Introduccióducció

Amb el desenvolupament de la tecnologia criogènica, els productes líquids criogènics han jugat un paper important en molts camps com l'economia nacional, la defensa nacional i la investigació científica. L'aplicació del líquid criogènic es basa en l'emmagatzematge i el transport efectius i segurs de productes líquids criogènics, i la transmissió de líquids criogènics per canalització transcorre per tot el procés d'emmagatzematge i transport. Per tant, és molt important garantir la seguretat i l'eficiència de la transmissió de la canonada de líquids criogènics. Per a la transmissió de líquids criogènics, és necessari reemplaçar el gas a la canonada abans de la transmissió, en cas contrari pot provocar una fallada operativa. El procés de prerefrigeració és un enllaç inevitable en el procés de transport de productes líquids criogènics. Aquest procés comportarà un fort xoc de pressió i altres efectes negatius a la canonada. A més, el fenomen del guèiser a la canonada vertical i el fenomen inestable del funcionament del sistema, com ara l'ompliment de tubs de branca cega, l'ompliment després del drenatge d'intervals i l'ompliment de la cambra d'aire després de l'obertura de la vàlvula, provocaran diferents graus d'efectes adversos en l'equip i la canonada. . Davant d'això, aquest article fa una anàlisi en profunditat dels problemes anteriors, i espera trobar la solució a través de l'anàlisi.

Desplaçament de gas en línia abans de la transmissió

Amb el desenvolupament de la tecnologia criogènica, els productes líquids criogènics han jugat un paper important en molts camps com l'economia nacional, la defensa nacional i la investigació científica. L'aplicació del líquid criogènic es basa en l'emmagatzematge i el transport efectius i segurs de productes líquids criogènics, i la transmissió de líquids criogènics per canalització transcorre per tot el procés d'emmagatzematge i transport. Per tant, és molt important garantir la seguretat i l'eficiència de la transmissió de la canonada de líquids criogènics. Per a la transmissió de líquids criogènics, és necessari reemplaçar el gas a la canonada abans de la transmissió, en cas contrari pot provocar una fallada operativa. El procés de prerefrigeració és un enllaç inevitable en el procés de transport de productes líquids criogènics. Aquest procés comportarà un fort xoc de pressió i altres efectes negatius a la canonada. A més, el fenomen del guèiser a la canonada vertical i el fenomen inestable del funcionament del sistema, com ara l'ompliment de tubs de branca cega, l'ompliment després del drenatge d'intervals i l'ompliment de la cambra d'aire després de l'obertura de la vàlvula, provocaran diferents graus d'efectes adversos en l'equip i la canonada. . Davant d'això, aquest article fa una anàlisi en profunditat dels problemes anteriors, i espera trobar la solució a través de l'anàlisi.

El procés de prerefrigerament de la canonada

En tot el procés de transmissió de canonades de líquids criogènics, abans d'establir un estat de transmissió estable, hi haurà un sistema de prerefrigeració i un sistema de canonades calentes i un procés d'equip receptor, és a dir, el procés de prerefrigeració. En aquest procés, la canonada i l'equip receptor suporten una tensió considerable de contracció i pressió d'impacte, per la qual cosa s'ha de controlar.

Comencem amb una anàlisi del procés.

Tot el procés de prerefrigeració comença amb un procés de vaporització violent, i després apareix un flux de dues fases. Finalment, apareix un flux monofàsic després que el sistema es refredi completament. Al començament del procés de prerefrigeració, la temperatura de la paret òbviament supera la temperatura de saturació del líquid criogènic i fins i tot supera la temperatura límit superior del líquid criogènic: la temperatura de sobreescalfament final. A causa de la transferència de calor, el líquid a prop de la paret del tub s'escalfa i es vaporitza instantàniament per formar una pel·lícula de vapor, que envolta completament la paret del tub, és a dir, es produeix l'ebullició de la pel·lícula. Després d'això, amb el procés de prerefrigerament, la temperatura de la paret del tub baixa gradualment per sota de la temperatura límit de sobreescalfament i, a continuació, es formen condicions favorables per a l'ebullició de transició i l'ebullició de bombolles. Durant aquest procés es produeixen grans fluctuacions de pressió. Quan el prerefrigerament es porta a terme fins a una determinada etapa, la capacitat calorífica de la canonada i la invasió de calor de l'entorn no escalfaran el líquid criogènic a la temperatura de saturació i apareixerà l'estat de flux monofàsic.

En el procés de vaporització intensa es generaran dramàtiques fluctuacions de flux i pressió. En tot el procés de fluctuacions de pressió, la pressió màxima formada per primera vegada després que el líquid criogènic entri directament a la canonada calenta és l'amplitud màxima en tot el procés de fluctuació de pressió i l'ona de pressió pot verificar la capacitat de pressió del sistema. Per tant, només s'estudia generalment la primera ona de pressió.

Després d'obrir la vàlvula, el líquid criogènic entra ràpidament a la canonada sota l'acció de la diferència de pressió i la pel·lícula de vapor generada per la vaporització separa el líquid de la paret de la canonada, formant un flux axial concèntric. Com que el coeficient de resistència del vapor és molt petit, de manera que el cabal del líquid criogènic és molt gran, amb el progrés cap endavant, la temperatura del líquid a causa de l'absorció de calor i augmenta gradualment, en conseqüència, la pressió de la canonada augmenta, la velocitat d'ompliment es ralenteix. cap avall. Si la canonada és prou llarga, la temperatura del líquid ha d'arribar a la saturació en algun moment, moment en què el líquid deixa d'avançar. La calor de la paret de la canonada al líquid criogènic s'utilitza per a l'evaporació, en aquest moment la velocitat d'evaporació augmenta molt, la pressió a la canonada també augmenta, pot arribar a 1,5 ~ 2 vegades la pressió d'entrada. Sota l'acció de la diferència de pressió, una part del líquid es retornarà al dipòsit d'emmagatzematge de líquid criogènic, la qual cosa fa que la velocitat de generació de vapor es redueixi, i perquè part del vapor generat a partir de la descàrrega de sortida de la canonada, la caiguda de pressió de la canonada, després un període de temps, la canonada restablirà el líquid a les condicions de diferència de pressió, el fenomen tornarà a aparèixer, de manera que es repetirà. Tanmateix, en el procés següent, com que hi ha una certa pressió i part del líquid a la canonada, l'augment de pressió causat pel nou líquid és petit, de manera que el pic de pressió serà més petit que el primer pic.

En tot el procés de prerefrigeració, el sistema no només ha de suportar un gran impacte d'ona de pressió, sinó que també ha de suportar una gran tensió de contracció a causa del fred. L'acció combinada dels dos pot causar danys estructurals al sistema, per la qual cosa s'han de prendre les mesures necessàries per controlar-lo.

Atès que el cabal de prerefrigeració afecta directament el procés de prerefrigeració i la mida de l'estrès de contracció en fred, el procés de prerefrigeració es pot controlar controlant el cabal de prerefrigeració. El principi de selecció raonable del cabal de prerefrigeració és escurçar el temps de prerefrigerament mitjançant l'ús d'un cabal de prerefrigeració més gran amb la premissa d'assegurar que la fluctuació de pressió i l'estrès de contracció en fred no superin el rang admissible d'equips i canonades. Si el cabal de prerefrigeració és massa petit, el rendiment d'aïllament de la canonada no és bo per a la canonada, és possible que mai arribi a l'estat de refrigeració.

En el procés de prerefrigeració, a causa de l'aparició de flux bifàsic, és impossible mesurar el cabal real amb el cabalímetre comú, de manera que no es pot utilitzar per guiar el control del cabal de prerefrigeració. Però podem jutjar indirectament la mida del flux controlant la contrapressió del recipient receptor. En determinades condicions, la relació entre la contrapressió del recipient receptor i el flux de refrigeració prèvia es pot determinar mitjançant un mètode analític. Quan el procés de prerefrigeració avança a l'estat de flux monofàsic, el cabal real mesurat pel mesurador de cabal es pot utilitzar per guiar el control del flux de prerefrigeració. Aquest mètode s'utilitza sovint per controlar l'ompliment de propelent líquid criogènic per a coets.

El canvi de la contrapressió del recipient receptor correspon al procés de prerefrigerament de la manera següent, que es pot utilitzar per jutjar qualitativament l'etapa de prerefrigeració: quan la capacitat d'escapament del recipient receptor és constant, la contrapressió augmentarà ràpidament a causa de la violència violenta. vaporització del líquid criogènic al principi, i després retrocedir gradualment amb la disminució de la temperatura del recipient receptor i la canonada. En aquest moment, la capacitat de prerefrigeració augmenta.

Sintonitza el següent article per a altres preguntes!

HL Equips criogènics

HL Cryogenic Equipment, que es va fundar el 1992, és una marca afiliada a HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd. HL Cryogenic Equipment està compromès amb el disseny i la fabricació del sistema de canonades criogèniques aïllades al buit i els equips de suport relacionats per satisfer les diferents necessitats dels clients. El tub aïllat al buit i la mànega flexible estan construïts amb materials aïllants especials de pantalla múltiple de múltiples capes i de buit elevat i passa per una sèrie de tractaments tècnics extremadament estrictes i tractaments d'alt buit, que s'utilitzen per transferir oxigen líquid, nitrogen líquid. , argó líquid, hidrogen líquid, heli líquid, gas etilè liquat LEG i gas natural liquat GNL.

La sèrie de productes de canonada amb camisa al buit, mànega amb camisa al buit, vàlvula amb camisa al buit i separador de fases a HL Cryogenic Equipment Company, que va passar per una sèrie de tractaments tècnics extremadament estrictes, s'utilitzen per transferir oxigen líquid, nitrogen líquid, argó líquid, hidrogen líquid, heli líquid, LEG i GNL, i aquests productes es donen servei per a equips criogènics (per exemple, tancs criogènics, dewars i caixes frigorífiques, etc.) en indústries de separació d'aire, gasos, aviació, electrònica, superconductors, xips, muntatge d'automatització, alimentació i begudes, farmàcia, hospital, biobanc, cautxú, enginyeria química de fabricació de nous materials, ferro i acer i investigació científica, etc.