Úvoddukce

S rozvojem kryogenní technologie hrají kryogenní kapalné produkty důležitou roli v mnoha oblastech, jako je národní hospodářství, národní obrana a vědecký výzkum. Aplikace kryogenní kapaliny je založena na efektivním a bezpečném skladování a přepravě produktů kryogenní kapaliny a potrubní přenos kryogenní kapaliny probíhá celým procesem skladování a přepravy. Proto je velmi důležité zajistit bezpečnost a účinnost přenosu kryogenní kapaliny potrubím. Pro přepravu kryogenních kapalin je nutné před přepravou vyměnit plyn v potrubí, jinak může dojít k provozní poruše. Proces předchlazení je nevyhnutelným článkem v procesu přepravy kryogenních kapalných produktů. Tento proces přinese do potrubí silný tlakový ráz a další negativní efekty. Navíc jev gejzíru ve vertikálním potrubí a nestabilní jev provozu systému, jako je plnění potrubí slepé odbočky, plnění po intervalovém vypouštění a plnění vzduchové komory po otevření ventilu, přinesou různé stupně nepříznivých účinků na zařízení a potrubí . Vzhledem k tomu tento dokument provádí hloubkovou analýzu výše uvedených problémů a doufá, že prostřednictvím analýzy nalezne řešení.

Přemístění plynu v potrubí před přenosem

S rozvojem kryogenní technologie hrají kryogenní kapalné produkty důležitou roli v mnoha oblastech, jako je národní hospodářství, národní obrana a vědecký výzkum. Aplikace kryogenní kapaliny je založena na efektivním a bezpečném skladování a přepravě produktů kryogenní kapaliny a potrubní přenos kryogenní kapaliny probíhá celým procesem skladování a přepravy. Proto je velmi důležité zajistit bezpečnost a účinnost přenosu kryogenní kapaliny potrubím. Pro přepravu kryogenních kapalin je nutné před přepravou vyměnit plyn v potrubí, jinak může dojít k provozní poruše. Proces předchlazení je nevyhnutelným článkem v procesu přepravy kryogenních kapalných produktů. Tento proces přinese do potrubí silný tlakový ráz a další negativní efekty. Navíc jev gejzíru ve vertikálním potrubí a nestabilní jev provozu systému, jako je plnění potrubí slepé odbočky, plnění po intervalovém vypouštění a plnění vzduchové komory po otevření ventilu, přinesou různé stupně nepříznivých účinků na zařízení a potrubí . Vzhledem k tomu tento dokument provádí hloubkovou analýzu výše uvedených problémů a doufá, že prostřednictvím analýzy nalezne řešení.

Proces předchlazení potrubí

V celém procesu potrubního přenosu kryogenní kapaliny bude před ustavením stabilního stavu přenosu existovat systém předběžného chlazení a horkého potrubí a proces přijímacího zařízení, to znamená proces předchlazení. V tomto procesu musí potrubí a přijímací zařízení odolávat značnému namáhání smrštěním a nárazovým tlakem, takže by mělo být kontrolováno.

Začněme analýzou procesu.

Celý proces předchlazení začíná procesem prudkého odpařování a poté se objeví dvoufázový proud. Nakonec se po úplném ochlazení systému objeví jednofázové proudění. Na začátku procesu předchlazování teplota stěny zjevně překračuje teplotu nasycení kryogenní kapaliny a dokonce překračuje horní mezní teplotu kryogenní kapaliny – konečnou teplotu přehřátí. V důsledku přenosu tepla se kapalina v blízkosti stěny trubky zahřeje a okamžitě se odpaří za vzniku parního filmu, který zcela obklopuje stěnu trubky, to znamená, že dochází k varu filmu. Poté, procesem předchlazení, teplota stěny trubky postupně klesne pod mezní teplotu přehřátí a následně se vytvoří příznivé podmínky pro přechodový var a bublinkový var. Během tohoto procesu dochází k velkým výkyvům tlaku. Když je předchlazení provedeno do určitého stupně, tepelná kapacita potrubí a tepelná invaze prostředí neohřeje kryogenní kapalinu na teplotu nasycení a objeví se stav jednofázového proudění.

V procesu intenzivního odpařování dojde k dramatickému kolísání průtoku a tlaku. V celém procesu kolísání tlaku je maximální tlak vytvořený poprvé po přímém vstupu kryogenní kapaliny do horké trubky maximální amplitudou v celém procesu kolísání tlaku a tlaková vlna může ověřit tlakovou kapacitu systému. Proto se obecně studuje pouze první tlaková vlna.

Po otevření ventilu kryogenní kapalina rychle vstupuje do potrubí působením tlakového rozdílu a film páry vytvořený odpařováním odděluje kapalinu od stěny potrubí a vytváří soustředný axiální tok. Protože koeficient odporu páry je velmi malý, takže průtok kryogenní kapaliny je velmi velký, s dopředným postupem se teplota kapaliny v důsledku absorpce tepla a postupně zvyšuje, v souladu s tím se zvyšuje tlak v potrubí, rychlost plnění se zpomaluje dolů. Je-li potrubí dostatečně dlouhé, musí teplota kapaliny v určitém bodě dosáhnout nasycení a v tomto bodě kapalina přestane postupovat. Teplo ze stěny potrubí do kryogenní kapaliny se všechno používá k odpařování, v tomto okamžiku se rychlost odpařování výrazně zvýší, tlak v potrubí se také zvýší, může dosáhnout 1, 5 ~ 2 násobku vstupního tlaku. Působením tlakového rozdílu bude část kapaliny hnána zpět do skladovací nádrže kryogenní kapaliny, což má za následek snížení rychlosti tvorby páry, a protože část páry generované z výstupu potrubí, pokles tlaku v potrubí, po Po určité době potrubí znovu uvede kapalinu do podmínek tlakového rozdílu, jev se objeví znovu, takže se opakuje. Avšak v následujícím procesu, protože je v potrubí určitý tlak a část kapaliny, je nárůst tlaku způsobený novou kapalinou malý, takže tlaková špička bude menší než první špička.

V celém procesu předchlazení musí systém snést nejen velký náraz tlakové vlny, ale také velké smršťovací namáhání vlivem chladu. Kombinované působení těchto dvou může způsobit strukturální poškození systému, proto by měla být přijata nezbytná opatření k jeho kontrole.

Protože průtok předchlazení přímo ovlivňuje proces předchlazování a velikost napětí při smršťování za studena, lze proces předchlazení řídit řízením průtoku předchlazení. Přiměřeným principem volby průtoku předchlazení je zkrácení doby předchlazení použitím většího průtoku předchlazení za předpokladu, že kolísání tlaku a namáhání smršťováním za studena nepřekročí povolený rozsah zařízení a potrubí. Pokud je průtok předchlazování příliš malý, izolační výkon potrubí není pro potrubí dobrý, nemusí nikdy dosáhnout stavu chlazení.

V procesu předchlazování není možné z důvodu výskytu dvoufázového proudění měřit skutečný průtok běžným průtokoměrem, takže jej nelze použít pro řízení průtoku předchlazením. Ale můžeme nepřímo posuzovat velikost průtoku sledováním protitlaku přijímací nádoby. Za určitých podmínek lze analytickou metodou stanovit vztah mezi zpětným tlakem přijímací nádoby a průtokem předchlazování. Když proces předchlazování postoupí do stavu jednofázového průtoku, skutečný průtok naměřený průtokoměrem lze použít k řízení průtoku předchlazení. Tato metoda se často používá k řízení plnění kryogenní kapalné pohonné hmoty pro rakety.

Změna protitlaku přijímací nádoby odpovídá procesu předchlazování následovně, pomocí kterého lze kvalitativně posoudit fázi předchlazení: když je výfuková kapacita přijímací nádoby konstantní, protitlak se rychle zvýší v důsledku prudkého nejdříve odpařování kryogenní kapaliny a poté postupně klesat s poklesem teploty přijímací nádoby a potrubí. V této době se zvyšuje kapacita předchlazení.

Další otázky najdete v dalším článku!

HL Kryogenní zařízení

HL Cryogenic Equipment, která byla založena v roce 1992, je značkou přidruženou ke společnosti HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd. Společnost HL Cryogenic Equipment se zavázala navrhovat a vyrábět vysokovakuově izolovaný kryogenní potrubní systém a související podpůrné vybavení, aby vyhověl různým potřebám zákazníků. Vakuově izolovaná trubka a flexibilní hadice jsou konstruovány z vysoce vakuových a vícevrstvých vícevrstvých speciálních izolačních materiálů a procházejí řadou extrémně přísných technických úprav a úpravy vysokým vakuem, která se používá pro přenos kapalného kyslíku, kapalného dusíku. , kapalný argon, kapalný vodík, kapalné helium, zkapalněný plyn ethylen LEG a zkapalněný přírodní plyn LNG.

Produktové řady vakuově opláštěné potrubí, vakuové opláštěné hadice, vakuově opláštěné ventily a separátor fází v HL Cryogenic Equipment Company, které prošly řadou extrémně přísných technických úprav, se používají pro přenos kapalného kyslíku, kapalného dusíku, kapalného argonu, kapalný vodík, kapalné helium, LEG a LNG a tyto produkty jsou servisovány pro kryogenní zařízení (např. kryogenní nádrže, Dewarovy nádoby a chladící boxy atd.) v průmyslu separace vzduchu, plynů, letectví, elektroniky, supravodičů, čipů, montáže automatizace, potravinářství a nápoje, lékárna, nemocnice, biobanka, guma, výroba nových materiálů, chemické inženýrství, železo a ocel a vědecký výzkum atd.