En instabil process i transmissionen

Vid överföring av kryogena vätskor i rörledningar orsakar de speciella egenskaperna och processdriften hos kryogena vätskor en serie instabila processer som skiljer sig från normaltemperaturvätskan i övergångstillståndet innan ett stabilt tillstånd uppnås. Den instabila processen medför också stor dynamisk påverkan på utrustningen, vilket kan orsaka strukturella skador. Till exempel orsakade systemet för påfyllning av flytande syre i transportraketen Saturn V i USA en gång ett brott på infusionsledningen på grund av den instabila processens påverkan när ventilen öppnades. Dessutom orsakade den instabila processen skador på annan hjälputrustning (såsom ventiler, bälgar etc.) och är vanligare. Den instabila processen vid överföring av kryogena vätskor i rörledningar inkluderar huvudsakligen påfyllning av blinda grenrör, påfyllning efter intermittent utsläpp av vätska i dräneringsröret och den instabila processen vid öppning av ventilen som har bildat luftkammaren framtill. Det som dessa instabila processer har gemensamt är att deras essens är att fylla ånghålan med kryogen vätska, vilket leder till intensiv värme- och massöverföring vid tvåfasgränssnittet, vilket resulterar i kraftiga fluktuationer i systemparametrar. Eftersom påfyllningsprocessen efter intermittent utsläpp av vätska från avloppsröret liknar den instabila processen när man öppnar ventilen som har bildat luftkammaren framtill, analyseras i det följande endast den instabila processen när blindgrenröret fylls och när den öppna ventilen öppnas.

Den instabila processen att fylla blinda grenrör

För att säkerställa systemets säkerhet och kontroll bör, utöver huvudtransportören, även vissa hjälpgrenrör installeras i rörledningssystemet. Dessutom kommer säkerhetsventiler, utloppsventiler och andra ventiler i systemet att leda in motsvarande grenrör. När dessa grenrör inte fungerar bildas blindgrenrör för rörsystemet. Termisk invasion av rörledningen från omgivningen kommer oundvikligen att leda till att det bildas ånghålor i blindröret (i vissa fall används ånghålor speciellt för att minska värmeinvasionen av den kryogena vätskan från omvärlden). I övergångstillståndet kommer trycket i rörledningen att stiga på grund av ventiljustering och andra orsaker. Under inverkan av tryckskillnaden kommer vätskan att fylla ångkammaren. Om ångan som genereras av förångningen av den kryogena vätskan på grund av värme inte är tillräcklig för att driva vätskan bakåt under fyllningsprocessen av gaskammaren, kommer vätskan alltid att fylla gaskammaren. Slutligen, efter att lufthåligheten fyllts, bildas ett snabbt bromsande tillstånd vid blindrörstätningen, vilket leder till ett kraftigt tryck nära tätningen.

Fyllningsprocessen för blindröret är indelad i tre steg. I det första steget drivs vätskan för att nå maximal fyllningshastighet under påverkan av tryckskillnaden tills trycket är balanserat. I det andra steget fortsätter vätskan att fyllas framåt på grund av tröghet. Vid denna tidpunkt kommer den omvända tryckskillnaden (trycket i gaskammaren ökar med fyllningsprocessen) att sakta ner vätskan. Det tredje steget är det snabba bromssteget, där tryckpåverkan är störst.

Att minska fyllningshastigheten och minska storleken på luftkaviteten kan användas för att eliminera eller begränsa den dynamiska belastningen som genereras under fyllningen av blindröret. För det långa rörledningssystemet kan vätskeflödets källa justeras smidigt i förväg för att minska flödeshastigheten, och ventilen kan stängas under en längre tid.

Strukturellt kan vi använda olika styrdelar för att förbättra vätskecirkulationen i blindgrenröret, minska storleken på lufthåligheten, införa lokalt motstånd vid ingången till blindgrenröret eller öka diametern på blindgrenröret för att minska fyllningshastigheten. Dessutom kommer punktskriftrörets längd och installationsläge att påverka den sekundära vattenstöten, så uppmärksamhet bör ägnas åt design och layout. Anledningen till att en ökning av rördiametern kommer att minska den dynamiska belastningen kan kvalitativt förklaras enligt följande: för blindgrenrörsfyllning begränsas grenrörsflödet av huvudrörsflödet, vilket kan antas vara ett fast värde under kvalitativ analys. Att öka grenrörets diameter motsvarar en ökning av tvärsnittsarean, vilket motsvarar en minskning av fyllningshastigheten, vilket leder till en minskning av belastningen.

Den instabila processen för ventilöppning

När ventilen är stängd leder värmeinträngning från omgivningen, särskilt genom köldbryggan, snabbt till att en luftkammare bildas framför ventilen. Efter att ventilen öppnats börjar ånga och vätskan röra sig, eftersom gasflödet är mycket högre än vätskeflödet. Ångan i ventilen öppnas inte helt efter evakueringen, vilket resulterar i ett snabbt tryckfall och vätskan drivs framåt under inverkan av tryckskillnaden. När vätskan stängs och inte öppnas helt i ventilen bildas en bromsning. Vid detta tillfälle uppstår vattenperkussion, vilket producerar en stark dynamisk belastning.

Det mest effektiva sättet att eliminera eller minska den dynamiska belastningen som genereras av den instabila processen vid ventilöppning är att minska arbetstrycket i övergångstillståndet, för att minska hastigheten på fyllningen av gaskammaren. Dessutom kommer användningen av mycket kontrollerbara ventiler, ändring av rörsektionens riktning och införande av en speciell bypass-ledning med liten diameter (för att minska gaskammarens storlek) att ha en effekt på att minska den dynamiska belastningen. I synnerhet bör det noteras att till skillnad från den dynamiska belastningsreduktionen när blindgrenröret fylls genom att öka blindgrenrörets diameter, för den instabila processen när ventilen öppnas, är en ökning av huvudrörets diameter likvärdig med att minska det enhetliga rörmotståndet, vilket kommer att öka flödeshastigheten i den fyllda luftkammaren och därmed öka vattenstötningsvärdet.

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.