Johdantojohtaminen

Kryogeenisen teknologian kehityksen myötä kryogeeniset nestemäiset tuotteet ovat olleet tärkeässä roolissa monilla aloilla, kuten kansantaloudessa, maanpuolustuksessa ja tieteellisessä tutkimuksessa. Kryogeenisen nesteen käyttö perustuu kryogeenisten nestemäisten tuotteiden tehokkaaseen ja turvalliseen varastointiin ja kuljetukseen, ja kryogeenisen nesteen putkistojen siirto kulkee läpi koko varastointi- ja kuljetusprosessin. Siksi on erittäin tärkeää varmistaa kryogeenisen nesteen putkilinjasiirron turvallisuus ja tehokkuus. Kryogeenisten nesteiden siirtoa varten putkilinjassa oleva kaasu on vaihdettava ennen siirtoa, muuten se voi aiheuttaa toimintahäiriön. Esijäähdytysprosessi on väistämätön linkki kryogeenisten nestemäisten tuotteiden kuljetusprosessissa. Tämä prosessi aiheuttaa voimakkaan paineiskun ja muita kielteisiä vaikutuksia putkilinjaan. Lisäksi pystysuorassa putkilinjassa esiintyvä geysirilmiö ja järjestelmän toiminnan epävakaa ilmiö, kuten sokean haaraputken täyttö, täyttö välityhjennyksen jälkeen ja ilmakammion täyttö venttiilin avaamisen jälkeen, tuovat eriasteisia haitallisia vaikutuksia laitteisiin ja putkistoon. . Tätä silmällä pitäen tässä artikkelissa tehdään syvällinen analyysi edellä olevista ongelmista ja toivotaan löytävänsä ratkaisun analyysin avulla.

Kaasun syrjäytyminen linjassa ennen siirtoa

Kryogeenisen teknologian kehityksen myötä kryogeeniset nestemäiset tuotteet ovat olleet tärkeässä roolissa monilla aloilla, kuten kansantaloudessa, maanpuolustuksessa ja tieteellisessä tutkimuksessa. Kryogeenisen nesteen käyttö perustuu kryogeenisten nestemäisten tuotteiden tehokkaaseen ja turvalliseen varastointiin ja kuljetukseen, ja kryogeenisen nesteen putkistojen siirto kulkee läpi koko varastointi- ja kuljetusprosessin. Siksi on erittäin tärkeää varmistaa kryogeenisen nesteen putkilinjasiirron turvallisuus ja tehokkuus. Kryogeenisten nesteiden siirtoa varten putkilinjassa oleva kaasu on vaihdettava ennen siirtoa, muuten se voi aiheuttaa toimintahäiriön. Esijäähdytysprosessi on väistämätön linkki kryogeenisten nestemäisten tuotteiden kuljetusprosessissa. Tämä prosessi aiheuttaa voimakkaan paineiskun ja muita kielteisiä vaikutuksia putkilinjaan. Lisäksi pystysuorassa putkilinjassa esiintyvä geysirilmiö ja järjestelmän toiminnan epävakaa ilmiö, kuten sokean haaraputken täyttö, täyttö välityhjennyksen jälkeen ja ilmakammion täyttö venttiilin avaamisen jälkeen, tuovat eriasteisia haitallisia vaikutuksia laitteisiin ja putkistoon. . Tätä silmällä pitäen tässä artikkelissa tehdään syvällinen analyysi edellä olevista ongelmista ja toivotaan löytävänsä ratkaisun analyysin avulla.

Putken esijäähdytysprosessi

Koko kryogeenisen nesteen putkilinjan siirtoprosessissa, ennen vakaan siirtotilan luomista, on esijäähdytys ja kuuma putkistojärjestelmä ja vastaanottolaitteiden prosessi, eli esijäähdytysprosessi. Tässä prosessissa putkisto ja vastaanottolaitteet kestävät huomattavaa kutistumisjännitystä ja iskupainetta, joten sitä on valvottava.

Aloitetaan prosessin analyysillä.

Koko esijäähdytysprosessi alkaa voimakkaalla höyrystymisprosessilla ja näyttää sitten kaksivaiheiselta virtaukselta. Lopuksi yksivaiheinen virtaus ilmestyy, kun järjestelmä on täysin jäähtynyt. Esijäähdytysprosessin alussa seinämän lämpötila selvästi ylittää kryogeenisen nesteen kyllästyslämpötilan ja jopa ylittää kryogeenisen nesteen ylärajalämpötilan – lopullisen ylikuumenemislämpötilan. Lämmönsiirron ansiosta putken seinämän lähellä oleva neste kuumennetaan ja höyrystyy välittömästi muodostaen höyrykalvon, joka ympäröi putken seinämän kokonaan, eli tapahtuu kalvon kiehumista. Sen jälkeen putken seinämän lämpötila laskee esijäähdytysprosessin myötä vähitellen ylikuumenemislämpötilan raja-lämpötilan alapuolelle ja sitten muodostuu suotuisat olosuhteet siirtymäkeittoon ja kuplikeittoon. Tämän prosessin aikana tapahtuu suuria paineenvaihteluita. Kun esijäähdytys suoritetaan tiettyyn vaiheeseen, putkilinjan lämpökapasiteetti ja ympäristön lämmön tunkeutuminen eivät lämmitä kryogeenistä nestettä kyllästyslämpötilaan, ja yksivaiheisen virtauksen tila tulee näkyviin.

Voimakkaassa höyrystymisprosessissa syntyy dramaattisia virtauksen ja paineen vaihteluita. Koko paineenvaihteluprosessissa maksimipaine, joka muodostuu ensimmäistä kertaa sen jälkeen, kun kryogeeninen neste tulee suoraan kuumaan putkeen, on suurin amplitudi koko paineenvaihteluprosessissa, ja paineaalto voi varmistaa järjestelmän painekapasiteetin. Siksi vain ensimmäistä paineaaltoa tutkitaan yleensä.

Venttiilin avaamisen jälkeen kryogeeninen neste tulee nopeasti putkilinjaan paine-eron vaikutuksesta, ja höyrystymisen tuottama höyrykalvo erottaa nesteen putken seinämästä muodostaen samankeskisen aksiaalisen virtauksen. Koska höyryn vastuskerroin on hyvin pieni, joten kryogeenisen nesteen virtausnopeus on erittäin suuri, eteenpäin edetessä nesteen lämpötila lämmön imeytymisen vuoksi ja asteittain nousee, vastaavasti putkilinjan paine kasvaa, täyttönopeus hidastuu alas. Jos putki on riittävän pitkä, nesteen lämpötilan täytyy saavuttaa kyllästys jossain vaiheessa, jolloin neste lakkaa kulkemasta. Lämpö putken seinämästä kryogeeniseen nesteeseen käytetään kaikki haihduttamiseen, tällä hetkellä haihdutusnopeus kasvaa huomattavasti, paine putkilinjassa myös kasvaa, voi olla 1,5 - 2 kertaa tulopaine. Paine-eron vaikutuksesta osa nesteestä ajetaan takaisin kryogeenisen nesteen varastosäiliöön, jolloin höyryn muodostumisnopeus pienenee ja koska osa putken poistoaukon purkauksesta syntyvästä höyrystä putken painehäviö, Ajanjakson aikana putkisto palauttaa nesteen paine-eron olosuhteisiin, ilmiö ilmestyy uudelleen, joten toistuu. Kuitenkin seuraavassa prosessissa, koska putkessa on tietty paine ja osa nestettä, uuden nesteen aiheuttama paineen nousu on pieni, joten painehuippu on pienempi kuin ensimmäinen huippu.

Koko esijäähdytysprosessin aikana järjestelmän ei tarvitse vain kestää suurta paineaallon vaikutusta, vaan sen on myös kestettävä suuri kylmän aiheuttama kutistumisjännitys. Näiden kahden yhteisvaikutus voi aiheuttaa rakenteellisia vaurioita järjestelmään, joten sen hallitsemiseksi tulee ryhtyä tarvittaviin toimenpiteisiin.

Koska esijäähdytyksen virtausnopeus vaikuttaa suoraan esijäähdytysprosessiin ja kylmäkutistumisjännityksen suuruuteen, esijäähdytysprosessia voidaan ohjata säätämällä esijäähdytyksen virtausnopeutta. Esijäähdytyksen virtausnopeuden järkevä valintaperiaate on lyhentää esijäähdytysaikaa käyttämällä suurempaa esijäähdytysvirtausta sillä edellytyksellä, että paineenvaihtelu ja kylmäkutistumisjännitys eivät ylitä laitteiden ja putkistojen sallittua vaihteluväliä. Jos esijäähdytyksen virtausnopeus on liian pieni, putkilinjan eristyskyky ei ole hyvä putkilinjalle, se ei ehkä koskaan saavuta jäähdytystilaa.

Esijäähdytysprosessissa kaksivaiheisen virtauksen esiintymisen vuoksi on mahdotonta mitata todellista virtausnopeutta yhteisellä virtausmittarilla, joten sitä ei voida käyttää esijäähdytyksen virtausnopeuden ohjaamiseen. Mutta voimme epäsuorasti arvioida virtauksen kokoa seuraamalla vastaanottavan astian vastapainetta. Tietyissä olosuhteissa vastaanottoastian vastapaineen ja esijäähdytysvirtauksen välinen suhde voidaan määrittää analyyttisellä menetelmällä. Kun esijäähdytysprosessi etenee yksivaiheiseen virtaustilaan, virtausmittarin mittaamaa todellista virtausta voidaan käyttää ohjaamaan esijäähdytysvirtausta. Tätä menetelmää käytetään usein ohjaamaan raketin kryogeenisen nestemäisen ponneaineen täyttöä.

Vastaanottoastian vastapaineen muutos vastaa esijäähdytysprosessia seuraavasti, jonka avulla voidaan arvioida laadullisesti esijäähdytysvaihetta: kun vastaanottoastian pakokaasukapasiteetti on vakio, vastapaine kasvaa nopeasti rajusti. kryogeenisen nesteen höyrystymistä aluksi ja sitten vähitellen takaisin vastaanottoastian ja putkilinjan lämpötilan laskun myötä. Tällöin esijäähdytyskapasiteetti kasvaa.

Viritetty seuraavaan artikkeliin muita kysymyksiä varten!

HL:n kryogeeniset laitteet

HL Cryogenic Equipment, joka perustettiin vuonna 1992, on HL Cryogenic Equipment Companyn Cryogenic Equipment Co., Ltd:hen sidoksissa oleva tuotemerkki. HL Cryogenic Equipment on sitoutunut suunnittelemaan ja valmistamaan korkeatyhjiöeristettyjä kryogeenisiä putkistojärjestelmiä ja siihen liittyviä tukilaitteita vastaamaan asiakkaiden erilaisiin tarpeisiin. Tyhjiöeristetty putki ja taipuisa letku on valmistettu suurtyhjiöstä ja monikerroksisesta monisuojuksesta erikoiseristetyistä materiaaleista, ja ne läpäisevät sarjan erittäin tiukkoja teknisiä käsittelyjä ja suurtyhjiökäsittelyä, jota käytetään nestemäisen hapen, nestemäisen typen siirtoon. , nestemäinen argon, nestemäinen vety, nestemäinen helium, nesteytetty eteenikaasu LEG ja nesteytetty luonnonkaasu LNG.

HL Cryogenic Equipment Companyn tuotesarjoja tyhjiövaipallinen putki, tyhjiövaipallinen letku, tyhjiövaipallinen venttiili ja vaiheerotin, jotka ovat käyneet läpi sarjan erittäin tiukkoja teknisiä käsittelyjä, käytetään nestemäisen hapen, nestetypen, nestemäisen argonin, nestemäinen vety, nestemäinen helium, LEG ja LNG, ja näitä tuotteita huolletaan kryogeenisille laitteille (esim. kryogeeniset säiliöt, dewars ja coldboxes jne.) ilmanerotuksen, kaasujen, lentoliikenteen, elektroniikan, suprajohteiden, sirujen, automaatiokokoonpanon, ruoan ja juoman, apteekin, sairaalan, biopankin, kumin, uusien materiaalien valmistuksen kemiantekniikan, raudan ja teräksen sekä tieteellisen tutkimuksen aloilla. jne.