Introduktion

With the development of cryogenic technology, cryogenic liquid products have been playing an important role in many fields such as national economy, national defense and scientific research. The application of cryogenic liquid is based on the effective and safe storage and transportation of cryogenic liquid products, and the pipeline transmission of cryogenic liquid runs through the whole process of storage and transportation. Därför är det mycket viktigt att säkerställa säkerheten och effektiviteten för kryogen vätskeledningsöverföring. För överföring av kryogena vätskor är det nödvändigt att byta ut gasen i rörledningen före överföring, annars kan det orsaka driftsfel. Förkylningsprocessen är en oundviklig länk i processen med kryogen flytande produkttransport. Denna process kommer att ge stark tryckchock och andra negativa effekter på rörledningen. Dessutom kommer gejserfenomenet i den vertikala rörledningen och det instabila fenomenet med systemdrift, såsom fyllning av blinda grenrör, fyllning efter intervalldränering och fyllning av luftkammare efter ventilöppning, att ge olika grader av negativa effekter på utrustningen och rörledningen . In view of this, this paper makes some in-depth analysis on the above problems, and hopes to find out the solution through the analysis.

Förskjutning av gas i ledningen före överföring

With the development of cryogenic technology, cryogenic liquid products have been playing an important role in many fields such as national economy, national defense and scientific research. The application of cryogenic liquid is based on the effective and safe storage and transportation of cryogenic liquid products, and the pipeline transmission of cryogenic liquid runs through the whole process of storage and transportation. Därför är det mycket viktigt att säkerställa säkerheten och effektiviteten för kryogen vätskeledningsöverföring. För överföring av kryogena vätskor är det nödvändigt att byta ut gasen i rörledningen före överföring, annars kan det orsaka driftsfel. Förkylningsprocessen är en oundviklig länk i processen med kryogen flytande produkttransport. Denna process kommer att ge stark tryckchock och andra negativa effekter på rörledningen. Dessutom kommer gejserfenomenet i den vertikala rörledningen och det instabila fenomenet med systemdrift, såsom fyllning av blinda grenrör, fyllning efter intervalldränering och fyllning av luftkammare efter ventilöppning, att ge olika grader av negativa effekter på utrustningen och rörledningen . In view of this, this paper makes some in-depth analysis on the above problems, and hopes to find out the solution through the analysis.

Rörledningen

I hela processen med kryogen vätskeledningsöverföring, innan ett stabilt överföringstillstånd upprättas, kommer det att finnas ett förkylning och ett hett rörsystem och en mottagningsutrustningsprocess, det vill säga förkylningsprocessen. I denna process, rörledningen och mottagande utrustning för att motstå avsevärd krympspänning och slagtryck, så det bör kontrolleras.

Låt oss börja med en analys av processen.

Hela förkylningsprocessen börjar med en våldsam förångningsprocess, och sedan uppträder tvåfasflöde. Slutligen uppträder enfasflöde efter att systemet är helt kylt. I början av förkylningsprocessen överstiger väggtemperaturen uppenbarligen mättnadstemperaturen för den kryogena vätskan och till och med den övre gränstemperaturen för den kryogena vätskan - den slutliga överhettningstemperaturen. På grund av värmeöverföring värms vätskan nära rörväggen och förångas omedelbart för att bilda ångfilm, som helt omger rörväggen, det vill säga filmkokning inträffar. Därefter, med förkylningsprocessen, sjunker temperaturen på rörväggen gradvis under gränsöverhettningstemperaturen, och då bildas gynnsamma förhållanden för övergångskokning och bubbelkokning. Stora tryckfluktuationer uppstår under denna process. När förkylningen utförs till ett visst stadium kommer rörledningens värmekapacitet och värmeinvasionen av miljön inte att värma den kryogena vätskan till mättnadstemperaturen, och tillståndet för enfasflöde kommer att visas.

I processen med intensiv förångning kommer dramatiska flödes- och tryckfluktuationer att genereras. In the whole process of pressure fluctuations, the maximum pressure formed for the first time after the cryogenic liquid directly enters the hot pipe is the maximum amplitude in the whole process of pressure fluctuation, and the pressure wave can verify the pressure capacity of the system. Därför studeras generellt endast den första tryckvågen.

Efter att ventilen har öppnats kommer den kryogena vätskan snabbt in i rörledningen under påverkan av tryckskillnad, och ångfilmen som genereras genom förångning separerar vätskan från rörväggen och bildar ett koncentriskt axiellt flöde. Eftersom motståndskoefficienten för ångan är mycket liten, så flödeshastigheten för den kryogena vätskan är mycket stor, med framåtskridandet, vätskans temperatur på grund av värmeabsorption och gradvis stiger, följaktligen ökar rörledningstrycket, påfyllningshastigheten saktar ner ner. Om röret är tillräckligt långt måste vätsketemperaturen nå mättnad någon gång, varvid vätskan slutar avancera. Värmen från rörväggen in i den kryogena vätskan används för avdunstning, vid denna tidpunkt ökar förångningshastigheten kraftigt, trycket i rörledningen ökar också, kan nå 1,5 ~ 2 gånger inloppstrycket. Under påverkan av tryckskillnad kommer en del av vätskan att drivas tillbaka till den kryogena vätskelagringstanken, vilket resulterar i att hastigheten för ånggenerering blir mindre, och eftersom en del av ångan som genereras från rörutloppet, faller rörtrycket, efter en tid kommer rörledningen att återställa vätskan till tryckskillnaden, fenomenet kommer att dyka upp igen, så upprepas. Men i följande process, eftersom det finns ett visst tryck och en del av vätskan i röret, är tryckökningen som orsakas av den nya vätskan liten, så trycktoppen blir mindre än den första toppen.

Under hela förkylningsprocessen måste systemet inte bara utsättas för en stor tryckvågspåverkan, utan måste också utstå en stor krympspänning på grund av kyla. Den kombinerade åtgärden av de två kan orsaka strukturella skador på systemet, så nödvändiga åtgärder bör vidtas för att kontrollera det.

Eftersom förkylningsflödet direkt påverkar förkylningsprocessen och storleken på kallkrympningsspänningen, kan förkylningsprocessen styras genom att styra förkylningsflödet. Den rimliga valprincipen för förkylningsflödeshastigheten är att förkorta förkylningstiden genom att använda en större förkylningsflödeshastighet under förutsättningen att man säkerställer att tryckfluktuationen och kallkrympningsspänningen inte överstiger det tillåtna intervallet för utrustning och rörledningar. Om förkylningsflödet är för litet är rörledningens isoleringsprestanda inte bra för rörledningen, den kanske aldrig når kyltillståndet.

Under förkylningsprocessen, på grund av förekomsten av tvåfasflöde, är det omöjligt att mäta den verkliga flödeshastigheten med den gemensamma flödesmätaren, så den kan inte användas för att styra kontrollen av förkylningsflödet. Men vi kan indirekt bedöma storleken på flödet genom att övervaka mottrycket i det mottagande kärlet. Under certain conditions, the relationship between the back pressure of the receiving vessel and the pre-cooling flow can be determined by analytical method. When the precooling process progresses to the single-phase flow state, the actual flow measured by the flowmeter can be used to guide the control of the precooling flow. Denna metod används ofta för att kontrollera fyllningen av kryogent flytande drivmedel för raketer.

Ändringen av mottrycket i det mottagande kärlet motsvarar förkylningsprocessen enligt följande, vilket kan användas för att kvalitativt bedöma förkylningssteget: när avgaskapaciteten hos det mottagande kärlet är konstant kommer mottrycket att öka snabbt på grund av det våldsamma förångning av den kryogena vätskan först och faller sedan gradvis tillbaka med minskningen av temperaturen i det mottagande kärlet och rörledningen. Vid denna tidpunkt ökar förkylningskapaciteten.

Inställd på nästa artikel för andra frågor!

HL kryogen utrustning

HL Cryogenic Equipment som grundades 1992 är ett varumärke som är anslutet till HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co.,Ltd. HL Cryogenic Equipment har åtagit sig att designa och tillverka det högvakuumisolerade kryogena rörsystemet och tillhörande stödutrustning för att möta kundernas olika behov. Det vakuumisolerade röret och den flexibla slangen är konstruerade i ett högvakuum och flerskikts multi-screen specialisolerade material, och passerar genom en serie extremt strikta tekniska behandlingar och högvakuumbehandling, som används för överföring av flytande syre, flytande kväve , flytande argon, flytande väte, flytande helium, flytande etylengas LEG och flytande naturgas LNG.

Produktserien Vacuum Jacketed Pipe, Vacuum Jacketed Hose, Vacuum Jacketed Valve och Phase Separator i HL Cryogenic Equipment Company, som genomgick en serie extremt strikta tekniska behandlingar, används för överföring av flytande syre, flytande kväve, flytande argon, flytande väte, flytande helium, LEG och LNG, och dessa produkter servas för kryogen utrustning (t.ex. kryogena tankar, dewars och coldboxar etc.) inom industrier av luftseparation, gaser, flyg, elektronik, supraledare, chips, automationsmontering, livsmedel & dryck, apotek, sjukhus, biobank, gummi, ny materialtillverkning kemiteknik, järn & stål, och vetenskaplig forskning mm.