Уводдукција

Са развојем криогене технологије, криогени течни производи играју важну улогу у многим областима као што су национална економија, национална одбрана и научна истраживања. Примена криогене течности заснива се на ефикасном и безбедном складиштењу и транспорту криогених течних производа, а пренос криогене течности цевоводом пролази кроз цео процес складиштења и транспорта. Стога је веома важно осигурати безбедност и ефикасност преноса криогене течности цевоводом. За пренос криогених течности, неопходно је заменити гас у цевоводу пре преноса, у супротном може доћи до квара у раду. Процес претходног хлађења је неизбежна карика у процесу транспорта криогене течне течности. Овај процес ће донети јак удар притиска и друге негативне ефекте на цевовод. Поред тога, феномен гејзира у вертикалном цевоводу и нестабилан феномен рада система, као што је пуњење слепе гране цеви, пуњење након интервалног одводњавања и пуњење ваздушне коморе након отварања вентила, донеће различите степене негативних ефеката на опрему и цевовод. С обзиром на то, овај рад даје детаљну анализу горе наведених проблема и нада се да ће пронаћи решење кроз анализу.

Померање гаса у линији пре преноса

Са развојем криогене технологије, криогени течни производи играју важну улогу у многим областима као што су национална економија, национална одбрана и научна истраживања. Примена криогене течности заснива се на ефикасном и безбедном складиштењу и транспорту криогених течних производа, а пренос криогене течности цевоводом пролази кроз цео процес складиштења и транспорта. Стога је веома важно осигурати безбедност и ефикасност преноса криогене течности цевоводом. За пренос криогених течности, неопходно је заменити гас у цевоводу пре преноса, у супротном може доћи до квара у раду. Процес претходног хлађења је неизбежна карика у процесу транспорта криогене течне течности. Овај процес ће донети јак удар притиска и друге негативне ефекте на цевовод. Поред тога, феномен гејзира у вертикалном цевоводу и нестабилан феномен рада система, као што је пуњење слепе гране цеви, пуњење након интервалног одводњавања и пуњење ваздушне коморе након отварања вентила, донеће различите степене негативних ефеката на опрему и цевовод. С обзиром на то, овај рад даје детаљну анализу горе наведених проблема и нада се да ће пронаћи решење кроз анализу.

Процес претходног хлађења цевовода

У целом процесу преноса криогене течности цевоводом, пре успостављања стабилног стања преноса, постојаће претходно хлађење и загревање цевовода и процеса пријемне опреме, односно процес претходног хлађења. У овом процесу, цевовод и пријемна опрема морају да издрже значајан напон скупљања и ударни притисак, па их треба контролисати.

Почнимо са анализом процеса.

Читав процес претходног хлађења почиње бурним процесом испаравања, а затим се појављује двофазни ток. Коначно, једнофазни ток се појављује након што се систем потпуно охлади. На почетку процеса претходног хлађења, температура зида очигледно прелази температуру засићења криогене течности, па чак и прелази горњу граничну температуру криогене течности - граничну температуру прегревања. Због преноса топлоте, течност близу зида цеви се загрева и тренутно испарава, формирајући филм паре, који потпуно окружује зид цеви, односно долази до кључања филма. Након тога, током процеса претходног хлађења, температура зида цеви постепено пада испод граничне температуре прегревања, а затим се стварају повољни услови за прелазно кључање и кључање у мехурићима. Током овог процеса долази до великих флуктуација притиска. Када се претходно хлађење спроведе до одређеног степена, топлотни капацитет цевовода и продор топлоте околине неће загрејати криогену течност до температуре засићења, па ће се појавити стање једнофазног тока.

У процесу интензивног испаравања, генерисаће се драматичне флуктуације протока и притиска. У целом процесу флуктуација притиска, максимални притисак који се формира први пут након што криогена течност директно уђе у врућу цев је максимална амплитуда у целом процесу флуктуације притиска, а талас притиска може да потврди капацитет система под притиском. Стога се генерално проучава само први талас притиска.

Након отварања вентила, криогена течност брзо улази у цевовод под дејством разлике у притиску, а филм паре који настаје испаравањем одваја течност од зида цеви, формирајући концентрични аксијални ток. Пошто је коефицијент отпора паре веома мали, брзина протока криогене течности је веома велика. Са кретањем унапред, температура течности због апсорпције топлоте постепено расте, па се притисак у цевоводу повећава, а брзина пуњења се успорава. Ако је цев довољно дугачка, температура течности мора у неком тренутку достићи засићење, када течност престаје да се креће. Топлота са зида цеви у криогену течност се користи за испаравање, у овом тренутку брзина испаравања се значајно повећава, а притисак у цевоводу се такође повећава и може достићи 1,5 ~ 2 пута већи улазни притисак. Под дејством разлике у притиску, део течности ће бити враћен у криогени резервоар за складиштење течности, што резултира смањењем брзине стварања паре. Како део паре генерисане из излаза из цеви пада притиска у цеви, након одређеног времена, цевовод ће поново успоставити услове разлике у притиску, феномен ће се поново појавити и поновити. Међутим, у следећем процесу, пошто постоји одређени притисак и део течности у цеви, повећање притиска изазвано новом течношћу је мало, па ће врх притиска бити мањи од првог врха.

Током целог процеса претходног хлађења, систем не само да мора да поднесе велики удар притиска, већ и велики напон скупљања услед хладноће. Комбиновано дејство ова два фактора може проузроковати структурна оштећења система, па треба предузети неопходне мере за његову контролу.

Пошто брзина протока претходног хлађења директно утиче на процес претходног хлађења и величину напона хладног скупљања, процес претходног хлађења може се контролисати контролом брзине протока претходног хлађења. Разуман принцип избора брзине протока претходног хлађења је скраћивање времена претходног хлађења коришћењем веће брзине претходног хлађења, под претпоставком да флуктуација притиска и напона хладног скупљања не прелазе дозвољени опсег опреме и цевовода. Ако је брзина протока претходног хлађења премала, перформансе изолације цевовода нису добре за цевовод, можда никада неће достићи стање хлађења.

У процесу претходног хлађења, због појаве двофазног протока, немогуће је измерити стварни проток помоћу уобичајеног мерача протока, тако да се он не може користити за вођење контроле протока претходног хлађења. Али индиректно можемо проценити величину протока праћењем повратног притиска пријемног суда. Под одређеним условима, однос између повратног притиска пријемног суда и протока претходног хлађења може се одредити аналитичком методом. Када процес претходног хлађења напредује до стања једнофазног протока, стварни проток који мери мерач протока може се користити за вођење контроле протока претходног хлађења. Ова метода се често користи за контролу пуњења криогеног течног горива за ракете.

Промена повратног притиска пријемног суда одговара процесу претходног хлађења на следећи начин, што се може користити за квалитативну процену фазе претходног хлађења: када је капацитет издува пријемног суда константан, повратни притисак ће се брзо повећати због бурног испаравања криогене течности у почетку, а затим ће постепено опадати са смањењем температуре пријемног суда и цевовода. У овом тренутку, капацитет претходног хлађења се повећава.

За остала питања, погледајте следећи чланак!

HL криогена опрема

Компанија HL Cryogenic Equipment, основана 1992. године, је бренд повезан са компанијом HL Cryogenic Equipment Company, Cryogenic Equipment Co., Ltd. HL Cryogenic Equipment је посвећена пројектовању и производњи криогених цевоводних система изолованих под високим вакуумом и пратеће опреме како би задовољила различите потребе купаца. Вакуумски изоловане цеви и флексибилна црева су направљени од специјалних изолованих материјала са високим вакуумом и вишеслојним вишеслојним екраном и пролазе кроз низ изузетно строгих техничких третмана и третмана под високим вакуумом, који се користе за пренос течног кисеоника, течног азота, течног аргона, течног водоника, течног хелијума, течног етилена (LEG) и течног природног гаса (LNG).

Серија производа вакуумски обложених цеви, вакуумски обложених црева, вакуумски обложених вентила и фазних сепаратора у компанији HL Cryogenic Equipment Company, која је прошла кроз низ изузетно строгих техничких третмана, користи се за пренос течног кисеоника, течног азота, течног аргона, течног водоника, течног хелијума, LEG и LNG, а ови производи се сервисирају за криогену опрему (нпр. криогене резервоаре, Дјуарове посуде и хладне кутије итд.) у индустријама раздвајања ваздуха, гасова, авијације, електронике, суперпроводника, чипова, аутоматизације, прехрамбене и пића, фармације, болница, биобанака, гуме, производње нових материјала, хемијског инжењерства, гвожђа и челика, као и научних истраживања итд.