Вступлениеиндукция

С развитием криогенной технологии криогенные жидкие продукты играют важную роль во многих областях, таких как национальная экономика, национальная оборона и научные исследования. Применение криогенной жидкости основано на эффективном и безопасном хранении и транспортировке криогенных жидких продуктов, а трубопроводная транспортировка криогенной жидкости проходит через весь процесс хранения и транспортировки. Поэтому очень важно обеспечить безопасность и эффективность трубопроводной транспортировки криогенной жидкости. Для транспортировки криогенных жидкостей необходимо заменить газ в трубопроводе перед передачей, в противном случае это может привести к отказу в работе. Процесс предварительного охлаждения является неизбежным звеном в процессе транспортировки криогенной жидкой продукции. Этот процесс приведет к сильному удару давления и другим негативным последствиям для трубопровода. Кроме того, явление гейзера в вертикальном трубопроводе и нестабильное явление работы системы, такое как заполнение глухого патрубка, заполнение после интервального дренажа и заполнение воздушной камеры после открытия клапана, приведут к различным степеням неблагоприятных последствий для оборудования и трубопровода. В связи с этим в данной статье проводится углубленный анализ вышеуказанных проблем и надеются найти решение с помощью анализа.

Вытеснение газа в магистрали перед передачей

С развитием криогенной технологии криогенные жидкие продукты играют важную роль во многих областях, таких как национальная экономика, национальная оборона и научные исследования. Применение криогенной жидкости основано на эффективном и безопасном хранении и транспортировке криогенных жидких продуктов, а трубопроводная транспортировка криогенной жидкости проходит через весь процесс хранения и транспортировки. Поэтому очень важно обеспечить безопасность и эффективность трубопроводной транспортировки криогенной жидкости. Для транспортировки криогенных жидкостей необходимо заменить газ в трубопроводе перед передачей, в противном случае это может привести к отказу в работе. Процесс предварительного охлаждения является неизбежным звеном в процессе транспортировки криогенной жидкой продукции. Этот процесс приведет к сильному удару давления и другим негативным последствиям для трубопровода. Кроме того, явление гейзера в вертикальном трубопроводе и нестабильное явление работы системы, такое как заполнение глухого патрубка, заполнение после интервального дренажа и заполнение воздушной камеры после открытия клапана, приведут к различным степеням неблагоприятных последствий для оборудования и трубопровода. В связи с этим в данной статье проводится углубленный анализ вышеуказанных проблем и надеются найти решение с помощью анализа.

Процесс предварительного охлаждения трубопровода

Во всем процессе транспортировки криогенной жидкости по трубопроводу, прежде чем установить стабильное состояние передачи, будет иметь место предварительное охлаждение и процесс горячей трубопроводной системы и приемного оборудования, то есть процесс предварительного охлаждения. В этом процессе трубопровод и приемное оборудование должны выдерживать значительное напряжение усадки и ударное давление, поэтому его следует контролировать.

Начнем с анализа процесса.

Весь процесс предварительного охлаждения начинается с бурного процесса испарения, а затем появляется двухфазный поток. Наконец, однофазный поток появляется после полного охлаждения системы. В начале процесса предварительного охлаждения температура стенки, очевидно, превышает температуру насыщения криогенной жидкости, и даже превышает верхнюю предельную температуру криогенной жидкости — предельную температуру перегрева. За счет теплопередачи жидкость у стенки трубы нагревается и мгновенно испаряется с образованием паровой пленки, которая полностью окружает стенку трубы, то есть происходит пленочное кипение. После этого, с процессом предварительного охлаждения, температура стенки трубы постепенно опускается ниже предельной температуры перегрева, и тогда формируются благоприятные условия для переходного кипения и пузырькового кипения. Во время этого процесса происходят большие колебания давления. Когда предварительное охлаждение осуществляется до определенной стадии, теплоемкость трубопровода и тепловое вторжение окружающей среды не будут нагревать криогенную жидкость до температуры насыщения, и возникнет состояние однофазного потока.

В процессе интенсивного испарения будут генерироваться резкие колебания потока и давления. Во всем процессе колебаний давления максимальное давление, образованное в первый раз после того, как криогенная жидкость непосредственно попадает в горячую трубу, является максимальной амплитудой во всем процессе колебаний давления, и волна давления может проверить напорную способность системы. Поэтому обычно изучается только первая волна давления.

После открытия клапана криогенная жидкость быстро поступает в трубопровод под действием перепада давления, 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, при движении вперед 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 криогенную жидкость все используется для испарения, в это время скорость испарения значительно увеличивается, давление в трубопроводе также увеличивается, может достигать 1,5 ~ 2 раз от входного давления. Под действием разницы давлений часть жидкости будет возвращена обратно в резервуар для хранения криогенной жидкости, в результате чего скорость парообразования уменьшится, и поскольку часть пара, образующегося из выпускного отверстия трубы, падает давление в трубе, через некоторое время трубопровод восстановит жидкость в условиях разницы давлений, явление возникнет снова, так что повторяется. Однако в следующем процессе, поскольку в трубе есть определенное давление и часть жидкости, повышение давления, вызванное новой жидкостью, будет небольшим, поэтому пик давления будет меньше первого пика.

В течение всего процесса предварительного охлаждения система должна выдерживать не только сильное ударное воздействие волны давления, но и сильное напряжение усадки из-за холода. Совместное действие этих двух факторов может привести к структурному повреждению системы, поэтому следует принять необходимые меры для его контроля.

Поскольку скорость потока предварительного охлаждения напрямую влияет на процесс предварительного охлаждения и величину напряжения холодной усадки, процесс предварительного охлаждения можно контролировать, контролируя скорость потока предварительного охлаждения. Разумный принцип выбора скорости потока предварительного охлаждения заключается в сокращении времени предварительного охлаждения путем использования большей скорости потока предварительного охлаждения, исходя из предпосылки, что колебания давления и напряжение холодной усадки не превышают допустимый диапазон оборудования и трубопроводов. Если скорость потока предварительного охлаждения слишком мала, то изоляционные характеристики трубопровода не подходят для трубопровода, он может никогда не достичь состояния охлаждения.

В процессе предварительного охлаждения из-за возникновения двухфазного потока невозможно измерить реальный расход обычным расходомером, поэтому его нельзя использовать для управления расходом предварительного охлаждения. Но мы можем косвенно судить о размере потока, контролируя противодавление приемного сосуда. При определенных условиях соотношение между противодавлением приемного сосуда и потоком предварительного охлаждения можно определить аналитическим методом. Когда процесс предварительного охлаждения переходит в состояние однофазного потока, фактический расход, измеренный расходомером, можно использовать для управления потоком предварительного охлаждения. Этот метод часто используется для управления заполнением криогенного жидкого топлива для ракет.

Изменение противодавления приемного сосуда соответствует процессу предварительного охлаждения следующим образом, что можно использовать для качественной оценки стадии предварительного охлаждения: при постоянной выпускной способности приемного сосуда противодавление сначала быстро увеличивается из-за бурного испарения криогенной жидкости, а затем постепенно падает с уменьшением температуры приемного сосуда и трубопровода. В это время увеличивается мощность предварительного охлаждения.

Настроен на следующую статью для других вопросов！

Криогенное оборудование HL

HL Cryogenic Equipment, основанная в 1992 году, является брендом, аффилированным с HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co.,Ltd. HL Cryogenic Equipment занимается проектированием и производством высоковакуумной криогенной трубопроводной системы и соответствующего вспомогательного оборудования для удовлетворения различных потребностей клиентов. Вакуумная изоляция трубы и гибкого шланга изготавливаются из высоковакуумных и многослойных многоэкранных специальных изоляционных материалов и проходят ряд чрезвычайно строгих технических обработок и высоковакуумной обработки, которая используется для передачи жидкого кислорода, жидкого азота, жидкого аргона, жидкого водорода, жидкого гелия, сжиженного этиленового газа 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 чрезвычайно строгих технических обработок, используется для транспортировки жидкого кислорода, жидкого азота, жидкого аргона, жидкого водорода, жидкого гелия, LEG и СПГ. Эта продукция обслуживается для криогенного оборудования (например, криогенных резервуаров, сосудов Дьюара и холодильных боксов и т. д.) в отраслях разделения воздуха, газовой промышленности, авиации, электроники, сверхпроводниковой промышленности, производства микросхем, автоматизированной сборки, пищевой промышленности, фармацевтики, больниц, биобанков, резины, производства новых материалов, химической инженерии, черной металлургии, научных исследований и т. д.