Вступлениеиндукция

С развитием криогенных технологий криогенные жидкие продукты играют важную роль во многих областях, таких как национальная экономика, национальная оборона и научные исследования. Применение криогенных жидкостей основано на эффективном и безопасном хранении и транспортировке криогенных жидких продуктов, а транспортировка криогенных жидкостей по трубопроводу охватывает весь процесс хранения и транспортировки. Поэтому крайне важно обеспечить безопасность и эффективность транспортировки криогенных жидкостей по трубопроводу. Для транспортировки криогенных жидкостей необходимо заменить газ в трубопроводе перед транспортировкой, в противном случае это может привести к сбоям в работе. Процесс предварительного охлаждения является неизбежным звеном в процессе транспортировки криогенных жидких продуктов. Этот процесс приводит к сильным гидроударам и другим негативным последствиям для трубопровода. Кроме того, явление гейзера в вертикальном трубопроводе и нестабильная работа системы, такая как заполнение глухих патрубков, заполнение после интервального слива и заполнение воздушной камеры после открытия клапана, оказывают различную степень негативного воздействия на оборудование и трубопровод. В связи с этим в данной статье проводится углубленный анализ вышеуказанных проблем и надеется найти решение с помощью этого анализа.

Вытеснение газа в магистрали перед передачей

С развитием криогенных технологий криогенные жидкие продукты играют важную роль во многих областях, таких как национальная экономика, национальная оборона и научные исследования. Применение криогенных жидкостей основано на эффективном и безопасном хранении и транспортировке криогенных жидких продуктов, а транспортировка криогенных жидкостей по трубопроводу охватывает весь процесс хранения и транспортировки. Поэтому крайне важно обеспечить безопасность и эффективность транспортировки криогенных жидкостей по трубопроводу. Для транспортировки криогенных жидкостей необходимо заменить газ в трубопроводе перед транспортировкой, в противном случае это может привести к сбоям в работе. Процесс предварительного охлаждения является неизбежным звеном в процессе транспортировки криогенных жидких продуктов. Этот процесс приводит к сильным гидроударам и другим негативным последствиям для трубопровода. Кроме того, явление гейзера в вертикальном трубопроводе и нестабильная работа системы, такая как заполнение глухих патрубков, заполнение после интервального слива и заполнение воздушной камеры после открытия клапана, оказывают различную степень негативного воздействия на оборудование и трубопровод. В связи с этим в данной статье проводится углубленный анализ вышеуказанных проблем и надеется найти решение с помощью этого анализа.

Процесс предварительного охлаждения трубопровода

На протяжении всего процесса транспортировки криогенных жидкостей по трубопроводу, до достижения стабильного состояния, трубопроводная система и приёмное оборудование проходят процесс предварительного охлаждения и нагрева, то есть процесс предварительного охлаждения. В ходе этого процесса трубопровод и приёмное оборудование должны выдерживать значительные напряжения усадки и ударного давления, поэтому их необходимо контролировать.

Начнем с анализа процесса.

Весь процесс предварительного охлаждения начинается с бурного испарения, после чего возникает двухфазный поток. Наконец, после полного охлаждения системы образуется однофазный поток. В начале процесса предварительного охлаждения температура стенки, очевидно, превышает температуру насыщения криогенной жидкости и даже превышает верхнюю предельную температуру криогенной жидкости — предельную температуру перегрева. В результате теплопередачи жидкость у стенки трубы нагревается и мгновенно испаряется, образуя паровую пленку, которая полностью окружает стенку трубы, то есть происходит пленочное кипение. После этого, в процессе предварительного охлаждения, температура стенки трубы постепенно опускается ниже предельной температуры перегрева, и тогда создаются благоприятные условия для переходного кипения и пузырькового кипения. При этом возникают большие колебания давления. Когда предварительное охлаждение осуществляется до определенной стадии, теплоемкость трубопровода и приток тепла из окружающей среды не будут нагревать криогенную жидкость до температуры насыщения, и возникнет состояние однофазного потока.

В процессе интенсивного испарения возникают резкие колебания потока и давления. Максимальное давление, возникающее в первый момент после попадания криогенной жидкости непосредственно в горячую трубу, является максимальной амплитудой колебаний давления за весь процесс, и волна давления может служить показателем ёмкости системы. Поэтому обычно изучается только первая волна давления.

После открытия клапана криогенная жидкость быстро поступает в трубопровод под действием разности давлений, а паровая пленка, образующаяся при испарении, отделяет жидкость от стенки трубы, образуя концентрический осевой поток. Поскольку коэффициент сопротивления пара очень мал, поэтому расход криогенной жидкости очень велик, с поступательным движением температура жидкости из-за поглощения тепла постепенно повышается, соответственно, давление в трубопроводе увеличивается, скорость заполнения замедляется. Если труба достаточно длинная, температура жидкости должна достичь насыщения в какой-то момент, и в этот момент жидкость перестает продвигаться. Тепло от стенки трубы в криогенной жидкости все используется для испарения, в это время скорость испарения значительно увеличивается, давление в трубопроводе также увеличивается, может достигать 1,5 ~ 2 раз входного давления. Под действием разности давлений часть жидкости возвращается в резервуар для хранения криогенной жидкости, что приводит к снижению скорости парообразования. Поскольку часть пара, образующегося на выходе из трубы, выходит из-под давления, давление в трубе падает. Через некоторое время жидкость в трубопроводе возвращается в состояние разности давлений, и явление повторяется снова. Однако в дальнейшем, поскольку в трубе имеется определённое давление и часть жидкости, повышение давления, вызванное новой жидкостью, невелико, поэтому пик давления будет меньше первого пика.

В процессе предварительного охлаждения система должна выдерживать не только сильное ударное воздействие волн давления, но и значительные усадочные напряжения, вызванные холодом. Совместное воздействие этих двух факторов может привести к структурным повреждениям системы, поэтому следует принять необходимые меры для их контроля.

Поскольку расход предварительного охлаждения напрямую влияет на процесс предварительного охлаждения и величину напряжения холодной усадки, процесс предварительного охлаждения можно контролировать, регулируя расход предварительного охлаждения. Обоснованный принцип выбора расхода предварительного охлаждения заключается в сокращении времени предварительного охлаждения за счет увеличения расхода предварительного охлаждения, исходя из предположения, что колебания давления и напряжение холодной усадки не будут превышать допустимые для оборудования и трубопроводов пределы. Если расход предварительного охлаждения слишком мал, изоляционные свойства трубопровода ухудшаются, и он может никогда не достичь состояния охлаждения.

В процессе предварительного охлаждения, из-за наличия двухфазного потока, невозможно измерить реальный расход обычным расходомером, поэтому его нельзя использовать для управления расходом предварительного охлаждения. Однако мы можем косвенно судить о величине расхода, контролируя противодавление в приёмном сосуде. При определённых условиях соотношение между противодавлением в приёмном сосуде и расходом предварительного охлаждения может быть определено аналитическим методом. Когда процесс предварительного охлаждения переходит в состояние однофазного потока, фактический расход, измеренный расходомером, может быть использован для управления расходом предварительного охлаждения. Этот метод часто используется для управления заправкой криогенного жидкого топлива в ракетах.

Изменение противодавления в приёмном сосуде соответствует процессу предварительного охлаждения следующим образом, что позволяет качественно оценить стадию предварительного охлаждения: при постоянной производительности приёмного сосуда по выпуску противодавление сначала быстро увеличивается из-за интенсивного испарения криогенной жидкости, а затем постепенно падает по мере снижения температуры приёмного сосуда и трубопровода. При этом производительность предварительного охлаждения увеличивается.

Переключился на следующую статью, чтобы задать другие вопросы！

Криогенное оборудование HL

Компания HL Cryogenic Equipment, основанная в 1992 году, является дочерней компанией HL Cryogenic Equipment Company (Cryogenic Equipment Co., Ltd.). HL Cryogenic Equipment занимается разработкой и производством криогенных трубопроводных систем с высоковакуумной изоляцией и сопутствующего вспомогательного оборудования для удовлетворения различных потребностей клиентов. Вакуумно-изолированные трубы и гибкие шланги изготавливаются из высоковакуумных и многослойных специальных изоляционных материалов, подвергаются серии строжайшей технической обработке и обработке в условиях высокого вакуума. Они используются для перекачки жидкого кислорода, жидкого азота, жидкого аргона, жидкого водорода, жидкого гелия, сжиженного этилена (LEG) и сжиженного природного газа (LNG).

Серия продукции компании HL Cryogenic Equipment Company, включающая трубы с вакуумной рубашкой, шланги с вакуумной рубашкой, клапаны с вакуумной рубашкой и фазовые сепараторы, прошедшие ряд крайне строгих технических обработок, используется для перекачки жидкого кислорода, жидкого азота, жидкого аргона, жидкого водорода, жидкого гелия, LEG и LNG. Данная продукция используется для криогенного оборудования (например, криогенных резервуаров, сосудов Дьюара и холодильных боксов и т. д.) в отраслях воздухоразделения, газовой промышленности, авиации, электроники, производства сверхпроводников, микросхем, автоматизированной сборки, пищевой промышленности, фармацевтики, больниц, биобанков, резины, производства новых материалов, химической промышленности, черной металлургии, а также в научных исследованиях и т. д.