Εισαγωγήπαραγωγή

Με την ανάπτυξη της κρυογονικής τεχνολογίας, τα κρυογονικά υγρά προϊόντα διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο σε πολλούς τομείς, όπως η εθνική οικονομία, η εθνική άμυνα και η επιστημονική έρευνα. Η εφαρμογή των κρυογονικών υγρών βασίζεται στην αποτελεσματική και ασφαλή αποθήκευση και μεταφορά κρυογονικών υγρών προϊόντων, και η μεταφορά κρυογονικών υγρών μέσω αγωγών διατρέχει ολόκληρη τη διαδικασία αποθήκευσης και μεταφοράς. Επομένως, είναι πολύ σημαντικό να διασφαλιστεί η ασφάλεια και η αποτελεσματικότητα της μεταφοράς κρυογονικών υγρών μέσω αγωγών. Για τη μεταφορά κρυογονικών υγρών, είναι απαραίτητο να αντικατασταθεί το αέριο στον αγωγό πριν από τη μεταφορά, διαφορετικά μπορεί να προκληθεί λειτουργική βλάβη. Η διαδικασία πρόψυξης είναι ένας αναπόφευκτος κρίκος στη διαδικασία μεταφοράς κρυογονικών υγρών προϊόντων. Αυτή η διαδικασία θα προκαλέσει ισχυρό σοκ πίεσης και άλλες αρνητικές επιπτώσεις στον αγωγό. Επιπλέον, το φαινόμενο θερμοπίδακας στον κάθετο αγωγό και το ασταθές φαινόμενο λειτουργίας του συστήματος, όπως η πλήρωση τυφλών σωλήνων διακλάδωσης, η πλήρωση μετά από διαστήματα αποστράγγισης και η πλήρωση του θαλάμου αέρα μετά το άνοιγμα της βαλβίδας, θα επιφέρουν διαφορετικούς βαθμούς αρνητικών επιπτώσεων στον εξοπλισμό και τον αγωγό. Λαμβάνοντας υπόψη αυτό, η παρούσα εργασία κάνει μια εις βάθος ανάλυση των παραπάνω προβλημάτων και ελπίζει να βρει τη λύση μέσω της ανάλυσης.

Μετατόπιση αερίου στη γραμμή πριν από τη μετάδοση

Με την ανάπτυξη της κρυογονικής τεχνολογίας, τα κρυογονικά υγρά προϊόντα διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο σε πολλούς τομείς, όπως η εθνική οικονομία, η εθνική άμυνα και η επιστημονική έρευνα. Η εφαρμογή των κρυογονικών υγρών βασίζεται στην αποτελεσματική και ασφαλή αποθήκευση και μεταφορά κρυογονικών υγρών προϊόντων, και η μεταφορά κρυογονικών υγρών μέσω αγωγών διατρέχει ολόκληρη τη διαδικασία αποθήκευσης και μεταφοράς. Επομένως, είναι πολύ σημαντικό να διασφαλιστεί η ασφάλεια και η αποτελεσματικότητα της μεταφοράς κρυογονικών υγρών μέσω αγωγών. Για τη μεταφορά κρυογονικών υγρών, είναι απαραίτητο να αντικατασταθεί το αέριο στον αγωγό πριν από τη μεταφορά, διαφορετικά μπορεί να προκληθεί λειτουργική βλάβη. Η διαδικασία πρόψυξης είναι ένας αναπόφευκτος κρίκος στη διαδικασία μεταφοράς κρυογονικών υγρών προϊόντων. Αυτή η διαδικασία θα προκαλέσει ισχυρό σοκ πίεσης και άλλες αρνητικές επιπτώσεις στον αγωγό. Επιπλέον, το φαινόμενο θερμοπίδακας στον κάθετο αγωγό και το ασταθές φαινόμενο λειτουργίας του συστήματος, όπως η πλήρωση τυφλών σωλήνων διακλάδωσης, η πλήρωση μετά από διαστήματα αποστράγγισης και η πλήρωση του θαλάμου αέρα μετά το άνοιγμα της βαλβίδας, θα επιφέρουν διαφορετικούς βαθμούς αρνητικών επιπτώσεων στον εξοπλισμό και τον αγωγό. Λαμβάνοντας υπόψη αυτό, η παρούσα εργασία κάνει μια εις βάθος ανάλυση των παραπάνω προβλημάτων και ελπίζει να βρει τη λύση μέσω της ανάλυσης.

Η διαδικασία πρόψυξης του αγωγού

Σε ολόκληρη τη διαδικασία μεταφοράς κρυογονικού υγρού μέσω αγωγού, πριν από την επίτευξη σταθερής κατάστασης μετάδοσης, θα υπάρξει μια διαδικασία προψύξης και θερμού συστήματος σωληνώσεων και εξοπλισμού υποδοχής, δηλαδή η διαδικασία προψύξης. Σε αυτή τη διαδικασία, ο αγωγός και ο εξοπλισμός υποδοχής πρέπει να αντέχουν σε σημαντική τάση συρρίκνωσης και πίεση κρούσης, επομένως θα πρέπει να ελέγχονται.

Ας ξεκινήσουμε με μια ανάλυση της διαδικασίας.

Η όλη διαδικασία πρόψυξης ξεκινά με μια βίαιη διαδικασία εξάτμισης και στη συνέχεια εμφανίζεται διφασική ροή. Τέλος, η μονοφασική ροή εμφανίζεται αφού το σύστημα ψυχθεί πλήρως. Στην αρχή της διαδικασίας πρόψυξης, η θερμοκρασία του τοιχώματος υπερβαίνει προφανώς τη θερμοκρασία κορεσμού του κρυογονικού υγρού και υπερβαίνει ακόμη και το ανώτερο όριο θερμοκρασίας του κρυογονικού υγρού - την τελική θερμοκρασία υπερθέρμανσης. Λόγω της μεταφοράς θερμότητας, το υγρό κοντά στο τοίχωμα του σωλήνα θερμαίνεται και εξατμίζεται ακαριαία για να σχηματίσει φιλμ ατμού, το οποίο περιβάλλει πλήρως το τοίχωμα του σωλήνα, δηλαδή, συμβαίνει βρασμός φιλμ. Μετά από αυτό, με τη διαδικασία πρόψυξης, η θερμοκρασία του τοιχώματος του σωλήνα πέφτει σταδιακά κάτω από την οριακή θερμοκρασία υπερθέρμανσης και στη συνέχεια σχηματίζονται ευνοϊκές συνθήκες για μεταβατικό βρασμό και βρασμό με φυσαλίδες. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας εμφανίζονται μεγάλες διακυμάνσεις πίεσης. Όταν η πρόψυξη πραγματοποιείται σε ένα ορισμένο στάδιο, η θερμοχωρητικότητα του αγωγού και η εισβολή θερμότητας του περιβάλλοντος δεν θα θερμάνουν το κρυογονικό υγρό στη θερμοκρασία κορεσμού και θα εμφανιστεί η κατάσταση μονοφασικής ροής.

Κατά τη διαδικασία έντονης εξάτμισης, θα δημιουργηθούν δραματικές διακυμάνσεις ροής και πίεσης. Σε ολόκληρη τη διαδικασία διακυμάνσεων πίεσης, η μέγιστη πίεση που σχηματίζεται για πρώτη φορά μετά την άμεση είσοδο του κρυογονικού υγρού στον θερμό σωλήνα είναι το μέγιστο πλάτος σε ολόκληρη τη διαδικασία διακύμανσης πίεσης και το κύμα πίεσης μπορεί να επαληθεύσει την ικανότητα πίεσης του συστήματος. Επομένως, μόνο το πρώτο κύμα πίεσης μελετάται γενικά.

Αφού ανοίξει η βαλβίδα, το κρυογονικό υγρό εισέρχεται γρήγορα στον αγωγό υπό την επίδραση της διαφοράς πίεσης και η μεμβράνη ατμού που δημιουργείται από την εξάτμιση διαχωρίζει το υγρό από το τοίχωμα του σωλήνα, σχηματίζοντας μια ομόκεντρη αξονική ροή. Επειδή ο συντελεστής αντίστασης του ατμού είναι πολύ μικρός, ο ρυθμός ροής του κρυογονικού υγρού είναι πολύ μεγάλος, με την πρόοδο, η θερμοκρασία του υγρού λόγω της απορρόφησης θερμότητας αυξάνεται σταδιακά, αντίστοιχα, η πίεση του αγωγού αυξάνεται και η ταχύτητα πλήρωσης επιβραδύνεται. Εάν ο σωλήνας είναι αρκετά μακρύς, η θερμοκρασία του υγρού πρέπει να φτάσει σε κάποιο σημείο κορεσμού, οπότε το υγρό σταματά να προωθείται. Η θερμότητα από το τοίχωμα του σωλήνα στο κρυογονικό υγρό χρησιμοποιείται όλη για εξάτμιση. Αυτή τη στιγμή η ταχύτητα εξάτμισης αυξάνεται σημαντικά, η πίεση στον αγωγό αυξάνεται επίσης, μπορεί να φτάσει το 1,5 ~ 2 φορές την πίεση εισόδου. Υπό την επίδραση της διαφοράς πίεσης, ένα μέρος του υγρού θα οδηγηθεί πίσω στη δεξαμενή αποθήκευσης κρυογονικού υγρού, με αποτέλεσμα η ταχύτητα παραγωγής ατμών να μειώνεται και επειδή ένα μέρος του ατμού που παράγεται από την έξοδο του σωλήνα εκκένωσης, η πτώση πίεσης του σωλήνα, μετά από ένα χρονικό διάστημα, ο αγωγός θα επαναφέρει το υγρό στις συνθήκες διαφοράς πίεσης, το φαινόμενο θα εμφανιστεί ξανά, οπότε θα επαναληφθεί. Ωστόσο, στην επόμενη διαδικασία, επειδή υπάρχει μια ορισμένη πίεση και ένα μέρος του υγρού στον σωλήνα, η αύξηση της πίεσης που προκαλείται από το νέο υγρό είναι μικρή, επομένως η κορυφή πίεσης θα είναι μικρότερη από την πρώτη κορυφή.

Σε όλη τη διαδικασία πρόψυξης, το σύστημα όχι μόνο πρέπει να υποστεί μεγάλη κρούση κύματος πίεσης, αλλά πρέπει επίσης να υποστεί μεγάλη τάση συρρίκνωσης λόγω ψύχους. Η συνδυασμένη δράση των δύο μπορεί να προκαλέσει δομική ζημιά στο σύστημα, επομένως θα πρέπει να ληφθούν τα απαραίτητα μέτρα για τον έλεγχό της.

Δεδομένου ότι ο ρυθμός ροής πρόψυξης επηρεάζει άμεσα τη διαδικασία πρόψυξης και το μέγεθος της τάσης ψυχρής συρρίκνωσης, η διαδικασία πρόψυξης μπορεί να ελεγχθεί ελέγχοντας τον ρυθμό ροής πρόψυξης. Η λογική αρχή επιλογής του ρυθμού ροής πρόψυξης είναι η μείωση του χρόνου πρόψυξης χρησιμοποιώντας μεγαλύτερο ρυθμό ροής πρόψυξης με την προϋπόθεση ότι η διακύμανση της πίεσης και η τάση ψυχρής συρρίκνωσης δεν υπερβαίνουν το επιτρεπόμενο εύρος εξοπλισμού και αγωγών. Εάν ο ρυθμός ροής πρόψυξης είναι πολύ μικρός, η απόδοση μόνωσης του αγωγού δεν είναι καλή για τον αγωγό και ενδέχεται να μην φτάσει ποτέ στην κατάσταση ψύξης.

Κατά τη διαδικασία πρόψυξης, λόγω της εμφάνισης διφασικής ροής, είναι αδύνατο να μετρηθεί η πραγματική παροχή με το κοινό ροόμετρο, επομένως δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να καθοδηγήσει τον έλεγχο της παροχής πρόψυξης. Αλλά μπορούμε έμμεσα να κρίνουμε το μέγεθος της ροής παρακολουθώντας την αντίθλιψη του δοχείου υποδοχής. Υπό ορισμένες συνθήκες, η σχέση μεταξύ της αντίθλιψης του δοχείου υποδοχής και της ροής πρόψυξης μπορεί να προσδιοριστεί με αναλυτική μέθοδο. Όταν η διαδικασία πρόψυξης προχωρήσει στην κατάσταση μονοφασικής ροής, η πραγματική ροή που μετράται από το ροόμετρο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να καθοδηγήσει τον έλεγχο της ροής πρόψυξης. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται συχνά για τον έλεγχο της πλήρωσης κρυογονικού υγρού προωθητικού για πυραύλους.

Η αλλαγή της αντίθλιψης του δοχείου υποδοχής αντιστοιχεί στη διαδικασία πρόψυξης ως εξής, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ποιοτική αξιολόγηση του σταδίου πρόψυξης: όταν η χωρητικότητα εξαγωγής του δοχείου υποδοχής είναι σταθερή, η αντίθλιψη θα αυξηθεί ραγδαία λόγω της βίαιης εξάτμισης του κρυογονικού υγρού στην αρχή και στη συνέχεια θα μειωθεί σταδιακά με τη μείωση της θερμοκρασίας του δοχείου υποδοχής και του αγωγού. Αυτή τη στιγμή, η χωρητικότητα πρόψυξης αυξάνεται.

Συντονιστείτε στο επόμενο άρθρο για άλλες ερωτήσεις!

Κρυογονικός Εξοπλισμός HL

Η HL Cryogenic Equipment, η οποία ιδρύθηκε το 1992, είναι μια μάρκα συνδεδεμένη με την HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co.,Ltd. Η HL Cryogenic Equipment έχει δεσμευτεί για το σχεδιασμό και την κατασκευή του Συστήματος Κρυογονικών Σωλήνων Υψηλής Κενού με Μόνωση και του σχετικού Εξοπλισμού Υποστήριξης, για την κάλυψη των ποικίλων αναγκών των πελατών. Ο Σωλήνας και ο Εύκαμπτος Σωλήνας με Μόνωση Κενού κατασκευάζονται από ειδικά μονωμένα υλικά υψηλού κενού και πολλαπλών στρώσεων, πολλαπλών οπών, και υποβάλλονται σε μια σειρά εξαιρετικά αυστηρών τεχνικών επεξεργασιών και επεξεργασίας υψηλού κενού, η οποία χρησιμοποιείται για τη μεταφορά υγρού οξυγόνου, υγρού αζώτου, υγρού αργού, υγρού υδρογόνου, υγρού ηλίου, υγροποιημένου αερίου αιθυλενίου LEG και υγροποιημένου φυσικού αερίου LNG.

Η σειρά προϊόντων Σωλήνων με Επένδυση Κενού, Σωλήνων με Επένδυση Κενού, Βαλβίδων με Επένδυση Κενού και Διαχωριστών Φάσεων της HL Cryogenic Equipment Company, η οποία έχει υποβληθεί σε μια σειρά εξαιρετικά αυστηρών τεχνικών επεξεργασιών, χρησιμοποιούνται για τη μεταφορά υγρού οξυγόνου, υγρού αζώτου, υγρού αργού, υγρού υδρογόνου, υγρού ηλίου, LEG και LNG, και αυτά τα προϊόντα συντηρούνται για κρυογονικό εξοπλισμό (π.χ. κρυογονικές δεξαμενές, δεξαμενές Dewar και ψυκτικά κουτιά κ.λπ.) σε βιομηχανίες διαχωρισμού αέρα, αερίων, αεροπορίας, ηλεκτρονικής, υπεραγωγών, τσιπ, συναρμολόγησης αυτοματισμού, τροφίμων και ποτών, φαρμακευτικής, νοσοκομείων, βιοτράπεζων, καουτσούκ, κατασκευής νέων υλικών, χημικής μηχανικής, σιδήρου και χάλυβα, επιστημονικής έρευνας κ.λπ.