Uvoddukcija

Razvojem kriogene tehnologije, kriogeni tečni proizvodi igraju važnu ulogu u mnogim oblastima kao što su nacionalna ekonomija, nacionalna odbrana i naučna istraživanja. Primjena kriogenih tečnosti zasniva se na efikasnom i sigurnom skladištenju i transportu kriogenih tečnih proizvoda, a cjevovodni transport kriogene tečnosti prolazi kroz cijeli proces skladištenja i transporta. Stoga je veoma važno osigurati sigurnost i efikasnost transporta kriogenih tečnosti cjevovodom. Za transport kriogenih tečnosti, potrebno je zamijeniti gas u cjevovodu prije transporta, u suprotnom može doći do operativnog kvara. Proces prethodnog hlađenja je neizbježna karika u procesu transporta kriogenih tečnih proizvoda. Ovaj proces će donijeti jake udare pritiska i druge negativne efekte na cjevovod. Pored toga, fenomen gejzira u vertikalnom cjevovodu i fenomen nestabilnog rada sistema, kao što je punjenje slijepih cijevi, punjenje nakon intervalnog pražnjenja i punjenje zračne komore nakon otvaranja ventila, donijet će različite stepene negativnih efekata na opremu i cjevovod. S obzirom na to, ovaj rad daje detaljnu analizu gore navedenih problema i nada se da će kroz analizu pronaći rješenje.

Pomjeranje plina u liniji prije prijenosa

Razvojem kriogene tehnologije, kriogeni tečni proizvodi igraju važnu ulogu u mnogim oblastima kao što su nacionalna ekonomija, nacionalna odbrana i naučna istraživanja. Primjena kriogenih tečnosti zasniva se na efikasnom i sigurnom skladištenju i transportu kriogenih tečnih proizvoda, a cjevovodni transport kriogene tečnosti prolazi kroz cijeli proces skladištenja i transporta. Stoga je veoma važno osigurati sigurnost i efikasnost transporta kriogenih tečnosti cjevovodom. Za transport kriogenih tečnosti, potrebno je zamijeniti gas u cjevovodu prije transporta, u suprotnom može doći do operativnog kvara. Proces prethodnog hlađenja je neizbježna karika u procesu transporta kriogenih tečnih proizvoda. Ovaj proces će donijeti jake udare pritiska i druge negativne efekte na cjevovod. Pored toga, fenomen gejzira u vertikalnom cjevovodu i fenomen nestabilnog rada sistema, kao što je punjenje slijepih cijevi, punjenje nakon intervalnog pražnjenja i punjenje zračne komore nakon otvaranja ventila, donijet će različite stepene negativnih efekata na opremu i cjevovod. S obzirom na to, ovaj rad daje detaljnu analizu gore navedenih problema i nada se da će kroz analizu pronaći rješenje.

Proces predhlađenja cjevovoda

U cijelom procesu transporta kriogene tečnosti kroz cjevovod, prije uspostavljanja stabilnog stanja prenosa, dolazi do prethodnog hlađenja i zagrijavanja cjevovoda i prijemne opreme, odnosno procesa prethodnog hlađenja. U ovom procesu, cjevovod i prijemna oprema moraju izdržati značajna naprezanja usljed skupljanja i udarnog pritiska, te ih je potrebno kontrolisati.

Počnimo s analizom procesa.

Cijeli proces predhlađenja započinje burnim procesom isparavanja, a zatim se pojavljuje dvofazni tok. Konačno, nakon što se sistem potpuno ohladi, pojavljuje se jednofazni tok. Na početku procesa predhlađenja, temperatura zida očigledno prelazi temperaturu zasićenja kriogene tečnosti, pa čak i prelazi gornju graničnu temperaturu kriogene tečnosti - krajnju temperaturu pregrijavanja. Zbog prijenosa toplote, tečnost u blizini zida cijevi se zagrijava i trenutno isparava, formirajući film pare, koji u potpunosti okružuje zid cijevi, odnosno dolazi do ključanja filma. Nakon toga, procesom predhlađenja, temperatura zida cijevi postepeno pada ispod granične temperature pregrijavanja, a zatim se stvaraju povoljni uslovi za prelazno ključanje i ključanje u mjehurićima. Tokom ovog procesa dolazi do velikih fluktuacija pritiska. Kada se predhlađenje provede do određene faze, toplotni kapacitet cjevovoda i prodor toplote okoline neće zagrijati kriogenu tečnost do temperature zasićenja, te će se pojaviti stanje jednofaznog toka.

U procesu intenzivnog isparavanja, generirat će se dramatične fluktuacije protoka i pritiska. U cijelom procesu fluktuacija pritiska, maksimalni pritisak koji se formira prvi put nakon što kriogena tečnost direktno uđe u vruću cijev predstavlja maksimalnu amplitudu u cijelom procesu fluktuacije pritiska, a talas pritiska može potvrditi kapacitet sistema pod pritiskom. Stoga se generalno proučava samo prvi talas pritiska.

Nakon otvaranja ventila, kriogena tečnost brzo ulazi u cjevovod pod djelovanjem razlike pritiska, a film pare koji nastaje isparavanjem odvaja tečnost od zida cijevi, formirajući koncentrični aksijalni tok. Budući da je koeficijent otpora pare vrlo mali, brzina protoka kriogene tečnosti je vrlo velika. Kako se cijev kreće naprijed, temperatura tečnosti zbog apsorpcije toplote postepeno raste, shodno tome, pritisak u cjevovodu se povećava, a brzina punjenja se usporava. Ako je cijev dovoljno dugačka, temperatura tečnosti mora u nekom trenutku dostići zasićenje, u kom trenutku tečnost prestaje da se širi. Toplota sa zida cijevi u kriogenu tečnost se koristi za isparavanje, u ovom trenutku brzina isparavanja se znatno povećava, a pritisak u cjevovodu se također povećava i može dostići 1,5 ~ 2 puta veći ulazni pritisak. Pod djelovanjem razlike pritiska, dio tečnosti će biti potisnut nazad u kriogeni rezervoar za skladištenje tečnosti, što rezultira smanjenjem brzine stvaranja pare. Zbog pada pritiska u cijevi, dio pare koja se stvara na izlazu iz cijevi vraća tečnost u prvobitne uslove. Nakon određenog vremena, tečnost u cjevovodu ponovo dolazi u uslove razlike pritiska. Pojava će se ponovo pojaviti i ponoviti. Međutim, u sljedećem procesu, zbog određenog pritiska i dijela tečnosti u cijevi, porast pritiska uzrokovan novom tečnošću je mali, pa će vrh pritiska biti manji od prvog vrha.

U cijelom procesu predhlađenja, sistem ne samo da mora podnijeti veliki udar pritiska, već i veliki napon skupljanja usljed hladnoće. Kombinirano djelovanje ta dva faktora može uzrokovati strukturna oštećenja sistema, pa treba poduzeti potrebne mjere za kontrolu.

Budući da brzina protoka predhlađenja direktno utiče na proces predhlađenja i veličinu napona hladnog skupljanja, proces predhlađenja se može kontrolisati kontrolom brzine protoka predhlađenja. Razuman princip odabira brzine protoka predhlađenja je skraćivanje vremena predhlađenja korištenjem veće brzine protoka predhlađenja, pod pretpostavkom da fluktuacije pritiska i napon hladnog skupljanja ne prelaze dozvoljeni raspon opreme i cjevovoda. Ako je brzina protoka predhlađenja premala, performanse izolacije cjevovoda nisu dobre za cjevovod, možda nikada neće dostići stanje hlađenja.

U procesu predhlađenja, zbog pojave dvofaznog protoka, nemoguće je izmjeriti stvarni protok običnim mjeračem protoka, tako da se on ne može koristiti za vođenje kontrole protoka predhlađenja. Ali indirektno možemo procijeniti veličinu protoka praćenjem povratnog pritiska prijemne posude. Pod određenim uslovima, odnos između povratnog pritiska prijemne posude i protoka predhlađenja može se odrediti analitičkom metodom. Kada proces predhlađenja napreduje do stanja jednofaznog protoka, stvarni protok koji mjeri mjerač protoka može se koristiti za vođenje kontrole protoka predhlađenja. Ova metoda se često koristi za kontrolu punjenja kriogenog tečnog goriva za rakete.

Promjena povratnog pritiska prijemne posude odgovara procesu predhlađenja na sljedeći način, što se može koristiti za kvalitativnu procjenu faze predhlađenja: kada je ispušni kapacitet prijemne posude konstantan, povratni pritisak će se prvo brzo povećati zbog burnog isparavanja kriogene tečnosti, a zatim će postepeno opadati sa smanjenjem temperature prijemne posude i cjevovoda. U ovom trenutku, kapacitet predhlađenja se povećava.

Za ostala pitanja, pogledajte sljedeći članak!

HL kriogena oprema

HL Cryogenic Equipment, osnovan 1992. godine, je brend povezan sa HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co.,Ltd. HL Cryogenic Equipment je posvećen dizajnu i proizvodnji kriogenih cjevovodnih sistema izoliranih pod visokim vakuumom i srodne prateće opreme kako bi zadovoljio različite potrebe kupaca. Vakuumski izolirane cijevi i fleksibilna crijeva izrađeni su od visokovakuumskih i višeslojnih višeslojnih specijalnih izoliranih materijala, te prolaze kroz niz izuzetno strogih tehničkih tretmana i tretmana visokim vakuumom, koji se koriste za prenos tečnog kiseonika, tečnog azota, tečnog argona, tečnog vodonika, tečnog helija, tečnog etilena (LEG) i tečnog prirodnog gasa (LNG).

Serija proizvoda vakuumski obloženih cijevi, vakuumski obloženih crijeva, vakuumski obloženih ventila i faznih separatora u kompaniji HL Cryogenic Equipment, koja je prošla niz izuzetno strogih tehničkih tretmana, koristi se za prenos tečnog kiseonika, tečnog azota, tečnog argona, tečnog vodonika, tečnog helijuma, LEG i LNG, a ovi proizvodi se servisiraju za kriogenu opremu (npr. kriogene rezervoare, Dewarove posude i hladne kutije itd.) u industrijama separacije vazduha, gasova, avijacije, elektronike, superprovodnika, čipova, automatizacije, prehrambene i pićarske industrije, farmacije, bolnica, biobanki, gume, proizvodnje novih materijala, hemijskog inženjerstva, željeza i čelika, naučnih istraživanja itd.