схема 1аМ2 набагато вигідніша схеми 1а і цілком конкурентоспроможна зі схемою 1аМ, так як має велику кавiтацiйну стійкість при декілька бiльших втратах. Рішення для рідини у резервуарі є початковими даними для визначення температури у всмоктуючій камері насоса. На мал.9 приведено розподіл потоків у насосі для схем типу 1.

Аналогічні рішення отримані також для інших типів схем: 2,3,4 і 5, що широко застосовуються і перспективнi у найближчому майбутньому.

Для більш повної оцінки ефективнiсті схем необхідно мати в своєму розпорядженні дані не тільки про температурні параметри продукцiйного потоку в резервуарі і насосі, але також знати про втрати крiопродукта під час роботи КСРН. Нижче приведена залежність для визначення втрат, отримана на основі матеріальних балансів схем, і результати розрахунків по них для газифiкатора, що випускається ГСГ-250/420.

Таблиця 1 Безрозмiрнi втрати кисню у газифiкаторi ГСГ-250/420

Схеми	Розрахунковi параметри
	1	2	, кг/ч	, кг/ч
1,2	0.0233	0.052	5.15	11.5
1а,1аМ2,3	-0.013	-0.013	-2.9	-2.9
1аМ,1аМ3	0	0	0	0
2а,5аМ3	0	0	0	0
2аМ	0.00017	0.00017	0.038	0.038
4	0.0187	0.0187	4.1	4.1
5	0.0179	0.046	3.96	10.16
5а	0.0181	0.0462	4.0	10.2
5аМ	0.0053	0.0049	1.17	1.08
6	0.0428	0.0436	9.46	9.64

У тих випадках, коли необхідно мати тиск понад 42МПа, застосовують НСГ з двоступеневим стисненням. Однак, як показують розрахунки і експерименти, при тиску всмоктування 0.5...0.7 МПа можливе досягнення одноступеневого стиснення (мал.10). При цьому стиснення доцiльно проводити у всмоктуючiй камерi. Це дозволить застосувати розвантаженi резервуари.

Розроблені математичні моделі схемних рішень КСРН є теоретичною основою, що дозволяє прогнозувати характеристики існуючих систем та систем, що створюються.

У четвертому розділі наведена узагальнена теорія теплових мостів КСРН. У резервуарах, насосах і трубопроводах, що є основним обладнанням, розташовується мережа теплових мостів, яка може впливати значним чином на ефективність КСРН. Оскільки тепловi мости, що застосовуються, зображують собою одиночні тіла, контактні і безконтактнi з'єднання при межових умовах I і III роду з теплоприпливами через бічні поверхні, розглядаються задачі для нестаціонарного і стаціонарного режимів з неодиничними безперервно діючими джерелами тепла. На мал.11 наведено схеми вказаних з'єднань. Для прикладу сформулюємо задачу для контактного з'єднання. Маємо два порожнистих циліндри із зовнішнім діаметром, товщиною, довжиною і коефіцієнтами теплопровідності відповідно і , торці яких приведені в зіткнення з постійною напруженістю в місці контакту. Початкові температури тіл Т₀ однакові і рівні температурі навколишнього середовища То.с. У початковий момент часу вільний кiнець першого циліндра х=-R₁ приймає температуру Тс<<T₀, яка підтримується постійною протягом всього процесу охолоджування. На вільному кінці другого циліндра х=R₂ має місце теплообмін згідно із законом Ньютона (або підтримується постійна початкова температура Т₀). Теплообмін через бічні зовнішні і внутрішні поверхні обох тіл відбувається згідно із законом Фурьє і враховується відповідно чотирма безперервно діючими джерелами тепла W_ИН1, W_ИВ1, W_ИН2, W_ИВ2. З обліком R_1,2>> _1,2, а >>_и1н () отримуємо одномiрну задачу теплопровідності контактного з'єднання двох порожнистих циліндрів. При постійності теплофiзичних характеристик матеріалу тіл і ізоляції маємо наступну систему двох рівнянь, що характеризують одномiрну задачу нестаціонарної теплопровідності:

По отриманих рівняннях виконані розрахунки теплових мостів одиничних тіл, контактних з'єднань двох тіл і штикового роз'ємного з'єднання при наступних вихідних даних: матеріал-сталь 12Х18Н10Т, R=0.25м, =1.5 мм, Т₀=282К, Т_С=77К, Bi=3R. Встановлено, що при Bi 1000R межовi умови III роду трансформуються в межовi умови I роду, реальними є значення Bi=(0.1...10)R. З мал.12 слiдує, що у всіх випадках, , причому розходження зростають як по мірі зниження , так i по мiрi зростання Fо.

При ідеальній ізоляції (=0) розподіл температур являє собою прямі лінії з різним діапазоном змін: від 0 до 1 для межових умов I роду і від 0.56 до 1 для межових умов III роду. Причому ці значення практично зберiгаються зі значеннями при =10^-4Вт/(мК), тобто немає необхідності прагнути <10^-4Вт/(мК). З зростанням від 0 до 10^-3Вт/(мК) розходження з прямими лініями i не істотні. Але вже при ₌10^-2 Вт/(мК) і особливо при _1,2=10^-1Вт/(мК) вони стрімко зростають. Вплив теплопровідності ізоляції на теплові потоки приведені на мал.13,14. Тенденція зростання нестаціонарних теплових потоків (при ) згодом у перетинах зберігається аж до 0.3. При з'являються помітні перегини у кривих при Fo0.1 і тенденція стає протилежною, тобто відбувається зменшення , яке зберігається аж до =1 включно. Крiм даних при _1.2==10^-2Вт/(мК) приводяться також значення q (при _1.2=0) для перетинів =0 і =1.

Видно, що в цьому випадку зберігається той же характер кривих. Потрібно відмітити (мал.14) помітне зниження на окремих дільницях q_I i q_III при підвищенні ефективності ізоляції _1,2 от 10^-1 до 10^-2Вт/(мК), а також досить складний характер кривих. При цьому має симетричне розташування відносно з мінімумом 0.7 Вт при =0.5 і максимумом 8.7Вт при =0 і =1 (при _1,2=10^-1Вт/(мК). Поза цими дільницями криві міняються місцями: великі теплові потоки мають місце при більшій ефективності ізоляції, що може бути пояснено тим, що стоки тепла переважають над теплоприпливами. Для межових умов III роду розташування кривих несиметричне з максимумом 8.6Вт при =1 і мінімумом0.45Вт при =0.3 (при _1,2=10^-1Вт/(м К). Значення i в діапазоні =0.5...1 практично співпадають, при =0...0.5 q_III<<q_I. Все, що сказане вище, відноситься також до даних при _1,2=10^-2Вт/(м К), однак розхождення мiж q_I i q_III в цьому випадку істотно менші. При ідеальній ізоляції теплові потоки в обох випадках зберігають постійні значення і становлять 2.74 i 1.17Вт відповідно для i . Теплові потоки i для межових умов III роду у всіх випадках, що порівнюються, менше, ніж для межових умов I роду. З мал.15 визначається, що збільшення довжини від 0.1 до 0.6м приводить до значних знижень теплоприпливiв при межових умовах I роду і є неiстотним при межових умовах III роду, що свідчить про доцільність збільшення довжини в першому випадку і недоцiльностi-у другому. При межових умовах III роду збільшення товщини більш ефективне, а зменшення товщини менш ефективне, ніж при межових умовах I роду.

Результати розрахунків контактного мідно-сталевого з'єднання наведені в табл. 2.

Таблиця 2 Загальні теплові потоки вздовж контактних з'єднань

R1, мм	50	200	125	125	125	125	50	200
R2, мм	200	50	125	125	125	125	200	50
,Вт/мК	350	350	350	15	15	350	15	15
,Вт/мК	15	15	15	350	15	350	350	350
qI, Вт	5.9	20.5	9.2	9.2	4.8	112	20.5	5.9
qIII, Вт	2.2	3.1	2.6	2.6	2.1	3.5	3.1	2.2

З неї витiкає, що розташування тіл в з'єднанні не впливає на теплові потоки, і вплив теплопровідності на них при межових умовах III роду набагато менше, ніж при межових умовах I роду.

Таким чином, розроблені математичні моделі теплових мостів різного класу з'єднань, визначено вплив найважливіших параметрів: критерію Біо, теплопровідності ізоляції, довжини тіла і його розташування, товщини ізоляції. Встановлено, що застосування з'єднань при межових умовах III роду призводить до менших втрат тепла, ніж при межових умовах I роду. Розроблені моделі є важливим інструментом при проектуванні теплових мостів КСРН.

П'ятий розділ присвячено експериментальним дослідженням КСРН: схем і теплових мостів, випробуванням НСГ на перспективних моделюючих рідинах і розробці насосів з безредукторним приводом. Достовірність розроблених математичних моделей схем КСРН і теплових мостів підтверджена випробуваннями на промислових стендах серійної продукції і експериментальними дослідженнями на спеціально розроблених лабораторних стендах, що оснащенi контрольно-вимірювальною апаратурою класу 0.4,1.0 і 1.5. Це забезпечувало високу точність вимірювань тиску, температур і витрат. Як робочі середовища використали кисень, азот, аргон, двоокис вуглецю, хладон, воду у діапазоні режимних параметрів: Р_В=0.1...2.0 МПа, Р_Н=2...42 МПа, Q=30...10000 л/г. Дослiдженi схеми 1,2,3,4,5,6 і їх модифікації 1а, 1аМ, 1аМ3, 1аМ2, 2а, 2аМ, 5аМ. Використані судини типу ТРЖК і ЦТК місткістю 1.6...8.0 м3, РДУ і ЦТУ місткістю 4.5...10 м³, застосовували одно-, дво-і трьохлiнiйнi одноступеневi поршневi швидкохідні компактні насоси типу 2НСГ з діаметрами поршнів 10...72 мм і ходами 10...50 мм з числом подвійних ходів поршня за хвилину 350,570,720,980.

Розрахункові дані при реальних теплоприпливах для кисню (крива 2), що отримані при Р_В=0.34МПа, свідчать про широкі можливості схеми, а порівняння по азоту (крива 1)-про добру збіжність з експериментом. Потрібно зазначити, що повернення витоку по просвердленням у циліндрі менш переважне. Підвищення тиску всмоктування до 0.5 МПа (крива 3) дозволяє підвищити тиск нагнітання до Р_Н>40 МПа.

Експериментальнi дослiдження п'яти альтернативних схем КСРН на рiдкому двоокису вуглеця показали, що найбiльш прийнятною є схема з поверненням усього витоку у насос, як бiльш проста при реалiзацii i ефективна при експлуатацii. Вона може бути з успiхом застосована майже при роботi по “кiльцю”, тобто з поверненням перекачуваного рiдкого двоокису вуглецю у резервуар, що завжди необхiдно при запуску. Ця схема реалiзована в установках, що випускаються серiйно.

Таким чином наведені експериментальні дані свідчать про задовільну збіжність з розробленою моделлю розрахунку кавiтацiйноi міцності КСРН. З отриманих даних випливає також, що запропонованi залежностi добре описують реальні утрати.

Реальні можливості знизити витрати при випробуваннях КСРН може дати перехід до випробувань (без втрат) на більш дешевих моделюючих рідинах. Ще більші вигоди обіцяє застосування в їх складі насосів з безредукторним приводом. Проведені дослідження показали, що найбільш відповідною моделюючою рідиною є вода. Її переваги перед конкуруючим з нею хладоном R113 полягають в тому, що вона має істотно менший сумарний нагрів в процесах стиснення і дроселювання і значно дешевша і доступніша. Результати випробувань на воді і азоті приведені на мал.20. З мал. 20а випливає, що значення коефіцієнтів подач для води істотно вище, ніж для азоту, що гарантує стійку роботу насоса. Енергетичні показники насосів на воді і азоті приведені на мал. 20б. Безпосередньо видно, що перехід до випробувань на воді призводить до економії споживаної насосом потужності приблизно на 20...25%. Таким чином, випробування насосів для кріогенних і низькотемпературних рідин в тих випадках, коли повинна визначатися якість збирання насосів, що серійно випускаються, можуть бути успішно проведені на моделюючих рідинах. Найбільш доцільною моделюючою рідиною є дистилiрована вода. Схема випробувань з поверненням продукцiйного потоку у ємкiсть, що спорожняється, дозволяє обійтися невеликими кількостями води.

Для переходу до НСГ з безредукторним приводом необхідно, щоб підвищення бистрохiдности не спричинило істотньо завищені швидкості поршня і клапанів. У зв'язку з цим перевірені два експериментальних зразки з довжиною ходу поршня 30 мм і два дослідних зразки з довжиною ходу поршня 20 мм і синхронним числом подвійних ходів поршня за хвилину 750 i 1000. Випробування проводили у два етапи: заздалегідь на промислових і лабораторних стендах на азоті і кисні, і тривалі у складі ВРУ КжКАж-0.25. Загальна тривалість випробувань 1566.5 г. При цьому випробувані різні варіанти з'єднувальної муфти, противаг, клапанів і пiдшипникового вузла шатуна крейцкопфа, а також механізму регулювання ходу всмоктуючого клапана при працюючому НСГ. На мал. 21,22 приведені результати експериментів.

У ході випробувань визначені оптимальні значення ходу клапанів, а також необхідність в посиленні пiдшипникового вузла шатуна крейцкопфу. Установлено, що швидкохiднiсть 750 двiйних ходiв поршня за хвилину може бути з успiхом застосована у насосах, що випускаються. Перспективним напрямком дослiджень є насоси з бiльш пiдвищеною швидкохiднiстю з безредукторним приводом безшатунного типу.

У цей час дослідний зразок 2НСГ-0.063/20-2-2 експлуатується в АТ “Кiслородмаш”.

Основнi висновки

Аналiз iснуючих КСРН високого тиску свiдчить про те, що створення ефективних систем забезпечення споживачiв крiогенними рiдинами та газами повинно вирiшуватися шляхом розробки нових схемних рiшень.

Запропоновано варiанти схемних рiшень для використання при рiзних умовах експлуатацii, що отриманi за рiзною компоновкою обладнання i циркуляцii витоку, що протiкає через поршневi ущiльнення насосу. Важливим елементом при цьому є використання розподiлу теплового навантаження у резервуарi та насосi i дозування паровоi фази витоку.

На базi розробленого системного класифiкатора, створених моделей планування показникiв призначення та одержаних на основi теплових балансiв у резервуарi i насосi математичних моделей створена нова гама схемних рiшень КСРН з високою кавiтацiйною стiйкiстю, мiнiмальними витратами рiдини, високими коефiцiентами подачi i можливiстю безперервноi роботи до повного випорожнення резервуару.

Розрахунки, що виконанi для кисню, азоту та аргону i використання розробленоi схеми з формуванням кавiтацiйного запасу рiдини безпосередньо у насосi, дозволяють створювати КСРН надвисокого тиску з одноступеневим тисненням i розвантаженим резервуаром.

Комплектування КСРН, що базуються на нових схемних рiшеннях, системами захисту вiд зриву подачi i гасiння пульсацiй тиску, що пройшли успiшну експериментальну перевiрку, забезпечують iх високу ефективнiсть у широкому дiапазонi тиску нагнiтання.

На основi отриманих рiшень задач нестаціонарної теплопровідності одиничних тіл, контактних з'єднань, задачі стаціонарної теплопровідності безконтактних з'єднань з газовим прошарком між ними з неодиничними безперервно діючими джерелами тепла при межових умовах I і III роду розроблена узагальнена теорія теплових мостів КСРН i встановлено вплив теплопровідності ізоляції, теплопровідності матеріалу тіл, критерію Біо, а також геометричних параметрів з'єднань на температурні розподіли і теплові потоки.

Експериментально встановлено достовiрнiсть створених математичних моделей схем i теплових мостiв i визначена доцiльнiсть проведення випробувань насосiв, що випускаються серiйно, на моделюючiй рiдинi i використання насосiв пiдвищеноi швидкохiдностi з безредукторним приводом.

Експериментальнi данi, практичнi розробки i математичнi моделi, що наведенi в роботi, дозволяють теоретично узагальнити i вирiшити актуальну проблему створення наукових основ ефективних i надiйних систем забезпечення крiогенними рiдинами та газами.

Основний зміст дисертації опубліковано в роботах

В. Blyukher, C.Borzileri, Y.Brailovsky and A.Tsykalo. Pressure Vessels and Piping Systems: General Requirements and Documentation for Testing, Operations, Applications, and Components, PVP-Vol.395, The American Society of Mechanical Engineers, United Engineering Center, New York, N.Y., 1999, pp. 221-228.

Брайловський Я.Л., Корольов А.В. Особливості експлуатації насосів високого тиску для зрiджених газів // Холодильна техніка і технологiя.-2000 -№68.-С. 26-31.

Брайловський Я.Л., Цикало А.Л. Ефективна схема газифікації кріогенноi рідини // Хімічне і нафтове машинобудiвництво.-1994 -№10.-С. 20-25.

Брайловський Я.Л., Цикало А.Л. Дослідження насосних крiогазификаторiв з необмеженою тривалістю безперервної роботи // Хімічне і нафтове машинобудiвництво.-1994 -№7.-С. 15-17.

Брайловський Я.Л. Дослідження крiосистем промислових об'єктів // Вісник міжнародної академії холода.-1999 -Вип.4.- С. 16-19.

Брайловський Я.Л. Математичне моделювання насосних крiосистем високого тиску // Холодильна техніка i технологiя.-1999 -№61.-С. 7-11.

Брайловський Я.Л. Зниження енерговитрат в насосних крiосистемах високого тиску // Вiсник Державного унiверситету “Львiвська полiтехнiка” “Проблеми економii енергii” Львiв-1999 -№2.-С. 65-69.

Брайловський Я.Л. Нові схеми крiосистеми резервуар-насос // Холодильна техніка і технологiя.-2000 -№67.-С. 52-56.

Брайловський Я.Л. Дослідження систем зберігання, транспортування і газифікації кріогенних рідин // Хімічне і нафтове машинобудiвництво.-1999 -№7.-С. 21-24.

Брайловський Я.Л Ефективнiсть насосних крiосистем високого тиску // Холодильна технiка i технологiя.-2000-№65.-С.-83-86.

Брайловський Я.Л. Вдосконалення насосних крiосистем високого тиску // Холодильна техніка і технологiя.-1999 -№64.-С. 26-33.

Брайловський Я.Л. Перспективи створення насосних крiосистем надвисокого тиску // Холодильна техніка і технологiя.-1999 -№60.-С. 7-10.

Брайловський Я.Л, Блюхер Б.Г. Дослідження теплопровідності теплових мостів кріогенних трубопроводів // Хімічне і нафтове машинобудiвництво.-1997 -№2.-С. 32-34.

Брайловський Я.Л. До питання про теорію теплових мостів кріогенних систем // Хімічне і нафтове машинобудiвництво.-1998 -№8.-С. 19-23.

Большаков Ю.В., Брайловський Я.Л., Позвонков Ф.М. Зміна температури вздовж циліндричного теплового моста кріогенних трубопроводів//. ІФЖ.-1974 -Т. 26, №6.-С. 1062-1066.

Брайловський Я.Л. Теплопровідність контактних з'єднань кріогенних систем // Холодильна техніка і технологiя.-1999 -№63. С. 21-27.

Брайловський Я.Л. Теплові мости кріогенних систем. Особливості конструкції і розрахунку // Холодильний бiзнес.-1999 -№5.-С. 34-35.

Брайловський Я.Л. Теплообмін в контактних з'єднаннях кріогенних систем. // Хімічне і нафтогазове машинобудiвництво.-1999 -№12.-С. 14-18.

Позвонков Ф.М., Большаков Ю.В., Брайловський Я.Л., Сальников И.Е. Дослідження температурного поля теплових мостів кріогенних систем // РКТ.-Москва.-1973 -№2.-С. 21-24. (ДСП).

Брайловський Я.Л. Рішення однієї задачі теплопровідності теплових мостів кріогенних систем // Холодильна техніка і технологiя.-1999 -№62.-C. 146-152.

Брайловський Я.Л. Теплопровiднiсть контактних з'єднань низькотемпературних систем //Зб. праць “Вiсник Вiнницького полiтехнiчного iнституту”.-2000.-№4.-С. 61-65.

Брайловський Я.Л. Задачі нестаціонарної теплопровідності контактних з'єднань з неодиничними безперервно діючими джерелами тепла при низьких температурах // Зб. наук. пр. “Вісник Харківського політехнічного університету”.- 2000.-Вип. 111.- С. 58-66.

Большаков Ю.В., Брайловський Я.Л., Позвонков Ф.М., Сальников І.Е., Філін Н.В. Дослідження теплообміну в роз'ємному з'єднанні кріогенних трубопроводів//. ІФЖ.-1974 -Т. 27.-№6.- С. 134-137.

Брайловський Я.Л. Про практичну реалізацію схемних рішень крiосистем // Наук.-техн. зб. Харківської державної академії міського господарства.-2000. Серія: Технічні науки.-Вип.25.-С. 174-178.

Брайловський Я.Л., Павленко Ю.А. Перспективні напрями вдосконалення поршневих насосів високого тиску для зрiджених газів // Холодильна техніка і технологiя.-2000 -№66.-C. 31-35.

Брайловський Я.Л. Випробування насосів для зрiджених газів на моделюючих рідинах // Зб. пр. УкрНДIгаз “Питання розвитку газовоi промисловостi Украiни”.-Харкiв.-1999 -Вип. ХХYII.-С. 115-120.

Брайловський Я.Л. Насоси високого тиску для кріогенних рідин. Проблеми і перспективи. // Хімічне і нафтогазове машинобудiвництво.-2000 -№2.-С. 16-19.

А.с. 1756731 СРСР, МКИ F 17 З 5/02, 7/00. Установка для відкачування рідкого крiопродукта / Брайловський Я.Л., Цикало А.Л.(СРСР).-№4853616/26; Заявлене 20.07.90; Опубл. 23.08.92, Бюл. №31.

А.с. 1779780 СРСР, МКИ F 04 В 49/10. Система захисту поршневого насоса // Корольов В.А., Брайловський Я.Л., Браун В.М. (СССР).-№4880928/29; Заявлене 28.06.90; Опубл. 07.12.92, Бюл. №45.

А.с. 1622706 СРСР, МКИ F 16 L 55/02, 55/04. Гаситель пульсацій тиску // Брайловський Я.Л., Корольов А.В., Севергинов В.В., Браун В.М. (СССР).-№4645466/29; Заявлене 01.02.89; Опубл. 23.01.91, Бюл. №3.

А.с. 1656279 СРСР, МКИ F 16 55/05. Демпфер // Корольов А.В., Яворський В.И., Брайловський Я.Л. (СССР).-№4650821/29; Заявлене 15.02.89; Опубл. 15.06.91, Бюл. №22.

Браун В.М., Брайловський Я.Л., Цикало А.Л., Троценко А.В. Дослідження кріогенних поршневих насосів високого тиску з використанням математичних моделей // тез. доп. Всес. наук.-практ. конф. “Углекислотне і газифiкацiйне обладнання". Одеса, АТ “Кислородмаш". 1991.

...