Introduzioneproduzione

Con lo sviluppo della tecnologia criogenica, i prodotti liquidi criogenici hanno svolto un ruolo importante in molti settori, come l'economia nazionale, la difesa nazionale e la ricerca scientifica. L'applicazione dei liquidi criogenici si basa sullo stoccaggio e il trasporto efficaci e sicuri di prodotti liquidi criogenici, e il trasporto dei liquidi criogenici attraverso la condotta attraversa l'intero processo di stoccaggio e trasporto. Pertanto, è fondamentale garantire la sicurezza e l'efficienza del trasporto dei liquidi criogenici attraverso la condotta. Per il trasporto dei liquidi criogenici, è necessario sostituire il gas nella condotta prima del trasporto, altrimenti potrebbe causare guasti operativi. Il processo di preraffreddamento è un passaggio inevitabile nel processo di trasporto dei prodotti liquidi criogenici. Questo processo causerà forti shock di pressione e altri effetti negativi sulla condotta. Inoltre, il fenomeno del geyser nella condotta verticale e i fenomeni di instabilità del sistema, come il riempimento di diramazioni cieche, il riempimento dopo il drenaggio a intervalli e il riempimento della camera d'aria dopo l'apertura della valvola, causeranno diversi gradi di effetti negativi sulle apparecchiature e sulla condotta. Alla luce di ciò, questo articolo analizza approfonditamente i problemi sopra menzionati e si propone di trovare una soluzione attraverso tale analisi.

Spostamento del gas in linea prima della trasmissione

Con lo sviluppo della tecnologia criogenica, i prodotti liquidi criogenici hanno svolto un ruolo importante in molti settori, come l'economia nazionale, la difesa nazionale e la ricerca scientifica. L'applicazione dei liquidi criogenici si basa sullo stoccaggio e il trasporto efficaci e sicuri di prodotti liquidi criogenici, e il trasporto dei liquidi criogenici attraverso la condotta attraversa l'intero processo di stoccaggio e trasporto. Pertanto, è fondamentale garantire la sicurezza e l'efficienza del trasporto dei liquidi criogenici attraverso la condotta. Per il trasporto dei liquidi criogenici, è necessario sostituire il gas nella condotta prima del trasporto, altrimenti potrebbe causare guasti operativi. Il processo di preraffreddamento è un passaggio inevitabile nel processo di trasporto dei prodotti liquidi criogenici. Questo processo causerà forti shock di pressione e altri effetti negativi sulla condotta. Inoltre, il fenomeno del geyser nella condotta verticale e i fenomeni di instabilità del sistema, come il riempimento di diramazioni cieche, il riempimento dopo il drenaggio a intervalli e il riempimento della camera d'aria dopo l'apertura della valvola, causeranno diversi gradi di effetti negativi sulle apparecchiature e sulla condotta. Alla luce di ciò, questo articolo analizza approfonditamente i problemi sopra menzionati e si propone di trovare una soluzione attraverso tale analisi.

Il processo di preraffreddamento della conduttura

Durante l'intero processo di trasmissione del liquido criogenico attraverso una condotta, prima di stabilire uno stato di trasmissione stabile, si verificherà un pre-raffreddamento, un sistema di tubazioni calde e un processo di ricezione, ovvero il processo di pre-raffreddamento. In questo processo, la condotta e le apparecchiature di ricezione devono resistere a notevoli sollecitazioni di ritiro e pressione d'impatto, pertanto è necessario controllarle.

Cominciamo con un'analisi del processo.

L'intero processo di preraffreddamento inizia con una violenta vaporizzazione, per poi instaurare un flusso bifase. Infine, dopo il completo raffreddamento del sistema, si instaura un flusso monofase. All'inizio del processo di preraffreddamento, la temperatura della parete supera ovviamente la temperatura di saturazione del liquido criogenico e persino la temperatura limite superiore del liquido criogenico, ovvero la temperatura di surriscaldamento massima. A causa del trasferimento di calore, il liquido vicino alla parete del tubo viene riscaldato e vaporizzato istantaneamente formando un film di vapore che circonda completamente la parete del tubo, ovvero si verifica l'ebollizione del film. Successivamente, con il processo di preraffreddamento, la temperatura della parete del tubo scende gradualmente al di sotto della temperatura limite di surriscaldamento, creando condizioni favorevoli per l'ebollizione di transizione e l'ebollizione a bolla. Durante questo processo si verificano ampie fluttuazioni di pressione. Quando il preraffreddamento viene portato a un certo punto, la capacità termica della tubazione e l'invasione di calore dell'ambiente non riscaldano il liquido criogenico fino alla temperatura di saturazione e si instaura lo stato di flusso monofase.

Nel processo di vaporizzazione intensa, si generano notevoli fluttuazioni di portata e pressione. Nell'intero processo di fluttuazioni di pressione, la pressione massima che si forma per la prima volta dopo che il liquido criogenico entra direttamente nel tubo caldo è l'ampiezza massima dell'intero processo di fluttuazione di pressione, e l'onda di pressione può verificare la capacità di pressione del sistema. Pertanto, in genere viene studiata solo la prima onda di pressione.

Dopo l'apertura della valvola, il liquido criogenico entra rapidamente nella tubazione sotto l'azione della differenza di pressione e il film di vapore generato dalla vaporizzazione separa il liquido dalla parete della tubazione, formando un flusso assiale concentrico. Poiché il coefficiente di resistenza del vapore è molto piccolo, la portata del liquido criogenico è molto elevata. Con l'avanzamento, la temperatura del liquido aumenta gradualmente a causa dell'assorbimento di calore; di conseguenza, la pressione nella tubazione aumenta e la velocità di riempimento rallenta. Se la tubazione è sufficientemente lunga, la temperatura del liquido deve raggiungere la saturazione a un certo punto, punto in cui il liquido smette di avanzare. Il calore dalla parete della tubazione al liquido criogenico viene utilizzato interamente per l'evaporazione; in questo momento la velocità di evaporazione aumenta notevolmente, con conseguente aumento della pressione nella tubazione, che può raggiungere 1,5 ~ 2 volte la pressione di ingresso. Sotto l'azione della differenza di pressione, parte del liquido verrà reimmessa nel serbatoio di stoccaggio del liquido criogenico, con conseguente riduzione della velocità di generazione del vapore e, poiché parte del vapore generato dallo scarico in uscita dal tubo, provoca una caduta di pressione nel tubo, dopo un certo periodo di tempo la tubazione ripristinerà il liquido nelle condizioni di differenza di pressione, il fenomeno si ripeterà. Tuttavia, nel processo successivo, poiché c'è una certa pressione e parte del liquido nel tubo, l'aumento di pressione causato dal nuovo liquido è piccolo, quindi il picco di pressione sarà inferiore al primo picco.

Durante l'intero processo di preraffreddamento, il sistema non solo deve sopportare un'onda di pressione di notevole entità, ma anche un elevato stress da ritiro dovuto al freddo. L'azione combinata dei due fattori può causare danni strutturali al sistema, pertanto è necessario adottare le misure necessarie per controllarlo.

Poiché la portata di preraffreddamento influisce direttamente sul processo di preraffreddamento e sull'entità dello stress da ritiro a freddo, il processo di preraffreddamento può essere controllato controllando la portata di preraffreddamento. Il principio di selezione ragionevole della portata di preraffreddamento è quello di ridurre il tempo di preraffreddamento utilizzando una portata di preraffreddamento maggiore, con la premessa di garantire che le fluttuazioni di pressione e lo stress da ritiro a freddo non superino l'intervallo consentito per le apparecchiature e le tubazioni. Se la portata di preraffreddamento è troppo piccola, le prestazioni di isolamento della tubazione non saranno ottimali e la tubazione potrebbe non raggiungere mai lo stato di raffreddamento.

Nel processo di preraffreddamento, a causa del flusso bifase, è impossibile misurare la portata effettiva con un comune flussimetro, che non può quindi essere utilizzato per orientare il controllo della portata di preraffreddamento. Tuttavia, è possibile valutare indirettamente l'entità della portata monitorando la contropressione del recipiente di ricezione. In determinate condizioni, la relazione tra la contropressione del recipiente di ricezione e il flusso di preraffreddamento può essere determinata mediante un metodo analitico. Quando il processo di preraffreddamento progredisce allo stato di flusso monofase, la portata effettiva misurata dal flussimetro può essere utilizzata per orientare il controllo del flusso di preraffreddamento. Questo metodo è spesso utilizzato per controllare il riempimento del propellente liquido criogenico per razzi.

La variazione della contropressione del recipiente di ricezione corrisponde al processo di preraffreddamento come segue, che può essere utilizzato per valutare qualitativamente la fase di preraffreddamento: quando la capacità di scarico del recipiente di ricezione è costante, la contropressione aumenterà rapidamente a causa della violenta vaporizzazione del liquido criogenico, per poi diminuire gradualmente con la diminuzione della temperatura del recipiente di ricezione e della tubazione. A questo punto, la capacità di preraffreddamento aumenta.

Per altre domande, appuntamento al prossimo articolo!

Apparecchiature criogeniche HL

HL Cryogenic Equipment, fondata nel 1992, è un marchio affiliato a HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd. HL Cryogenic Equipment è impegnata nella progettazione e produzione di sistemi di tubazioni criogeniche isolate sotto vuoto spinto e relative attrezzature di supporto per soddisfare le diverse esigenze dei clienti. I tubi isolati sotto vuoto e i tubi flessibili sono realizzati in materiali isolanti speciali multistrato e multistrato ad alto vuoto e vengono sottoposti a una serie di trattamenti tecnici estremamente rigorosi e a un trattamento sotto vuoto spinto, utilizzati per il trasferimento di ossigeno liquido, azoto liquido, argon liquido, idrogeno liquido, elio liquido, gas etilene liquefatto (LEG) e gas naturale liquefatto (GNL).

Le serie di prodotti di tubi con rivestimento sotto vuoto, tubi flessibili con rivestimento sotto vuoto, valvole con rivestimento sotto vuoto e separatori di fase della HL Cryogenic Equipment Company, sottoposti a una serie di trattamenti tecnici estremamente rigorosi, vengono utilizzati per il trasferimento di ossigeno liquido, azoto liquido, argon liquido, idrogeno liquido, elio liquido, LEG e GNL e questi prodotti vengono utilizzati per apparecchiature criogeniche (ad esempio serbatoi criogenici, dewar e coldbox ecc.) nei settori della separazione dell'aria, dei gas, dell'aviazione, dell'elettronica, dei superconduttori, dei chip, dell'assemblaggio di automazione, degli alimenti e delle bevande, della farmacia, degli ospedali, delle biobanche, della gomma, della produzione di nuovi materiali, dell'ingegneria chimica, del ferro e dell'acciaio e della ricerca scientifica ecc.