Nestabilan proces u prenosu

U procesu prenosa kriogene tečnosti cjevovodom, posebna svojstva i proces rada kriogene tečnosti uzrokovat će niz nestabilnih procesa koji se razlikuju od procesa fluida normalne temperature u prelaznom stanju prije uspostavljanja stabilnog stanja. Nestabilan proces također donosi veliki dinamički utjecaj na opremu, što može uzrokovati strukturna oštećenja. Na primjer, sistem punjenja tečnim kiseonikom transportne rakete Saturn V u Sjedinjenim Državama jednom je uzrokovao pucanje infuzijske linije zbog utjecaja nestabilnog procesa prilikom otvaranja ventila. Pored toga, nestabilan proces je češći uzrok oštećenja druge pomoćne opreme (kao što su ventili, mijehovi itd.). Nestabilan proces u procesu prenosa kriogene tečnosti cjevovodom uglavnom uključuje punjenje slijepe grane cijevi, punjenje nakon povremenog ispuštanja tečnosti u odvodnu cijev i nestabilan proces prilikom otvaranja ventila koji je formirao zračnu komoru u prednjem dijelu. Ono što je zajedničko ovim nestabilnim procesima je da je njihova suština punjenje parne šupljine kriogenom tečnošću, što dovodi do intenzivnog prijenosa topline i mase na dvofaznom graničniku, što rezultira naglim fluktuacijama parametara sistema. Budući da je proces punjenja nakon povremenog ispuštanja tekućine iz odvodne cijevi sličan nestabilnom procesu pri otvaranju ventila koji je formirao zračnu komoru sprijeda, u nastavku se analizira nestabilan proces samo kada je slijepa grana cijevi napunjena i kada je otvoreni ventil otvoren.

Nestabilan proces punjenja slijepih cijevi

Radi sigurnosti i kontrole sistema, pored glavne transportne cijevi, u cjevovodni sistem treba postaviti i neke pomoćne ogranke cijevi. Pored toga, sigurnosni ventil, ispusni ventil i drugi ventili u sistemu će uvoditi odgovarajuće ogranke cijevi. Kada ove ogranke ne rade, formiraju se slijepe ogranke za cjevovodni sistem. Termička invazija okolne sredine u cjevovod neminovno će dovesti do postojanja parnih šupljina u slijepoj cijevi (u nekim slučajevima, parne šupljine se posebno koriste za smanjenje toplotne invazije kriogene tečnosti iz vanjskog svijeta). U prelaznom stanju, pritisak u cjevovodu će porasti zbog podešavanja ventila i drugih razloga. Pod djelovanjem razlike pritiska, tečnost će ispuniti parnu komoru. Ako u procesu punjenja gasne komore, para generisana isparavanjem kriogene tečnosti usljed toplote nije dovoljna za obrnuto kretanje tečnosti, tečnost će uvijek ispunjavati gasnu komoru. Konačno, nakon punjenja vazdušne šupljine, na zaptivci slijepe cijevi se formira stanje brzog kočenja, što dovodi do naglog pritiska u blizini zaptivke.

Proces punjenja slijepe cijevi podijeljen je u tri faze. U prvoj fazi, tekućina se pod djelovanjem razlike pritiska pomiče do maksimalne brzine punjenja sve dok se pritisak ne izjednači. U drugoj fazi, zbog inercije, tekućina nastavlja s punjenjem naprijed. U ovom trenutku, obrnuta razlika pritiska (pritisak u plinskoj komori raste s procesom punjenja) usporava tekućinu. Treća faza je faza brzog kočenja, u kojoj je utjecaj pritiska najveći.

Smanjenje brzine punjenja i smanjenje veličine zračne šupljine može se koristiti za eliminaciju ili ograničavanje dinamičkog opterećenja nastalog tokom punjenja slijepe grane cijevi. Kod dugog cjevovodnog sistema, izvor protoka tekućine može se glatko podesiti unaprijed kako bi se smanjila brzina protoka, a ventil se može zatvoriti duže vrijeme.

Što se tiče strukture, možemo koristiti različite vodeće dijelove kako bismo poboljšali cirkulaciju tekućine u slijepoj grani cijevi, smanjili veličinu zračne šupljine, uveli lokalni otpor na ulazu u slijepu granu cijevi ili povećali promjer slijepe grane cijevi kako bismo smanjili brzinu punjenja. Osim toga, dužina i položaj ugradnje cijevi za Brailleovo pismo utjecat će na sekundarni vodeni udar, pa treba obratiti pažnju na dizajn i raspored. Razlog zašto povećanje promjera cijevi smanjuje dinamičko opterećenje može se kvalitativno objasniti na sljedeći način: za punjenje slijepe grane cijevi, protok u grani cijevi je ograničen protokom u glavnoj cijevi, što se može pretpostaviti kao fiksna vrijednost tokom kvalitativne analize. Povećanje promjera grane cijevi ekvivalentno je povećanju površine poprečnog presjeka, što je ekvivalentno smanjenju brzine punjenja, što dovodi do smanjenja opterećenja.

Nestabilan proces otvaranja ventila

Kada je ventil zatvoren, prodor toplote iz okoline, posebno kroz termalni most, brzo dovodi do stvaranja vazdušne komore ispred ventila. Nakon otvaranja ventila, para i tečnost počinju da se kreću, jer je protok gasa mnogo veći od protoka tečnosti, para u ventilu se ne otvara u potpunosti ubrzo nakon evakuacije, što rezultira brzim padom pritiska. Tečnost se pod dejstvom razlike pritiska kreće napred. Kada se tečnost zatvori, a ventil se ne otvori u potpunosti, stvoriće se uslovi kočenja. U ovom trenutku dolazi do udara vode, što stvara snažno dinamičko opterećenje.

Najefikasniji način za eliminisanje ili smanjenje dinamičkog opterećenja generisanog nestabilnim procesom otvaranja ventila jeste smanjenje radnog pritiska u prelaznom stanju, kako bi se smanjila brzina punjenja gasne komore. Pored toga, upotreba visoko upravljivih ventila, promjena smjera dijela cijevi i uvođenje posebnog obilaznog cjevovoda malog promjera (radi smanjenja veličine gasne komore) uticaće na smanjenje dinamičkog opterećenja. Posebno treba napomenuti da, za razliku od smanjenja dinamičkog opterećenja kada se slijepa grana cijevi puni povećanjem promjera slijepe grane cijevi, za nestabilan proces kada se ventil otvara, povećanje promjera glavne cijevi ekvivalentno je smanjenju ujednačenog otpora cijevi, što će povećati brzinu protoka napunjene vazdušne komore, a time i vrijednost udara vode.

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.