Нестабильный процесс в передаче

В процессе транспортировки криогенной жидкости по трубопроводу особые свойства и технологические операции криогенной жидкости вызовут ряд нестабильных процессов, отличных от процессов с жидкостью нормальной температуры в переходном состоянии до установления стабильного состояния. Нестабильный процесс также оказывает сильное динамическое воздействие на оборудование, что может привести к повреждению конструкции. Например, система заправки жидким кислородом транспортной ракеты «Сатурн-5» в США однажды вызвала разрыв инфузионной линии из-за воздействия нестабильного процесса при открытии клапана. Кроме того, нестабильный процесс чаще приводит к повреждению другого вспомогательного оборудования (например, клапанов, сильфонов и т. д.). Неустойчивый процесс при транспортировке криогенной жидкости по трубопроводу в основном включает в себя наполнение глухого патрубка, наполнение после периодического сброса жидкости в сливной патрубок и неустойчивый процесс при открытии клапана, образовавшего воздушную камеру спереди. Общим для этих нестабильных процессов является то, что их сутью является заполнение паровой полости криогенной жидкостью, что приводит к интенсивному тепломассопереносу на границе двух фаз, приводящему к резким колебаниям параметров системы. Поскольку процесс наполнения после периодического слива жидкости из сливного патрубка аналогичен неустойчивому процессу при открытии клапана, образовавшего воздушную камеру спереди, далее анализируется неустойчивый процесс только при заполнении глухого патрубка и при открытый клапан открыт.

Нестабильный процесс заполнения глухих патрубков

Для обеспечения безопасности и контроля системы, помимо основного трубопровода, в трубопроводной системе должны быть оборудованы некоторые вспомогательные патрубки. Кроме того, предохранительный клапан, выпускной клапан и другие клапаны в системе будут оснащены соответствующими патрубками. Когда эти ответвления не работают, для системы трубопроводов образуются глухие ответвления. Тепловое проникновение в трубопровод окружающей среды неизбежно приведет к существованию паровых полостей в глухой трубе (в ряде случаев паровые полости специально используются для уменьшения теплового проникновения криогенной жидкости из внешнего мира»). В переходном состоянии давление в трубопроводе будет повышаться из-за регулировки клапана и других причин. Под действием разницы давлений жидкость заполнит паровую камеру. Если в процессе заполнения газовой камеры пара, образующегося при испарении криогенной жидкости из-за тепла, недостаточно для обратного движения жидкости, жидкость всегда будет заполнять газовую камеру. Наконец, после заполнения воздушной полости у уплотнителя глухой трубки формируется состояние быстрого торможения, что приводит к резкому давлению вблизи уплотнения.

Процесс заполнения глухой трубки делится на три этапа. На первом этапе жидкость под действием разницы давлений достигает максимальной скорости наполнения до тех пор, пока давление не уравновесится. На втором этапе по инерции жидкость продолжает поступать вперед. В это время обратная разница давлений (давление в газовой камере возрастает по мере наполнения) будет тормозить жидкость. Третья стадия – это стадия быстрого торможения, на которой воздействие давления является наибольшим.

Снижение скорости наполнения и уменьшение размеров воздушной полости можно использовать для устранения или ограничения динамической нагрузки, возникающей при заполнении глухого патрубка. В случае длинной трубопроводной системы источник потока жидкости можно заранее плавно отрегулировать, чтобы уменьшить скорость потока, а клапан закрыть на длительное время.

С точки зрения конструкции мы можем использовать различные направляющие детали для улучшения циркуляции жидкости в глухом патрубке, уменьшения размера воздушной полости, введения местного сопротивления на входе в глухой патрубок или увеличения диаметра глухого патрубка. для уменьшения скорости наполнения. Кроме того, длина и положение установки трубки Брайля будут влиять на вторичный гидроудар, поэтому следует уделить внимание конструкции и планировке. Причину, по которой увеличение диаметра трубы приведет к снижению динамической нагрузки, качественно можно объяснить следующим образом: при заполнении глухого патрубка расход патрубка ограничивается расходом основной трубы, который при качественном анализе можно принять за фиксированную величину. . Увеличение диаметра патрубка эквивалентно увеличению площади поперечного сечения, что эквивалентно уменьшению скорости наполнения, что приводит к снижению нагрузки.

Нестабильный процесс открытия клапана

Когда клапан закрыт, проникновение тепла из окружающей среды, особенно через термомост, быстро приводит к образованию воздушной камеры перед клапаном. После открытия клапана пар и жидкость начинают двигаться, поскольку скорость потока газа намного превышает скорость потока жидкости, пар в клапане не открывается полностью вскоре после вакуумирования, что приводит к быстрому падению давления жидкости. движется вперед под действием разницы давлений, когда жидкость близка к не полностью открытому клапану, это создаст условия торможения. В это время произойдет удар воды, создающий сильную динамическую нагрузку.

Наиболее эффективным способом устранения или уменьшения динамической нагрузки, создаваемой неустойчивым процессом открытия клапана, является снижение рабочего давления в переходном состоянии с целью снижения скорости наполнения газовой камеры. Кроме того, применение высокоуправляемой арматуры, изменение направления участка трубы и введение специального байпасного трубопровода малого диаметра (для уменьшения размеров газовой камеры) окажут влияние на снижение динамической нагрузки. В частности, следует отметить, что в отличие от снижения динамической нагрузки при заполнении глухого патрубка за счет увеличения диаметра глухого патрубка, для неустойчивого процесса при открытии клапана увеличение диаметра основного патрубка эквивалентно уменьшению равномерного сопротивление трубы, что увеличит скорость потока заполненной воздушной камеры, тем самым увеличивая величину удара воды.

Криогенное оборудование HL

HL Cryogenic Equipment, основанная в 1992 году, является брендом, дочерним предприятием HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co.,Ltd. Компания HL Cryogenic Equipment занимается разработкой и производством криогенных трубопроводов с высоковакуумной изоляцией и сопутствующего вспомогательного оборудования для удовлетворения различных потребностей клиентов. Труба с вакуумной изоляцией и гибкий шланг изготовлены из многослойных многоэкранных специальных изоляционных материалов и проходят серию чрезвычайно строгих технических процедур и обработку в высоком вакууме, которая используется для передачи жидкого кислорода и жидкого азота. , жидкий аргон, жидкий водород, жидкий гелий, сжиженный этиленовый газ LEG и сжиженный природный газ LNG.

Серия продуктов компании HL Cryogenic Equipment Company: трубы с вакуумной рубашкой, шланги с вакуумной рубашкой, клапан с вакуумной рубашкой и фазовый сепаратор, прошедшие ряд чрезвычайно строгих технических обработок, используются для транспортировки жидкого кислорода, жидкого азота, жидкого аргона, жидкий водород, жидкий гелий, LEG и LNG, и эта продукция обслуживается для криогенного оборудования (например, криогенных резервуаров, сосудов Дьюара и холодильных камер и т. д.) в отраслях разделения воздуха, газов, авиации, электроники, сверхпроводников, микросхем, сборки автоматики, пищевой и напитки, аптека, больница, биобанк, каучук, производство новых материалов, химическое машиностроение, железо и сталь, научные исследования и т. д.