Uvoddukcija

Razvojem kriogene tehnologije, kriogeni tekući proizvodi igraju važnu ulogu u mnogim područjima kao što su nacionalno gospodarstvo, nacionalna obrana i znanstvena istraživanja. Primjena kriogene tekućine temelji se na učinkovitom i sigurnom skladištenju i transportu kriogenih tekućih proizvoda, a prijenos kriogene tekućine cjevovodom prolazi kroz cijeli proces skladištenja i transporta. Stoga je vrlo važno osigurati sigurnost i učinkovitost prijenosa kriogene tekućine cjevovodom. Za prijenos kriogenih tekućina potrebno je zamijeniti plin u cjevovodu prije prijenosa, inače može uzrokovati operativni kvar. Proces predhlađenja neizbježna je karika u procesu prijevoza kriogene tekuće tekućine. Ovaj proces će donijeti jake tlačne udare i druge negativne učinke na cjevovod. Osim toga, fenomen gejzira u vertikalnom cjevovodu i fenomen nestabilnog rada sustava, poput punjenja slijepe grane cijevi, punjenja nakon intervalnog pražnjenja i punjenja zračne komore nakon otvaranja ventila, donijet će različite stupnjeve negativnih učinaka na opremu i cjevovod. S obzirom na to, ovaj rad donosi detaljnu analizu gore navedenih problema i nada se da će kroz analizu pronaći rješenje.

Istiskivanje plina u liniji prije prijenosa

Razvojem kriogene tehnologije, kriogeni tekući proizvodi igraju važnu ulogu u mnogim područjima kao što su nacionalno gospodarstvo, nacionalna obrana i znanstvena istraživanja. Primjena kriogene tekućine temelji se na učinkovitom i sigurnom skladištenju i transportu kriogenih tekućih proizvoda, a prijenos kriogene tekućine cjevovodom prolazi kroz cijeli proces skladištenja i transporta. Stoga je vrlo važno osigurati sigurnost i učinkovitost prijenosa kriogene tekućine cjevovodom. Za prijenos kriogenih tekućina potrebno je zamijeniti plin u cjevovodu prije prijenosa, inače može uzrokovati operativni kvar. Proces predhlađenja neizbježna je karika u procesu prijevoza kriogene tekuće tekućine. Ovaj proces će donijeti jake tlačne udare i druge negativne učinke na cjevovod. Osim toga, fenomen gejzira u vertikalnom cjevovodu i fenomen nestabilnog rada sustava, poput punjenja slijepe grane cijevi, punjenja nakon intervalnog pražnjenja i punjenja zračne komore nakon otvaranja ventila, donijet će različite stupnjeve negativnih učinaka na opremu i cjevovod. S obzirom na to, ovaj rad donosi detaljnu analizu gore navedenih problema i nada se da će kroz analizu pronaći rješenje.

Proces predhlađenja cjevovoda

U cijelom procesu prijenosa kriogene tekućine cjevovodom, prije uspostavljanja stabilnog stanja prijenosa, provest će se proces prethodnog hlađenja i zagrijavanja cjevovoda i prijemne opreme, odnosno proces prethodnog hlađenja. U tom procesu, cjevovod i prijemna oprema moraju izdržati znatno skupljanje i udarni tlak, stoga ih treba kontrolirati.

Krenimo s analizom procesa.

Cijeli proces predhlađenja započinje burnim procesom isparavanja, a zatim se pojavljuje dvofazni tok. Konačno, nakon što se sustav potpuno ohladi, pojavljuje se jednofazni tok. Na početku procesa predhlađenja, temperatura stijenke očito prelazi temperaturu zasićenja kriogene tekućine, pa čak i prelazi gornju graničnu temperaturu kriogene tekućine - krajnju temperaturu pregrijavanja. Zbog prijenosa topline, tekućina u blizini stijenke cijevi se zagrijava i trenutno isparava, formirajući film pare koji potpuno okružuje stijenku cijevi, odnosno dolazi do filmskog vrenja. Nakon toga, procesom predhlađenja, temperatura stijenke cijevi postupno pada ispod granične temperature pregrijavanja, a zatim se stvaraju povoljni uvjeti za prijelazno vrenje i vrenje u mjehurićima. Tijekom ovog procesa dolazi do velikih fluktuacija tlaka. Kada se predhlađenje provede do određene faze, toplinski kapacitet cjevovoda i prodor topline iz okoline neće zagrijati kriogenu tekućinu do temperature zasićenja, te će se pojaviti stanje jednofaznog toka.

U procesu intenzivnog isparavanja, generirat će se dramatične fluktuacije protoka i tlaka. U cijelom procesu fluktuacija tlaka, maksimalni tlak koji se prvi put formira nakon što kriogena tekućina izravno uđe u vruću cijev predstavlja maksimalnu amplitudu u cijelom procesu fluktuacije tlaka, a tlačni val može potvrditi tlačni kapacitet sustava. Stoga se općenito proučava samo prvi tlačni val.

Nakon otvaranja ventila, kriogena tekućina brzo ulazi u cjevovod pod djelovanjem razlike tlaka, a film pare koji nastaje isparavanjem odvaja tekućinu od stijenke cijevi, stvarajući koncentrični aksijalni tok. Budući da je koeficijent otpora pare vrlo mali, brzina protoka kriogene tekućine je vrlo velika. S napredovanjem naprijed, temperatura tekućine zbog apsorpcije topline postupno raste, pa se tlak u cjevovodu povećava, a brzina punjenja se usporava. Ako je cijev dovoljno duga, temperatura tekućine mora u nekom trenutku dosegnuti zasićenje, u kojem trenutku tekućina prestaje napredovati. Toplina sa stijenke cijevi u kriogenu tekućinu koristi se za isparavanje, u ovom trenutku brzina isparavanja se znatno povećava, a tlak u cjevovodu se također povećava i može doseći 1,5 ~ 2 puta veći ulazni tlak. Pod djelovanjem razlike tlaka, dio tekućine će se vratiti u kriogeni spremnik tekućine, što rezultira smanjenjem brzine stvaranja pare. Budući da dio pare nastaje na izlazu iz cijevi, tlak u cijevi pada, nakon određenog vremena tekućina u cjevovodu ponovno se vraća u uvjete razlike tlaka, fenomen će se ponovno pojaviti i ponoviti. Međutim, u sljedećem procesu, budući da postoji određeni tlak i dio tekućine u cijevi, porast tlaka uzrokovan novom tekućinom je mali, pa će vrh tlaka biti manji od prvog vrha.

U cijelom procesu predhlađenja, sustav ne samo da mora podnijeti veliki utjecaj tlačnog vala, već i veliko naprezanje skupljanja zbog hladnoće. Kombinirano djelovanje ta dva faktora može uzrokovati strukturna oštećenja sustava, stoga treba poduzeti potrebne mjere za kontrolu.

Budući da brzina protoka predhlađenja izravno utječe na proces predhlađenja i veličinu naprezanja hladnog skupljanja, proces predhlađenja može se kontrolirati kontroliranjem brzine protoka predhlađenja. Razumno načelo odabira brzine protoka predhlađenja je skraćivanje vremena predhlađenja korištenjem veće brzine protoka predhlađenja, uz pretpostavku da fluktuacije tlaka i naprezanje hladnog skupljanja ne prelaze dopušteni raspon opreme i cjevovoda. Ako je brzina protoka predhlađenja premalena, performanse izolacije cjevovoda nisu dobre za cjevovod, možda nikada neće dosegnuti stanje hlađenja.

U procesu predhlađenja, zbog pojave dvofaznog toka, nemoguće je izmjeriti stvarni protok uobičajenim mjeračem protoka, pa se ne može koristiti za vođenje kontrole protoka predhlađenja. Ali neizravno možemo procijeniti veličinu protoka praćenjem povratnog tlaka prijemne posude. Pod određenim uvjetima, odnos između povratnog tlaka prijemne posude i protoka predhlađenja može se odrediti analitičkom metodom. Kada proces predhlađenja napreduje u stanje jednofaznog toka, stvarni protok izmjeren mjeračem protoka može se koristiti za vođenje kontrole protoka predhlađenja. Ova se metoda često koristi za kontrolu punjenja kriogenog tekućeg pogonskog goriva za rakete.

Promjena protutlaka prijemne posude odgovara procesu predhlađenja na sljedeći način, što se može koristiti za kvalitativnu procjenu faze predhlađenja: kada je ispušni kapacitet prijemne posude konstantan, protutlak će se prvo brzo povećati zbog snažnog isparavanja kriogene tekućine, a zatim će se postupno smanjivati ​​s padom temperature prijemne posude i cjevovoda. U ovom trenutku, kapacitet predhlađenja se povećava.

Za ostala pitanja pratite sljedeći članak!

HL kriogena oprema

HL Cryogenic Equipment, osnovan 1992. godine, robna je marka povezana s HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd. HL Cryogenic Equipment posvećen je dizajnu i proizvodnji visokovakuumski izoliranih kriogenih cjevovodnih sustava i povezane prateće opreme kako bi zadovoljio različite potrebe kupaca. Vakuumski izolirane cijevi i fleksibilna crijeva izrađeni su od visokovakuumskih i višeslojnih višeslojnih specijalnih izoliranih materijala te prolaze kroz niz izuzetno strogih tehničkih obrada i visokovakuumske obrade, koja se koristi za prijenos tekućeg kisika, tekućeg dušika, tekućeg argona, tekućeg vodika, tekućeg helija, ukapljenog etilena (LEG) i ukapljenog prirodnog plina (LNG).

Serija proizvoda vakuumski obloženih cijevi, vakuumski obloženih crijeva, vakuumski obloženih ventila i faznih separatora tvrtke HL Cryogenic Equipment Company, koja je prošla niz izuzetno strogih tehničkih obrada, koristi se za prijenos tekućeg kisika, tekućeg dušika, tekućeg argona, tekućeg vodika, tekućeg helija, LEG-a i LNG-a, a ovi se proizvodi servisiraju za kriogenu opremu (npr. kriogene spremnike, Dewarove posude i hladne kutije itd.) u industrijama odvajanja zraka, plinova, zrakoplovstva, elektronike, supravodiča, čipova, automatizacije, prehrambene i pićarske industrije, farmacije, bolnica, biobanki, gume, proizvodnje novih materijala, kemijskog inženjerstva, željeza i čelika te znanstvenih istraživanja itd.