Nestabilen proces pri prenosu

V procesu prenosa kriogene tekočine po cevovodih posebne lastnosti in procesno delovanje kriogene tekočine povzročijo vrsto nestabilnih procesov, ki se razlikujejo od procesov pri tekočini normalne temperature v prehodnem stanju pred vzpostavitvijo stabilnega stanja. Nestabilni proces povzroča tudi velik dinamični vpliv na opremo, kar lahko povzroči strukturne poškodbe. Na primer, sistem za polnjenje tekočega kisika v transportni raketi Saturn V v Združenih državah Amerike je nekoč povzročil pretrganje infuzijske cevi zaradi vpliva nestabilnega procesa ob odprtju ventila. Poleg tega je nestabilen proces pogosteje povzročil poškodbe druge pomožne opreme (kot so ventili, mehovi itd.). Nestabilni procesi v procesu prenosa kriogene tekočine po cevovodih vključujejo predvsem polnjenje slepe odcepne cevi, polnjenje po občasnem izpustu tekočine v odtočno cev in nestabilen proces ob odprtju ventila, ki tvori zračno komoro spredaj. Skupno za te nestabilne procese je, da je njihovo bistvo polnjenje parne votline s kriogeno tekočino, kar vodi do intenzivnega prenosa toplote in mase na dvofaznem vmesniku, kar povzroči ostra nihanja sistemskih parametrov. Ker je postopek polnjenja po občasnem izpustu tekočine iz odtočne cevi podoben nestabilnemu procesu pri odpiranju ventila, ki je tvoril zračno komoro spredaj, v nadaljevanju analiziramo nestabilen proces le pri polnjenju slepe odcepne cevi in ​​odprtju odprtega ventila.

Nestabilen postopek polnjenja slepih odcepnih cevi

Zaradi varnosti in nadzora sistema je treba v cevovodni sistem poleg glavne transportne cevi namestiti tudi nekaj pomožnih odcepnih cevi. Poleg tega bodo varnostni ventili, izpustni ventili in drugi ventili v sistemu uvedli ustrezne odcepne cevi. Ko ti odcepi ne delujejo, se za cevovodni sistem oblikujejo slepi odcepi. Toplotni vdor okolice v cevovod neizogibno povzroči nastanek parnih votlin v slepi cevi (v nekaterih primerih se parne votline posebej uporabljajo za zmanjšanje toplotnega vdora kriogene tekočine iz zunanjega sveta). V prehodnem stanju se tlak v cevovodu zaradi nastavitve ventila in drugih razlogov poveča. Pod vplivom tlačne razlike bo tekočina napolnila parno komoro. Če med polnjenjem plinske komore para, ki nastane pri uparjanju kriogene tekočine zaradi toplote, ni dovolj za povratni pogon tekočine, bo tekočina vedno napolnila plinsko komoro. Končno, po polnjenju zračne votline, se na tesnilu slepe cevi ustvari stanje hitrega zaviranja, kar povzroči močan tlak v bližini tesnila.

Postopek polnjenja slepe cevi je razdeljen na tri stopnje. V prvi stopnji se tekočina zaradi tlačne razlike potisne do največje hitrosti polnjenja, dokler se tlak ne izenači. V drugi stopnji se zaradi vztrajnosti tekočina še naprej polni. V tem času nasprotna tlačna razlika (tlak v plinski komori se s polnjenjem povečuje) upočasni tekočino. Tretja stopnja je stopnja hitrega zaviranja, v kateri je vpliv tlaka največji.

Z zmanjšanjem hitrosti polnjenja in zmanjšanjem velikosti zračne votline se lahko odpravi ali omeji dinamična obremenitev, ki nastane med polnjenjem slepe odcepne cevi. Pri dolgem cevovodnem sistemu se lahko vir pretoka tekočine gladko nastavi vnaprej, da se zmanjša hitrost pretoka, ventil pa se za dalj časa zapre.

Kar zadeva strukturo, lahko uporabimo različne vodilne dele za izboljšanje kroženja tekočine v slepi odcepni cevi, zmanjšanje velikosti zračne votline, uvedbo lokalnega upora na vhodu v slepo odcepno cev ali povečanje premera slepe odcepne cevi za zmanjšanje hitrosti polnjenja. Poleg tega bosta dolžina in položaj namestitve Braillove cevi vplivala na sekundarni vodni udar, zato je treba pozornost nameniti zasnovi in ​​postavitvi. Razlog, zakaj povečanje premera cevi zmanjša dinamično obremenitev, lahko kvalitativno pojasnimo na naslednji način: pri polnjenju slepe odcepne cevi je pretok v odcepni cevi omejen s pretokom v glavni cevi, kar lahko med kvalitativno analizo predpostavimo kot fiksno vrednost. Povečanje premera odcepne cevi je enakovredno povečanju prečnega prereza, kar je enakovredno zmanjšanju hitrosti polnjenja, kar vodi do zmanjšanja obremenitve.

Nestabilen proces odpiranja ventila

Ko je ventil zaprt, vdor toplote iz okolja, zlasti skozi toplotni most, hitro povzroči nastanek zračne komore pred ventilom. Po odprtju ventila se para in tekočina začneta premikati, ker je pretok plina veliko večji od pretoka tekočine, para v ventilu po evakuaciji ni popolnoma odprta, kar povzroči hiter padec tlaka. Tekočina se zaradi tlačne razlike potisne naprej. Ko se tekočina zapre, ventil ni popolnoma odprt, nastanejo zavorni pogoji. V tem primeru pride do udarca vode, kar povzroči močno dinamično obremenitev.

Najučinkovitejši način za odpravo ali zmanjšanje dinamične obremenitve, ki jo povzroča nestabilen proces odpiranja ventilov, je zmanjšanje delovnega tlaka v prehodnem stanju, da se zmanjša hitrost polnjenja plinske komore. Poleg tega bo uporaba visoko krmiljenih ventilov, spreminjanje smeri cevnega odseka in uvedba posebnega obvodnega cevovoda z majhnim premerom (za zmanjšanje velikosti plinske komore) vplivala na zmanjšanje dinamične obremenitve. Še posebej je treba opozoriti, da se za razliko od zmanjšanja dinamične obremenitve pri polnjenju slepe odcepne cevi s povečanjem njenega premera pri nestabilnem procesu odpiranja ventila povečanje premera glavne cevi enakovredno zmanjšanju enakomernega upora cevi, kar bo povečalo pretok napolnjene zračne komore in s tem povečalo vrednost udara vode.

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.