Niestabilny proces transmisji

W procesie przesyłu rurociągiem cieczy kriogenicznej specjalne właściwości i przebieg procesu cieczy kriogenicznej spowodują szereg niestabilnych procesów, różniących się od procesów zachodzących w przypadku płynu o normalnej temperaturze w stanie przejściowym przed ustaleniem stanu stabilnego. Niestabilny proces powoduje również duży wpływ dynamiczny na sprzęt, co może spowodować uszkodzenie konstrukcji. Na przykład system napełniania ciekłym tlenem rakiety transportowej Saturn V w Stanach Zjednoczonych spowodował kiedyś pęknięcie linii infuzyjnej na skutek uderzenia niestabilnego procesu podczas otwierania zaworu. Ponadto częstszy jest niestabilny proces, który powoduje uszkodzenie innych urządzeń pomocniczych (takich jak zawory, mieszki itp.). Niestabilny proces w procesie przesyłu cieczy kriogenicznej rurociągiem obejmuje głównie napełnianie ślepej rury odgałęźnej, napełnianie po przerywanym wypływie cieczy do rury spustowej oraz proces niestabilny podczas otwierania zaworu, który utworzył z przodu komorę powietrzną. Cechą wspólną tych niestabilnych procesów jest to, że ich istotą jest wypełnienie wnęki parowej cieczą kriogeniczną, co prowadzi do intensywnego przenoszenia ciepła i masy na granicy faz dwufazowej, co skutkuje gwałtownymi wahaniami parametrów układu. Ponieważ proces napełniania po okresowym wypuszczaniu cieczy z rury spustowej jest podobny do procesu niestabilnego podczas otwierania zaworu, który utworzył komorę powietrzną z przodu, w poniższej analizie dokonano jedynie analizy niestabilnego procesu, gdy napełniona jest ślepa rura odgałęziona i gdy otwarty zawór jest otwarty.

Niestabilny proces napełniania ślepych rurek odgałęźnych

Ze względu na bezpieczeństwo i kontrolę systemu, oprócz głównej rury transportowej, w systemie rurociągów powinny znajdować się dodatkowe rury odgałęzione. Ponadto zawór bezpieczeństwa, zawór upustowy i inne zawory w systemie wprowadzą odpowiednie rury odgałęzione. Kiedy te odgałęzienia nie działają, dla systemu rurociągów powstają ślepe odgałęzienia. Inwazja termiczna rurociągu przez otaczające środowisko nieuchronnie doprowadzi do powstania wnęk parowych w ślepej rurze (w niektórych przypadkach wnęki parowe są specjalnie stosowane w celu ograniczenia inwazji ciepła cieczy kriogenicznej ze świata zewnętrznego). W stanie przejściowym ciśnienie w rurociągu wzrośnie z powodu regulacji zaworu i innych powodów. Pod wpływem różnicy ciśnień ciecz wypełni komorę parową. Jeżeli w procesie napełniania komory gazowej para wytwarzana w wyniku odparowania cieczy kriogenicznej pod wpływem ciepła nie wystarczy do odwrócenia ruchu cieczy, ciecz zawsze wypełni komorę gazową. Wreszcie, po wypełnieniu wnęki powietrznej, na ślepej uszczelce rury powstaje stan szybkiego hamowania, co prowadzi do ostrego nacisku w pobliżu uszczelki

Proces napełniania ślepej rurki dzieli się na trzy etapy. W pierwszym etapie ciecz jest napędzana do osiągnięcia maksymalnej prędkości napełniania pod wpływem różnicy ciśnień, aż do wyrównania ciśnienia. W drugim etapie, z powodu bezwładności, ciecz nadal napełnia się do przodu. W tym momencie odwrotna różnica ciśnień (ciśnienie w komorze gazowej wzrasta wraz z procesem napełniania) spowolni przepływ płynu. Trzeci etap to etap szybkiego hamowania, w którym wpływ ciśnienia jest największy.

Zmniejszenie prędkości napełniania i zmniejszenie rozmiaru wnęki powietrznej może zostać wykorzystane do wyeliminowania lub ograniczenia obciążenia dynamicznego powstającego podczas napełniania ślepej rury odgałęźnej. W przypadku długich rurociągów źródło przepływu cieczy można z wyprzedzeniem płynnie regulować, aby zmniejszyć prędkość przepływu, a zawór będzie zamknięty przez długi czas.

Pod względem konstrukcyjnym możemy zastosować różne części prowadzące, aby poprawić cyrkulację cieczy w ślepej rurze odgałęzionej, zmniejszyć rozmiar wnęki powietrznej, wprowadzić lokalny opór na wejściu ślepej rury odgałęzionej lub zwiększyć średnicę ślepej rury odgałęzionej aby zmniejszyć prędkość napełniania. Ponadto długość i pozycja montażowa rurki brajlowskiej będą miały wpływ na wtórny wstrząs wodny, dlatego należy zwrócić uwagę na projekt i układ. Powód, dla którego zwiększenie średnicy rury zmniejszy obciążenie dynamiczne, można jakościowo wyjaśnić w następujący sposób: w przypadku ślepego wypełnienia rury odgałęzionej przepływ w rurze odgałęzionej jest ograniczony przez przepływ w rurze głównej, który w analizie jakościowej można przyjąć jako stałą wartość . Zwiększenie średnicy rury odgałęzionej jest równoznaczne ze zwiększeniem pola przekroju poprzecznego, co jest równoznaczne ze zmniejszeniem prędkości napełniania, a tym samym prowadzi do zmniejszenia obciążenia.

Niestabilny proces otwierania zaworu

Gdy zawór jest zamknięty, przedostawanie się ciepła z otoczenia, zwłaszcza przez mostek termiczny, szybko prowadzi do powstania komory powietrznej przed zaworem. Po otwarciu zaworu para i ciecz zaczynają się poruszać, ponieważ natężenie przepływu gazu jest znacznie większe niż natężenie przepływu cieczy, para w zaworze nie zostaje całkowicie otwarta wkrótce po opróżnieniu, co powoduje gwałtowny spadek ciśnienia, ciecz jest napędzany do przodu pod wpływem różnicy ciśnień, gdy ciecz znajduje się blisko niecałkowicie otwartego zaworu, tworzą się warunki hamowania. W tym momencie nastąpi uderzenie wody, powodując silne obciążenie dynamiczne.

Najskuteczniejszym sposobem wyeliminowania lub zmniejszenia obciążenia dynamicznego generowanego przez niestabilny proces otwierania zaworu jest zmniejszenie ciśnienia roboczego w stanie przejściowym, tak aby zmniejszyć prędkość napełniania komory gazowej. Dodatkowo zastosowanie zaworów o dużej sterowalności, zmiana kierunku odcinka rury oraz wprowadzenie specjalnego rurociągu obejściowego o małej średnicy (w celu zmniejszenia rozmiaru komory gazowej) wpłynie na zmniejszenie obciążenia dynamicznego. W szczególności należy zauważyć, że w odróżnieniu od redukcji obciążenia dynamicznego podczas napełniania ślepej rury odgałęzionej poprzez zwiększenie średnicy ślepej rury odgałęzionej, w przypadku procesu niestabilnego, gdy zawór jest otwarty, zwiększenie średnicy głównej rury jest równoznaczne ze zmniejszeniem równomierności opór rury, co zwiększy natężenie przepływu wypełnionej komory powietrznej, zwiększając w ten sposób wartość uderzenia wody.

Sprzęt kriogeniczny HL

Firma HL Cryogenic Equipment została założona w 1992 roku i jest marką stowarzyszoną z firmą HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co.,Ltd. Firma HL Cryogenic Equipment zajmuje się projektowaniem i produkcją systemu rurociągów kriogenicznych izolowanych pod wysokim ciśnieniem i powiązanym sprzętem pomocniczym, aby sprostać różnorodnym potrzebom klientów. Izolowana próżniowo rura i elastyczny wąż są zbudowane z wielowarstwowych, wielowarstwowych, specjalnych materiałów izolowanych o wysokiej próżni i przechodzą szereg niezwykle rygorystycznych obróbek technicznych oraz obróbkę w wysokiej próżni, która służy do przenoszenia ciekłego tlenu i ciekłego azotu , ciekły argon, ciekły wodór, ciekły hel, skroplony gaz etylenowy LEG i skroplony gaz ziemny LNG.

Seria produktów obejmująca rurę z płaszczem próżniowym, wąż z płaszczem próżniowym, zawór z płaszczem próżniowym i separator faz w firmie HL Cryogenic Equipment Company, która przeszła szereg niezwykle rygorystycznych obróbek technicznych, służy do przesyłania ciekłego tlenu, ciekłego azotu, ciekłego argonu, ciekły wodór, ciekły hel, LEG i LNG, a produkty te są serwisowane dla urządzeń kriogenicznych (np. zbiorników kriogenicznych, Dewara i coldboxów itp.) w branżach separacji powietrza, gazów, lotnictwa, elektroniki, nadprzewodników, chipów, montażu automatyki, żywności i napoje, apteka, szpital, biobank, guma, produkcja nowych materiałów, inżynieria chemiczna, żelazo i stal oraz badania naukowe itp.