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 трубопровідна передача кріогенної рідини проходить через весь процес зберігання та транспортування. Тому дуже важливо забезпечити безпеку та ефективність передачі кріогенної рідини по трубопроводу. Для транспортування кріогенних рідин необхідно замінити газ у трубопроводі перед транспортуванням, інакше це може призвести до збою в роботі. Процес попереднього охолодження є неминучою ланкою в процесі транспортування кріогенних рідких продуктів. Цей процес призведе до сильного удару тиску та інших негативних наслідків для трубопроводу. Крім того, явище гейзера у вертикальному трубопроводі та нестабільне явище роботи системи, таке як сліпе заповнення патрубка, заповнення після інтервального дренажу та заповнення повітряної камери після відкриття клапана, призведе до різного ступеня несприятливого впливу на обладнання та трубопровід. . З огляду на це, у цій статті зроблено поглиблений аналіз вищезазначених проблем і ми сподіваємося 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 трубопровідна передача кріогенної рідини проходить через весь процес зберігання та транспортування. Тому дуже важливо забезпечити безпеку та ефективність передачі кріогенної рідини по трубопроводу. Для транспортування кріогенних рідин необхідно замінити газ у трубопроводі перед транспортуванням, інакше це може призвести до збою в роботі. Процес попереднього охолодження є неминучою ланкою в процесі транспортування кріогенних рідких продуктів. Цей процес призведе до сильного удару тиску та інших негативних наслідків для трубопроводу. Крім того, явище гейзера у вертикальному трубопроводі та нестабільне явище роботи системи, таке як сліпе заповнення патрубка, заповнення після інтервального дренажу та заповнення повітряної камери після відкриття клапана, призведе до різного ступеня несприятливого впливу на обладнання та трубопровід. . З огляду на це, у цій статті зроблено поглиблений аналіз вищезазначених проблем і ми сподіваємося знайти рішення за допомогою аналізу.

Процес попереднього охолодження трубопроводу

У всьому процесі передачі кріогенної рідини по трубопроводу, перш ніж встановити стабільний стан передачі, буде відбуватися система попереднього охолодження та гарячих трубопроводів і процес прийомного обладнання, тобто процес попереднього охолодження. У цьому процесі трубопровід і приймальне обладнання повинні витримувати значну усадкову напругу і 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. Остаточно однофазний потік з'являється після повного охолодження системи. 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 теплообміну рідина біля стінки труби нагрівається і миттєво випаровується з утворенням пароподібної плівки, яка повністю оточує стінку труби, тобто відбувається плівкове кипіння. Після цього в процесі попереднього охолодження температура стінки труби поступово опускається нижче граничної температури перегріву, і тоді утворюються сприятливі умови для перехідного кипіння і бульбашкового кипіння. Під час цього процесу виникають великі коливання тиску. При проведенні попереднього охолодження до певної стадії теплоємність трубопроводу і надходження тепла в навколишнє середовище не нагрівають кріогенну рідину до температури насичення, і виникає стан однофазного потоку.

У процесі інтенсивного випаровування будуть створюватися різкі коливання потоку та тиску. У всьому процесі коливань тиску максимальний тиск, який утворюється вперше після того, як кріогенна рідина безпосередньо потрапляє в гарячу трубу, є максимальною амплітудою в усьому процесі коливань тиску, і хвиля тиску може перевірити пропускну здатність системи. Тому зазвичай вивчають лише першу хвилю тиску.

Після відкриття клапана кріогенна рідина швидко потрапляє в трубопровід під дією різниці тиску, а парова плівка, що утворюється в результаті випаровування, відокремлює 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 через поглинання тепла та поступово підвищується, відповідно, тиск у трубопроводі збільшується, швидкість наповнення сповільнюється вниз. Якщо труба досить довга, температура рідини повинна досягти насичення в якийсь момент, після чого рідина припиняє просування. Тепло від стінки труби до кріогенної рідини використовується для випаровування, у цей час швидкість випаровування значно збільшується, тиск у трубопроводі також підвищується, може досягати 1,5 ~ 2 рази тиску на вході. Під дією різниці тиску частина рідини повертатиметься назад до резервуара для зберігання кріогенної рідини, в результаті чого швидкість утворення пари стане меншою, а оскільки частина пари, що утворюється з виходу з труби, падає тиск у трубі, після Через деякий час трубопровід відновить стан рідини в умовах різниці тиску, явище з’явиться знову, тому повториться. Однак у наступному процесі, оскільки в трубі є певний тиск і частина рідини, підвищення тиску, викликане новою рідиною, є невеликим, тому пік тиску буде меншим, ніж перший пік.

У всьому процесі попереднього охолодження система не тільки повинна витримувати великий вплив хвилі тиску, але також повинна витримувати велике навантаження від усадки через холод. Спільна дія обох може призвести до структурного пошкодження системи, тому слід вжити необхідних заходів для контролю.

Оскільки швидкість потоку попереднього охолодження безпосередньо впливає на процес попереднього охолодження та величину стресу холодної усадки, 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 за умови забезпечення того, щоб коливання тиску та напруга холодної усадки не перевищували допустимий діапазон обладнання та трубопроводів. Якщо швидкість потоку попереднього охолодження занадто мала, ізоляційні характеристики 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 загального витратоміра, тому його не можна використовувати для керування витратою попереднього охолодження. Але ми можемо побічно судити про величину потоку, відстежуючи протитиск приймаючої судини. За певних умов співвідношення між протитиском приймальної ємності та потоком попереднього охолодження можна визначити аналітичним методом. Коли процес попереднього охолодження переходить у стан однофазного потоку, фактичний потік, виміряний витратоміром, може використовуватися для керування потоком попереднього охолодження. Цей метод часто використовується для контролю заправки кріогенного рідкого палива для ракет.

Зміна протитиску приймальної ємності відповідає процесу попереднього охолодження наступним чином, що можна використовувати для якісної оцінки етапу попереднього охолодження: коли випускна ємність приймальної ємності є постійною, протитиск буде швидко зростати через сильний спочатку випаровування кріогенної рідини, а потім поступово спадає зі зниженням температури приймальної ємності та трубопроводу. У цей час збільшується потужність попереднього охолодження.

Налаштуйтеся на наступну статтю для інших питань!

Кріогенне обладнання HL

HL Cryogenic Equipment, яка була заснована в 1992 році, є брендом, афілійованим з HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd. HL Cryogenic Equipment займається розробкою та виробництвом кріогенної системи трубопроводів із високою вакуумною ізоляцією та відповідного допоміжного обладнання для задоволення різноманітних потреб клієнтів. Труба з вакуумною ізоляцією та гнучкий шланг виготовлені з високого вакууму та багатошарових багатоекранних спеціальних ізоляційних матеріалів і проходять серію надзвичайно суворих технічних обробок та високовакуумну обробку, яка використовується для передачі рідкого кисню, рідкого азоту рідкий аргон, рідкий водень, рідкий гелій, скраплений газ етилен LEG і скраплений природний газ LNG.

Серія продуктів з вакуумною сорочкою, шланг з вакуумною сорочкою, клапан з вакуумною сорочкою та фазовий сепаратор компанії HL Cryogenic Equipment Company, які пройшли серію надзвичайно суворих технічних обробок, використовуються для передачі рідкого кисню, рідкого азоту, рідкого аргону, рідкий водень, рідкий гелій, LEG та LNG, і ці продукти обслуговуються для кріогенного обладнання (наприклад, кріогенних резервуарів, сосудів Дьюара та холодних боксів тощо) у промисловості розділення повітря, газів, авіації, електроніки, надпровідників, чіпів, збірки автоматизації, харчової та напої, фармація, лікарня, біобанк, гума, виробництво нових матеріалів, хімічна інженерія, залізо та сталь, наукові дослідження тощо.