Een onstabiel proces bij transmissie

Bij het transport van cryogene vloeistof via pijpleidingen veroorzaken de speciale eigenschappen en de procesvoering van cryogene vloeistof een reeks onstabiele processen die verschillen van die van vloeistof met normale temperatuur in de overgangstoestand vóór het bereiken van de stabiele toestand. Het onstabiele proces heeft ook een grote dynamische impact op de apparatuur, wat structurele schade kan veroorzaken. Zo veroorzaakte het vulsysteem voor vloeibare zuurstof van de Saturn V-transportraket in de Verenigde Staten ooit een breuk in de infuuslijn door de impact van het onstabiele proces bij het openen van de klep. Daarnaast komt het vaker voor dat het onstabiele proces schade veroorzaakt aan andere hulpapparatuur (zoals kleppen, balgen, enz.). Het onstabiele proces bij het transport van cryogene vloeistof via pijpleidingen omvat voornamelijk het vullen van blinde aftakkingen, het vullen na intermitterende vloeistofafvoer in de afvoerbuis en het onstabiele proces bij het openen van de klep die de luchtkamer aan de voorzijde heeft gevormd. Wat deze onstabiele processen gemeen hebben, is dat ze in essentie bestaan ​​uit het vullen van de dampruimte met cryogene vloeistof, wat leidt tot intense warmte- en massaoverdracht aan de tweefaseninterface, wat resulteert in scherpe schommelingen in de systeemparameters. Omdat het vulproces na intermitterende afvoer van vloeistof uit de afvoerbuis vergelijkbaar is met het instabiele proces bij het openen van de klep die de luchtkamer aan de voorkant heeft gevormd, analyseert het volgende alleen het instabiele proces wanneer de blinde aftakbuis wordt gevuld en wanneer de open klep wordt geopend.

Het onstabiele proces van het vullen van blinde vertakkingsbuizen

Om de veiligheid en besturing van het systeem te waarborgen, moeten naast de hoofdtransportleiding ook enkele hulpaftakkingen in het leidingsysteem worden aangebracht. Daarnaast zullen een veiligheidsventiel, afvoerklep en andere kleppen in het systeem de bijbehorende aftakkingen introduceren. Wanneer deze aftakkingen niet werken, worden er blinde aftakkingen in het leidingsysteem gevormd. De thermische indringing van de omgeving in de leiding zal onvermijdelijk leiden tot het ontstaan ​​van dampholtes in de blinde buis (in sommige gevallen worden dampholtes speciaal gebruikt om de warmte-indringing van de cryogene vloeistof van buitenaf te verminderen). In de overgangstoestand zal de druk in de leiding stijgen door klepverstelling en andere redenen. Onder invloed van het drukverschil zal de vloeistof de dampkamer vullen. Als tijdens het vullen van de gaskamer de stoom die door de verdamping van de cryogene vloeistof door warmte wordt gegenereerd, niet voldoende is om de vloeistof in de omgekeerde richting te stuwen, zal de vloeistof altijd de gaskamer vullen. Ten slotte, na het vullen van de luchtholte, ontstaat er een snelle remconditie bij de afdichting van de blinde buis, wat leidt tot een sterke druk nabij de afdichting.

Het vulproces van de blinde buis is verdeeld in drie fasen. In de eerste fase wordt de vloeistof onder invloed van het drukverschil naar de maximale vulsnelheid gedreven totdat de druk in evenwicht is. In de tweede fase blijft de vloeistof zich door traagheid naar voren vullen. Op dit moment zal het omgekeerde drukverschil (de druk in de gaskamer neemt toe met het vulproces) de vloeistof vertragen. De derde fase is de snelle remfase, waarin de drukimpact het grootst is.

Door de vulsnelheid te verlagen en de luchtruimte te verkleinen, kan de dynamische belasting die ontstaat tijdens het vullen van de blinde aftakking worden geëlimineerd of beperkt. Bij lange pijpleidingen kan de bron van de vloeistofstroom vooraf traploos worden aangepast om de stroomsnelheid te verlagen en de klep langdurig gesloten te houden.

Qua structuur kunnen we verschillende geleidingsonderdelen gebruiken om de vloeistofcirculatie in de blinde aftakking te verbeteren, de luchtspouw te verkleinen, lokale weerstand bij de ingang van de blinde aftakking te creëren of de diameter van de blinde aftakking te vergroten om de vulsnelheid te verlagen. Bovendien hebben de lengte en installatiepositie van de braillebuis invloed op de secundaire waterschok, dus aandacht is vereist voor het ontwerp en de lay-out. De reden waarom een ​​grotere buisdiameter de dynamische belasting vermindert, kan kwalitatief als volgt worden verklaard: voor het vullen van de blinde aftakking wordt de stroomsnelheid van de aftakking beperkt door de stroomsnelheid van de hoofdbuis, waarvan kan worden aangenomen dat deze een vaste waarde is tijdens de kwalitatieve analyse. Het vergroten van de diameter van de aftakking komt overeen met het vergroten van de dwarsdoorsnede, wat gelijk staat aan het verlagen van de vulsnelheid, wat leidt tot een vermindering van de belasting.

Het onstabiele proces van klepopening

Wanneer de klep gesloten is, leidt warmte-intrusie vanuit de omgeving, met name via de koudebrug, al snel tot de vorming van een luchtkamer vóór de klep. Nadat de klep geopend is, komen stoom en vloeistof in beweging. Omdat de gasstroom veel hoger is dan de vloeistofstroom, opent de stoom in de klep kort na het evacueren niet volledig, wat resulteert in een snelle drukval. Vloeistof wordt voortgestuwd door het drukverschil. Wanneer de vloeistof de klep sluit of niet volledig opent, ontstaan ​​er remcondities. Op dat moment treedt waterpercussie op, wat een sterke dynamische belasting veroorzaakt.

De meest effectieve manier om de dynamische belasting die wordt gegenereerd door het onstabiele proces van het openen van de klep te elimineren of te verminderen, is door de werkdruk in de overgangstoestand te verlagen om zo de vulsnelheid van de gaskamer te verlagen. Bovendien zullen het gebruik van zeer regelbare kleppen, het veranderen van de richting van de leidingsectie en het introduceren van een speciale bypass-leiding met een kleine diameter (om de gaskamer te verkleinen) de dynamische belasting verminderen. In het bijzonder moet worden opgemerkt dat, in tegenstelling tot de dynamische belastingsreductie wanneer de blinde aftakking wordt gevuld door de diameter van de blinde aftakking te vergroten, voor het onstabiele proces wanneer de klep wordt geopend, het vergroten van de diameter van de hoofdleiding gelijkstaat aan het verminderen van de uniforme leidingweerstand, wat de stroomsnelheid van de gevulde luchtkamer zal verhogen en daarmee de waterslagwaarde.

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.