Въведениепроизводство

С развитието на криогенните технологии, криогенните течни продукти играят важна роля в много области, като националната икономика, националната отбрана и научните изследвания. Приложението на криогенни течности се основава на ефективното и безопасно съхранение и транспортиране на криогенни течни продукти, а преносът на криогенна течност по тръбопроводи преминава през целия процес на съхранение и транспортиране. Следователно е много важно да се гарантира безопасността и ефективността на преноса на криогенни течности по тръбопроводи. За преноса на криогенни течности е необходимо да се замени газът в тръбопровода преди преноса, в противен случай това може да причини оперативна повреда. Процесът на предварително охлаждане е неизбежна връзка в процеса на транспортиране на криогенни течни продукти. Този процес ще доведе до силен удар на налягането и други отрицателни ефекти върху тръбопровода. Освен това, феноменът „гейзер“ във вертикалния тръбопровод и феноменът на нестабилна работа на системата, като например пълнене на сляпа тръба, пълнене след интервално оттичане и пълнене на въздушна камера след отваряне на клапана, ще доведат до различни степени на неблагоприятно въздействие върху оборудването и тръбопровода. С оглед на това, тази статия прави задълбочен анализ на горните проблеми и се надява да намери решение чрез анализа.

Изместване на газа в тръбопровода преди предаване

С развитието на криогенните технологии, криогенните течни продукти играят важна роля в много области, като националната икономика, националната отбрана и научните изследвания. Приложението на криогенни течности се основава на ефективното и безопасно съхранение и транспортиране на криогенни течни продукти, а преносът на криогенна течност по тръбопроводи преминава през целия процес на съхранение и транспортиране. Следователно е много важно да се гарантира безопасността и ефективността на преноса на криогенни течности по тръбопроводи. За преноса на криогенни течности е необходимо да се замени газът в тръбопровода преди преноса, в противен случай това може да причини оперативна повреда. Процесът на предварително охлаждане е неизбежна връзка в процеса на транспортиране на криогенни течни продукти. Този процес ще доведе до силен удар на налягането и други отрицателни ефекти върху тръбопровода. Освен това, феноменът „гейзер“ във вертикалния тръбопровод и феноменът на нестабилна работа на системата, като например пълнене на сляпа тръба, пълнене след интервално оттичане и пълнене на въздушна камера след отваряне на клапана, ще доведат до различни степени на неблагоприятно въздействие върху оборудването и тръбопровода. С оглед на това, тази статия прави задълбочен анализ на горните проблеми и се надява да намери решение чрез анализа.

Процесът на предварително охлаждане на тръбопровода

В целия процес на пренос на криогенни течности по тръбопроводи, преди да се установи стабилно състояние на пренос, ще има предварително охлаждане и нагряване на тръбопроводната система и приемащото оборудване, т.е. процес на предварително охлаждане. В този процес тръбопроводът и приемащото оборудване са устойчиви на значително свиване и ударно налягане, така че е необходимо да се контролира.

Нека започнем с анализ на процеса.

Целият процес на предварително охлаждане започва с бурно изпаряване, след което се появява двуфазен поток. Накрая, след пълно охлаждане на системата се появява еднофазен поток. В началото на процеса на предварително охлаждане температурата на стената очевидно надвишава температурата на насищане на криогенната течност и дори надвишава горната гранична температура на криогенната течност - крайната температура на прегряване. Поради топлопреноса, течността близо до стената на тръбата се нагрява и мигновено се изпарява, образувайки парен филм, който напълно обгръща стената на тръбата, т.е. възниква филмово кипене. След това, с процеса на предварително охлаждане, температурата на стената на тръбата постепенно пада под граничната температура на прегряване и след това се образуват благоприятни условия за преходно кипене и кипене под формата на мехурчета. По време на този процес възникват големи колебания на налягането. Когато предварителното охлаждане се извърши до определен етап, топлинният капацитет на тръбопровода и топлинното проникване на околната среда няма да нагреят криогенната течност до температурата на насищане и ще се появи състояние на еднофазен поток.

В процеса на интензивно изпаряване се генерират драматични колебания на потока и налягането. В целия процес на колебания на налягането, максималното налягане, образувано за първи път след директното навлизане на криогенната течност в горещата тръба, е максималната амплитуда в целия процес на колебание на налягането и вълната на налягане може да провери капацитета на системата под налягане. Следователно, обикновено се изучава само първата вълна на налягане.

След отваряне на клапана, криогенната течност бързо навлиза в тръбопровода под действието на разликата в налягането и образуваният от изпарението парен филм отделя течността от стената на тръбата, образувайки концентричен аксиален поток. Тъй като коефициентът на съпротивление на парите е много малък, дебитът на криогенната течност е много голям. С движението напред, температурата на течността поради абсорбцията на топлина постепенно се повишава. Следователно, налягането в тръбопровода се увеличава и скоростта на пълнене се забавя. Ако тръбата е достатъчно дълга, температурата на течността трябва да достигне насищане в даден момент, при което движението ѝ спира. Топлината, пренасяна от стената на тръбата в криогенната течност, се използва изцяло за изпаряване. В този момент скоростта на изпарение се увеличава значително, а налягането в тръбопровода също се увеличава и може да достигне 1,5 ~ 2 пъти входното налягане. Под действието на разликата в налягането, част от течността ще бъде изтласкана обратно в резервоара за криогенна течност, което ще доведе до намаляване на скоростта на генериране на пари. Тъй като част от парата, генерирана от изхода на тръбата, пада налягането в тръбата. След определен период от време, тръбопроводът ще възстанови условията на разлика в налягането на течността и явлението ще се появи отново. Въпреки това, в следващия процес, тъй като има определено налягане и част от течността в тръбата, увеличението на налягането, причинено от новата течност, е малко, така че пикът на налягането ще бъде по-малък от първия пик.

В целия процес на предварително охлаждане, системата не само трябва да понесе голямо въздействие на вълна от налягане, но и голямо напрежение на свиване поради студ. Комбинираното действие на двете може да причини структурни повреди на системата, така че трябва да се вземат необходимите мерки за контролирането му.

Тъй като дебитът на предварителното охлаждане влияе пряко върху процеса на предварително охлаждане и размера на напрежението на студено свиване, процесът на предварително охлаждане може да се контролира чрез контролиране на дебита на предварителното охлаждане. Разумният принцип за избор на дебит на предварителното охлаждане е да се съкрати времето за предварително охлаждане чрез използване на по-голям дебит на предварително охлаждане, като се гарантира, че колебанията на налягането и напрежението на студено свиване не надвишават допустимия диапазон за оборудването и тръбопроводите. Ако дебитът на предварителното охлаждане е твърде малък, изолационните характеристики на тръбопровода не са добри и той може никога да не достигне състояние на охлаждане.

В процеса на предварително охлаждане, поради наличието на двуфазен поток, е невъзможно да се измери реалният дебит с обикновен разходомер, така че той не може да се използва за насочване на контрола на дебита на предварително охлаждане. Но можем индиректно да преценим размера на потока, като наблюдаваме обратното налягане в приемащия съд. При определени условия, връзката между обратното налягане в приемащия съд и дебита на предварително охлаждане може да се определи чрез аналитичен метод. Когато процесът на предварително охлаждане премине в състояние на еднофазен поток, действителният дебит, измерен от разходомера, може да се използва за насочване на контрола на дебита на предварително охлаждане. Този метод често се използва за контрол на пълненето на криогенно течно гориво за ракети.

Промяната в обратното налягане на приемащия съд съответства на процеса на предварително охлаждане, както следва, което може да се използва за качествена оценка на етапа на предварително охлаждане: когато капацитетът на изпускане на приемащия съд е постоянен, обратното налягане ще се увеличи бързо поради бурното изпаряване на криогенната течност в началото, а след това постепенно ще спадне с понижаването на температурата на приемащия съд и тръбопровода. По това време капацитетът на предварително охлаждане се увеличава.

Ще се насоча към следващата статия за други въпроси!

Криогенно оборудване HL

HL Cryogenic Equipment, основана през 1992 г., е марка, свързана с HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd. HL Cryogenic Equipment е ангажирана с проектирането и производството на криогенни тръбопроводни системи с висока вакуумна изолация и свързано с тях спомагателно оборудване, за да отговори на различните нужди на клиентите. Вакуумно изолираните тръби и гъвкави маркучи са изработени от високовакуумни и многослойни, многоекранни специални изолирани материали и преминават през серия от изключително строги технически обработки и обработка под висок вакуум, които се използват за пренос на течен кислород, течен азот, течен аргон, течен водород, течен хелий, втечнен етилен (газ LEG) и втечнен природен газ LNG (втечнен природен газ).

Продуктовата серия вакуумно обвити тръби, вакуумно обвити маркучи, вакуумно обвити клапани и фазови сепаратори на HL Cryogenic Equipment Company, която е преминала през серия от изключително строги технически обработки, се използва за пренос на течен кислород, течен азот, течен аргон, течен водород, течен хелий, LEG и LNG, и тези продукти се обслужват за криогенно оборудване (напр. криогенни резервоари, съдове на Дюар и студени кутии и др.) в индустриите за разделяне на въздух, газове, авиация, електроника, свръхпроводници, чипове, автоматизиран монтаж, хранително-вкусова промишленост, фармация, болници, биобанки, каучук, производство на нови материали, химическо инженерство, желязо и стомана, научни изследвания и др.