Nestabilný proces prenosu

V procese prepravy kryogénnej kvapaliny potrubím spôsobujú špeciálne vlastnosti a proces kryogénnej kvapaliny sériu nestabilných procesov, ktoré sa líšia od procesov pri normálnej teplote kvapaliny v prechodnom stave pred dosiahnutím stabilného stavu. Nestabilný proces tiež prináša veľký dynamický vplyv na zariadenie, čo môže spôsobiť poškodenie konštrukcie. Napríklad systém plnenia kvapalným kyslíkom transportnej rakety Saturn V v Spojených štátoch raz spôsobil prasknutie infúzneho potrubia v dôsledku nárazu nestabilného procesu pri otvorení ventilu. Okrem toho nestabilný proces častejšie spôsobil poškodenie iných pomocných zariadení (ako sú ventily, vlnovce atď.). Nestabilný proces v procese prepravy kryogénnej kvapaliny potrubím zahŕňa najmä plnenie slepej odbočky, plnenie po prerušovanom vypúšťaní kvapaliny do odtokovej rúry a nestabilný proces pri otvorení ventilu, čím sa v prednej časti vytvorila vzduchová komora. Spoločným znakom týchto nestabilných procesov je, že ich podstatou je plnenie parnej dutiny kryogénnou kvapalinou, čo vedie k intenzívnemu prenosu tepla a hmoty na dvojfázovom rozhraní, čo má za následok prudké výkyvy parametrov systému. Keďže proces plnenia po prerušovanom vypúšťaní kvapaliny z odtokového potrubia je podobný nestabilnému procesu pri otváraní ventilu, ktorý vytvoril vzduchovú komoru v prednej časti, v nasledujúcom texte sa analyzuje nestabilný proces iba pri plnení slepej odbočky potrubia a pri otvorení otvoreného ventilu.

Nestabilný proces plnenia slepých odbočných rúrok

Pre bezpečnosť a riadenie systému by okrem hlavného dopravného potrubia mali byť v potrubnom systéme inštalované aj niektoré pomocné odbočné potrubia. Okrem toho poistný ventil, vypúšťací ventil a ďalšie ventily v systéme zavedú zodpovedajúce odbočné potrubia. Ak tieto odbočky nefungujú, vytvoria sa pre potrubný systém slepé odbočky. Tepelné prenikanie okolitého prostredia do potrubia nevyhnutne povedie k existencii parných dutín v slepej rúrke (v niektorých prípadoch sa parné dutiny používajú špeciálne na zníženie tepelného prenikania kryogénnej kvapaliny z vonkajšieho sveta). V prechodnom stave sa tlak v potrubí zvýši v dôsledku nastavenia ventilu a iných dôvodov. Pôsobením tlakového rozdielu kvapalina naplní parnú komoru. Ak počas procesu plnenia plynovej komory para generovaná odparovaním kryogénnej kvapaliny v dôsledku tepla nestačí na spätný pohyb kvapaliny, kvapalina bude vždy napĺňať plynovú komoru. Nakoniec, po naplnení vzduchovej dutiny, v tesnení slepej rúrky sa vytvorí stav rýchleho brzdenia, čo vedie k prudkému tlaku v blízkosti tesnenia.

Proces plnenia slepej trubice je rozdelený do troch stupňov. V prvom stupni je kvapalina poháňaná k dosiahnutiu maximálnej rýchlosti plnenia pôsobením tlakového rozdielu, kým sa tlak nevyrovná. V druhom stupni sa kvapalina v dôsledku zotrvačnosti naďalej plní dopredu. V tomto okamihu spätný tlakový rozdiel (tlak v plynovej komore sa zvyšuje s procesom plnenia) spomalí kvapalinu. Tretí stupeň je stupeň rýchleho brzdenia, v ktorom je tlakový vplyv najväčší.

Zníženie rýchlosti plnenia a zmenšenie veľkosti vzduchovej dutiny možno použiť na elimináciu alebo obmedzenie dynamického zaťaženia generovaného počas plnenia slepej odbočky. V prípade dlhého potrubného systému je možné zdroj prietoku kvapaliny plynulo nastaviť vopred, aby sa znížila rýchlosť prietoku, a ventil sa môže dlhodobo zatvárať.

Z hľadiska konštrukcie môžeme použiť rôzne vodiace časti na zlepšenie cirkulácie kvapaliny v slepej odbočnej rúre, zmenšenie veľkosti vzduchovej dutiny, zavedenie lokálneho odporu na vstupe do slepej odbočnej rúry alebo zväčšenie priemeru slepej odbočnej rúry na zníženie rýchlosti plnenia. Okrem toho dĺžka a montážna poloha rúry s Braillovým písmom budú mať vplyv na sekundárny vodný ráz, preto by sa mala venovať pozornosť návrhu a rozmiestneniu. Dôvod, prečo zväčšenie priemeru rúry zníži dynamické zaťaženie, možno kvalitatívne vysvetliť takto: pri plnení slepej odbočnej rúry je prietok v odbočnej rúre obmedzený prietokom v hlavnej rúre, ktorý možno počas kvalitatívnej analýzy považovať za pevnú hodnotu. Zväčšenie priemeru odbočnej rúry je ekvivalentné zväčšeniu plochy prierezu, čo je ekvivalentné zníženiu rýchlosti plnenia, a tým vedie k zníženiu zaťaženia.

Nestabilný proces otvárania ventilu

Keď je ventil zatvorený, prenikanie tepla z prostredia, najmä cez tepelný mostík, rýchlo vedie k vytvoreniu vzduchovej komory pred ventilom. Po otvorení ventilu sa para a kvapalina začnú pohybovať, pretože prietok plynu je oveľa vyšší ako prietok kvapaliny, para vo ventile sa po vyprázdnení úplne neotvorí, čo vedie k rýchlemu poklesu tlaku. Kvapalina je v dôsledku tlakového rozdielu tlačená dopredu. Keď sa kvapalina blíži k ventilu, ktorý nie je úplne otvorený, vznikajú brzdné podmienky. V tomto okamihu dochádza k nárazom vody, čo vytvára silné dynamické zaťaženie.

Najúčinnejším spôsobom, ako eliminovať alebo znížiť dynamické zaťaženie generované nestabilným procesom otvárania ventilov, je znížiť pracovný tlak v prechodnom stave, aby sa znížila rýchlosť plnenia plynovej komory. Okrem toho, použitie vysoko regulovateľných ventilov, zmena smeru potrubia a zavedenie špeciálneho obtokového potrubia s malým priemerom (na zmenšenie veľkosti plynovej komory) bude mať vplyv na zníženie dynamického zaťaženia. Treba si najmä uvedomiť, že na rozdiel od zníženia dynamického zaťaženia pri plnení slepej odbočky zväčšením jej priemeru, pri nestabilnom procese pri otvorení ventilu je zväčšenie priemeru hlavnej rúry ekvivalentné zníženiu rovnomerného odporu potrubia, čo zvýši prietok naplnenej vzduchovej komory, a tým zvýši hodnotu úniku vody.

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.