Ein instabiler Prozess in der Übertragung

Bei der Übertragung von kryogenen Flüssigkeiten in Rohrleitungen führen die besonderen Eigenschaften und der Prozessablauf von kryogenen Flüssigkeiten zu einer Reihe instabiler Prozesse, die sich von denen von Flüssigkeiten mit normaler Temperatur im Übergangszustand unterscheiden, bevor sich ein stabiler Zustand einstellt. Der instabile Prozess bringt auch große dynamische Auswirkungen auf die Ausrüstung mit sich, die zu strukturellen Schäden führen können. Beispielsweise verursachte das Flüssigsauerstoff-Füllsystem der Transportrakete Saturn V in den USA einmal einen Bruch der Infusionsleitung aufgrund der Auswirkungen des instabilen Prozesses beim Öffnen des Ventils. Darüber hinaus verursacht der instabile Prozess häufiger Schäden an anderen Hilfsgeräten (wie Ventilen, Faltenbälgen usw.). Der instabile Prozess im Prozess der kryogenen Flüssigkeitsleitungsübertragung umfasst hauptsächlich das Füllen des blinden Abzweigrohrs, das Füllen nach intermittierendem Flüssigkeitsabfluss im Abflussrohr und den instabilen Prozess beim Öffnen des Ventils, das die Luftkammer an der Vorderseite gebildet hat. Diesen instabilen Prozessen ist gemeinsam, dass ihr Kern darin besteht, dass der Dampfhohlraum mit kryogener Flüssigkeit gefüllt wird, was zu einem intensiven Wärme- und Stoffaustausch an der Zweiphasengrenzfläche führt, was zu starken Schwankungen der Systemparameter führt. Da der Füllvorgang nach intermittierendem Flüssigkeitsabfluss aus dem Abflussrohr dem instabilen Prozess beim Öffnen des Ventils ähnelt, der vorne die Luftkammer gebildet hat, wird im Folgenden nur der instabile Prozess beim Befüllen des Blindabzweigrohrs und beim Befüllen des Blindabzweigrohrs analysiert Das offene Ventil wird geöffnet.

Der instabile Prozess der Füllung blinder Abzweigrohre

Aus Gründen der Systemsicherheit und -steuerung sollten zusätzlich zum Hauptförderrohr einige Hilfszweigrohre im Rohrleitungssystem vorhanden sein. Darüber hinaus werden Sicherheitsventile, Auslassventile und andere Ventile im System entsprechende Abzweigrohre einführen. Wenn diese Abzweige nicht funktionieren, werden Blindabzweige für das Rohrleitungssystem gebildet. Die thermische Invasion der Rohrleitung durch die Umgebung führt unweigerlich zur Entstehung von Dampfhohlräumen im Blindrohr (in einigen Fällen werden Dampfhohlräume speziell verwendet, um die Wärmeinvasion der kryogenen Flüssigkeit von der Außenwelt zu reduzieren). Im Übergangszustand steigt der Druck in der Rohrleitung aufgrund der Ventileinstellung und aus anderen Gründen. Unter der Wirkung der Druckdifferenz füllt die Flüssigkeit die Dampfkammer. Wenn beim Füllvorgang der Gaskammer der durch die Verdampfung der kryogenen Flüssigkeit aufgrund von Hitze erzeugte Dampf nicht ausreicht, um die Flüssigkeit rückwärts anzutreiben, füllt die Flüssigkeit immer die Gaskammer. Schließlich entsteht nach dem Füllen des Lufthohlraums an der Blindrohrdichtung ein schneller Bremszustand, der zu einem starken Druck in der Nähe der Dichtung führt

Der Füllvorgang des Blindrohres gliedert sich in drei Schritte. In der ersten Stufe wird die Flüssigkeit unter Einwirkung der Druckdifferenz auf die maximale Füllgeschwindigkeit gebracht, bis der Druck ausgeglichen ist. In der zweiten Stufe füllt sich die Flüssigkeit aufgrund der Trägheit weiter nach vorne. Zu diesem Zeitpunkt verlangsamt die umgekehrte Druckdifferenz (der Druck in der Gaskammer steigt mit dem Füllvorgang) die Flüssigkeit. Die dritte Stufe ist die Schnellbremsstufe, bei der der Druckstoß am größten ist.

Durch die Reduzierung der Füllgeschwindigkeit und die Verkleinerung des Lufthohlraums kann die dynamische Belastung, die beim Füllen des Blindabzweigrohrs entsteht, eliminiert oder begrenzt werden. Bei langen Rohrleitungssystemen kann die Quelle des Flüssigkeitsstroms im Voraus stufenlos eingestellt werden, um die Strömungsgeschwindigkeit zu verringern und das Ventil für lange Zeit geschlossen zu halten.

Hinsichtlich der Struktur können wir unterschiedliche Führungsteile verwenden, um die Flüssigkeitszirkulation im Blindabzweigrohr zu verbessern, die Größe des Lufthohlraums zu verringern, einen lokalen Widerstand am Eingang des Blindabzweigrohrs einzuführen oder den Durchmesser des Blindabzweigrohrs zu vergrößern um die Füllgeschwindigkeit zu reduzieren. Darüber hinaus haben die Länge und die Einbaulage des Blindenschriftrohrs einen Einfluss auf den sekundären Wasserstoß, daher sollte auf Design und Anordnung geachtet werden. Der Grund dafür, dass eine Vergrößerung des Rohrdurchmessers zu einer Verringerung der dynamischen Belastung führt, lässt sich qualitativ wie folgt erklären: Bei der Blindabzweigrohrfüllung wird der Abzweigrohrdurchfluss durch den Hauptrohrdurchfluss begrenzt, der bei der qualitativen Analyse als fester Wert angenommen werden kann . Eine Vergrößerung des Abzweigrohrdurchmessers ist gleichbedeutend mit einer Vergrößerung der Querschnittsfläche, was einer Verringerung der Füllgeschwindigkeit gleichkommt und somit zu einer Lastreduzierung führt.

Der instabile Prozess der Ventilöffnung

Bei geschlossenem Ventil führt der Wärmeeintrag aus der Umgebung, insbesondere über die Wärmebrücke, schnell zur Bildung einer Luftkammer vor dem Ventil. Nach dem Öffnen des Ventils beginnen sich Dampf und Flüssigkeit zu bewegen. Da der Gasdurchfluss viel höher ist als der Flüssigkeitsdurchfluss, wird der Dampf im Ventil kurz nach der Evakuierung nicht vollständig geöffnet, was zu einem schnellen Druckabfall in der Flüssigkeit führt wird unter der Wirkung der Druckdifferenz nach vorne getrieben. Wenn die Flüssigkeit das Ventil nicht vollständig öffnet, kommt es zu Bremsbedingungen. Zu diesem Zeitpunkt tritt ein Wasserschlag auf, der eine starke dynamische Belastung erzeugt.

Der effektivste Weg, die durch den instabilen Ventilöffnungsprozess erzeugte dynamische Belastung zu beseitigen oder zu reduzieren, besteht darin, den Arbeitsdruck im Übergangszustand zu reduzieren, um so die Füllgeschwindigkeit der Gaskammer zu verringern. Darüber hinaus wirken sich die Verwendung von gut steuerbaren Ventilen, die Änderung der Richtung des Rohrabschnitts und die Einführung einer speziellen Bypass-Rohrleitung mit kleinem Durchmesser (um die Größe der Gaskammer zu verringern) auf die Reduzierung der dynamischen Belastung aus. Insbesondere ist zu beachten, dass im Gegensatz zur dynamischen Lastreduzierung beim Füllen des Blindabzweigrohrs durch Vergrößerung des Blindabzweigrohrdurchmessers für den instabilen Prozess beim Öffnen des Ventils eine Vergrößerung des Hauptrohrdurchmessers einer Verringerung des Gleichmaßes gleichkommt Rohrwiderstand, der die Durchflussrate der gefüllten Luftkammer erhöht und somit den Wasserschlagwert erhöht.

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.