Wprowadzenieprodukowanie

Wraz z rozwojem technologii kriogenicznej, produkty kriogeniczne odgrywają ważną rolę w wielu dziedzinach, takich jak gospodarka narodowa, obrona narodowa i badania naukowe. Zastosowanie kriogenicznej cieczy opiera się na efektywnym i bezpiecznym przechowywaniu i transporcie kriogenicznych produktów ciekłych, a przesył kriogenicznej cieczy rurociągiem przebiega przez cały proces przechowywania i transportu. Dlatego bardzo ważne jest zapewnienie bezpieczeństwa i wydajności przesyłu kriogenicznej cieczy rurociągiem. W przypadku przesyłu kriogenicznych cieczy konieczna jest wymiana gazu w rurociągu przed przesyłem, w przeciwnym razie może to spowodować awarię operacyjną. Proces wstępnego chłodzenia jest nieuniknionym ogniwem w procesie transportu kriogenicznych produktów ciekłych. Proces ten spowoduje silny wstrząs ciśnieniowy i inne negatywne skutki dla rurociągu. Ponadto zjawisko gejzeru w pionowym rurociągu i niestabilne zjawisko pracy systemu, takie jak napełnianie ślepej rury odgałęzionej, napełnianie po opróżnieniu interwałowym i napełnianie komory powietrznej po otwarciu zaworu, przyniosą różne stopnie niekorzystnych skutków dla sprzętu i rurociągu. W związku z tym niniejszy artykuł zawiera dogłębną analizę powyższych problemów i ma nadzieję znaleźć rozwiązanie poprzez analizę.

Przemieszczanie gazu w linii przed przesyłem

Wraz z rozwojem technologii kriogenicznej, produkty kriogeniczne odgrywają ważną rolę w wielu dziedzinach, takich jak gospodarka narodowa, obrona narodowa i badania naukowe. Zastosowanie kriogenicznej cieczy opiera się na efektywnym i bezpiecznym przechowywaniu i transporcie kriogenicznych produktów ciekłych, a przesył kriogenicznej cieczy rurociągiem przebiega przez cały proces przechowywania i transportu. Dlatego bardzo ważne jest zapewnienie bezpieczeństwa i wydajności przesyłu kriogenicznej cieczy rurociągiem. W przypadku przesyłu kriogenicznych cieczy konieczna jest wymiana gazu w rurociągu przed przesyłem, w przeciwnym razie może to spowodować awarię operacyjną. Proces wstępnego chłodzenia jest nieuniknionym ogniwem w procesie transportu kriogenicznych produktów ciekłych. Proces ten spowoduje silny wstrząs ciśnieniowy i inne negatywne skutki dla rurociągu. Ponadto zjawisko gejzeru w pionowym rurociągu i niestabilne zjawisko pracy systemu, takie jak napełnianie ślepej rury odgałęzionej, napełnianie po opróżnieniu interwałowym i napełnianie komory powietrznej po otwarciu zaworu, przyniosą różne stopnie niekorzystnych skutków dla sprzętu i rurociągu. W związku z tym niniejszy artykuł zawiera dogłębną analizę powyższych problemów i ma nadzieję znaleźć rozwiązanie poprzez analizę.

Proces wstępnego schładzania rurociągu

W całym procesie przesyłu kriogenicznego płynu rurociągiem, przed ustanowieniem stabilnego stanu przesyłu, nastąpi proces wstępnego chłodzenia i gorącego systemu rurociągów oraz sprzętu odbiorczego, czyli proces wstępnego chłodzenia. W tym procesie rurociąg i sprzęt odbiorczy muszą wytrzymać znaczne naprężenia skurczowe i ciśnienie uderzeniowe, dlatego powinny być kontrolowane.

Zacznijmy od analizy procesu.

Cały proces schładzania wstępnego rozpoczyna się gwałtownym procesem parowania, a następnie pojawia się przepływ dwufazowy. Na końcu, po całkowitym schłodzeniu układu, pojawia się przepływ jednofazowy. Na początku procesu schładzania wstępnego temperatura ścianki wyraźnie przekracza temperaturę nasycenia cieczy kriogenicznej, a nawet przekracza górną granicę temperatury cieczy kriogenicznej — ostateczną temperaturę przegrzania. Ze względu na wymianę ciepła ciecz w pobliżu ściany rury jest podgrzewana i natychmiast odparowuje, tworząc film pary, który całkowicie otacza ścianę rury, czyli następuje wrzenie filmu. Następnie, wraz z procesem schładzania wstępnego, temperatura ścianki rury stopniowo spada poniżej granicznej temperatury przegrzania, a następnie tworzą się korzystne warunki do wrzenia przejściowego i wrzenia pęcherzykowego. Podczas tego procesu występują duże wahania ciśnienia. Gdy schładzanie wstępne zostanie przeprowadzone do pewnego etapu, pojemność cieplna rurociągu i przenikanie ciepła do otoczenia nie podgrzeją cieczy kriogenicznej do temperatury nasycenia, a pojawi się stan przepływu jednofazowego.

W procesie intensywnego parowania, generowane będą dramatyczne wahania przepływu i ciśnienia. W całym procesie wahań ciśnienia, maksymalne ciśnienie utworzone po raz pierwszy po bezpośrednim wejściu kriogenicznej cieczy do gorącej rury jest maksymalną amplitudą w całym procesie wahań ciśnienia, a fala ciśnienia może zweryfikować pojemność ciśnieniową układu. Dlatego też, zazwyczaj bada się tylko pierwszą falę ciśnienia.

Po otwarciu zaworu kriogeniczna ciecz szybko dostaje się do rurociągu pod wpływem różnicy ciśnień, a warstwa pary wytworzona przez parowanie oddziela ciecz od ścianki rury, tworząc koncentryczny przepływ osiowy. Ponieważ współczynnik oporu pary jest bardzo mały, więc natężenie przepływu kriogenicznej cieczy jest bardzo duże, wraz z postępem do przodu temperatura cieczy z powodu absorpcji ciepła i stopniowo wzrasta, odpowiednio, ciśnienie w rurociągu wzrasta, prędkość napełniania zwalnia. Jeśli rura jest wystarczająco długa, temperatura cieczy musi osiągnąć nasycenie w pewnym momencie, w którym to momencie ciecz przestaje się przesuwać. Ciepło ze ścianki rury do kriogenicznej cieczy jest w całości wykorzystywane do parowania, w tym czasie prędkość parowania znacznie wzrasta, ciśnienie w rurociągu również wzrasta, może osiągnąć 1,5 ~ 2 razy ciśnienie wlotowe. Pod wpływem różnicy ciśnień część cieczy zostanie odprowadzona z powrotem do zbiornika magazynowego cieczy kriogenicznej, co spowoduje zmniejszenie prędkości generowania pary, a ponieważ część pary wytworzonej z wylotu rury, spadek ciśnienia w rurze, po pewnym czasie rurociąg ponownie ustanowi ciecz w warunkach różnicy ciśnień, zjawisko pojawi się ponownie, więc powtórzy się. Jednak w następującym procesie, ponieważ istnieje pewne ciśnienie i część cieczy w rurze, wzrost ciśnienia spowodowany nową cieczą jest niewielki, więc szczyt ciśnienia będzie mniejszy niż pierwszy szczyt.

W całym procesie wstępnego chłodzenia system nie tylko musi wytrzymać uderzenie dużej fali ciśnienia, ale także musi wytrzymać duże naprężenie skurczowe spowodowane zimnem. Połączone działanie obu może spowodować uszkodzenie strukturalne systemu, dlatego należy podjąć niezbędne środki, aby je kontrolować.

Ponieważ szybkość przepływu wstępnego chłodzenia bezpośrednio wpływa na proces wstępnego chłodzenia i wielkość naprężenia skurczowego na zimno, proces wstępnego chłodzenia można kontrolować, kontrolując szybkość przepływu wstępnego chłodzenia. Rozsądną zasadą doboru szybkości przepływu wstępnego chłodzenia jest skrócenie czasu wstępnego chłodzenia poprzez zastosowanie większej szybkości przepływu wstępnego chłodzenia, przy założeniu, że wahania ciśnienia i naprężenie skurczowe na zimno nie przekroczą dopuszczalnego zakresu sprzętu i rurociągów. Jeśli szybkość przepływu wstępnego chłodzenia jest zbyt mała, wydajność izolacji rurociągu nie jest dobra dla rurociągu, może on nigdy nie osiągnąć stanu chłodzenia.

W procesie schładzania wstępnego, ze względu na występowanie przepływu dwufazowego, nie można zmierzyć rzeczywistego natężenia przepływu za pomocą zwykłego przepływomierza, więc nie można go użyć do kierowania kontrolą natężenia przepływu schładzania wstępnego. Możemy jednak pośrednio ocenić wielkość przepływu, monitorując przeciwciśnienie w zbiorniku odbiorczym. W pewnych warunkach zależność między przeciwciśnieniem w zbiorniku odbiorczym a przepływem schładzania wstępnego można określić metodą analityczną. Gdy proces schładzania wstępnego przechodzi do stanu przepływu jednofazowego, rzeczywisty przepływ mierzony przez przepływomierz można wykorzystać do kierowania kontrolą przepływu schładzania wstępnego. Ta metoda jest często stosowana do sterowania napełnianiem kriogenicznym paliwem płynnym do rakiet.

Zmiana przeciwciśnienia w zbiorniku odbiorczym odpowiada procesowi wstępnego chłodzenia w następujący sposób, który można wykorzystać do jakościowej oceny etapu wstępnego chłodzenia: gdy pojemność wylotowa zbiornika odbiorczego jest stała, przeciwciśnienie wzrośnie gwałtownie z powodu gwałtownego odparowania cieczy kriogenicznej na początku, a następnie stopniowo spadnie wraz ze spadkiem temperatury zbiornika odbiorczego i rurociągu. W tym czasie wzrasta pojemność wstępnego chłodzenia.

Czekamy na następny artykuł, w którym odpowiemy na inne pytania!

Sprzęt kriogeniczny HL

HL Cryogenic Equipment, założona w 1992 r., jest marką powiązaną z HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co.,Ltd. HL Cryogenic Equipment jest zaangażowana w projektowanie i produkcję kriogenicznych systemów rurowych z izolacją wysokopróżniową i powiązanego sprzętu pomocniczego, aby sprostać różnorodnym potrzebom klientów. Rura i elastyczny wąż izolowany próżniowo są wykonane z wysokiej próżni i wielowarstwowych wielowarstwowych specjalnych materiałów izolacyjnych i przechodzą przez szereg niezwykle rygorystycznych obróbek technicznych i obróbkę wysokopróżniową, która jest stosowana do przesyłu ciekłego tlenu, ciekłego azotu, ciekłego argonu, ciekłego wodoru, ciekłego helu, skroplonego gazu etylenowego LEG i skroplonego gazu ziemnego LNG.

Seria produktów rur z płaszczem próżniowym, węży z płaszczem próżniowym, zaworów z płaszczem próżniowym i separatorów faz w firmie HL Cryogenic Equipment Company, która przeszła szereg niezwykle rygorystycznych procesów obróbki technicznej, jest wykorzystywana do przesyłu ciekłego tlenu, ciekłego azotu, ciekłego argonu, ciekłego wodoru, ciekłego helu, LEG i LNG. Produkty te są serwisowane w sprzęcie kriogenicznym (np. zbiornikach kriogenicznych, naczyniach Dewara i chłodniach itp.) w branżach związanych z separacją powietrza, gazami, lotnictwem, elektroniką, nadprzewodnikami, układami scalonymi, montażem automatyki, żywnością i napojami, farmacją, szpitalnictwem, biobankami, gumą, produkcją nowych materiałów, inżynierią chemiczną, hutnictwem i stalą oraz badaniami naukowymi itp.