Inleidingproductie

Met de ontwikkeling van cryogene technologie spelen cryogene vloeibare producten een belangrijke rol op vele gebieden, zoals de nationale economie, nationale defensie en wetenschappelijk onderzoek. De toepassing van cryogene vloeistof is gebaseerd op de effectieve en veilige opslag en het transport ervan. Het transport van cryogene vloeistof via pijpleidingen loopt door het hele proces van opslag en transport. Daarom is het van groot belang om de veiligheid en efficiëntie van het transport van cryogene vloeistoffen via pijpleidingen te waarborgen. Bij het transport van cryogene vloeistoffen is het noodzakelijk om het gas in de pijpleiding vóór de transmissie te vervangen, anders kan dit leiden tot operationele storingen. Het voorkoelproces is een onvermijdelijke schakel in het transport van cryogene vloeibare producten. Dit proces brengt sterke drukschokken en andere negatieve effecten met zich mee voor de pijpleiding. Bovendien zullen het geiserfenomeen in de verticale pijpleiding en de onstabiele werking van het systeem, zoals het vullen van blinde aftakkingen, het vullen na intervaldrainage en het vullen van de luchtkamer na het openen van de klep, verschillende mate van nadelige effecten op de apparatuur en de pijpleiding met zich meebrengen. Met het oog hierop bevat dit artikel een diepgaande analyse van de hierboven genoemde problemen, met de hoop via de analyse een oplossing te vinden.

Verplaatsing van gas in de leiding vóór transmissie

Met de ontwikkeling van cryogene technologie spelen cryogene vloeibare producten een belangrijke rol op vele gebieden, zoals de nationale economie, nationale defensie en wetenschappelijk onderzoek. De toepassing van cryogene vloeistof is gebaseerd op de effectieve en veilige opslag en het transport ervan. Het transport van cryogene vloeistof via pijpleidingen loopt door het hele proces van opslag en transport. Daarom is het van groot belang om de veiligheid en efficiëntie van het transport van cryogene vloeistoffen via pijpleidingen te waarborgen. Bij het transport van cryogene vloeistoffen is het noodzakelijk om het gas in de pijpleiding vóór de transmissie te vervangen, anders kan dit leiden tot operationele storingen. Het voorkoelproces is een onvermijdelijke schakel in het transport van cryogene vloeibare producten. Dit proces brengt sterke drukschokken en andere negatieve effecten met zich mee voor de pijpleiding. Bovendien zullen het geiserfenomeen in de verticale pijpleiding en de onstabiele werking van het systeem, zoals het vullen van blinde aftakkingen, het vullen na intervaldrainage en het vullen van de luchtkamer na het openen van de klep, verschillende mate van nadelige effecten op de apparatuur en de pijpleiding met zich meebrengen. Met het oog hierop bevat dit artikel een diepgaande analyse van de hierboven genoemde problemen, met de hoop via de analyse een oplossing te vinden.

Het voorkoelproces van de pijpleiding

In het gehele proces van cryogene vloeistoftransport via pijpleidingen vindt, voordat een stabiele transmissietoestand wordt bereikt, een voorkoelingsproces plaats, waarbij het leidingsysteem en de ontvangende apparatuur worden verwarmd, oftewel het voorkoelproces. Tijdens dit proces moeten de pijpleidingen en ontvangende apparatuur bestand zijn tegen aanzienlijke krimpspanning en stootdruk, en daarom moet dit proces worden gecontroleerd.

Laten we beginnen met een analyse van het proces.

Het hele voorkoelproces begint met een heftige verdamping en treedt vervolgens een tweefasenstroming op. Uiteindelijk treedt een eenfasestroming op nadat het systeem volledig is afgekoeld. Aan het begin van het voorkoelproces overschrijdt de wandtemperatuur duidelijk de verzadigingstemperatuur van de cryogene vloeistof en overschrijdt zelfs de bovengrenstemperatuur van de cryogene vloeistof – de ultieme oververhittingstemperatuur. Door warmteoverdracht wordt de vloeistof nabij de buiswand verhit en onmiddellijk verdampt, waardoor een dampfilm ontstaat die de buiswand volledig omhult. Dit betekent dat er filmkoken optreedt. Daarna, tijdens het voorkoelproces, daalt de temperatuur van de buiswand geleidelijk onder de grenstemperatuur voor oververhitting, waarna gunstige omstandigheden voor overgangskoken en borrelkoken ontstaan. Tijdens dit proces treden grote drukschommelingen op. Wanneer de voorkoeling tot een bepaald niveau wordt uitgevoerd, zullen de warmtecapaciteit van de pijpleiding en de warmte-invasie vanuit de omgeving de cryogene vloeistof niet tot de verzadigingstemperatuur verwarmen, waardoor een eenfasestroming ontstaat.

Tijdens het proces van intense verdamping ontstaan ​​dramatische stromings- en drukschommelingen. Tijdens dit hele proces van drukschommelingen is de maximale druk die ontstaat nadat de cryogene vloeistof direct de hete buis binnenkomt, de maximale amplitude tijdens het hele proces van drukschommelingen. De drukgolf kan de drukcapaciteit van het systeem verifiëren. Daarom wordt over het algemeen alleen de eerste drukgolf bestudeerd.

Nadat de klep is geopend, stroomt de cryogene vloeistof snel de pijpleiding in onder invloed van het drukverschil. De dampfilm die door verdamping wordt gegenereerd, scheidt de vloeistof van de pijpwand, waardoor een concentrische axiale stroming ontstaat. Omdat de weerstandscoëfficiënt van de damp zeer klein is, is de stroomsnelheid van de cryogene vloeistof zeer groot. Naarmate de vloeistof verder stroomt, neemt de temperatuur van de vloeistof toe door warmteabsorptie en geleidelijke stijging. De druk in de pijpleiding neemt toe en de vulsnelheid neemt af. Als de pijp lang genoeg is, moet de vloeistoftemperatuur op een gegeven moment verzadigd raken, waarna de vloeistof stopt met stromen. De warmte van de pijpwand in de cryogene vloeistof wordt volledig gebruikt voor verdamping. Op dit moment neemt de verdampingssnelheid sterk toe, wat resulteert in een drukverhoging in de pijpleiding die 1,5 tot 2 keer de inlaatdruk kan bereiken. Onder invloed van het drukverschil wordt een deel van de vloeistof teruggedreven naar de cryogene vloeistofopslagtank, waardoor de snelheid van de dampgeneratie afneemt. Omdat een deel van de damp die uit de uitlaat van de pijpleiding komt, daalt de druk in de pijpleiding. Na verloop van tijd zal de pijpleiding de vloeistof weer in de drukverschilcondities brengen, waarna het fenomeen zich herhaalt. In het volgende proces is de drukverhoging door de nieuwe vloeistof echter klein, omdat er een bepaalde druk heerst en een deel van de vloeistof zich in de pijp bevindt. De drukpiek zal dus kleiner zijn dan de eerste piek.

Tijdens het hele voorkoelproces moet het systeem niet alleen een grote drukgolfimpact doorstaan, maar ook een grote krimpspanning door kou. De combinatie van beide kan structurele schade aan het systeem veroorzaken, dus moeten de nodige maatregelen worden genomen om dit te beheersen.

Omdat de voorkoelstroom direct van invloed is op het voorkoelproces en de omvang van de koudekrimpspanning, kan het voorkoelproces worden geregeld door de voorkoelstroom te regelen. Het verstandige selectieprincipe voor de voorkoelstroom is om de voorkoeltijd te verkorten door een hogere voorkoelstroom te gebruiken, met als uitgangspunt dat drukfluctuaties en koudekrimpspanning het toegestane bereik van apparatuur en pijpleidingen niet overschrijden. Als de voorkoelstroom te laag is, zijn de isolatieprestaties van de pijpleiding niet optimaal en bereikt deze mogelijk nooit de koeltoestand.

Tijdens het voorkoelproces is het, vanwege de aanwezigheid van een tweefasenstroming, onmogelijk om de werkelijke stroomsnelheid te meten met een gewone flowmeter. Deze kan dus niet worden gebruikt om de voorkoelstroom te regelen. We kunnen de grootte van de stroomsnelheid echter indirect beoordelen door de tegendruk in het ontvangende vat te controleren. Onder bepaalde omstandigheden kan de relatie tussen de tegendruk in het ontvangende vat en de voorkoelstroom analytisch worden bepaald. Wanneer het voorkoelproces overgaat naar een eenfasestroming, kan de werkelijke stroomsnelheid, gemeten door de flowmeter, worden gebruikt om de voorkoelstroom te regelen. Deze methode wordt vaak gebruikt om de vulling van cryogene vloeibare brandstof voor raketten te regelen.

De verandering van de tegendruk van het ontvangstvat komt overeen met het volgende voorkoelproces, wat kan worden gebruikt om de voorkoelfase kwalitatief te beoordelen: wanneer de afvoercapaciteit van het ontvangstvat constant is, zal de tegendruk snel toenemen door de heftige verdamping van de cryogene vloeistof, en vervolgens geleidelijk afnemen naarmate de temperatuur van het ontvangstvat en de pijpleiding daalt. Op dit moment neemt de voorkoelcapaciteit toe.

Voor andere vragen kijk ik uit naar het volgende artikel!

HL Cryogene Apparatuur

HL Cryogenic Equipment, opgericht in 1992, is een merk van HL Cryogenic Equipment Company (Cryogenic Equipment Co., Ltd). HL Cryogenic Equipment richt zich op het ontwerp en de productie van hoogvacuümgeïsoleerde cryogene leidingsystemen en bijbehorende ondersteunende apparatuur om te voldoen aan de diverse behoeften van klanten. De vacuümgeïsoleerde leidingen en flexibele slangen zijn vervaardigd uit hoogvacuüm en meerlaags, gezeefd met speciale isolatiematerialen. Ze ondergaan een reeks uiterst strenge technische behandelingen en een hoogvacuümbehandeling. Deze behandelingen worden gebruikt voor het transport van vloeibare zuurstof, vloeibare stikstof, vloeibaar argon, vloeibare waterstof, vloeibaar helium, vloeibaar ethyleengas (LEG) en vloeibaar aardgas (LNG).

De productseries vacuümomhulde buizen, vacuümomhulde slangen, vacuümomhulde kleppen en fasescheiders van HL Cryogenic Equipment Company, die een reeks uiterst strenge technische behandelingen hebben ondergaan, worden gebruikt voor het overbrengen van vloeibare zuurstof, vloeibare stikstof, vloeibaar argon, vloeibare waterstof, vloeibaar helium, LEG en LNG. Deze producten worden gebruikt voor cryogene apparatuur (bijv. cryogene tanks, dewarvaten en coldboxen etc.) in de sectoren luchtscheiding, gassen, luchtvaart, elektronica, supergeleiders, chips, automatisering, assemblage, levensmiddelen en dranken, farmacie, ziekenhuizen, biobanken, rubber, productie van nieuwe materialen, chemische technologie, ijzer en staal en wetenschappelijk onderzoek etc.