Introduksjonproduksjon

Med utviklingen av kryogen teknologi har kryogene flytende produkter spilt en viktig rolle på mange felt, som nasjonaløkonomi, nasjonalt forsvar og vitenskapelig forskning. Bruken av kryogen væske er basert på effektiv og sikker lagring og transport av kryogene flytende produkter, og rørledningstransport av kryogen væske går gjennom hele lagrings- og transportprosessen. Derfor er det svært viktig å sikre sikkerheten og effektiviteten ved overføring av kryogen væske i rørledningen. For overføring av kryogene væsker er det nødvendig å erstatte gassen i rørledningen før overføring, ellers kan det føre til driftsfeil. Forkjølingsprosessen er en uunngåelig kobling i prosessen med transport av kryogene flytende produkter. Denne prosessen vil føre til sterke trykksjokk og andre negative effekter på rørledningen. I tillegg vil geysirfenomenet i den vertikale rørledningen og det ustabile fenomenet i systemdriften, som fylling av blinde grenrør, fylling etter intervalldrenering og fylling av luftkammeret etter ventilåpning, føre til ulik grad av negative effekter på utstyret og rørledningen. I lys av dette foretar denne artikkelen en grundig analyse av problemene ovenfor, og håper å finne en løsning gjennom analysen.

Forskyvning av gass i ledningen før overføring

Med utviklingen av kryogen teknologi har kryogene flytende produkter spilt en viktig rolle på mange felt, som nasjonaløkonomi, nasjonalt forsvar og vitenskapelig forskning. Bruken av kryogen væske er basert på effektiv og sikker lagring og transport av kryogene flytende produkter, og rørledningstransport av kryogen væske går gjennom hele lagrings- og transportprosessen. Derfor er det svært viktig å sikre sikkerheten og effektiviteten ved overføring av kryogen væske i rørledningen. For overføring av kryogene væsker er det nødvendig å erstatte gassen i rørledningen før overføring, ellers kan det føre til driftsfeil. Forkjølingsprosessen er en uunngåelig kobling i prosessen med transport av kryogene flytende produkter. Denne prosessen vil føre til sterke trykksjokk og andre negative effekter på rørledningen. I tillegg vil geysirfenomenet i den vertikale rørledningen og det ustabile fenomenet i systemdriften, som fylling av blinde grenrør, fylling etter intervalldrenering og fylling av luftkammeret etter ventilåpning, føre til ulik grad av negative effekter på utstyret og rørledningen. I lys av dette foretar denne artikkelen en grundig analyse av problemene ovenfor, og håper å finne en løsning gjennom analysen.

Forkjølingsprosessen for rørledningen

I hele prosessen med overføring av kryogen væske i rørledningen, før en stabil overføringstilstand etableres, vil det være en forkjølings- og varmeprosess for rørsystemet og mottaksutstyret, det vil si forkjølingsprosessen. I denne prosessen må rørledningen og mottaksutstyret tåle betydelig krympespenning og støttrykk, så det bør kontrolleres.

La oss starte med en analyse av prosessen.

Hele forkjølingsprosessen starter med en voldsom fordampningsprosess, og deretter oppstår en tofasestrømning. Til slutt oppstår enfasestrømning etter at systemet er fullstendig avkjølt. Ved begynnelsen av forkjølingsprosessen overstiger veggtemperaturen tydelig metningstemperaturen til den kryogene væsken, og overstiger til og med den øvre grensetemperaturen til den kryogene væsken – den ultimate overopphetingstemperaturen. På grunn av varmeoverføring varmes væsken nær rørveggen opp og fordampes umiddelbart for å danne en dampfilm, som omgir rørveggen fullstendig, det vil si at filmkoking oppstår. Deretter, med forkjølingsprosessen, faller temperaturen på rørveggen gradvis under grenseoverhetingstemperaturen, og da dannes gunstige forhold for overgangskoking og boblekoking. Store trykksvingninger oppstår under denne prosessen. Når forkjølingen utføres til et visst nivå, vil ikke rørledningens varmekapasitet og varmeinntrengningen fra omgivelsene varme opp den kryogene væsken til metningstemperaturen, og tilstanden med enfasestrømning vil oppstå.

I prosessen med intens fordampning vil det oppstå dramatiske strømnings- og trykkfluktuasjoner. I hele prosessen med trykkfluktuasjoner er det maksimale trykket som dannes for første gang etter at den kryogene væsken kommer direkte inn i det varme røret den maksimale amplituden i hele prosessen med trykkfluktuasjoner, og trykkbølgen kan verifisere systemets trykkkapasitet. Derfor studeres vanligvis bare den første trykkbølgen.

Etter at ventilen er åpnet, kommer den kryogene væsken raskt inn i rørledningen under påvirkning av trykkforskjellen, og dampfilmen som genereres av fordampningen separerer væsken fra rørveggen og danner en konsentrisk aksial strømning. Fordi dampens motstandskoeffisient er svært liten, er strømningshastigheten til den kryogene væsken svært stor. Med fremdriften øker væsketemperaturen gradvis på grunn av varmeabsorpsjon. Følgelig øker rørledningens trykk og fyllehastigheten reduseres. Hvis røret er langt nok, må væsketemperaturen nå metning på et tidspunkt, og da stopper væsken å bevege seg fremover. Varmen fra rørveggen inn i den kryogene væsken brukes til fordampning. På dette tidspunktet økes fordampningshastigheten betraktelig, og trykket i rørledningen økes også, og kan nå 1,5 til 2 ganger innløpstrykket. Under påvirkning av trykkforskjellen vil deler av væsken bli drevet tilbake til den kryogene væskelagringstanken, noe som resulterer i at hastigheten på dampgenereringen blir mindre. Og fordi deler av dampen som genereres fra rørutløpet, trykket i røret faller, vil rørledningen etter en periode gjenopprette væsken til trykkforskjellsforholdene. Fenomenet vil dukke opp igjen og gjentas. I den påfølgende prosessen, fordi det er et visst trykk og deler av væsken i røret, er imidlertid trykkøkningen forårsaket av den nye væsken liten, slik at trykktoppen vil være mindre enn den første toppen.

I hele forkjølingsprosessen må systemet ikke bare tåle en stor trykkbølgepåvirkning, men også en stor krympespenning på grunn av kulde. Kombinasjonen av de to kan forårsake strukturell skade på systemet, så nødvendige tiltak bør iverksettes for å kontrollere dette.

Siden forkjølingsstrømningshastigheten direkte påvirker forkjølingsprosessen og størrelsen på kaldkrympespenningen, kan forkjølingsprosessen kontrolleres ved å kontrollere forkjølingsstrømningshastigheten. Det rimelige valgprinsippet for forkjølingsstrømningshastigheten er å forkorte forkjølingstiden ved å bruke en større forkjølingsstrømningshastighet, forutsatt at trykkvariasjoner og kaldkrympespenning ikke overstiger det tillatte området for utstyr og rørledninger. Hvis forkjølingsstrømningshastigheten er for liten, er ikke rørledningens isolasjonsytelse god for rørledningen, og den kan aldri nå kjøletilstanden.

I forbindelse med forkjøling, på grunn av forekomsten av tofasestrømning, er det umulig å måle den faktiske strømningshastigheten med et vanlig strømningsmåler, så det kan ikke brukes til å styre kontrollen av forkjølingsstrømningshastigheten. Men vi kan indirekte bedømme størrelsen på strømningen ved å overvåke mottrykket i mottakerbeholderen. Under visse forhold kan forholdet mellom mottrykket i mottakerbeholderen og forkjølingsstrømmen bestemmes ved hjelp av en analytisk metode. Når forkjølingsprosessen går over til enfasestrømningstilstand, kan den faktiske strømningen målt av strømningsmåleren brukes til å styre kontrollen av forkjølingsstrømmen. Denne metoden brukes ofte til å kontrollere fyllingen av kryogen flytende drivmiddel for raketter.

Endringen i mottrykket til mottakerbeholderen tilsvarer forkjølingsprosessen som følger, som kan brukes til å kvalitativt vurdere forkjølingstrinnet: Når mottakerbeholderens eksoskapasitet er konstant, vil mottrykket øke raskt på grunn av den voldsomme fordampningen av den kryogene væsken først, og deretter gradvis falle tilbake med synkende temperatur i mottakerbeholderen og rørledningen. På dette tidspunktet øker forkjølingskapasiteten.

Spørsmål følger med i neste artikkel!

HL Kryogenisk utstyr

HL Cryogenic Equipment, som ble grunnlagt i 1992, er et merke tilknyttet HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd. HL Cryogenic Equipment er forpliktet til design og produksjon av høyvakuumisolerte kryogene rørsystemer og relatert støtteutstyr for å møte kundenes ulike behov. De vakuumisolerte rørene og den fleksible slangen er konstruert i et høyvakuum- og flerlags flerskjerms spesialisolert materiale, og går gjennom en rekke ekstremt strenge tekniske behandlinger og høyvakuumbehandling, som brukes til overføring av flytende oksygen, flytende nitrogen, flytende argon, flytende hydrogen, flytende helium, flytende etylengass LEG og flytende naturgass LNG.

Produktseriene med vakuummantlede rør, vakuummantlede slanger, vakuummantlede ventiler og faseseparatorer i HL Cryogenic Equipment Company, som har gjennomgått en rekke ekstremt strenge tekniske behandlinger, brukes til overføring av flytende oksygen, flytende nitrogen, flytende argon, flytende hydrogen, flytende helium, LEG og LNG, og disse produktene vedlikeholdes for kryogenisk utstyr (f.eks. kryogentanker, dewar-tanker og kjølebokser osv.) i industrier innen luftseparasjon, gasser, luftfart, elektronikk, superleder, brikker, automatiseringsmontering, mat og drikke, apotek, sykehus, biobanker, gummi, produksjon av nye materialer, kjemiteknikk, jern og stål og vitenskapelig forskning osv.