Нестабильный процесс передачи

В процессе транспортировки криогенной жидкости по трубопроводу особые свойства и технологический процесс криогенной жидкости вызовут ряд нестабильных процессов, отличных от процессов жидкости с нормальной температурой в переходном состоянии до установления устойчивого состояния. Нестабильный процесс также оказывает большое динамическое воздействие на оборудование, что может привести к структурным повреждениям. Например, система заправки жидким кислородом транспортной ракеты Saturn V в США однажды вызвала разрыв инфузионной линии из-за воздействия нестабильного процесса при открытии клапана. Кроме того, нестабильный процесс вызвал повреждение другого вспомогательного оборудования (такого как клапаны, сильфоны и т. д.) является более распространенным. Нестабильный процесс в процессе транспортировки криогенной жидкости по трубопроводу в основном включает заполнение глухого патрубка, заполнение после прерывистого сброса жидкости в сливной трубопровод и нестабильный процесс при открытии клапана, образовавшего воздушную камеру спереди. Общим для этих нестабильных процессов является то, что их суть заключается в заполнении паровой полости криогенной жидкостью, что приводит к интенсивному тепло- и массообмену на двухфазной границе раздела, что приводит к резким колебаниям параметров системы. Поскольку процесс наполнения после прерывистого слива жидкости из сливной трубы аналогичен нестабильному процессу при открытии клапана, образовавшего воздушную камеру спереди, далее анализируется только нестабильный процесс при заполнении глухого патрубка и при открытии открытого клапана.

Нестабильный процесс заполнения глухих ответвлений труб

Для обеспечения безопасности и контроля системы, в дополнение к основной транспортной трубе, в системе трубопроводов должны быть установлены некоторые вспомогательные патрубки. Кроме того, предохранительный клапан, выпускной клапан и другие клапаны в системе будут вводить соответствующие патрубки. Когда эти ответвления не работают, для системы трубопроводов образуются глухие ответвления. Тепловое вторжение трубопровода окружающей средой неизбежно приведет к существованию паровых полостей в глухой трубе (в некоторых случаях паровые полости специально используются для уменьшения теплового вторжения криогенной жидкости из внешнего мира «). В переходном состоянии давление в трубопроводе будет расти из-за регулировки клапана и других причин. Под действием перепада давления 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 на уплотнении глухой трубы образуется состояние быстрого торможения, что приводит к резкому давлению вблизи уплотнения

Процесс заполнения глухой трубы делится на три этапа. На первом этапе жидкость движется к максимальной скорости заполнения под действием разности давлений до тех пор, пока давление не уравновесится. На втором этапе, из-за инерции, жидкость продолжает заполнять вперед. В это время обратная разность давлений (давление в газовой камере увеличивается с процессом заполнения) будет замедлять жидкость. Третий этап - это этап быстрого торможения, на котором воздействие давления является наибольшим.

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

С точки зрения структуры мы можем использовать различные направляющие части для улучшения циркуляции жидкости в глухом патрубке, уменьшить размер воздушной полости, ввести локальное сопротивление на входе в глухой патрубок или увеличить диаметр глухого патрубка для снижения скорости заполнения. Кроме того, длина и положение установки трубки Брайля будут оказывать влияние на вторичный гидроудары, поэтому следует обратить внимание на конструкцию и компоновку. Причину, по которой увеличение диаметра трубы приведет к снижению динамической нагрузки, можно качественно объяснить следующим образом: при заполнении глухого патрубка поток патрубка ограничивается потоком основного трубопровода, который можно принять за фиксированное значение при качественном анализе. Увеличение диаметра патрубка эквивалентно увеличению площади поперечного сечения, что эквивалентно снижению скорости заполнения, что приводит к снижению нагрузки.

Нестабильный процесс открытия клапана

Когда клапан закрыт, проникновение тепла из окружающей среды, особенно через тепловой мост, быстро приводит к образованию воздушной камеры перед клапаном. После открытия клапана пар и жидкость начинают двигаться, поскольку скорость потока газа намного выше скорости потока жидкости, пар в клапане не полностью открывается вскоре после вакуумирования, что приводит к быстрому падению давления, жидкость движется вперед под действием разности давлений, когда жидкость приближается к не полностью открытому клапану, она образует условия торможения, в это время происходит удар воды, производя сильную динамическую нагрузку.

Наиболее эффективным способом устранения или снижения динамической нагрузки, создаваемой нестабильным процессом открытия клапана, является снижение рабочего давления в переходном состоянии, что позволит снизить скорость заполнения газовой камеры. Кроме того, применение высокоуправляемых клапанов, изменение направления сечения трубы и введение специального обводного трубопровода малого диаметра (для уменьшения размера газовой камеры) будет иметь эффект на снижение динамической нагрузки. В частности, следует отметить, что в отличие от снижения динамической нагрузки при заполнении глухого патрубка путем увеличения диаметра глухого патрубка, для нестабильных процессов при открытии клапана увеличение диаметра основной трубы эквивалентно снижению равномерного сопротивления трубы, что увеличит расход заполненной воздушной камеры, тем самым увеличив величину гидроудара.

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.