Uvoddukcija

Z razvojem kriogene tehnologije so kriogeni tekoči izdelki igrali pomembno vlogo na številnih področjih, kot so nacionalno gospodarstvo, nacionalna obramba in znanstvene raziskave. Uporaba kriogenih tekočin temelji na učinkovitem in varnem shranjevanju in transportu kriogenih tekočih izdelkov, prenos kriogene tekočine po cevovodih pa poteka skozi celoten proces skladiščenja in transporta. Zato je zelo pomembno zagotoviti varnost in učinkovitost prenosa kriogenih tekočin po cevovodih. Za prenos kriogenih tekočin je treba pred prenosom zamenjati plin v cevovodu, sicer lahko pride do okvare delovanja. Postopek predhlajenja je neizogiben člen v procesu transporta kriogenih tekočih izdelkov. Ta proces bo povzročil močan tlačni sunek in druge negativne učinke na cevovod. Poleg tega bosta pojav gejzirjev v navpičnem cevovodu in pojav nestabilnega delovanja sistema, kot so polnjenje slepih odcepnih cevi, polnjenje po intervalnem odvajanju in polnjenje zračne komore po odprtju ventila, povzročila različne stopnje negativnih učinkov na opremo in cevovod. Glede na to ta članek podaja poglobljeno analizo zgornjih težav in upa, da bo s pomočjo analize našel rešitev.

Izpodrivanje plina v cevovodu pred prenosom

Z razvojem kriogene tehnologije so kriogeni tekoči izdelki igrali pomembno vlogo na številnih področjih, kot so nacionalno gospodarstvo, nacionalna obramba in znanstvene raziskave. Uporaba kriogenih tekočin temelji na učinkovitem in varnem shranjevanju in transportu kriogenih tekočih izdelkov, prenos kriogene tekočine po cevovodih pa poteka skozi celoten proces skladiščenja in transporta. Zato je zelo pomembno zagotoviti varnost in učinkovitost prenosa kriogenih tekočin po cevovodih. Za prenos kriogenih tekočin je treba pred prenosom zamenjati plin v cevovodu, sicer lahko pride do okvare delovanja. Postopek predhlajenja je neizogiben člen v procesu transporta kriogenih tekočih izdelkov. Ta proces bo povzročil močan tlačni sunek in druge negativne učinke na cevovod. Poleg tega bosta pojav gejzirjev v navpičnem cevovodu in pojav nestabilnega delovanja sistema, kot so polnjenje slepih odcepnih cevi, polnjenje po intervalnem odvajanju in polnjenje zračne komore po odprtju ventila, povzročila različne stopnje negativnih učinkov na opremo in cevovod. Glede na to ta članek podaja poglobljeno analizo zgornjih težav in upa, da bo s pomočjo analize našel rešitev.

Postopek predhlajenja cevovoda

V celotnem procesu prenosa kriogenih tekočin po cevovodih bo pred vzpostavitvijo stabilnega stanja prenosa prišlo do predhodnega hlajenja in segrevanja cevovodov ter sprejemne opreme, torej do predhodnega hlajenja. V tem procesu morata cevovod in sprejemna oprema prenesti znatne napetosti zaradi krčenja in udarnega tlaka, zato ju je treba nadzorovati.

Začnimo z analizo procesa.

Celoten proces predhlajenja se začne z močnim procesom uparjanja, nato pa se pojavi dvofazni tok. Končno se po popolnem ohlajanju sistema pojavi enofazni tok. Na začetku procesa predhlajenja temperatura stene očitno preseže temperaturo nasičenosti kriogene tekočine in celo preseže zgornjo mejno temperaturo kriogene tekočine – končno temperaturo pregrevanja. Zaradi prenosa toplote se tekočina v bližini stene cevi segreje in v trenutku upari, pri čemer se tvori parni film, ki popolnoma obdaja steno cevi, torej pride do filmskega vrenja. Nato se med procesom predhlajenja temperatura stene cevi postopoma spusti pod mejno temperaturo pregrevanja, nato pa se oblikujejo ugodni pogoji za prehodno vrenje in vrenje v mehurčkih. Med tem procesom pride do velikih nihanj tlaka. Ko se predhlajenje izvede do določene stopnje, toplotna kapaciteta cevovoda in vdor toplote iz okolja ne bosta segrela kriogene tekočine do temperature nasičenosti in bo prišlo do stanja enofaznega toka.

Med procesom intenzivnega uparjanja se ustvarijo dramatična nihanja pretoka in tlaka. V celotnem procesu nihanja tlaka je največji tlak, ki nastane prvič po neposrednem vstopu kriogene tekočine v vročo cev, največja amplituda v celotnem procesu nihanja tlaka, tlačni val pa lahko preveri tlačno zmogljivost sistema. Zato se običajno preučuje le prvi tlačni val.

Ko se ventil odpre, kriogena tekočina zaradi tlačne razlike hitro vstopi v cevovod, parni film, ki nastane pri uparjanju, pa loči tekočino od stene cevi in ​​tvori koncentrični aksialni tok. Ker je koeficient upora pare zelo majhen, je pretok kriogene tekočine zelo velik. Z napredovanjem se temperatura tekočine zaradi absorpcije toplote postopoma dvigne, zato se tlak v cevovodu poveča in hitrost polnjenja se upočasni. Če je cev dovolj dolga, mora temperatura tekočine na neki točki doseči nasičenost, pri čemer se tekočina ustavi. Toplota, ki se prenaša iz stene cevi v kriogeno tekočino, se porabi za izhlapevanje, pri čemer se hitrost izhlapevanja močno poveča, poveča pa se tudi tlak v cevovodu, ki lahko doseže 1,5–2-kratnik vstopnega tlaka. Zaradi razlike v tlaku se del tekočine potisne nazaj v kriogeni rezervoar za tekočino, zaradi česar se hitrost nastajanja pare zmanjša. Ker del pare, ki nastane na izhodu iz cevi, tlak v cevi pade, se cevovod po določenem času vrne v pogoje razlike v tlaku in se pojav ponovi. Vendar pa se v naslednjem postopku zaradi določenega tlaka in dela tekočine v cevi poveča tlak, ki ga povzroči nova tekočina, in je tlakovni vrh manjši od prvega.

Med celotnim procesom predhlajenja sistem ne prenaša le velikega vpliva tlačnega vala, temveč tudi veliko napetost zaradi krčenja zaradi mraza. Kombinirano delovanje obeh lahko povzroči strukturno poškodbo sistema, zato je treba sprejeti potrebne ukrepe za nadzor.

Ker pretok predhlajenja neposredno vpliva na proces predhlajenja in velikost napetosti hladnega krčenja, je mogoče proces predhlajenja nadzorovati z nadzorom pretoka predhlajenja. Razumno načelo izbire pretoka predhlajenja je skrajšanje časa predhlajenja z uporabo večjega pretoka predhlajenja, pri čemer se zagotovi, da nihanje tlaka in napetost hladnega krčenja ne presežeta dovoljenega območja opreme in cevovodov. Če je pretok predhlajenja premajhen, izolacija cevovoda ni dobra za cevovod in morda nikoli ne bo dosegel stanja hlajenja.

Med predhlajenjem zaradi dvofaznega toka ni mogoče izmeriti dejanskega pretoka z običajnim merilnikom pretoka, zato ga ni mogoče uporabiti za vodenje nadzora pretoka predhlajenja. Velikost pretoka pa lahko posredno ocenimo s spremljanjem protitlaka sprejemne posode. Pod določenimi pogoji je mogoče razmerje med protitlakom sprejemne posode in pretokom predhlajenja določiti z analitično metodo. Ko postopek predhlajenja napreduje v stanje enofaznega toka, se lahko dejanski pretok, izmerjen z merilnikom pretoka, uporabi za vodenje nadzora pretoka predhlajenja. Ta metoda se pogosto uporablja za nadzor polnjenja kriogenega tekočega goriva za rakete.

Sprememba protitlaka sprejemne posode ustreza postopku predhlajenja, ki ga je mogoče uporabiti za kvalitativno presojo stopnje predhlajenja: ko je izpušna zmogljivost sprejemne posode konstantna, se protitlak najprej hitro poveča zaradi burnega uparjanja kriogene tekočine, nato pa se postopoma zmanjša z zniževanjem temperature sprejemne posode in cevovoda. V tem času se zmogljivost predhlajenja poveča.

Za ostala vprašanja se obrnite na naslednji članek!

Kriogena oprema HL

Podjetje HL Cryogenic Equipment, ustanovljeno leta 1992, je blagovna znamka, povezana s podjetjem HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd. Podjetje HL Cryogenic Equipment se zavzema za načrtovanje in proizvodnjo visokovakuumsko izoliranih kriogenih cevovodov in z njimi povezane podporne opreme, da bi zadovoljilo različne potrebe strank. Vakuumsko izolirane cevi in ​​gibljive cevi so izdelane iz visokovakuumskih in večplastnih večslojnih posebnih izoliranih materialov ter so podvržene vrsti izjemno strogih tehničnih obdelav in visokovakuumske obdelave, ki se uporabljajo za prenos tekočega kisika, tekočega dušika, tekočega argona, tekočega vodika, tekočega helija, utekočinjenega etilena (LEG) in utekočinjenega naravnega plina (LNG).

Serija izdelkov vakuumsko oplaščenih cevi, vakuumsko oplaščenih cevi, vakuumsko oplaščenih ventilov in faznih ločevalnikov v podjetju HL Cryogenic Equipment Company, ki je prestala vrsto izjemno strogih tehničnih obdelav, se uporablja za prenos tekočega kisika, tekočega dušika, tekočega argona, tekočega vodika, tekočega helija, LEG in LNG, ti izdelki pa se servisirajo za kriogeno opremo (npr. kriogene rezervoarje, Dewarjeve posode in hladilne škatle itd.) v panogah ločevanja zraka, plinov, letalstva, elektronike, superprevodnikov, čipov, avtomatizacije, živilske in pijačne industrije, farmacije, bolnišnic, biobank, gume, proizvodnje novih materialov, kemijskega inženirstva, železa in jekla ter znanstvenih raziskav itd.