Un procés inestable en la transmissió

En el procés de transmissió de líquid criogènic per canonades, les propietats especials i el funcionament del procés del líquid criogènic causaran una sèrie de processos inestables diferents dels del fluid a temperatura normal en l'estat de transició abans de l'establiment d'un estat estable. El procés inestable també comporta un gran impacte dinàmic a l'equip, que pot causar danys estructurals. Per exemple, el sistema d'ompliment d'oxigen líquid del coet de transport Saturn V als Estats Units va causar una vegada la ruptura de la línia d'infusió a causa de l'impacte del procés inestable quan es va obrir la vàlvula. A més, el procés inestable va causar el dany d'altres equips auxiliars (com ara vàlvules, manxes, etc.) és més comú. El procés inestable en el procés de transmissió de líquid criogènic per canonades inclou principalment l'ompliment del tub de derivació cec, l'ompliment després de la descàrrega intermitent de líquid al tub de drenatge i el procés inestable en obrir la vàlvula que ha format la cambra d'aire a la part frontal. El que tenen en comú aquests processos inestables és que la seva essència és l'ompliment de la cavitat de vapor per líquid criogènic, la qual cosa condueix a una intensa transferència de calor i massa a la interfície de dues fases, donant lloc a fluctuacions brusques dels paràmetres del sistema. Com que el procés d'ompliment després de la descàrrega intermitent de líquid del tub de drenatge és similar al procés inestable en obrir la vàlvula que ha format la cambra d'aire a la part frontal, a continuació només s'analitza el procés inestable quan el tub de derivació cega s'omple i quan s'obre la vàlvula oberta.

El procés inestable d'omplir tubs de branca cega

Per tenir en compte la seguretat i el control del sistema, a més de la canonada de transport principal, s'haurien d'equipar algunes canonades auxiliars al sistema de canonades. A més, la vàlvula de seguretat, la vàlvula de descàrrega i altres vàlvules del sistema introduiran les canonades corresponents. Quan aquestes branques no funcionen, es formen branques cegues per al sistema de canonades. La invasió tèrmica de la canonada per l'entorn circumdant inevitablement conduirà a l'existència de cavitats de vapor al tub cec (en alguns casos, les cavitats de vapor s'utilitzen especialment per reduir la invasió de calor del líquid criogènic del món exterior). En l'estat de transició, la pressió a la canonada augmentarà a causa de l'ajust de la vàlvula i altres motius. Sota l'acció de la diferència de pressió, el líquid omplirà la cambra de vapor. Si en el procés d'ompliment de la cambra de gas, el vapor generat per la vaporització del líquid criogènic a causa de la calor no és suficient per invertir la direcció del líquid, el líquid sempre omplirà la cambra de gas. Finalment, després d'omplir la cavitat d'aire, es forma una condició de frenada ràpida al segell del tub cec, que provoca una forta pressió a prop del segell.

El procés d'ompliment del tub cec es divideix en tres etapes. En la primera etapa, el líquid s'impulsa per assolir la velocitat màxima d'ompliment sota l'acció de la diferència de pressió fins que la pressió s'equilibra. En la segona etapa, a causa de la inèrcia, el líquid continua omplint-se cap endavant. En aquest moment, la diferència de pressió inversa (la pressió a la cambra de gas augmenta amb el procés d'ompliment) alentirà el fluid. La tercera etapa és l'etapa de frenada ràpida, en què l'impacte de la pressió és el més gran.

La reducció de la velocitat d'ompliment i la reducció de la mida de la cavitat d'aire es poden utilitzar per eliminar o limitar la càrrega dinàmica generada durant l'ompliment de la canonada de derivació cega. Per al sistema de canonades llargues, la font del flux de líquid es pot ajustar suaument per endavant per reduir la velocitat del flux i la vàlvula es pot tancar durant molt de temps.

Pel que fa a l'estructura, podem utilitzar diferents peces guia per millorar la circulació de líquids a la canonada cega, reduir la mida de la cavitat d'aire, introduir resistència local a l'entrada de la canonada cega o augmentar el diàmetre de la canonada cega per reduir la velocitat d'ompliment. A més, la longitud i la posició d'instal·lació de la canonada braille tindran un impacte en el xoc d'aigua secundari, per la qual cosa s'ha de prestar atenció al disseny i la disposició. La raó per la qual augmentar el diàmetre de la canonada reduirà la càrrega dinàmica es pot explicar qualitativament de la següent manera: per a l'ompliment de la canonada cega, el flux de la canonada principal està limitat pel flux de la canonada principal, que es pot assumir que és un valor fix durant l'anàlisi qualitativa. Augmentar el diàmetre de la canonada equival a augmentar l'àrea de la secció transversal, cosa que equival a reduir la velocitat d'ompliment, cosa que porta a la reducció de la càrrega.

El procés inestable d'obertura de vàlvules

Quan la vàlvula està tancada, la intrusió de calor de l'ambient, especialment a través del pont tèrmic, condueix ràpidament a la formació d'una cambra d'aire davant de la vàlvula. Després d'obrir la vàlvula, el vapor i el líquid comencen a moure's, ja que el cabal de gas és molt més alt que el cabal de líquid, el vapor de la vàlvula no s'obre completament poc després de l'evacuació, cosa que provoca una ràpida caiguda de pressió, el líquid és impulsat cap endavant sota l'acció de la diferència de pressió, quan el líquid es tanca sense obrir completament la vàlvula, es formaran condicions de frenada. En aquest moment, es produirà una percussió d'aigua, produint una forta càrrega dinàmica.

La manera més eficaç d'eliminar o reduir la càrrega dinàmica generada pel procés inestable d'obertura de la vàlvula és reduir la pressió de treball en l'estat de transició, per tal de reduir la velocitat d'ompliment de la cambra de gas. A més, l'ús de vàlvules altament controlables, canviant la direcció de la secció de la canonada i introduint una canonada de derivació especial de petit diàmetre (per reduir la mida de la cambra de gas) tindrà un efecte en la reducció de la càrrega dinàmica. En particular, cal tenir en compte que, a diferència de la reducció de la càrrega dinàmica quan la canonada de branca cega s'omple augmentant el diàmetre de la canonada de branca cega, per al procés inestable quan s'obre la vàlvula, augmentar el diàmetre de la canonada principal equival a reduir la resistència uniforme de la canonada, cosa que augmentarà el cabal de la cambra d'aire plena, augmentant així el valor de penetració de l'aigua.

Equipament criogènic HL

HL Cryogenic Equipment, fundada el 1992, és una marca afiliada a HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd. HL Cryogenic Equipment es compromet amb el disseny i la fabricació del sistema de canonades criogèniques aïllades d'alt buit i els equips de suport relacionats per satisfer les diverses necessitats dels clients. La canonada aïllada al buit i la mànega flexible estan construïdes amb materials aïllats especials d'alt buit i multicapa multipantalla, i passen per una sèrie de tractaments tècnics extremadament estrictes i tractament d'alt buit, que s'utilitza per a la transferència d'oxigen líquid, nitrogen líquid, argó líquid, hidrogen líquid, heli líquid, gas etilè liquat LEG i gas natural liquat GNL.

La sèrie de productes de canonades amb jaqueta de buit, mànegues amb jaqueta de buit, vàlvules amb jaqueta de buit i separadors de fases de HL Cryogenic Equipment Company, que han passat per una sèrie de tractaments tècnics extremadament estrictes, s'utilitzen per a la transferència d'oxigen líquid, nitrogen líquid, argó líquid, hidrogen líquid, heli líquid, LEG i GNL, i aquests productes es reparteixen amb equips criogènics (per exemple, tancs criogènics, Dewars i caixes frigorífiques, etc.) en indústries de separació d'aire, gasos, aviació, electrònica, superconductors, xips, muntatge automatitzat, aliments i begudes, farmàcia, hospitals, biobancs, cautxú, fabricació de nous materials, enginyeria química, ferro i acer i investigació científica, etc.