Einführungduktion

Mit der Entwicklung der kryogenen Technologie haben kryogene flüssige Produkte in vielen Bereichen wie der Volkswirtschaft, der Landesverteidigung und der wissenschaftlichen Forschung eine wichtige Rolle gespielt. Die Anwendung kryogener Flüssigkeiten basiert auf der effektiven und sicheren Lagerung und dem Transport kryogener Flüssigkeitsprodukte, und die Pipeline-Übertragung kryogener Flüssigkeiten durchläuft den gesamten Prozess der Lagerung und des Transports. Daher ist es sehr wichtig, die Sicherheit und Effizienz der Pipeline-Übertragung kryogener Flüssigkeiten zu gewährleisten. Für die Übertragung kryogener Flüssigkeiten ist es erforderlich, das Gas in der Rohrleitung vor der Übertragung auszutauschen, da es sonst zu Betriebsstörungen kommen kann. Der Vorkühlungsprozess ist ein unvermeidliches Glied im Prozess des Transports kryogener flüssiger Produkte. Dieser Prozess führt zu starken Druckstößen und anderen negativen Auswirkungen auf die Pipeline. Darüber hinaus führen das Geysir-Phänomen in der vertikalen Rohrleitung und das instabile Phänomen des Systembetriebs, wie z. B. das Füllen des Blindzweigrohrs, das Füllen nach Intervallentleerung und das Füllen der Luftkammer nach dem Öffnen des Ventils, unterschiedlich stark nachteilige Auswirkungen auf die Ausrüstung und die Rohrleitung . Vor diesem Hintergrund führt dieser Artikel eine eingehende Analyse der oben genannten Probleme durch und hofft, durch die Analyse eine Lösung zu finden.

Gasverdrängung in der Leitung vor der Übertragung

Mit der Entwicklung der kryogenen Technologie haben kryogene flüssige Produkte in vielen Bereichen wie der Volkswirtschaft, der Landesverteidigung und der wissenschaftlichen Forschung eine wichtige Rolle gespielt. Die Anwendung kryogener Flüssigkeiten basiert auf der effektiven und sicheren Lagerung und dem Transport kryogener Flüssigkeitsprodukte, und die Pipeline-Übertragung kryogener Flüssigkeiten durchläuft den gesamten Prozess der Lagerung und des Transports. Daher ist es sehr wichtig, die Sicherheit und Effizienz der Pipeline-Übertragung kryogener Flüssigkeiten zu gewährleisten. Für die Übertragung kryogener Flüssigkeiten ist es erforderlich, das Gas in der Rohrleitung vor der Übertragung auszutauschen, da es sonst zu Betriebsstörungen kommen kann. Der Vorkühlungsprozess ist ein unvermeidliches Glied im Prozess des Transports kryogener flüssiger Produkte. Dieser Prozess führt zu starken Druckstößen und anderen negativen Auswirkungen auf die Pipeline. Darüber hinaus führen das Geysir-Phänomen in der vertikalen Rohrleitung und das instabile Phänomen des Systembetriebs, wie z. B. das Füllen des Blindzweigrohrs, das Füllen nach Intervallentleerung und das Füllen der Luftkammer nach dem Öffnen des Ventils, unterschiedlich stark nachteilige Auswirkungen auf die Ausrüstung und die Rohrleitung . Vor diesem Hintergrund führt dieser Artikel eine eingehende Analyse der oben genannten Probleme durch und hofft, durch die Analyse eine Lösung zu finden.

Der Vorkühlungsprozess der Pipeline

Im gesamten Prozess der Übertragung kryogener Flüssigkeiten durch Rohrleitungen gibt es vor der Herstellung eines stabilen Übertragungszustands ein Vorkühlungs- und Heißrohrsystem sowie einen Empfangsausrüstungsprozess, d. h. den Vorkühlungsprozess. Bei diesem Prozess müssen die Rohrleitung und die Aufnahmeausrüstung einer erheblichen Schrumpfungsbeanspruchung und einem Aufpralldruck standhalten und sollten daher kontrolliert werden.

Beginnen wir mit einer Analyse des Prozesses.

Der gesamte Vorkühlungsprozess beginnt mit einem heftigen Verdampfungsprozess und zeigt dann eine Zweiphasenströmung. Schließlich tritt eine einphasige Strömung auf, nachdem das System vollständig abgekühlt ist. Zu Beginn des Vorkühlungsprozesses überschreitet die Wandtemperatur offensichtlich die Sättigungstemperatur der kryogenen Flüssigkeit und sogar die obere Grenztemperatur der kryogenen Flüssigkeit – die ultimative Überhitzungstemperatur. Aufgrund der Wärmeübertragung wird die Flüssigkeit in der Nähe der Rohrwand erhitzt und augenblicklich verdampft, um einen Dampffilm zu bilden, der die Rohrwand vollständig umgibt, d. h. es kommt zum Filmsieden. Danach sinkt die Temperatur der Rohrwand durch den Vorkühlungsprozess allmählich unter die Grenzüberhitzungstemperatur und es entstehen günstige Bedingungen für Übergangssieden und Blasensieden. Dabei treten große Druckschwankungen auf. Wenn die Vorkühlung bis zu einem bestimmten Grad durchgeführt wird, wird die kryogene Flüssigkeit aufgrund der Wärmekapazität der Rohrleitung und der Wärmeinvasion der Umgebung nicht auf die Sättigungstemperatur erhitzt, und es entsteht der Zustand einer einphasigen Strömung.

Bei der intensiven Verdampfung entstehen dramatische Strömungs- und Druckschwankungen. Im gesamten Prozess der Druckschwankungen ist der maximale Druck, der sich zum ersten Mal bildet, nachdem die kryogene Flüssigkeit direkt in das heiße Rohr gelangt, die maximale Amplitude im gesamten Prozess der Druckschwankungen, und die Druckwelle kann die Druckkapazität des Systems überprüfen. Daher wird im Allgemeinen nur die erste Druckwelle untersucht.

Nach dem Öffnen des Ventils gelangt die kryogene Flüssigkeit unter der Wirkung der Druckdifferenz schnell in die Rohrleitung und der durch die Verdampfung erzeugte Dampffilm trennt die Flüssigkeit von der Rohrwand und bildet eine konzentrische axiale Strömung. Da der Widerstandskoeffizient des Dampfes sehr klein ist, ist die Strömungsgeschwindigkeit der kryogenen Flüssigkeit sehr groß. Mit zunehmender Vorwärtsbewegung steigt die Temperatur der Flüssigkeit aufgrund der Wärmeaufnahme allmählich an, entsprechend steigt der Rohrleitungsdruck und die Füllgeschwindigkeit verlangsamt sich runter. Wenn das Rohr lang genug ist, muss die Flüssigkeitstemperatur irgendwann die Sättigung erreichen, an diesem Punkt hört die Flüssigkeit auf, sich weiterzubewegen. Die Wärme von der Rohrwand in die kryogene Flüssigkeit wird vollständig zur Verdampfung genutzt. Zu diesem Zeitpunkt wird die Verdampfungsgeschwindigkeit stark erhöht, der Druck in der Rohrleitung wird ebenfalls erhöht und kann das 1,5- bis 2-fache des Einlassdrucks erreichen. Unter der Wirkung der Druckdifferenz wird ein Teil der Flüssigkeit zurück in den Lagertank für kryogene Flüssigkeiten getrieben, was dazu führt, dass die Geschwindigkeit der Dampferzeugung kleiner wird und ein Teil des Dampfs, der aus dem Rohrauslass entsteht, zu einem Druckabfall im Rohr führt Nach einer gewissen Zeit stellt die Rohrleitung die Flüssigkeit wieder in die Druckdifferenzbedingungen her, und das Phänomen tritt erneut auf, also wiederholt sich. Da im folgenden Prozess jedoch ein bestimmter Druck herrscht und sich ein Teil der Flüssigkeit im Rohr befindet, ist der durch die neue Flüssigkeit verursachte Druckanstieg gering, sodass die Druckspitze kleiner ist als die erste Spitze.

Während des gesamten Vorkühlungsprozesses muss das System nicht nur einer großen Druckwellenbelastung standhalten, sondern auch einer großen Schrumpfspannung aufgrund der Kälte standhalten. Die kombinierte Wirkung beider Faktoren kann zu strukturellen Schäden am System führen. Daher sollten die erforderlichen Maßnahmen zur Beherrschung ergriffen werden.

Da sich die Vorkühldurchflussrate direkt auf den Vorkühlprozess und die Größe der Kaltschrumpfspannung auswirkt, kann der Vorkühlprozess durch Steuerung der Vorkühldurchflussrate gesteuert werden. Das vernünftige Auswahlprinzip der Vorkühldurchflussrate besteht darin, die Vorkühlzeit durch Verwendung einer größeren Vorkühldurchflussrate zu verkürzen, unter der Voraussetzung, dass Druckschwankungen und Kaltschrumpfungsspannungen den zulässigen Bereich von Geräten und Rohrleitungen nicht überschreiten. Wenn die Vorkühlungsdurchflussrate zu gering ist, ist die Isolierungsleistung der Rohrleitung nicht gut und sie erreicht möglicherweise nie den Kühlzustand.

Im Prozess der Vorkühlung ist es aufgrund des Auftretens einer Zweiphasenströmung nicht möglich, die tatsächliche Durchflussrate mit dem herkömmlichen Durchflussmesser zu messen, sodass dieser nicht zur Steuerung der Vorkühlungsdurchflussrate verwendet werden kann. Aber wir können die Größe des Durchflusses indirekt beurteilen, indem wir den Gegendruck des Aufnahmegefäßes überwachen. Unter bestimmten Bedingungen kann der Zusammenhang zwischen dem Gegendruck des Aufnahmebehälters und dem Vorkühlstrom durch analytische Methoden bestimmt werden. Wenn der Vorkühlungsprozess in den einphasigen Strömungszustand übergeht, kann der vom Durchflussmesser tatsächlich gemessene Durchfluss zur Steuerung der Vorkühlungsströmung herangezogen werden. Diese Methode wird häufig verwendet, um die Befüllung von kryogenen Flüssigtreibstoffen für Raketen zu kontrollieren.

Die Änderung des Gegendrucks des Aufnahmegefäßes entspricht dem Vorkühlungsprozess wie folgt und kann zur qualitativen Beurteilung der Vorkühlungsstufe verwendet werden: Wenn die Absaugkapazität des Aufnahmegefäßes konstant ist, steigt der Gegendruck aufgrund der Gewalt schnell an Die Verdampfung der kryogenen Flüssigkeit beginnt zunächst und nimmt dann mit abnehmender Temperatur des Aufnahmebehälters und der Rohrleitung allmählich ab. Zu diesem Zeitpunkt erhöht sich die Vorkühlleistung.

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HL-Kryogenausrüstung

HL Cryogenic Equipment wurde 1992 gegründet und ist eine Marke der HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co.,Ltd. HL Cryogenic Equipment widmet sich der Entwicklung und Herstellung des hochvakuumisolierten Kryo-Rohrleitungssystems und der dazugehörigen Unterstützungsausrüstung, um den unterschiedlichen Anforderungen der Kunden gerecht zu werden. Das vakuumisolierte Rohr und der flexible Schlauch bestehen aus einem Hochvakuum und mehrschichtigen, mehrschichtigen Spezialisoliermaterialien und durchlaufen eine Reihe äußerst strenger technischer Behandlungen und einer Hochvakuumbehandlung, die für die Übertragung von flüssigem Sauerstoff und flüssigem Stickstoff verwendet wird , flüssiges Argon, flüssiger Wasserstoff, flüssiges Helium, verflüssigtes Ethylengas LEG und verflüssigtes Naturgas LNG.

Die Produktreihen Vakuummantelrohr, Vakuummantelschlauch, Vakuummantelventil und Phasentrenner der HL Cryogenic Equipment Company, die eine Reihe äußerst strenger technischer Behandlungen durchlaufen haben, werden für die Übertragung von flüssigem Sauerstoff, flüssigem Stickstoff, flüssigem Argon verwendet. Flüssiger Wasserstoff, flüssiges Helium, LEG und LNG, und diese Produkte werden für kryogene Geräte (z. B. kryogene Tanks, Dewar-Gefäße und Kühlboxen usw.) in den Branchen Luftzerlegung, Gase, Luftfahrt, Elektronik, Supraleiter, Chips, Automatisierungsmontage, Lebensmittel und Industrie gewartet. Getränke, Pharmazie, Krankenhaus, Biobank, Gummi, Herstellung neuer Materialien, Chemieingenieurwesen, Eisen und Stahl sowie wissenschaftliche Forschung usw.