Un processo instabile nella trasmissione

Nel processo di trasmissione del liquido criogenico nelle tubazioni, le proprietà speciali e il funzionamento del processo del liquido criogenico causeranno una serie di processi instabili diversi da quelli del fluido a temperatura normale nello stato di transizione prima dell'instaurazione dello stato stabile. Il processo instabile comporta anche un grande impatto dinamico sull'apparecchiatura, che può causare danni strutturali. Ad esempio, il sistema di riempimento dell'ossigeno liquido del razzo da trasporto Saturn V negli Stati Uniti ha causato una volta la rottura della linea di infusione a causa dell'impatto del processo instabile quando la valvola è stata aperta. Inoltre, il processo instabile causa il danneggiamento di altre apparecchiature ausiliarie (quali valvole, soffietti, ecc.) è più comune. Il processo instabile nel processo di trasmissione di tubazioni di liquidi criogenici comprende principalmente il riempimento del tubo di diramazione cieco, il riempimento dopo lo scarico intermittente del liquido nel tubo di scarico e il processo instabile all'apertura della valvola che ha formato la camera d'aria nella parte anteriore. Ciò che questi processi instabili hanno in comune è che la loro essenza è il riempimento della cavità del vapore con liquido criogenico, che porta ad un intenso trasferimento di calore e massa nell'interfaccia bifase, con conseguenti forti fluttuazioni dei parametri del sistema. Poiché il processo di riempimento dopo lo scarico intermittente del liquido dal tubo di scarico è simile al processo instabile all'apertura della valvola che ha formato la camera d'aria nella parte anteriore, di seguito viene analizzato solo il processo instabile quando il tubo di derivazione cieco viene riempito e quando il la valvola aperta è aperta.

Il processo instabile di riempimento dei tubi con diramazioni cieche

Per motivi di sicurezza e controllo del sistema, oltre al tubo di trasporto principale, nel sistema di tubazioni dovrebbero essere previsti alcuni tubi di diramazione ausiliari. Inoltre, la valvola di sicurezza, la valvola di scarico e le altre valvole nel sistema introdurranno i tubi di diramazione corrispondenti. Quando questi rami non funzionano, si formano dei rami ciechi per il sistema di tubazioni. L’invasione termica della tubazione da parte dell’ambiente circostante porterà inevitabilmente all’esistenza di cavità di vapore nel tubo cieco (in alcuni casi, le cavità di vapore sono appositamente utilizzate per ridurre l’invasione di calore del liquido criogenico dal mondo esterno”). Nello stato di transizione, la pressione nella tubazione aumenterà a causa della regolazione della valvola e per altri motivi. Sotto l'azione della differenza di pressione, il liquido riempirà la camera di vapore. Se nel processo di riempimento della camera a gas, il vapore generato dalla vaporizzazione del liquido criogenico a causa del calore non è sufficiente per invertire il movimento del liquido, il liquido riempirà sempre la camera a gas. Infine, dopo aver riempito l'intercapedine d'aria, si forma una condizione di rapida frenata sulla guarnizione del tubo cieco, che porta ad una forte pressione in prossimità della guarnizione

Il processo di riempimento del tubo cieco è suddiviso in tre fasi. Nella prima fase, il liquido viene spinto a raggiungere la massima velocità di riempimento sotto l'azione della differenza di pressione finché la pressione non viene bilanciata. Nella seconda fase, per inerzia, il liquido continua a riempirsi in avanti. In questo momento, la differenza di pressione inversa (la pressione nella camera del gas aumenta con il processo di riempimento) rallenterà il fluido. La terza fase è la fase di frenata rapida, in cui l'impatto della pressione è maggiore.

La riduzione della velocità di riempimento e la riduzione delle dimensioni dell'intercapedine d'aria possono essere utilizzate per eliminare o limitare il carico dinamico generato durante il riempimento della derivazione cieca. Per il sistema di tubazioni lunghe, la fonte del flusso di liquido può essere regolata in anticipo senza problemi per ridurre la velocità del flusso e la valvola chiusa per un lungo periodo.

In termini di struttura, possiamo utilizzare diverse parti guida per migliorare la circolazione del liquido nel tubo di derivazione cieca, ridurre le dimensioni della cavità d'aria, introdurre resistenza locale all'ingresso del tubo di derivazione cieca o aumentare il diametro del tubo di derivazione cieca per ridurre la velocità di riempimento. Inoltre, la lunghezza e la posizione di installazione del tubo braille avranno un impatto sullo shock idrico secondario, quindi è necessario prestare attenzione al design e al layout. Il motivo per cui l'aumento del diametro del tubo ridurrà il carico dinamico può essere spiegato qualitativamente come segue: per il riempimento del tubo di diramazione cieco, il flusso del tubo di diramazione è limitato dal flusso del tubo principale, che può essere assunto come valore fisso durante l'analisi qualitativa . Aumentare il diametro del tubo di derivazione equivale ad aumentare l'area della sezione trasversale, che equivale a ridurre la velocità di riempimento, con conseguente riduzione del carico.

Il processo instabile di apertura della valvola

Quando la valvola è chiusa, l'intrusione di calore dall'ambiente, soprattutto attraverso il ponte termico, porta rapidamente alla formazione di una camera d'aria davanti alla valvola. Dopo l'apertura della valvola, il vapore e il liquido iniziano a muoversi, poiché la portata del gas è molto superiore alla portata del liquido, il vapore nella valvola non viene aperto completamente subito dopo l'evacuazione, con conseguente rapido calo della pressione, del liquido viene spinto in avanti sotto l'azione della differenza di pressione, quando il liquido si avvicina alla valvola non completamente aperta, creerà condizioni di frenata. In questo momento si verificherà una percussione dell'acqua, producendo un forte carico dinamico.

Il modo più efficace per eliminare o ridurre il carico dinamico generato dal processo instabile di apertura della valvola è ridurre la pressione di esercizio nello stato di transizione, in modo da ridurre la velocità di riempimento della camera a gas. Inoltre, l'uso di valvole altamente controllabili, la modifica della direzione della sezione del tubo e l'introduzione di una speciale tubazione di bypass di piccolo diametro (per ridurre le dimensioni della camera a gas) avranno un effetto sulla riduzione del carico dinamico. In particolare, è da notare che, a differenza della riduzione del carico dinamico quando si riempie il tubo di derivazione cieca aumentando il diametro del tubo di derivazione cieca, per il processo instabile all'apertura della valvola, aumentare il diametro del tubo principale equivale a ridurre il diametro uniforme resistenza del tubo, che aumenterà la portata della camera d'aria riempita, aumentando così il valore del colpo d'acqua.

Attrezzatura criogenica 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 del sistema di tubazioni criogeniche isolate ad alto vuoto e delle relative apparecchiature di supporto per soddisfare le diverse esigenze dei clienti. Il tubo isolato sotto vuoto e il tubo flessibile sono costruiti in materiali isolanti speciali multistrato e multistrato per alto vuoto e passano attraverso una serie di trattamenti tecnici estremamente rigorosi e trattamenti ad alto vuoto, che vengono utilizzati per il trasferimento di ossigeno liquido, azoto liquido , argon liquido, idrogeno liquido, elio liquido, gas etilene liquefatto LEG e gas naturale liquefatto GNL.

La serie di prodotti di tubi rivestiti sotto vuoto, tubi flessibili rivestiti sotto vuoto, valvole rivestite sotto vuoto e separatori di fase della HL Cryogenic Equipment Company, che sono passati attraverso 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 sottoposti a manutenzione per apparecchiature criogeniche (ad es. serbatoi criogenici, dewar e celle frigorifere, ecc.) nelle industrie di separazione dell'aria, gas, aviazione, elettronica, superconduttori, chip, assemblaggio di automazione, alimenti e bevande, farmacia, ospedale, biobanca, gomma, ingegneria chimica per la produzione di nuovi materiali, ferro e acciaio, ricerca scientifica, ecc.