Вступпродукція

З розвитком кріогенних технологій кріогенні рідкі продукти відіграють важливу роль у багатьох галузях, таких як національна економіка, національна оборона та наукові дослідження. Застосування кріогенної рідини базується на ефективному та безпечному зберіганні та транспортуванні кріогенних рідких продуктів, а транспортування кріогенної рідини трубопроводами проходить через весь процес зберігання та транспортування. Тому дуже важливо забезпечити безпеку та ефективність транспортування кріогенної рідини трубопроводами. Для транспортування кріогенних рідин необхідно замінити газ у трубопроводі перед транспортуванням, інакше це може призвести до збою в роботі. Процес попереднього охолодження є невід'ємною ланкою в процесі транспортування кріогенних рідких продуктів. Цей процес призведе до сильних ударів тиску та інших негативних наслідків для трубопроводу. Крім того, явище гейзера у вертикальному трубопроводі та явище нестабільної роботи системи, таке як заповнення глухих відгалужень, заповнення після інтервального дренажу та заповнення повітряної камери після відкриття клапана, призведуть до різного ступеня негативного впливу на обладнання та трубопровід. З огляду на це, у цій статті проводиться поглиблений аналіз вищезазначених проблем і сподівається знайти рішення за допомогою аналізу.

Витіснення газу в лінії перед передачею

З розвитком кріогенних технологій кріогенні рідкі продукти відіграють важливу роль у багатьох галузях, таких як національна економіка, національна оборона та наукові дослідження. Застосування кріогенної рідини базується на ефективному та безпечному зберіганні та транспортуванні кріогенних рідких продуктів, а транспортування кріогенної рідини трубопроводами проходить через весь процес зберігання та транспортування. Тому дуже важливо забезпечити безпеку та ефективність транспортування кріогенної рідини трубопроводами. Для транспортування кріогенних рідин необхідно замінити газ у трубопроводі перед транспортуванням, інакше це може призвести до збою в роботі. Процес попереднього охолодження є невід'ємною ланкою в процесі транспортування кріогенних рідких продуктів. Цей процес призведе до сильних ударів тиску та інших негативних наслідків для трубопроводу. Крім того, явище гейзера у вертикальному трубопроводі та явище нестабільної роботи системи, таке як заповнення глухих відгалужень, заповнення після інтервального дренажу та заповнення повітряної камери після відкриття клапана, призведуть до різного ступеня негативного впливу на обладнання та трубопровід. З огляду на це, у цій статті проводиться поглиблений аналіз вищезазначених проблем і сподівається знайти рішення за допомогою аналізу.

Процес попереднього охолодження трубопроводу

У всьому процесі транспортування кріогенної рідини трубопроводом, перед встановленням стабільного стану транспортування, система трубопроводів та приймальне обладнання попередньо охолоджується та нагрівається, тобто відбувається процес попереднього охолодження. У цьому процесі трубопровід та приймальне обладнання витримують значні усадочні напруження та ударний тиск, тому їх слід контролювати.

Почнемо з аналізу процесу.

Весь процес попереднього охолодження починається з бурхливого процесу випаровування, а потім з'являється двофазний потік. Нарешті, після повного охолодження системи з'являється однофазний потік. На початку процесу попереднього охолодження температура стінки явно перевищує температуру насичення кріогенної рідини і навіть перевищує верхню граничну температуру кріогенної рідини — граничну температуру перегріву. Завдяки теплопередачі рідина поблизу стінки трубки нагрівається та миттєво випаровується, утворюючи парову плівку, яка повністю оточує стінку трубки, тобто відбувається плівкове кипіння. Після цього, в процесі попереднього охолодження, температура стінки трубки поступово падає нижче граничної температури перегріву, і тоді формуються сприятливі умови для перехідного кипіння та кипіння в бульбашках. Під час цього процесу виникають значні коливання тиску. Коли попереднє охолодження здійснюється до певного ступеня, теплоємність трубопроводу та проникнення тепла з навколишнього середовища не нагріють кріогенну рідину до температури насичення, і виникне стан однофазного потоку.

У процесі інтенсивного випаровування виникають різкі коливання потоку та тиску. У всьому процесі коливань тиску максимальний тиск, що утворюється вперше після безпосереднього потрапляння кріогенної рідини в гарячу трубу, є максимальною амплітудою в усьому процесі коливань тиску, і хвиля тиску може перевірити здатність системи до тиску. Тому зазвичай вивчається лише перша хвиля тиску.

Після відкриття клапана кріогенна рідина під дією різниці тисків швидко потрапляє в трубопровід, а плівка пари, що утворюється внаслідок випаровування, відділяє рідину від стінки труби, утворюючи концентричний осьовий потік. Оскільки коефіцієнт опору пари дуже малий, швидкість потоку кріогенної рідини дуже велика. З просуванням вперед температура рідини внаслідок поглинання тепла поступово підвищується, відповідно, тиск у трубопроводі збільшується, а швидкість наповнення сповільнюється. Якщо труба достатньо довга, температура рідини повинна в певний момент досягти насичення, після чого просування рідини зупиняється. Тепло від стінки труби в кріогенну рідину використовується для випаровування, при цьому швидкість випаровування значно збільшується, а тиск у трубопроводі також збільшується, і може досягати 1,5-2 разів від тиску на вході. Під дією різниці тисків частина рідини буде повертатися до кріогенного резервуара для зберігання рідини, в результаті чого швидкість пароутворення зменшиться. Через те, що частина пари, що утворюється на виході з труби, падає, тиск у трубі через деякий час в трубопроводі знову встановить умови різниці тисків рідини, і це явище повториться. Однак, у наступному процесі, оскільки в трубопроводі є певний тиск і частина рідини, підвищення тиску, спричинене новою рідиною, буде невеликим, тому пік тиску буде меншим, ніж перший пік.

У процесі попереднього охолодження система не тільки повинна витримувати значний вплив хвилі тиску, але й значне напруження усадки через холод. Сукупна дія цих двох факторів може призвести до структурних пошкоджень системи, тому слід вжити необхідних заходів для її контролю.

Оскільки швидкість потоку попереднього охолодження безпосередньо впливає на процес попереднього охолодження та величину напруження холодного усадження, процес попереднього охолодження можна контролювати, контролюючи швидкість потоку попереднього охолодження. Розумним принципом вибору швидкості потоку попереднього охолодження є скорочення часу попереднього охолодження шляхом використання більшої швидкості потоку попереднього охолодження, щоб забезпечити, щоб коливання тиску та напруження холодного усадження не перевищували допустимий діапазон для обладнання та трубопроводів. Якщо швидкість потоку попереднього охолодження занадто мала, характеристики ізоляції трубопроводу погані для трубопроводу, він може ніколи не досягти стану охолодження.

У процесі попереднього охолодження, через наявність двофазного потоку, неможливо виміряти реальну витрату за допомогою звичайного витратоміра, тому його не можна використовувати для керування витратою попереднього охолодження. Але ми можемо опосередковано оцінити величину потоку, контролюючи протитиск у приймальній ємності. За певних умов співвідношення між протитиском у приймальній ємності та потоком попереднього охолодження можна визначити аналітичним методом. Коли процес попереднього охолодження переходить у стан однофазного потоку, фактичний потік, виміряний витратоміром, можна використовувати для керування потоком попереднього охолодження. Цей метод часто використовується для керування заправкою кріогенним рідким паливом для ракет.

Зміна протитиску приймальної ємності відповідає процесу попереднього охолодження наступним чином, що можна використовувати для якісної оцінки стадії попереднього охолодження: коли випускна здатність приймальної ємності є постійною, протитиск спочатку швидко зростатиме через бурхливе випаровування кріогенної рідини, а потім поступово знижуватиметься зі зниженням температури приймальної ємності та трубопроводу. При цьому збільшується здатність попереднього охолодження.

Переглянув наступну статтю для отримання інших питань!

Кріогенне обладнання HL

Компанія HL Cryogenic Equipment, заснована в 1992 році, є брендом, що входить до складу компанії HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd. HL Cryogenic Equipment займається проектуванням та виробництвом високовакуумних ізольованих кріогенних трубопровідних систем та пов'язаного з ними допоміжного обладнання для задоволення різних потреб клієнтів. Вакуумно ізольовані труби та гнучкі шланги виготовлені з високовакуумних та багатошарових багатоекранних спеціальних ізольованих матеріалів і проходять серію надзвичайно суворих технічних обробок та високовакуумної обробки, які використовуються для передачі рідкого кисню, рідкого азоту, рідкого аргону, рідкого водню, рідкого гелію, зрідженого етилену (LEG) та зрідженого природного газу (LNG).

Серія продуктів компанії HL Cryogenic Equipment Company, що пройшла серію надзвичайно суворих технічних обробок, таких як труби з вакуумною оболонкою, шланги з вакуумною оболонкою, клапани з вакуумною оболонкою та фазові роздільники, використовується для перекачування рідкого кисню, рідкого азоту, рідкого аргону, рідкого водню, рідкого гелію, рідких газів та зрідженого природного газу (ЛЕГ) і зрідженого природного газу (ЗПГ). Ці продукти обслуговуються для кріогенного обладнання (наприклад, кріогенних резервуарів, ємностей Дьюара та холодних боксів тощо) у галузях розділення повітря, газів, авіації, електроніки, надпровідника, мікросхем, автоматизованого складання, харчової промисловості та виробництва напоїв, фармацевтики, лікарень, біобанків, гуми, хімічного машинобудування, виробництва чорних металів, а також наукових досліджень тощо.