Įvadasdukcija

Tobulėjant kriogeninėms technologijoms, kriogeniniai skysti produktai vaidina svarbų vaidmenį daugelyje sričių, tokių kaip nacionalinė ekonomika, krašto apsauga ir moksliniai tyrimai. Kriogeninio skysčio naudojimas yra pagrįstas efektyviu ir saugiu kriogeninių skystų produktų laikymu ir transportavimu, o kriogeninio skysčio perdavimas vamzdynu vyksta per visą laikymo ir transportavimo procesą. Todėl labai svarbu užtikrinti kriogeninių skysčių vamzdynų perdavimo saugumą ir efektyvumą. Kriogeniniams skysčiams perduoti prieš perduodant dujas būtina pakeisti dujotiekyje, kitaip tai gali sukelti veikimo sutrikimą. Išankstinis aušinimo procesas yra neišvengiama kriogeninių skystų produktų transportavimo proceso grandis. Šis procesas sukels stiprų slėgio smūgį ir kitus neigiamus padarinius dujotiekiui. Be to, geizerio reiškinys vertikaliame vamzdyne ir nestabilus sistemos veikimo reiškinys, pvz., aklinos atšakos vamzdžių užpildymas, užpildymas po pertraukos nusausinimo ir oro kameros užpildymas atidarius vožtuvą, turės skirtingą neigiamą poveikį įrangai ir vamzdynui. . Atsižvelgiant į tai, šiame darbe atliekama nuodugni minėtų problemų analizė ir tikimasi, kad analizės dėka bus galima rasti sprendimą.

Dujų išstūmimas linijoje prieš perdavimą

Tobulėjant kriogeninėms technologijoms, kriogeniniai skysti produktai vaidina svarbų vaidmenį daugelyje sričių, tokių kaip nacionalinė ekonomika, krašto apsauga ir moksliniai tyrimai. Kriogeninio skysčio naudojimas yra pagrįstas efektyviu ir saugiu kriogeninių skystų produktų laikymu ir transportavimu, o kriogeninio skysčio perdavimas vamzdynu vyksta per visą laikymo ir transportavimo procesą. Todėl labai svarbu užtikrinti kriogeninių skysčių vamzdynų perdavimo saugumą ir efektyvumą. Kriogeniniams skysčiams perduoti prieš perduodant dujas būtina pakeisti dujotiekyje, kitaip tai gali sukelti veikimo sutrikimą. Išankstinis aušinimo procesas yra neišvengiama kriogeninių skystų produktų transportavimo proceso grandis. Šis procesas sukels stiprų slėgio smūgį ir kitus neigiamus padarinius dujotiekiui. Be to, geizerio reiškinys vertikaliame vamzdyne ir nestabilus sistemos veikimo reiškinys, pvz., aklinos atšakos vamzdžių užpildymas, užpildymas po pertraukos nusausinimo ir oro kameros užpildymas atidarius vožtuvą, turės skirtingą neigiamą poveikį įrangai ir vamzdynui. . Atsižvelgiant į tai, šiame darbe atliekama nuodugni minėtų problemų analizė ir tikimasi, kad analizės dėka bus galima rasti sprendimą.

Dujotiekio išankstinio aušinimo procesas

Viso kriogeninio skysčio dujotiekio perdavimo procese, prieš nustatant stabilią perdavimo būseną, bus atliktas išankstinio aušinimo ir karšto vamzdynų sistemos bei priėmimo įrangos procesas, tai yra, išankstinio aušinimo procesas. Šiame procese dujotiekis ir priėmimo įranga turi atlaikyti didelį susitraukimo įtampą ir smūgio slėgį, todėl jie turi būti kontroliuojami.

Pradėkime nuo proceso analizės.

Visas išankstinio aušinimo procesas prasideda intensyviu garinimo procesu, o tada pasirodo dviejų fazių srautas. Galiausiai, sistemai visiškai atvėsus, atsiranda vienfazis srautas. Išankstinio aušinimo proceso pradžioje sienelės temperatūra akivaizdžiai viršija kriogeninio skysčio prisotinimo temperatūrą ir netgi viršija viršutinę ribinę kriogeninio skysčio temperatūrą – galutinę perkaitimo temperatūrą. Dėl šilumos perdavimo šalia vamzdžio sienelės esantis skystis įkaista ir akimirksniu išgaruoja, kad susidarytų garų plėvelė, kuri visiškai apgaubia vamzdžio sienelę, tai yra, plėvelė užvirsta. Po to, vykstant išankstiniam aušinimo procesui, vamzdžio sienelės temperatūra palaipsniui nukrenta žemiau ribinės perkaitimo temperatūros, tada susidaro palankios sąlygos pereinamajam virimui ir burbuliniam virimui. Šio proceso metu atsiranda dideli slėgio svyravimai. Kai išankstinis aušinimas atliekamas iki tam tikro etapo, dujotiekio šiluminė talpa ir šilumos įsiskverbimas į aplinką nešildys kriogeninio skysčio iki soties temperatūros ir atsiras vienfazio srauto būsena.

Intensyvaus garavimo procese susidarys dramatiški srauto ir slėgio svyravimai. Viso slėgio svyravimų procese didžiausias slėgis, susidarantis pirmą kartą po to, kai kriogeninis skystis tiesiogiai patenka į karštą vamzdį, yra didžiausia amplitudė visame slėgio svyravimų procese, o slėgio banga gali patikrinti sistemos slėgio pajėgumą. Todėl paprastai tiriama tik pirmoji slėgio banga.

Atidarius vožtuvą, kriogeninis skystis greitai patenka į dujotiekį, veikiant slėgio skirtumui, o garų plėvelė atskiria skystį nuo vamzdžio sienelės, sudarydama koncentrinį ašinį srautą. Kadangi garų pasipriešinimo koeficientas yra labai mažas, todėl kriogeninio skysčio srautas yra labai didelis, einant į priekį, skysčio temperatūra dėl šilumos absorbcijos ir palaipsniui kyla, atitinkamai didėja vamzdyno slėgis, lėtėja užpildymo greitis. žemyn. Jei vamzdis pakankamai ilgas, skysčio temperatūra tam tikru momentu turi pasiekti prisotinimą, tada skystis nustoja judėti. Visa šiluma iš vamzdžio sienelės į kriogeninį skystį naudojama išgaravimui, šiuo metu labai padidėja garavimo greitis, taip pat padidėja slėgis vamzdyne, gali siekti 1,5–2 kartus didesnį nei įėjimo slėgis. Esant slėgio skirtumui, dalis skysčio bus nukreipta atgal į kriogeninio skysčio laikymo baką, todėl garų susidarymo greitis sumažės, o dalis garų, susidarančių iš vamzdžio išleidimo angos, vamzdžio slėgio kritimas, po to tam tikrą laiką, vamzdynas atstatys skystį į slėgio skirtumo sąlygas, reiškinys vėl pasirodys, todėl kartojasi. Tačiau tolesniame procese, kadangi vamzdyje yra tam tikras slėgis ir dalis skysčio, naujo skysčio sukeliamas slėgio padidėjimas yra nedidelis, todėl slėgio smailė bus mažesnė nei pirmoji smailė.

Viso išankstinio aušinimo proceso metu sistema turi ne tik atlaikyti didelį slėgio bangos poveikį, bet ir atlaikyti didelį susitraukimo įtempį dėl šalčio. Bendras šių dviejų veiksmų poveikis gali sukelti sistemos struktūrinius pažeidimus, todėl reikia imtis būtinų priemonių jai kontroliuoti.

Kadangi išankstinio aušinimo srauto greitis tiesiogiai veikia išankstinio aušinimo procesą ir šalto susitraukimo įtempio dydį, išankstinio aušinimo procesą galima valdyti kontroliuojant išankstinio aušinimo srautą. Pagrįstas išankstinio aušinimo srauto pasirinkimo principas yra sutrumpinti pirminio aušinimo laiką naudojant didesnį išankstinio aušinimo srautą, siekiant užtikrinti, kad slėgio svyravimai ir šalto susitraukimo įtempis neviršytų leistino įrangos ir vamzdynų diapazono. Jei išankstinio aušinimo srautas yra per mažas, dujotiekio izoliacijos charakteristikos nėra tinkamos dujotiekiui, jis gali niekada nepasiekti aušinimo būsenos.

Išankstinio aušinimo procese dėl dviejų fazių srauto neįmanoma išmatuoti tikrojo srauto greičio naudojant bendrą srauto matuoklį, todėl jo negalima naudoti norint valdyti išankstinio aušinimo srautą. Bet mes galime netiesiogiai spręsti apie srauto dydį, stebėdami priimančiojo indo priešslėgį. Tam tikromis sąlygomis santykį tarp priimančiojo indo priešslėgio ir išankstinio aušinimo srauto galima nustatyti analitiniu metodu. Kai išankstinio aušinimo procesas pereina į vienfazio srauto būseną, faktinis srautas, išmatuotas debitmačiu, gali būti naudojamas pirminio aušinimo srautui valdyti. Šis metodas dažnai naudojamas kontroliuoti kriogeninio skysto raketinio kuro užpildymą.

Priėmimo indo priešslėgio pokytis pirminio aušinimo procesą atitinka taip, pagal kurį galima kokybiškai įvertinti pirminio aušinimo etapą: kai priėmimo indo išmetimo talpa yra pastovi, priešslėgis greitai padidės dėl žiauraus poveikio. iš pradžių kriogeninis skystis išgaruoja, o po to palaipsniui grįžta, mažėjant priėmimo indo ir vamzdyno temperatūrai. Šiuo metu padidėja išankstinio aušinimo pajėgumas.

Pritaikytas prie kito straipsnio dėl kitų klausimų!

HL kriogeninė įranga

HL Cryogenic Equipment, įkurta 1992 m., yra prekės ženklas, susijęs su HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co.,Ltd. „HL Cryogenic Equipment“ yra įsipareigojusi projektuoti ir gaminti aukšto vakuumo izoliuotų kriogeninių vamzdynų sistemą ir susijusią pagalbinę įrangą, kad atitiktų įvairius klientų poreikius. Vakuuminis izoliuotas vamzdis ir lanksti žarna yra pagaminti iš didelio vakuumo ir daugiasluoksnės daugiasluoksnės specialios izoliacinės medžiagos ir praeina itin griežtų techninių ir didelio vakuumo apdorojimo seriją, kuri naudojama skystam deguoniui, skystam azotui perduoti. , skystas argonas, skystas vandenilis, skystas helis, suskystintos etileno dujos LEG ir suskystintos gamtinės dujos SGD.

„HL Cryogenic Equipment Company“ gaminių serija „Vakuuminis apvalkalas“, „Vakuuminė žarna“, „Vakuuminis apvalkalas“ ir „Fase Separator“ gaminių serija, kuriai buvo atliktas labai griežtas techninis apdorojimas, yra naudojama skystam deguoniui, skystam azotui, skystam argonui, skystas vandenilis, skystas helis, LEG ir SGD, o šie produktai yra aptarnaujami kriogeninei įrangai (pvz., kriogeninėms talpykloms, Dewars ir coldboxes ir kt.) oro atskyrimo, dujų, aviacijos, elektronikos, superlaidininkų, lustų, automatikos surinkimo, maisto ir kt. gėrimai, vaistinė, ligoninė, biobankas, guma, naujų medžiagų gamybos chemijos inžinerija, geležis ir plienas, moksliniai tyrimai ir kt.