Nestabilus perdavimo procesas

Kriogeninio skysčio perdavimo vamzdynu procese dėl specialių kriogeninio skysčio savybių ir proceso veikimo vyksta daug nestabilių procesų, kurie skiriasi nuo įprastos temperatūros skysčio procesų pereinamojoje būsenoje prieš nusistovint stabiliai būsenai. Nestabilus procesas taip pat daro didelį dinaminį poveikį įrangai, o tai gali sukelti konstrukcijos pažeidimus. Pavyzdžiui, Jungtinėse Valstijose „Saturn V“ transportavimo raketos skysto deguonies užpildymo sistema kartą sukėlė infuzinės linijos plyšimą dėl nestabilaus proceso poveikio atidarant vožtuvą. Be to, nestabilus procesas dažniau sukėlė kitos pagalbinės įrangos (pvz., vožtuvų, silfonų ir kt.) pažeidimus. Kriogeninio skysčio perdavimo vamzdynu nestabilus procesas daugiausia apima aklųjų vamzdžių užpildymą, užpildymą po pertraukiamo skysčio išleidimo į išleidimo vamzdį ir nestabilų procesą atidarant vožtuvą, kuris suformavo oro kamerą priekyje. Šiems nestabiliems procesams bendra tai, kad jų esmė yra garų ertmės užpildymas kriogeniniu skysčiu, dėl kurio dviejų fazių sąsajoje vyksta intensyvus šilumos ir masės perdavimas, dėl kurio sistemos parametrai smarkiai svyruoja. Kadangi pripildymo procesas po pertraukiamo skysčio išleidimo iš išleidimo vamzdžio yra panašus į nestabilų procesą atidarant vožtuvą, kuris priekinėje dalyje suformavo oro kamerą, toliau analizuojamas tik nestabilus procesas, kai užpildomas aklinasis vamzdis ir atidaromas atviras vožtuvas.

Nestabilus aklųjų vamzdžių užpildymo procesas

Siekiant užtikrinti sistemos saugą ir valdymą, be pagrindinio transportavimo vamzdžio, vamzdynų sistemoje turėtų būti įrengti ir pagalbiniai vamzdžiai. Be to, atitinkamus vamzdžius prijungs apsauginis vožtuvas, išleidimo vožtuvas ir kiti sistemos vožtuvai. Kai šios atšakos neveikia, vamzdynų sistemoje susidaro aklosios atšakos. Dėl aplinkinės aplinkos šiluminio poveikio vamzdynui aklajame vamzdyje neišvengiamai susidarys garų ertmės (kai kuriais atvejais garų ertmės specialiai naudojamos siekiant sumažinti kriogeninio skysčio šiluminį patekimą iš išorinio pasaulio). Pereinamojoje būsenoje slėgis vamzdyne padidės dėl vožtuvo reguliavimo ir kitų priežasčių. Veikiant slėgio skirtumui, skystis užpildys garų kamerą. Jei dujų kameros pildymo metu kriogeninio skysčio garinimo metu susidarančių garų nepakanka skysčiui sukti atgal, skystis visada užpildys dujų kamerą. Galiausiai, užpildžius oro ertmę, aklojo vamzdžio sandariklyje susidaro staigus stabdymas, dėl kurio šalia sandariklio susidaro staigus slėgis.

Aklinio vamzdžio užpildymo procesas yra suskirstytas į tris etapus. Pirmajame etape skystis varomas iki maksimalaus užpildymo greičio veikiant slėgio skirtumui, kol slėgis susilygina. Antrajame etape dėl inercijos skystis toliau pildosi į priekį. Šiuo metu atvirkštinis slėgio skirtumas (slėgis dujų kameroje didėja kartu su užpildymo procesu) sulėtina skysčio judėjimą. Trečiajame etape slėgio poveikis yra didžiausias – greitas stabdymas.

Sumažinus užpildymo greitį ir oro ertmės dydį, galima pašalinti arba apriboti dinaminę apkrovą, susidarančią užpildant akląjį vamzdžio vamzdžio atšaką. Ilgose vamzdynų sistemose skysčio srauto šaltinį galima sklandžiai reguliuoti iš anksto, kad sumažėtų srauto greitis, o vožtuvas ilgam laikui užsidarytų.

Kalbant apie konstrukciją, galime naudoti įvairias kreipiamąsias dalis, kad pagerintume skysčio cirkuliaciją aklajame vamzdžio atšakoje, sumažintume oro ertmės dydį, įvestume vietinį pasipriešinimą aklojo vamzdžio įleidimo angoje arba padidintume aklojo vamzdžio skersmenį, kad sumažintume užpildymo greitį. Be to, Brailio rašto vamzdžio ilgis ir montavimo padėtis turės įtakos antriniam vandens smūgiui, todėl reikia atkreipti dėmesį į konstrukciją ir išdėstymą. Priežastį, kodėl padidinus vamzdžio skersmenį sumažės dinaminė apkrova, galima kokybiškai paaiškinti taip: užpildant akląjį vamzdžio atšaką, atšakos srautą riboja pagrindinio vamzdžio srautas, kurį kokybinės analizės metu galima laikyti fiksuota verte. Atšakos skersmens padidinimas prilygsta skerspjūvio ploto padidinimui, o tai prilygsta užpildymo greičio sumažinimui, todėl sumažėja apkrova.

Nestabilus vožtuvo atidarymo procesas

Kai vožtuvas uždarytas, dėl iš aplinkos skverbiamos šilumos, ypač per šiluminį tiltelį, greitai susidaro oro kamera priešais vožtuvą. Atidarius vožtuvą, garai ir skystis pradeda judėti, nes dujų srautas yra daug didesnis nei skysčio srautas. Garai vožtuve po ištuštinimo nėra visiškai atidaryti, todėl slėgis greitai sumažėja. Skystis dėl slėgio skirtumo juda į priekį. Kai skystis priartėja prie vožtuvo iki galo, susidaro stabdymo sąlygos. Šiuo metu atsiras vandens smūgis, sukuriantis stiprią dinaminę apkrovą.

Efektyviausias būdas pašalinti arba sumažinti dinaminę apkrovą, susidarančią dėl nestabilaus vožtuvo atidarymo proceso, yra sumažinti darbinį slėgį pereinamojoje būsenoje, kad sumažėtų dujų kameros užpildymo greitis. Be to, naudojant labai kontroliuojamus vožtuvus, keičiant vamzdžio sekcijos kryptį ir įvedant mažo skersmens specialų aplinkkelio vamzdyną (siekiant sumažinti dujų kameros dydį), dinaminė apkrova sumažės. Visų pirma, reikėtų atkreipti dėmesį į tai, kad, skirtingai nei užpildant aklą vamzdžio atšaką, dinaminės apkrovos sumažinimas didinant aklą vamzdžio skersmenį, nestabilaus vožtuvo atidarymo proceso metu pagrindinio vamzdžio skersmens padidinimas atitinka vienodo vamzdžio pasipriešinimo sumažinimą, o tai padidins užpildytos oro kameros srauto greitį ir taip padidins vandens smūgio vertę.

HL kriogeninė įranga

„HL Cryogenic Equipment“ buvo įkurta 1992 m., ir yra prekės ženklas, susijęs su „HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co.,Ltd.“. „HL Cryogenic Equipment“ yra įsipareigojusi projektuoti ir gaminti aukšto vakuumo izoliuotas kriogenines vamzdynų sistemas ir susijusią pagalbinę įrangą, kad patenkintų įvairius klientų poreikius. Vakuume izoliuoti vamzdžiai ir lanksčios žarnos yra pagamintos iš aukšto vakuumo ir daugiasluoksnių specialių izoliuotų medžiagų ir praeina itin griežtų techninių apdorojimo bei aukšto vakuumo apdorojimo seriją, kuri naudojama skysto deguonies, skysto azoto, skysto argono, skysto vandenilio, skysto helio, suskystintų etileno dujų (LEG) ir suskystintų gamtinių dujų (SGD) transportavimui.

„HL Cryogenic Equipment Company“ gaminami vakuuminiai vamzdžiai, žarnos, vožtuvai ir fazių separatoriai, praėję itin griežtus techninius apdorojimo procesus, naudojami skystam deguoniui, skystam azotui, skystam argonui, skystam vandeniliui, skystam heliui, LEG ir SGD transportuoti. Šie gaminiai yra skirti kriogeninei įrangai (pvz., kriogeninėms talpykloms, diuaro rezervuarams ir šaldymo dėžėms ir kt.) oro atskyrimo, dujų, aviacijos, elektronikos, superlaidininkų, lustų, automatikos surinkimo, maisto ir gėrimų, vaistinės, ligoninės, biobankų, gumos, naujų medžiagų gamybos, chemijos inžinerijos, geležies ir plieno, mokslinių tyrimų ir kt. pramonės šakose.