Úvoddukcia

S rozvojom kryogénnej technológie zohrávajú kryogénne kvapalné produkty dôležitú úlohu v mnohých oblastiach, ako je národné hospodárstvo, národná obrana a vedecký výskum. Aplikácia kryogénnej kvapaliny je založená na efektívnom a bezpečnom skladovaní a preprave produktov kryogénnej kvapaliny a potrubný prenos kryogénnej kvapaliny prebieha celým procesom skladovania a prepravy. Preto je veľmi dôležité zabezpečiť bezpečnosť a účinnosť potrubného prenosu kryogénnej kvapaliny. Pre prepravu 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 kvapalných produktov. Tento proces prinesie do potrubia silný tlakový ráz a ďalšie negatívne efekty. Okrem toho fenomén gejzíru vo vertikálnom potrubí a nestabilný jav prevádzky systému, ako je plnenie potrubia slepej odbočky, plnenie po intervalovom vypúšťaní a plnenie vzduchovej komory po otvorení ventilu, prinesie rôzne stupne nepriaznivých účinkov na zariadenie a potrubie. . Vzhľadom na to tento dokument robí hĺbkovú analýzu vyššie uvedených problémov a dúfa, že prostredníctvom analýzy nájde riešenie.

Vytlačenie plynu v potrubí pred prepravou

S rozvojom kryogénnej technológie zohrávajú kryogénne kvapalné produkty dôležitú úlohu v mnohých oblastiach, ako je národné hospodárstvo, národná obrana a vedecký výskum. Aplikácia kryogénnej kvapaliny je založená na efektívnom a bezpečnom skladovaní a preprave produktov kryogénnej kvapaliny a potrubný prenos kryogénnej kvapaliny prebieha celým procesom skladovania a prepravy. Preto je veľmi dôležité zabezpečiť bezpečnosť a účinnosť potrubného prenosu kryogénnej kvapaliny. Pre prepravu 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 kvapalných produktov. Tento proces prinesie do potrubia silný tlakový ráz a ďalšie negatívne efekty. Okrem toho fenomén gejzíru vo vertikálnom potrubí a nestabilný jav prevádzky systému, ako je plnenie potrubia slepej odbočky, plnenie po intervalovom vypúšťaní a plnenie vzduchovej komory po otvorení ventilu, prinesie rôzne stupne nepriaznivých účinkov na zariadenie a potrubie. . Vzhľadom na to tento dokument robí hĺbkovú analýzu vyššie uvedených problémov a dúfa, že prostredníctvom analýzy nájde riešenie.

Proces predchladenia potrubia

V celom procese prenosu potrubím kryogénnej kvapaliny bude pred vytvorením stabilného stavu prenosu systém predbežného chladenia a horúceho potrubia a proces prijímacieho zariadenia, to znamená proces predchladenia. V tomto procese má potrubie a prijímacie zariadenie odolávať značnému namáhaniu zmršťovaním a nárazovým tlakom, preto by malo byť kontrolované.

Začnime analýzou procesu.

Celý proces predchladenia začína procesom prudkého odparovania a potom sa objaví dvojfázový prúd. Nakoniec sa po úplnom ochladení systému objaví jednofázové prúdenie. Na začiatku procesu predchladenia teplota steny zjavne presahuje teplotu nasýtenia kryogénnej kvapaliny a dokonca prekračuje hornú hraničnú teplotu kryogénnej kvapaliny – konečnú teplotu prehriatia. V dôsledku prenosu tepla sa kvapalina v blízkosti steny rúrky zahreje a okamžite sa odparí, čím sa vytvorí parný film, ktorý úplne obklopí stenu rúrky, to znamená, že dôjde k varu filmu. Potom v procese predchladenia teplota steny rúrky postupne klesá pod hraničnú teplotu prehriatia a následne sa vytvárajú priaznivé podmienky pre prechodový a bublinkový var. Počas tohto procesu dochádza k veľkým výkyvom tlaku. Keď sa predchladenie vykoná do určitého štádia, tepelná kapacita potrubia a tepelná invázia prostredia neohreje kryogénnu kvapalinu na teplotu nasýtenia a objaví sa stav jednofázového prúdenia.

V procese intenzívneho odparovania dôjde k dramatickému kolísaniu prietoku 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 študuje iba prvá tlaková vlna.

Po otvorení ventilu kryogénna kvapalina rýchlo vstupuje do potrubia pôsobením tlakového rozdielu a film pary vytvorený odparovaním oddeľuje kvapalinu od steny potrubia a vytvára sústredný axiálny tok. Pretože koeficient odporu pary je veľmi malý, takže prietok kryogénnej kvapaliny je veľmi veľký, s postupujúcim dopredu sa teplota kvapaliny v dôsledku absorpcie tepla a postupne zvyšuje, podľa toho sa zvyšuje tlak v potrubí, rýchlosť plnenia sa spomaľuje. dole. Ak je potrubie dostatočne dlhé, teplota kvapaliny musí v určitom bode dosiahnuť nasýtenie, v tomto bode kvapalina prestane postupovať. Teplo zo steny potrubia do kryogénnej kvapaliny sa všetko používa na odparovanie, v tomto čase sa rýchlosť vyparovania výrazne zvýši, tlak v potrubí sa tiež zvýši, môže dosiahnuť 1,5 až 2-násobok vstupného tlaku. Pôsobením tlakového rozdielu bude časť kvapaliny hnaná späť do zásobníka kryogénnej kvapaliny, čo má za následok, že rýchlosť tvorby pary sa zníži a pretože časť pary generovanej z výstupu z potrubia, pokles tlaku v potrubí, po po určitom čase potrubie opäť uvedie kvapalinu do podmienok tlakového rozdielu, jav sa objaví znova, takže sa opakuje. Avšak v nasledujúcom procese, pretože v potrubí je určitý tlak a časť kvapaliny, zvýšenie tlaku spôsobené novou kvapalinou je malé, takže vrchol tlaku bude menší ako prvý vrchol.

V celom procese predchladenia musí systém znášať nielen veľkú tlakovú vlnu, ale musí znášať aj veľké namáhanie zmršťovaním vplyvom chladu. Kombinované pôsobenie oboch môže spôsobiť štrukturálne poškodenie systému, preto by sa mali prijať potrebné opatrenia na jeho kontrolu.

Pretože prietok predchladenia priamo ovplyvňuje proces predchladenia a veľkosť napätia pri zmrašťovaní za studena, proces predchladenia možno riadiť riadením prietoku predchladenia. Princíp rozumného výberu prietoku predchladenia je skrátiť čas predchladenia použitím väčšieho prietoku predchladenia za predpokladu, že kolísanie tlaku a namáhanie pri zmrašťovaní za studena neprekročí povolený rozsah zariadení a potrubí. Ak je prietok predchladenia príliš malý, izolačný výkon potrubia nie je pre potrubie dobrý, nemusí nikdy dosiahnuť stav chladenia.

V procese predchladenia v dôsledku výskytu dvojfázového prietoku nie je možné merať skutočný prietok bežným prietokomerom, takže ho nemožno použiť na riadenie prietoku predchladenia. Ale môžeme nepriamo posúdiť veľkosť prietoku sledovaním protitlaku prijímacej nádoby. Za určitých podmienok je možné analytickou metódou určiť vzťah medzi protitlakom prijímacej nádoby a prietokom predchladenia. Keď proces predchladenia postúpi do stavu jednofázového prietoku, skutočný prietok nameraný prietokomerom sa môže použiť na riadenie prietoku predchladenia. This method is often used to control the filling of cryogenic liquid propellant for rocket.

Zmena protitlaku prijímacej nádoby zodpovedá procesu predchladenia nasledovne, ktorý možno použiť na kvalitatívne posúdenie predchladzovacej fázy: keď je výfuková kapacita prijímacej nádoby konštantná, protitlak sa rýchlo zvýši v dôsledku prudkého najskôr odparovanie kryogénnej kvapaliny a potom postupne klesať s poklesom teploty prijímacej nádoby a potrubia. V tomto čase sa zvyšuje kapacita predchladenia.

Ďalšie otázky nájdete v nasledujúcom článku!

Kryogénne zariadenia HL

HL Cryogenic Equipment Company, ktorá bola založená v roku 1992, je značkou pridruženou k HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd. HL Cryogenic Equipment sa zaviazala navrhovať a vyrábať vysoko vákuovo izolovaný kryogénny potrubný systém a súvisiace podporné vybavenie, aby vyhovovali rôznym potrebám zákazníkov. Vákuovo izolované potrubie a flexibilná hadica sú konštruované z vysoko vákuových a viacvrstvových viacvrstvových špeciálnych izolačných materiálov a prechádzajú sériou extrémne prísnych technických úprav a vysokotlakovou úpravou, ktorá sa používa na prenos tekutého kyslíka, tekutého dusíka. , kvapalný argón, kvapalný vodík, kvapalné hélium, skvapalnený etylénový plyn LEG a skvapalnený prírodný plyn LNG.

Produktový rad vákuovo opláštených potrubí, vákuových opláštených hadíc, vákuovo opláštených ventilov a fázových separátorov v spoločnosti HL Cryogenic Equipment Company, ktoré prešli sériou extrémne prísnych technických úprav, sa používajú na prenos tekutého kyslíka, tekutého dusíka, tekutého argónu, atď. kvapalný vodík, kvapalné hélium, LEG a LNG a tieto produkty sú servisované pre kryogénne zariadenia (napr. kryogénne nádrže, Dewarove nádoby a chladiace boxy atď.) v odvetviach separácie vzduchu, plynov, letectva, elektroniky, supravodičov, čipov, montáže automatizácie, potravín a nápoje, lekáreň, nemocnica, biobanka, guma, výroba nových materiálov, chemické inžinierstvo, železo a oceľ a vedecký výskum atď.