Un proces instabil în transmisie

În procesul de transmitere a lichidului criogenic prin conducte, proprietățile speciale și modul de operare al lichidului criogenic vor cauza o serie de procese instabile diferite de cele ale fluidului la temperatură normală în starea de tranziție înainte de stabilirea unei stări stabile. Procesul instabil are, de asemenea, un impact dinamic mare asupra echipamentului, ceea ce poate provoca daune structurale. De exemplu, sistemul de umplere cu oxigen lichid al rachetei de transport Saturn V din Statele Unite a cauzat odată ruperea liniei de infuzie din cauza impactului procesului instabil la deschiderea supapei. În plus, procesul instabil a cauzat deteriorarea altor echipamente auxiliare (cum ar fi supape, burdufuri etc.) este mai frecvent. Procesul instabil în procesul de transmitere a lichidului criogenic prin conducte include în principal umplerea conductei de ramificare oarbă, umplerea după descărcarea intermitentă a lichidului în conducta de scurgere și procesul instabil la deschiderea supapei care a format camera de aer în față. Ceea ce au în comun aceste procese instabile este că esența lor este umplerea cavității de vapori cu lichid criogenic, ceea ce duce la un transfer intens de căldură și masă la interfața bifazică, rezultând fluctuații bruște ale parametrilor sistemului. Întrucât procesul de umplere după descărcarea intermitentă a lichidului din conducta de scurgere este similar cu procesul instabil la deschiderea supapei care a format camera de aer în față, următoarele analizează doar procesul instabil atunci când conducta de ramificare oarbă este umplută și când supapa deschisă este deschisă.

Procesul instabil de umplere a tuburilor de ramificație oarbe

Din motive de siguranță și control al sistemului, pe lângă conducta principală de transport, în sistemul de conducte ar trebui prevăzute și câteva conducte de ramificare auxiliare. În plus, o supapă de siguranță, o supapă de refulare și alte supape din sistem vor introduce conducte de ramificare corespunzătoare. Când aceste ramificații nu funcționează, se formează ramificații oarbe pentru sistemul de conducte. Invazia termică a conductei de către mediul înconjurător va duce inevitabil la apariția cavităților de vapori în tubul orb (în unele cazuri, cavitățile de vapori sunt utilizate special pentru a reduce invazia de căldură a lichidului criogenic din lumea exterioară). În starea de tranziție, presiunea din conductă va crește din cauza reglării supapelor și a altor motive. Sub acțiunea diferenței de presiune, lichidul va umple camera de vapori. Dacă în procesul de umplere a camerei de gaz, aburul generat de vaporizarea lichidului criogenic din cauza căldurii nu este suficient pentru a inversa direcția lichidului, lichidul va umple întotdeauna camera de gaz. În cele din urmă, după umplerea cavității de aer, se formează o condiție de frânare rapidă la etanșarea tubului orb, ceea ce duce la o presiune bruscă în apropierea etanșării.

Procesul de umplere a tubului orb este împărțit în trei etape. În prima etapă, lichidul este acționat pentru a atinge viteza maximă de umplere sub acțiunea diferenței de presiune, până când presiunea este echilibrată. În a doua etapă, datorită inerției, lichidul continuă să se umple înainte. În acest moment, diferența de presiune inversă (presiunea din camera de gaz crește odată cu procesul de umplere) va încetini fluidul. A treia etapă este etapa de frânare rapidă, în care impactul presiunii este cel mai mare.

Reducerea vitezei de umplere și reducerea dimensiunii cavității de aer poate fi utilizată pentru a elimina sau limita sarcina dinamică generată în timpul umplerii conductei de ramificare oarbă. Pentru sistemul de conducte lungi, sursa de curgere a lichidului poate fi reglată lin în avans pentru a reduce viteza de curgere, iar supapa poate rămâne închisă pentru o perioadă lungă de timp.

În ceea ce privește structura, putem utiliza diferite piese de ghidare pentru a îmbunătăți circulația lichidului în conducta de ramificare oarbă, a reduce dimensiunea cavității de aer, a introduce rezistență locală la intrarea în conducta de ramificare oarbă sau a crește diametrul conductei de ramificare oarbă pentru a reduce viteza de umplere. În plus, lungimea și poziția de instalare a conductei Braille vor avea un impact asupra șocului secundar de apă, așa că trebuie acordată atenție designului și amplasării. Motivul pentru care creșterea diametrului conductei va reduce sarcina dinamică poate fi explicat calitativ după cum urmează: pentru umplerea conductei de ramificare oarbă, debitul conductei de ramificare este limitat de debitul conductei principale, despre care se poate presupune că are o valoare fixă ​​în timpul analizei calitative. Creșterea diametrului conductei de ramificare este echivalentă cu creșterea ariei secțiunii transversale, ceea ce este echivalent cu reducerea vitezei de umplere, ducând astfel la reducerea sarcinii.

Procesul instabil de deschidere a valvei

Când supapa este închisă, pătrunderea căldurii din mediul înconjurător, în special prin puntea termică, duce rapid la formarea unei camere de aer în fața supapei. După deschiderea supapei, aburul și lichidul încep să se miște, deoarece debitul de gaz este mult mai mare decât debitul de lichid, aburul din supapă nu se deschide complet la scurt timp după evacuare, rezultând o scădere rapidă a presiunii, lichidul este împins înainte sub acțiunea diferenței de presiune, când lichidul se închide și nu se deschide complet supapa, se formează condiții de frânare. În acest moment, se va produce percuția apei, producând o sarcină dinamică puternică.

Cea mai eficientă metodă de eliminare sau reducere a sarcinii dinamice generate de procesul instabil de deschidere a supapei este reducerea presiunii de lucru în starea de tranziție, astfel încât să se reducă viteza de umplere a camerei de gaz. În plus, utilizarea unor supape cu control ridicat, schimbarea direcției secțiunii țevii și introducerea unei conducte de bypass speciale cu diametru mic (pentru a reduce dimensiunea camerei de gaz) vor avea un efect asupra reducerii sarcinii dinamice. În special, trebuie remarcat faptul că, spre deosebire de reducerea sarcinii dinamice atunci când ramificația oarbă este umplută prin creșterea diametrului ramificației oarbe, pentru procesul instabil când supapa este deschisă, creșterea diametrului țevii principale este echivalentă cu reducerea rezistenței uniforme a țevii, ceea ce va crește debitul camerei de aer umplute, crescând astfel valoarea debitului de apă.

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.