Introduktionproduktion

Med utvecklingen av kryogen teknik har kryogena flytande produkter spelat en viktig roll inom många områden, såsom nationell ekonomi, nationellt försvar och vetenskaplig forskning. Användningen av kryogen vätska baseras på effektiv och säker lagring och transport av kryogena flytande produkter, och rörledningstransport av kryogen vätska går igenom hela lagrings- och transportprocessen. Därför är det mycket viktigt att säkerställa säkerheten och effektiviteten vid rörledningstransport av kryogena vätskor. För transport av kryogena vätskor är det nödvändigt att ersätta gasen i rörledningen före transport, annars kan det orsaka driftsfel. Förkylningsprocessen är en oundviklig länk i processen för transport av kryogena flytande produkter. Denna process kommer att medföra starka tryckchocker och andra negativa effekter på rörledningen. Dessutom kommer geyserfenomenet i den vertikala rörledningen och det instabila fenomenet i systemdriften, såsom blindfyllning av grenrör, fyllning efter intervalldränering och fyllning av luftkammaren efter ventilöppning, att medföra olika grader av negativa effekter på utrustningen och rörledningen. Mot bakgrund av detta gör denna artikel en djupgående analys av ovanstående problem och hoppas kunna hitta lösningen genom analysen.

Förskjutning av gas i ledningen före överföring

Med utvecklingen av kryogen teknik har kryogena flytande produkter spelat en viktig roll inom många områden, såsom nationell ekonomi, nationellt försvar och vetenskaplig forskning. Användningen av kryogen vätska baseras på effektiv och säker lagring och transport av kryogena flytande produkter, och rörledningstransport av kryogen vätska går igenom hela lagrings- och transportprocessen. Därför är det mycket viktigt att säkerställa säkerheten och effektiviteten vid rörledningstransport av kryogena vätskor. För transport av kryogena vätskor är det nödvändigt att ersätta gasen i rörledningen före transport, annars kan det orsaka driftsfel. Förkylningsprocessen är en oundviklig länk i processen för transport av kryogena flytande produkter. Denna process kommer att medföra starka tryckchocker och andra negativa effekter på rörledningen. Dessutom kommer geyserfenomenet i den vertikala rörledningen och det instabila fenomenet i systemdriften, såsom blindfyllning av grenrör, fyllning efter intervalldränering och fyllning av luftkammaren efter ventilöppning, att medföra olika grader av negativa effekter på utrustningen och rörledningen. Mot bakgrund av detta gör denna artikel en djupgående analys av ovanstående problem och hoppas kunna hitta lösningen genom analysen.

Förkylningsprocessen för rörledningen

Under hela processen med överföring av kryogena vätskor i rörledningar, innan ett stabilt överföringstillstånd upprättas, sker en förkylnings- och uppvärmningsprocess för rörsystemet och mottagningsutrustningen, det vill säga förkylningsprocessen. I denna process måste rörledningen och mottagningsutrustningen motstå betydande krympspänningar och slagtryck, så detta bör kontrolleras.

Låt oss börja med en analys av processen.

Hela förkylningsprocessen börjar med en våldsam förångningsprocess, och sedan uppstår ett tvåfasflöde. Slutligen uppstår ett enfasflöde efter att systemet har kylts helt. I början av förkylningsprocessen överstiger väggtemperaturen tydligt den kryogena vätskans mättnadstemperatur, och överstiger till och med den övre gränstemperaturen för den kryogena vätskan – den ultimata överhettningstemperaturen. På grund av värmeöverföring värms vätskan nära rörväggen upp och förångas omedelbart för att bilda en ångfilm, som helt omger rörväggen, det vill säga filmkokning sker. Därefter, under förkylningsprocessen, sjunker rörväggens temperatur gradvis under gränsöverhettningstemperaturen, och sedan bildas gynnsamma förhållanden för övergångskokning och bubbelkokning. Stora tryckfluktuationer uppstår under denna process. När förkylningen utförs till ett visst stadium kommer rörledningens värmekapacitet och omgivningens värmeinträngning inte att värma den kryogena vätskan till mättnadstemperaturen, och tillståndet för enfasflöde kommer att uppstå.

I processen med intensiv förångning kommer dramatiska flödes- och tryckfluktuationer att genereras. I hela processen med tryckfluktuationer är det maximala trycket som bildas för första gången efter att den kryogena vätskan direkt kommer in i det heta röret den maximala amplituden i hela processen med tryckfluktuationer, och tryckvågen kan verifiera systemets tryckkapacitet. Därför studeras vanligtvis endast den första tryckvågen.

Efter att ventilen öppnats kommer den kryogena vätskan snabbt in i rörledningen under påverkan av tryckskillnaden, och ångfilmen som genereras genom förångningen separerar vätskan från rörväggen och bildar ett koncentriskt axiellt flöde. Eftersom ångans motståndskoefficient är mycket liten, är flödeshastigheten för den kryogena vätskan mycket stor. Med framåtgående rörelse ökar vätskans temperatur gradvis på grund av värmeabsorptionen, vilket i sin tur ökar rörledningstrycket och påfyllningshastigheten minskar. Om röret är tillräckligt långt måste vätskans temperatur nå mättnad vid någon tidpunkt, varvid vätskan slutar röra sig. Värmen från rörväggen in i den kryogena vätskan används all för avdunstning. Vid denna tidpunkt ökar avdunstningshastigheten kraftigt, och trycket i rörledningen ökar också och kan nå 1,5 ~ 2 gånger inloppstrycket. Under påverkan av tryckskillnaden kommer en del av vätskan att drivas tillbaka till den kryogena vätsketanken, vilket resulterar i att ånggenereringshastigheten minskar. Eftersom en del av ångan som genereras från rörets utlopp sjunker trycket i röret efter en viss tid, återställs vätskan till tryckskillnadsförhållandena. Detta fenomen kommer att uppstå igen och upprepas. I den följande processen, eftersom det finns ett visst tryck och en del av vätskan i röret, är dock tryckökningen orsakad av den nya vätskan liten, så trycktoppen blir mindre än den första toppen.

Under hela förkylningsprocessen utsätts systemet inte bara för en stor tryckvågspåverkan, utan även för en stor krympspänning på grund av kyla. Kombinationen av de två kan orsaka strukturella skador på systemet, så nödvändiga åtgärder bör vidtas för att kontrollera detta.

Eftersom förkylningsflödet direkt påverkar förkylningsprocessen och storleken på kallkrympningsspänningen, kan förkylningsprocessen styras genom att kontrollera förkylningsflödet. Den rimliga principen för att välja förkylningsflödet är att förkorta förkylningstiden genom att använda ett större förkylningsflöde, förutsatt att tryckfluktuationer och kallkrympningsspänning inte överskrider det tillåtna intervallet för utrustning och rörledningar. Om förkylningsflödet är för litet blir rörledningens isoleringsprestanda dålig och rörledningen kanske aldrig når kylningstillståndet.

Vid förkylningsprocessen, på grund av förekomsten av tvåfasflöde, är det omöjligt att mäta den verkliga flödeshastigheten med en vanlig flödesmätare, så den kan inte användas för att styra kontrollen av förkylningsflödeshastigheten. Men vi kan indirekt bedöma flödesstorleken genom att övervaka mottrycket i mottagarkärlet. Under vissa förhållanden kan förhållandet mellan mottrycket i mottagarkärlet och förkylningsflödet bestämmas med analytisk metod. När förkylningsprocessen går vidare till enfasigt flödestillstånd kan det faktiska flödet som mäts av flödesmätaren användas för att styra kontrollen av förkylningsflödet. Denna metod används ofta för att styra fyllningen av kryogent flytande drivmedel för raketer.

Förändringen av mottrycket i mottagningskärlet motsvarar förkylningsprocessen enligt följande, vilket kan användas för att kvalitativt bedöma förkylningssteget: när mottagningskärlets avgaskapacitet är konstant, kommer mottrycket att öka snabbt på grund av den kraftiga förångningen av den kryogena vätskan först, och sedan gradvis minska med minskningen av temperaturen i mottagningskärlet och rörledningen. Vid denna tidpunkt ökar förkylningskapaciteten.

Ser fram emot nästa artikel för fler 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 är engagerade i design och tillverkning av högvakuumisolerade kryogena rörsystem och relaterad supportutrustning för att möta kundernas olika behov. De vakuumisolerade rören och den flexibla slangen är konstruerade i ett högvakuum- och flerskiktsmaterial med specialisolerande nät, och genomgår 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 med vakuummantlade rör, vakuummantlade slangar, vakuummantlade ventiler och fasseparatorer från HL Cryogenic Equipment Company, som har genomgått en serie extremt strikta tekniska behandlingar, används för överföring av flytande syre, flytande kväve, flytande argon, flytande väte, flytande helium, LEG och LNG. Dessa produkter används för kryogen utrustning (t.ex. kryogena tankar, dewar-kylboxar och kylboxar etc.) inom industrier inom luftseparation, gaser, flyg, elektronik, supraledare, chips, automationsmontering, livsmedel och drycker, apotek, sjukhus, biobanker, gummi, tillverkning av nya material, kemiteknik, järn och stål samt vetenskaplig forskning etc.