Niestabilny proces transmisji

W procesie przesyłu kriogenicznego płynu rurociągiem, szczególne właściwości i działanie procesu kriogenicznego płynu spowodują szereg niestabilnych procesów, innych niż w przypadku płynu o normalnej temperaturze w stanie przejściowym przed ustanowieniem stanu stabilnego. Niestabilny proces powoduje również duży dynamiczny wpływ na sprzęt, co może spowodować uszkodzenia konstrukcyjne. Na przykład, system napełniania ciekłym tlenem rakiety transportowej Saturn V w Stanach Zjednoczonych spowodował kiedyś pęknięcie przewodu infuzyjnego z powodu uderzenia niestabilnego procesu, gdy zawór został otwarty. Ponadto niestabilny proces spowodował uszkodzenie innego sprzętu pomocniczego (takiego jak zawory, miechy itp.) jest bardziej powszechny. Niestabilny proces w procesie przesyłu kriogenicznego płynu rurociągiem obejmuje głównie napełnianie ślepej rury odgałęzionej, napełnianie po okresowym wypływie cieczy do rury spustowej i niestabilny proces podczas otwierania zaworu, który utworzył komorę powietrzną z przodu. Wspólną cechą tych niestabilnych procesów jest to, że ich istotą jest wypełnienie komory parowej cieczą kriogeniczną, co prowadzi do intensywnego transferu ciepła i masy na granicy faz, co powoduje gwałtowne wahania parametrów układu. Ponieważ proces napełniania po okresowym wypływie cieczy z rury spustowej jest podobny do niestabilnego procesu podczas otwierania zaworu, który utworzył komorę powietrzną z przodu, poniższy artykuł analizuje niestabilny proces tylko wtedy, gdy wypełniona jest ślepa rura odgałęziona i gdy otwarty jest zawór.

Niestabilny proces napełniania rurek ślepych

Ze względu na bezpieczeństwo i kontrolę systemu, oprócz głównej rury transportowej, w systemie rurociągów należy zamontować dodatkowe rury odgałęzione. Ponadto zawór bezpieczeństwa, zawór wylotowy i inne zawory w systemie wprowadzą odpowiednie rury odgałęzione. Gdy te odgałęzienia nie działają, w systemie 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 wykorzystywane do zmniejszenia wnikania ciepła kriogenicznej cieczy ze świata zewnętrznego). W stanie przejściowym ciśnienie w rurociągu wzrośnie z powodu regulacji zaworu i innych przyczyn. Pod wpływem różnicy ciśnień ciecz wypełni komorę parową. Jeśli w procesie napełniania komory gazowej para wodna wytworzona przez odparowywanie kriogenicznej cieczy z powodu ciepła nie wystarczy do odwrócenia napędu cieczy, ciecz zawsze wypełni komorę gazową. Na koniec, po napełnieniu wnęki powietrznej, przy uszczelnieniu ślepej rury powstaje stan szybkiego hamowania, co prowadzi do gwałtownego ciśnienia w pobliżu uszczelnienia

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

Zmniejszenie prędkości napełniania i zmniejszenie rozmiaru komory powietrznej może być wykorzystane do wyeliminowania lub ograniczenia obciążenia dynamicznego generowanego podczas napełniania ślepej rury odgałęzionej. W przypadku długiego systemu rurociągów źródło przepływu cieczy można płynnie regulować z wyprzedzeniem, aby zmniejszyć prędkość przepływu, a zawór zamknięty przez długi czas.

Pod względem konstrukcyjnym możemy użyć różnych części prowadzących, aby zwiększyć cyrkulację cieczy w rurze odgałęzionej, zmniejszyć rozmiar wnęki powietrznej, wprowadzić lokalny opór przy wejściu do rury odgałęzionej lub zwiększyć średnicę rury odgałęzionej, aby zmniejszyć prędkość napełniania. Ponadto długość i pozycja instalacji rury brajlowskiej będą miały wpływ na wtórny szok 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 napełniania rury odgałęzionej przepływ rury odgałęzionej jest ograniczony przez przepływ rury głównej, który można uznać za wartość stałą podczas analizy jakościowej. Zwiększenie średnicy rury odgałęzionej jest równoważne zwiększeniu pola przekroju poprzecznego, co jest równoważne zmniejszeniu prędkości napełniania, co prowadzi do zmniejszenia obciążenia.

Niestabilny proces otwierania zaworu

Gdy zawór jest zamknięty, wnikanie ciepła z otoczenia, zwłaszcza przez mostek cieplny, szybko prowadzi do utworzenia komory powietrznej przed zaworem. Po otwarciu zaworu para i ciecz zaczynają się poruszać, ponieważ natężenie przepływu gazu jest znacznie wyższe niż natężenie przepływu cieczy, para w zaworze nie jest całkowicie otwarta wkrótce po ewakuacji, co powoduje szybki spadek ciśnienia, ciecz jest wypychana do przodu pod wpływem różnicy ciśnień, gdy ciecz jest blisko nie w pełni otwartego zaworu, powstaną warunki hamowania, w tym czasie nastąpi uderzenie wody, powodując silne obciążenie dynamiczne.

Najbardziej skutecznym 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. Ponadto zastosowanie zaworów o wysokiej sterowalności, zmiana kierunku przekroju rury i wprowadzenie specjalnego rurociągu obejściowego o małej średnicy (w celu zmniejszenia rozmiaru komory gazowej) będzie miało wpływ na zmniejszenie obciążenia dynamicznego. W szczególności należy zauważyć, że w odróżnieniu od redukcji obciążenia dynamicznego, gdy ślepa rura odgałęziona jest napełniana poprzez zwiększenie średnicy ślepej rury odgałęzionej, w przypadku niestabilnego procesu, gdy zawór jest otwarty, zwiększenie średnicy głównej rury jest równoważne zmniejszeniu równomiernego oporu rury, co zwiększy natężenie przepływu wypełnionej komory powietrznej, zwiększając w ten sposób wartość uderzenia wody.

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.