Instabil folyamat az átvitelben

A kriogén folyadékvezeték-szállítás során a kriogén folyadék speciális tulajdonságai és működése miatt számos instabil folyamat játszódik le, amelyek eltérnek a normál hőmérsékletű folyadék átmeneti állapotától, mielőtt stabil állapotba kerülne. Az instabil folyamat nagy dinamikus hatást gyakorol a berendezésre, ami szerkezeti károsodást okozhat. Például az Egyesült Államokban a Saturn V szállítórakéta folyékony oxigén töltőrendszere az infúziós vezeték megrepedését okozta az instabil folyamat hatására, amikor a szelepet kinyitották. Ezenkívül az instabil folyamat gyakoribb más segédberendezések (például szelepek, harmonikák stb.) károsodását is okozta. A kriogén folyadékvezeték-szállítás során az instabil folyamat főként a vak elágazócső feltöltését, a folyadék szakaszos kiürülése utáni feltöltést a lefolyócsőben, valamint az instabil folyamatot a szelep kinyitásakor, amely az elülső légkamrát képezte. Ezeknek az instabil folyamatoknak a közös vonása, hogy lényegük a gőzüreg kriogén folyadékkal való feltöltése, ami intenzív hő- és tömegátadáshoz vezet a kétfázisú határfelületen, ami a rendszerparaméterek hirtelen ingadozását eredményezi. Mivel a lefolyócsőből történő szakaszos folyadékürítés utáni feltöltési folyamat hasonló az instabil folyamathoz, amikor kinyitjuk az elülső légkamrát kialakító szelepet, a következőkben csak az instabil folyamatot elemezzük, amikor a vak elágazó cső meg van töltve, és amikor a nyitott szelep nyitva van.

A vak elágazó csövek feltöltésének instabil folyamata

A rendszer biztonsága és szabályozása érdekében a fő szállítócső mellett néhány segédcsővezetéket is fel kell szerelni a csővezetékrendszerbe. Ezenkívül biztonsági szelep, ürítőszelep és egyéb szelepek vezetik be a rendszerben a megfelelő elágazásokat. Amikor ezek az elágazások nem működnek, vak elágazások alakulnak ki a csővezetékrendszerben. A csővezeték környezeti hőmérsékletének hatása elkerülhetetlenül gőzüregek kialakulásához vezet a vakcsőben (bizonyos esetekben a gőzüregeket kifejezetten a kriogén folyadék külvilágból történő hőbejutásának csökkentésére használják). Az átmeneti állapotban a csővezetékben lévő nyomás a szelepek beállítása és egyéb okok miatt megemelkedik. A nyomáskülönbség hatására a folyadék kitölti a gőzkamrát. Ha a gázkamra feltöltési folyamata során a kriogén folyadék hő hatására történő elpárologtatása során keletkező gőz nem elegendő a folyadék visszaforgatásához, a folyadék továbbra is kitölti a gázkamrát. Végül a levegőüreg feltöltése után gyors fékezési állapot alakul ki a vakcső tömítésénél, ami éles nyomást eredményez a tömítés közelében.

A vakcső töltési folyamata három szakaszra oszlik. Az első szakaszban a folyadékot a nyomáskülönbség hatására maximális töltési sebességre hajtják, amíg a nyomás kiegyenlítődik. A második szakaszban a tehetetlenség miatt a folyadék tovább töltődik előre. Ekkor a fordított nyomáskülönbség (a gázkamrában lévő nyomás a töltési folyamattal együtt növekszik) lelassítja a folyadékot. A harmadik szakasz a gyors fékezési szakasz, amelyben a nyomáshatás a legnagyobb.

A töltési sebesség és a légüreg méretének csökkentésével kiküszöbölhető vagy korlátozható a vak elágazó cső töltése során keletkező dinamikus terhelés. Hosszú csővezeték-rendszer esetén a folyadékáramlás forrása előre simán beállítható az áramlási sebesség csökkentése érdekében, és a szelep hosszú ideig zárva tartható.

Szerkezeti szempontból különböző vezetőelemeket használhatunk a folyadékkeringés fokozására a vak elágazócsőben, a légüreg méretének csökkentésére, helyi ellenállás bevezetésére a vak elágazócső bejáratánál, vagy a vak elágazócső átmérőjének növelésére a töltési sebesség csökkentése érdekében. Ezenkívül a Braille-cső hossza és beépítési helyzete hatással lesz a másodlagos vízlökésre, ezért figyelmet kell fordítani a kialakításra és az elrendezésre. A csőátmérő növelésének dinamikus terheléscsökkentő hatását kvalitatívan a következőképpen magyarázhatjuk: a vak elágazócső feltöltésekor az elágazócső áramlását a fő cső áramlása korlátozza, amely a kvalitatív elemzés során rögzített értéknek tekinthető. Az elágazócső átmérőjének növelése egyenértékű a keresztmetszeti terület növelésével, ami egyenértékű a töltési sebesség csökkentésével, így a terhelés csökkenéséhez vezet.

A szelepnyitás instabil folyamata

Amikor a szelep zárva van, a környezetből érkező hő, különösen a hőhídon keresztül, gyorsan légkamra kialakulásához vezet a szelep előtt. A szelep kinyitása után a gőz és a folyadék mozogni kezd, mivel a gáz áramlási sebessége sokkal nagyobb, mint a folyadék áramlási sebessége. A szelepben lévő gőz a kiürülés után nem nyílik ki teljesen, ami gyors nyomásesést eredményez. A nyomáskülönbség hatására a folyadék előrehalad. Amikor a folyadék a szelephez közel kerül, fékező körülmények alakulnak ki. Ekkor vízütés lép fel, ami erős dinamikus terhelést eredményez.

A szelepnyitás instabil folyamata által generált dinamikus terhelés kiküszöbölésének vagy csökkentésének leghatékonyabb módja az üzemi nyomás csökkentése átmeneti állapotban, ezáltal csökkentve a gázkamra töltődési sebességét. Ezenkívül a nagymértékben szabályozható szelepek használata, a csőszakasz irányának megváltoztatása és kis átmérőjű speciális bypass csővezeték bevezetése (a gázkamra méretének csökkentése érdekében) hatással lesz a dinamikus terhelés csökkentésére. Különösen meg kell jegyezni, hogy a vak elágazás feltöltésekor a vak elágazás átmérőjének növelésével elért dinamikus terheléscsökkentéstől eltérően, a szelepnyitás instabil folyamata esetén a főcső átmérőjének növelése egyenértékű az egyenletes csőellenállás csökkentésével, ami növeli a töltött levegőkamra áramlási sebességét, ezáltal növelve a víz csapódási értékét.

HL kriogén berendezések

Az 1992-ben alapított HL Cryogenic Equipment a HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co.,Ltd.-hez kapcsolódó márka. A HL Cryogenic Equipment elkötelezett a nagyvákuumú szigetelésű kriogén csőrendszerek és a kapcsolódó támogató berendezések tervezése és gyártása iránt, hogy kielégítse az ügyfelek változatos igényeit. A vákuumszigetelt csövek és flexibilis tömlők nagyvákuumú és többrétegű, speciális szigetelt anyagokból készülnek, és számos rendkívül szigorú műszaki kezelésen és nagyvákuumú kezelésen esnek át, amelyeket folyékony oxigén, folyékony nitrogén, folyékony argon, folyékony hidrogén, folyékony hélium, cseppfolyósított etiléngáz (LEG) és cseppfolyósított földgáz (LNG) szállítására használnak.

A HL Cryogenic Equipment Company vákuumköpenyes csövekből, vákuumköpenyes tömlőkből, vákuumköpenyes szelepekből és fázisszétválasztókból álló termékcsaládja, amely rendkívül szigorú műszaki kezeléseken esett át, folyékony oxigén, folyékony nitrogén, folyékony argon, folyékony hidrogén, folyékony hélium, LEG és LNG szállítására szolgál, és ezeket a termékeket kriogén berendezésekhez (pl. kriogén tartályok, Dewar-tartályok és hűtőládák stb.) szervizelik a levegőszétválasztás, gázok, repülés, elektronika, szupravezető, chipek, automatizálási összeszerelés, élelmiszer- és italgyártás, gyógyszeripar, kórház, biobank, gumiipar, új anyaggyártás, vegyipar, vas- és acélipar, valamint tudományos kutatás stb. iparágakban.