Introducereduce

Odată cu dezvoltarea tehnologiei criogenice, produsele lichide criogenice au jucat un rol important în multe domenii, cum ar fi economia națională, apărarea națională și cercetarea științifică. Aplicarea lichidelor criogenice se bazează pe depozitarea și transportul eficient și sigur al produselor lichide criogenice, iar transportul lichidului criogenic prin conducte parcurge întregul proces de depozitare și transport. Prin urmare, este foarte important să se asigure siguranța și eficiența transportului lichidelor criogenice prin conducte. Pentru transportul lichidelor criogenice, este necesar să se înlocuiască gazul din conductă înainte de transport, altfel poate provoca defecțiuni operaționale. Procesul de prerăcire este o verigă inevitabilă în procesul de transport al produselor lichide criogenice. Acest proces va aduce șocuri de presiune puternice și alte efecte negative asupra conductei. În plus, fenomenul de gheizer în conducta verticală și fenomenul instabil de funcționare a sistemului, cum ar fi umplerea conductei de ramificație oarbă, umplerea după drenajul interval și umplerea camerei de aer după deschiderea supapei, vor aduce diferite grade de efecte adverse asupra echipamentului și conductei. Având în vedere acest lucru, această lucrare face o analiză aprofundată a problemelor menționate mai sus și speră să găsească soluția prin această analiză.

Deplasarea gazului în linie înainte de transmisie

Odată cu dezvoltarea tehnologiei criogenice, produsele lichide criogenice au jucat un rol important în multe domenii, cum ar fi economia națională, apărarea națională și cercetarea științifică. Aplicarea lichidelor criogenice se bazează pe depozitarea și transportul eficient și sigur al produselor lichide criogenice, iar transportul lichidului criogenic prin conducte parcurge întregul proces de depozitare și transport. Prin urmare, este foarte important să se asigure siguranța și eficiența transportului lichidelor criogenice prin conducte. Pentru transportul lichidelor criogenice, este necesar să se înlocuiască gazul din conductă înainte de transport, altfel poate provoca defecțiuni operaționale. Procesul de prerăcire este o verigă inevitabilă în procesul de transport al produselor lichide criogenice. Acest proces va aduce șocuri de presiune puternice și alte efecte negative asupra conductei. În plus, fenomenul de gheizer în conducta verticală și fenomenul instabil de funcționare a sistemului, cum ar fi umplerea conductei de ramificație oarbă, umplerea după drenajul interval și umplerea camerei de aer după deschiderea supapei, vor aduce diferite grade de efecte adverse asupra echipamentului și conductei. Având în vedere acest lucru, această lucrare face o analiză aprofundată a problemelor menționate mai sus și speră să găsească soluția prin această analiză.

Procesul de prerăcire a conductei

În întregul proces de transport al lichidelor criogenice prin conducte, înainte de stabilirea unei stări de transmisie stabile, va exista un proces de pre-răcire și încălzire a sistemului de conducte și a echipamentului de recepție, adică procesul de pre-răcire. În acest proces, conducta și echipamentul de recepție trebuie să reziste la solicitări considerabile de contracție și presiune de impact, așa că acestea trebuie controlate.

Să începem cu o analiză a procesului.

Întregul proces de prerăcire începe cu un proces violent de vaporizare, apoi apare un flux bifazic. În final, după ce sistemul este complet răcit, apare un flux monofazic. La începutul procesului de prerăcire, temperatura peretelui depășește evident temperatura de saturație a lichidului criogenic și chiar depășește temperatura limită superioară a lichidului criogenic - temperatura finală de supraîncălzire. Datorită transferului de căldură, lichidul din apropierea peretelui tubului este încălzit și vaporizat instantaneu pentru a forma o peliculă de vapori, care înconjoară complet peretele tubului, adică are loc fierberea peliculei. După aceea, odată cu procesul de prerăcire, temperatura peretelui tubului scade treptat sub temperatura limită de supraîncălzire, formându-se astfel condiții favorabile pentru fierberea de tranziție și fierberea cu bule. În timpul acestui proces apar fluctuații mari de presiune. Când prerăcirea este efectuată până la un anumit stadiu, capacitatea termică a conductei și invazia de căldură a mediului nu vor încălzi lichidul criogenic la temperatura de saturație, și va apărea starea de flux monofazic.

În procesul de vaporizare intensă, se vor genera fluctuații dramatice ale debitului și presiunii. În întregul proces de fluctuații de presiune, presiunea maximă formată pentru prima dată după ce lichidul criogenic intră direct în conducta fierbinte reprezintă amplitudinea maximă în întregul proces de fluctuație a presiunii, iar unda de presiune poate verifica capacitatea de presiune a sistemului. Prin urmare, în general, se studiază doar prima undă de presiune.

După deschiderea valvei, lichidul criogenic intră rapid în conductă sub acțiunea diferenței de presiune, iar pelicula de vapori generată prin vaporizare separă lichidul de peretele țevii, formând un flux axial concentric. Deoarece coeficientul de rezistență al vaporilor este foarte mic, debitul lichidului criogenic este foarte mare. Odată cu avansarea, temperatura lichidului crește treptat datorită absorbției de căldură, în consecință, presiunea din conductă crește, iar viteza de umplere încetinește. Dacă conducta este suficient de lungă, temperatura lichidului trebuie să atingă saturația la un moment dat, moment în care lichidul se oprește avansarea. Căldura din peretele țevii în lichidul criogenic este utilizată în întregime pentru evaporare, moment în care viteza de evaporare crește considerabil, iar presiunea din conductă poate crește de 1,5 ~ 2 ori presiunea de intrare. Sub acțiunea diferenței de presiune, o parte din lichid va fi repusă înapoi în rezervorul de stocare a lichidului criogenic, ceea ce duce la o scădere a vitezei de generare a vaporilor. Deoarece o parte din vaporii generați de la evacuarea la ieșirea din conductă scade presiunea în conductă, după o perioadă de timp, lichidul va reveni la condițiile de diferență de presiune, fenomenul va apărea din nou, repetând-o. Cu toate acestea, în procesul următor, deoarece există o anumită presiune și o parte din lichid se află în conductă, creșterea presiunii cauzată de noul lichid este mică, astfel încât vârful de presiune va fi mai mic decât primul vârf.

În întregul proces de prerăcire, sistemul nu trebuie doar să suporte un impact mare al undei de presiune, ci și o tensiune de contracție mare datorată frigului. Acțiunea combinată a celor două poate provoca daune structurale sistemului, așa că trebuie luate măsurile necesare pentru a controla acest lucru.

Întrucât debitul de prerăcire afectează direct procesul de prerăcire și amploarea tensiunii de contracție la rece, procesul de prerăcire poate fi controlat prin controlul debitului de prerăcire. Principiul rezonabil de selecție a debitului de prerăcire este de a scurta timpul de prerăcire utilizând un debit de prerăcire mai mare, având în vedere că fluctuațiile de presiune și tensiunea de contracție la rece nu depășesc intervalul admisibil al echipamentelor și conductelor. Dacă debitul de prerăcire este prea mic, performanța izolației conductei nu este bună și este posibil ca aceasta să nu atingă niciodată starea de răcire.

În procesul de prerăcire, din cauza apariției fluxului bifazic, este imposibil să se măsoare debitul real cu un debitmetru obișnuit, deci acesta nu poate fi utilizat pentru a ghida controlul debitului de prerăcire. Însă putem evalua indirect dimensiunea debitului prin monitorizarea contrapresiunii vasului receptor. În anumite condiții, relația dintre contrapresiunea vasului receptor și debitul de prerăcire poate fi determinată prin metoda analitică. Când procesul de prerăcire progresează către starea de flux monofazic, debitul real măsurat de debitmetru poate fi utilizat pentru a ghida controlul debitului de prerăcire. Această metodă este adesea utilizată pentru a controla umplerea cu combustibil criogenic lichid pentru rachete.

Modificarea contrapresiunii vasului receptor corespunde procesului de prerăcire, după cum urmează, putând fi utilizată pentru a evalua calitativ etapa de prerăcire: când capacitatea de evacuare a vasului receptor este constantă, contrapresiunea va crește rapid din cauza vaporizării violente a lichidului criogenic la început, apoi va scădea treptat odată cu scăderea temperaturii vasului receptor și a conductei. În acest moment, capacitatea de prerăcire crește.

Rămâneți la următorul articol pentru alte întrebări!

Echipamente criogenice HL

HL Cryogenic Equipment, fondată în 1992, este o marcă afiliată companiei HL Cryogenic Equipment Cryogenic Equipment Co., Ltd. HL Cryogenic Equipment se dedică proiectării și fabricării de sisteme de conducte criogenice izolate în vid înalt și echipamentelor de asistență aferente, pentru a satisface diversele nevoi ale clienților. Conducta și furtunul flexibil izolate în vid sunt construite din materiale izolate speciale multistrat și multi-screen, pentru vid înalt și trec printr-o serie de tratamente tehnice extrem de stricte și tratament în vid înalt, fiind utilizate pentru transferul de oxigen lichid, azot lichid, argon lichid, hidrogen lichid, heliu lichid, etilenă gazoasă lichefiată LEG și gaz natural lichefiat LNG.

Seria de produse Țevi cu Manta în Vid, Furtunuri cu Manta în Vid, Valve cu Manta în Vid și Separatoare de Faze ale companiei HL Cryogenic Equipment, care au trecut printr-o serie de tratamente tehnice extrem de stricte, sunt utilizate pentru transferul de oxigen lichid, azot lichid, argon lichid, hidrogen lichid, heliu lichid, LEG și GNL, iar aceste produse sunt utilizate pentru echipamente criogenice (de exemplu, rezervoare criogenice, recipiente Dewar și cutii frigorifice etc.) în industriile de separare a aerului, gaze, aviație, electronică, supraconductori, cipuri, asamblare automată, alimente și băuturi, farmacie, spitale, biobănci, cauciuc, inginerie chimică pentru fabricarea de materiale noi, fier și oțel și cercetare științifică etc.