Introductie

Met de ontwikkeling van cryogene technologie spelen cryogene vloeibare producten een belangrijke rol op veel gebieden, zoals de nationale economie, nationale defensie en wetenschappelijk onderzoek. De toepassing van cryogene vloeistof is gebaseerd op de effectieve en veilige opslag en transport van cryogene vloeibare producten, en de pijplijntransmissie van cryogene vloeistof loopt door het hele proces van opslag en transport. Daarom is het erg belangrijk om de veiligheid en efficiëntie van de transmissie van cryogene vloeistofpijpleidingen te garanderen. Voor het transport van cryogene vloeistoffen is het noodzakelijk om het gas in de pijpleiding vóór het transport te vervangen, anders kan dit operationele storingen veroorzaken. Het voorkoelproces is een onvermijdelijke schakel in het proces van het transport van cryogene vloeibare producten. Dit proces zal een sterke drukschok en andere negatieve effecten op de pijpleiding met zich meebrengen. Bovendien zullen het geiserfenomeen in de verticale pijpleiding en het onstabiele fenomeen van de werking van het systeem, zoals het vullen van blinde aftakleidingen, het vullen na intervaldrainage en het vullen van de luchtkamer na het openen van de klep, verschillende graden van nadelige effecten op de apparatuur en pijpleiding met zich meebrengen. . Met het oog hierop maakt dit artikel een diepgaande analyse van de bovengenoemde problemen, en hoopt door middel van de analyse de 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 veel gebieden, zoals de nationale economie, nationale defensie en wetenschappelijk onderzoek. De toepassing van cryogene vloeistof is gebaseerd op de effectieve en veilige opslag en transport van cryogene vloeibare producten, en de pijplijntransmissie van cryogene vloeistof loopt door het hele proces van opslag en transport. Daarom is het erg belangrijk om de veiligheid en efficiëntie van de transmissie van cryogene vloeistofpijpleidingen te garanderen. Voor het transport van cryogene vloeistoffen is het noodzakelijk om het gas in de pijpleiding vóór het transport te vervangen, anders kan dit operationele storingen veroorzaken. Het voorkoelproces is een onvermijdelijke schakel in het proces van het transport van cryogene vloeibare producten. Dit proces zal een sterke drukschok en andere negatieve effecten op de pijpleiding met zich meebrengen. Bovendien zullen het geiserfenomeen in de verticale pijpleiding en het onstabiele fenomeen van de werking van het systeem, zoals het vullen van blinde aftakleidingen, het vullen na intervaldrainage en het vullen van de luchtkamer na het openen van de klep, verschillende graden van nadelige effecten op de apparatuur en pijpleiding met zich meebrengen. . Met het oog hierop maakt dit artikel een diepgaande analyse van de bovengenoemde problemen, en hoopt door middel van de analyse de oplossing te vinden.

Het voorkoelproces van de pijpleiding

In het hele proces van transmissie van cryogene vloeistofpijpleidingen zal er, voordat een stabiele transmissietoestand wordt bereikt, een voorkoel- en heet leidingsysteem en ontvangstapparatuurproces zijn, dat wil zeggen het voorkoelproces. In dit proces moeten de pijpleiding en de ontvangende apparatuur bestand zijn tegen aanzienlijke krimpspanningen en impactdruk, dus deze moeten worden gecontroleerd.

Laten we beginnen met een analyse van het proces.

Het hele voorkoelproces begint met een gewelddadig verdampingsproces en verschijnt dan in twee fasen. Tenslotte ontstaat er eenfasige stroming 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 uiteindelijke oververhittingstemperatuur. Als gevolg van warmteoverdracht wordt de vloeistof nabij de buiswand verwarmd en onmiddellijk verdampt om een ​​dampfilm te vormen, die de buiswand volledig omringt, dat wil zeggen dat er filmkoken optreedt. Daarna daalt de temperatuur van de buiswand tijdens het voorkoelproces geleidelijk onder de limietoververhittingstemperatuur, en vervolgens worden gunstige omstandigheden voor overgangskoken en bellenkoken gevormd. Tijdens dit proces treden grote drukschommelingen op. Wanneer het voorkoelen tot een bepaald stadium wordt uitgevoerd, zullen de warmtecapaciteit van de pijpleiding en de warmte-invasie van de omgeving de cryogene vloeistof niet tot de verzadigingstemperatuur verwarmen en zal de toestand van eenfasige stroming verschijnen.

Tijdens het proces van intense verdamping zullen dramatische stroom- en drukschommelingen worden gegenereerd. In het hele proces van drukschommelingen is de maximale druk die voor het eerst wordt gevormd nadat de cryogene vloeistof rechtstreeks de hete pijp binnenkomt, de maximale amplitude in het hele proces van drukschommelingen, en de drukgolf kan de drukcapaciteit van het systeem verifiëren. Daarom wordt doorgaans alleen de eerste drukgolf bestudeerd.

Nadat de klep is geopend, komt de cryogene vloeistof snel de pijpleiding binnen onder invloed van drukverschil, en de door verdamping gegenereerde dampfilm scheidt de vloeistof van de pijpwand en vormt een concentrische axiale stroom. Omdat de weerstandscoëfficiënt van de damp erg klein is, dus de stroomsnelheid van de cryogene vloeistof is erg groot, met de voorwaartse voortgang zal de temperatuur van de vloeistof als gevolg van warmteabsorptie geleidelijk stijgen, dienovereenkomstig neemt de druk in de pijpleiding toe en neemt de vulsnelheid af omlaag. Als de leiding lang genoeg is, moet de vloeistoftemperatuur op een gegeven moment verzadiging bereiken, waarna de vloeistof niet meer verder beweegt. De warmte van de pijpwand in de cryogene vloeistof wordt allemaal gebruikt voor verdamping, op dit moment wordt de verdampingssnelheid aanzienlijk verhoogd, de druk in de pijpleiding wordt ook verhoogd en kan 1,5 ~ 2 keer de inlaatdruk bereiken. Onder invloed van het drukverschil wordt een deel van de vloeistof teruggedreven naar de cryogene vloeistofopslagtank, waardoor de snelheid van de dampgeneratie kleiner wordt, en omdat een deel van de damp die wordt gegenereerd door de afvoer van de pijpuitlaat, de drukval in de pijp daalt, nadat Na verloop van tijd zal de pijpleiding de vloeistof herstellen in de omstandigheden van het drukverschil, het fenomeen zal opnieuw verschijnen, dus herhaald. Omdat er in het volgende proces een bepaalde druk en een deel van de vloeistof in de leiding aanwezig is, is de drukstijging veroorzaakt door de nieuwe vloeistof echter klein, waardoor de drukpiek kleiner zal zijn dan de eerste piek.

Tijdens het hele proces van voorkoeling moet het systeem niet alleen een grote drukgolfimpact verdragen, maar ook een grote krimpspanning als gevolg van kou. De gecombineerde actie van deze twee kan structurele schade aan het systeem veroorzaken, dus de nodige maatregelen moeten worden genomen om dit onder controle te houden.

Omdat het voorkoeldebiet rechtstreeks van invloed is op het voorkoelproces en de omvang van de koudekrimpspanning, kan het voorkoelproces worden geregeld door het voorkoeldebiet te regelen. Het redelijke selectieprincipe van het voorkoeldebiet is het verkorten van de voorkoeltijd door een groter voorkoeldebiet te gebruiken, met als uitgangspunt dat de drukschommelingen en koudekrimpspanning het toegestane bereik van apparatuur en pijpleidingen niet overschrijden. Als het voorkoeldebiet te klein is, zijn de isolatieprestaties van de pijpleiding niet goed voor de pijpleiding; deze bereikt mogelijk nooit de koeltoestand.

Tijdens het voorkoelingsproces is het, vanwege het optreden van tweefasige stroming, onmogelijk om het werkelijke debiet te meten met de gewone debietmeter, zodat deze niet kan worden gebruikt om de regeling van het voorkoelingsdebiet te sturen. Maar we kunnen de omvang van de stroom indirect beoordelen door de tegendruk van het ontvangende vat te monitoren. Onder bepaalde omstandigheden kan de relatie tussen de tegendruk van het ontvangende vat en de voorkoelstroom worden bepaald door middel van een analytische methode. Wanneer het voorkoelproces overgaat naar de eenfasige stroomtoestand, kan de feitelijke stroom gemeten door de stroommeter worden gebruikt om de regeling van de voorkoelstroom te sturen. Deze methode wordt vaak gebruikt om het vullen van cryogene vloeibare stuwstof voor raketten te regelen.

De verandering van de tegendruk van het ontvangende vat komt als volgt overeen met het voorkoelproces, dat kan worden gebruikt om de voorkoelfase kwalitatief te beoordelen: wanneer de uitlaatcapaciteit van het ontvangende vat constant is, zal de tegendruk snel toenemen als gevolg van de gewelddadige verdamping van de cryogene vloeistof in eerste instantie, en dan geleidelijk terugvallen met de afname van de temperatuur van het ontvangende vat en de pijpleiding. Op dit moment neemt de voorkoelcapaciteit toe.

Afgestemd op het volgende artikel voor andere vragen！

HL cryogene apparatuur

HL Cryogenic Equipment, opgericht in 1992, is een merk dat is aangesloten bij HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd. HL Cryogenic Equipment zet zich in voor het ontwerp en de productie van het hoogvacuüm geïsoleerde cryogene leidingsysteem en aanverwante ondersteunende apparatuur om aan de verschillende behoeften van klanten te voldoen. De vacuümgeïsoleerde buis en flexibele slang zijn gemaakt van speciaal geïsoleerd hoogvacuüm- en meerlaags multi-schermmateriaal en ondergaan een reeks extreem strikte technische behandelingen en hoogvacuümbehandeling, die wordt gebruikt voor het overbrengen van vloeibare zuurstof, vloeibare stikstof , vloeibaar argon, vloeibare waterstof, vloeibaar helium, vloeibaar ethyleengas LEG en vloeibaar aardgas LNG.

De productseries Vacuümmantelpijpen, Vacuümmantelslangen, Vacuümmantelkleppen en Fasescheiders van HL Cryogenic Equipment Company, die een reeks uiterst strikte technische behandelingen hebben ondergaan, worden gebruikt voor het overbrengen van vloeibare zuurstof, vloeibare stikstof, vloeibaar argon, vloeibare waterstof, vloeibaar helium, LEG en LNG, en deze producten worden onderhouden voor cryogene apparatuur (bijv. cryogene tanks, dewars en coldboxen enz.) in industrieën van luchtscheiding, gassen, luchtvaart, elektronica, supergeleider, chips, automatiseringsassemblage, voedsel- en drank, apotheek, ziekenhuis, biobank, rubber, productie van nieuwe materialen, chemische technologie, ijzer en staal, en wetenschappelijk onderzoek enz.