Úvodprodukcia

S rozvojom kryogénnej technológie zohrávajú kryogénne kvapalné produkty dôležitú úlohu v mnohých oblastiach, ako je národné hospodárstvo, národná obrana a vedecký výskum. Použitie kryogénnych kvapalín je založené na efektívnom a bezpečnom skladovaní a preprave kryogénnych kvapalín a preprava kryogénnych kvapalín potrubím prebieha celým procesom skladovania a prepravy. Preto je veľmi dôležité zabezpečiť bezpečnosť a účinnosť prepravy kryogénnych kvapalín potrubím. Pri preprave kryogénnych kvapalín je potrebné pred prepravou vymeniť plyn v potrubí, inak môže dôjsť k prevádzkovej poruche. Proces predchladenia je nevyhnutným článkom v procese prepravy kryogénnych kvapalín. Tento proces spôsobí silné tlakové rázy a ďalšie negatívne účinky na potrubie. Okrem toho fenomén gejzírov vo vertikálnom potrubí a fenomén nestabilnej prevádzky systému, ako je plnenie slepých odbočiek potrubia, plnenie po intervalovom odvodnení a plnenie vzduchovej komory po otvorení ventilu, spôsobia rôzne stupne nepriaznivých účinkov na zariadenie a potrubie. Vzhľadom na to tento článok podrobne analyzuje vyššie uvedené problémy a dúfa, že prostredníctvom analýzy nájde riešenie.

Posun plynu v potrubí pred prenosom

S rozvojom kryogénnej technológie zohrávajú kryogénne kvapalné produkty dôležitú úlohu v mnohých oblastiach, ako je národné hospodárstvo, národná obrana a vedecký výskum. Použitie kryogénnych kvapalín je založené na efektívnom a bezpečnom skladovaní a preprave kryogénnych kvapalín a preprava kryogénnych kvapalín potrubím prebieha celým procesom skladovania a prepravy. Preto je veľmi dôležité zabezpečiť bezpečnosť a účinnosť prepravy kryogénnych kvapalín potrubím. Pri preprave kryogénnych kvapalín je potrebné pred prepravou vymeniť plyn v potrubí, inak môže dôjsť k prevádzkovej poruche. Proces predchladenia je nevyhnutným článkom v procese prepravy kryogénnych kvapalín. Tento proces spôsobí silné tlakové rázy a ďalšie negatívne účinky na potrubie. Okrem toho fenomén gejzírov vo vertikálnom potrubí a fenomén nestabilnej prevádzky systému, ako je plnenie slepých odbočiek potrubia, plnenie po intervalovom odvodnení a plnenie vzduchovej komory po otvorení ventilu, spôsobia rôzne stupne nepriaznivých účinkov na zariadenie a potrubie. Vzhľadom na to tento článok podrobne analyzuje vyššie uvedené problémy a dúfa, že prostredníctvom analýzy nájde riešenie.

Proces predchladenia potrubia

V celom procese prepravy kryogénnych kvapalín potrubím, pred dosiahnutím stabilného stavu prenosu, prebieha predchladenie a zohrievanie potrubia a prijímacieho zariadenia, teda proces predchladenia. V tomto procese potrubie a prijímacie zariadenie odolávajú značnému zmršťovaciemu namáhaniu a nárazovému tlaku, preto by sa mali kontrolovať.

Začnime analýzou procesu.

Celý proces predchladenia začína prudkým procesom odparovania a potom sa objaví dvojfázový tok. Nakoniec, po úplnom ochladení systému, sa objaví jednofázový tok. Na začiatku procesu predchladenia teplota steny zjavne prekročí teplotu nasýtenia kryogénnej kvapaliny a dokonca prekročí hornú medznú teplotu kryogénnej kvapaliny – konečnú teplotu prehriatia. V dôsledku prenosu tepla sa kvapalina v blízkosti steny trubice zahrieva a okamžite sa odparuje, čím sa vytvorí parný film, ktorý úplne obklopuje stenu trubice, to znamená, že dochádza k varu filmu. Následne, počas procesu predchladenia, teplota steny trubice postupne klesá pod medznú teplotu prehriatia a potom sa vytvárajú priaznivé podmienky pre prechodový var a bublinkový var. Počas tohto procesu dochádza k veľkým výkyvom tlaku. Keď sa predchladenie vykoná do určitého stupňa, tepelná kapacita potrubia a tepelný vpád prostredia neohrejú kryogénnu kvapalinu na teplotu nasýtenia a objaví sa stav jednofázového prúdenia.

V procese intenzívneho odparovania dochádza k dramatickým výkyvom prúdenia a tlaku. V celom procese kolísania tlaku je maximálny tlak vytvorený prvýkrát po priamom vstupe kryogénnej kvapaliny do horúceho potrubia maximálnou amplitúdou v celom procese kolísania tlaku a tlaková vlna môže overiť tlakovú kapacitu systému. Preto sa vo všeobecnosti skúma iba prvá tlaková vlna.

Po otvorení ventilu kryogénna kvapalina rýchlo vstúpi do potrubia pôsobením tlakového rozdielu a film pary vytvorený odparovaním oddeľuje kvapalinu od steny potrubia, čím vytvára sústredný axiálny tok. Pretože koeficient odporu pary je veľmi malý, prietok kryogénnej kvapaliny je veľmi veľký. S pohybom vpred sa teplota kvapaliny v dôsledku absorpcie tepla postupne zvyšuje, a preto sa zvyšuje tlak v potrubí a rýchlosť plnenia sa spomaľuje. Ak je potrubie dostatočne dlhé, teplota kvapaliny musí v určitom bode dosiahnuť nasýtenie, kedy sa pohyb kvapaliny zastaví. Teplo zo steny potrubia do kryogénnej kvapaliny sa všetko využije na odparovanie, pričom sa rýchlosť odparovania výrazne zvýši a tlak v potrubí sa tiež zvýši a môže dosiahnuť 1,5 až 2-násobok vstupného tlaku. Pôsobením tlakového rozdielu sa časť kvapaliny vráti späť do kryogénnej nádrže na kvapalinu, čo má za následok zníženie rýchlosti tvorby pary. Keďže časť pary vzniká na výstupe z potrubia, tlak v potrubí klesá. Po určitom čase sa kvapalina v potrubí vráti do podmienok tlakového rozdielu a tento jav sa opäť objaví a zopakuje. Avšak v nasledujúcom procese, pretože v potrubí je určitý tlak a časť kvapaliny je nárast tlaku spôsobený novou kvapalinou malý, takže tlakový vrchol bude menší ako prvý vrchol.

Počas celého procesu predchladzovania musí systém znášať nielen veľký vplyv tlakovej vlny, ale aj veľké zmršťovacie napätie v dôsledku chladu. Kombinované pôsobenie oboch faktorov môže spôsobiť štrukturálne poškodenie systému, preto by sa mali prijať potrebné opatrenia na jeho kontrolu.

Keďže prietok predchladenia priamo ovplyvňuje proces predchladenia a veľkosť napätia zmrašťovania za studena, proces predchladenia je možné riadiť riadením prietoku predchladenia. Rozumnou zásadou výberu prietoku predchladenia je skrátiť čas predchladenia použitím väčšieho prietoku predchladenia za predpokladu, že kolísanie tlaku a napätie zmrašťovania za studena neprekročia povolený rozsah zariadení a potrubí. Ak je prietok predchladenia príliš malý, izolačný výkon potrubia nie je pre potrubie dobrý a nemusí nikdy dosiahnuť stav chladenia.

V procese predchladzovania nie je možné zmerať skutočný prietok bežným prietokomerom, takže ho nemožno použiť na riadenie prietoku predchladzovania. Veľkosť prietoku však môžeme nepriamo posúdiť monitorovaním protitlaku v prijímacej nádobe. Za určitých podmienok je možné analytickou metódou určiť vzťah medzi protitlakom v prijímacej nádobe a prietokom predchladzovania. Keď proces predchladzovania prejde do stavu jednofázového prietoku, skutočný prietok nameraný prietokomerom sa môže použiť na riadenie prietoku predchladzovania. Táto metóda sa často používa na riadenie plnenia kryogénneho kvapalného paliva pre rakety.

Zmena spätného tlaku v prijímacej nádobe zodpovedá procesu predchladenia nasledovne, čo možno použiť na kvalitatívne posúdenie fázy predchladenia: keď je odsávacia kapacita prijímacej nádoby konštantná, spätný tlak sa najprv rýchlo zvýši v dôsledku prudkého odparovania kryogénnej kvapaliny a potom postupne klesne so znižujúcou sa teplotou prijímacej nádoby a potrubia. V tomto čase sa zvyšuje predchladzovacia kapacita.

Pre ďalšie otázky čítajte ďalší článok!

Kryogénne zariadenia HL

Spoločnosť HL Cryogenic Equipment, založená v roku 1992, je značkou pridruženou k spoločnosti HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd. Spoločnosť HL Cryogenic Equipment sa zaväzuje navrhovať a vyrábať vysokovákuovo izolované kryogénne potrubné systémy a súvisiace podporné zariadenia, aby spĺňala rôzne potreby zákazníkov. Vákuovo izolované potrubie a flexibilné hadice sú vyrobené z vysokovákuových a viacvrstvových špeciálnych izolačných materiálov a prechádzajú sériou mimoriadne prísnych technických úprav a vysokovákuového spracovania, ktoré sa používajú na prenos kvapalného kyslíka, kvapalného dusíka, kvapalného argónu, kvapalného vodíka, kvapalného hélia, kvapalného etylénu (LEG) a kvapalného prírodného plynu LNG.

Produktová rada vákuovo opláštených rúrok, vákuovo opláštených hadíc, vákuovo opláštených ventilov a fázových separátorov od spoločnosti HL Cryogenic Equipment Company, ktorá prešla sériou mimoriadne prísnych technických úprav, sa používa na prenos kvapalného kyslíka, kvapalného dusíka, kvapalného argónu, kvapalného vodíka, kvapalného hélia, LEG a LNG a tieto produkty sa servisujú pre kryogénne zariadenia (napr. kryogénne nádrže, Dewarove nádoby a chladiace boxy atď.) v odvetviach separácie vzduchu, plynov, letectva, elektroniky, supravodičov, čipov, automatizačnej montáže, potravinárstva a nápojov, farmácie, nemocníc, biobanky, gumy, výroby nových materiálov, chemického inžinierstva, železa a ocele a vedeckého výskumu atď.