Introducciónducción

Con el desarrollo de la tecnología criogénica, los productos líquidos criogénicos han jugado un papel importante en muchos campos como la economía nacional, la defensa nacional y la investigación científica. La aplicación de líquido criogénico se basa en el almacenamiento y transporte efectivo y seguro de productos líquidos criogénicos, y la transmisión por tubería de líquido criogénico recorre todo el proceso de almacenamiento y transporte. Por lo tanto, es muy importante garantizar la seguridad y eficiencia de la transmisión de líquidos criogénicos por tuberías. Para la transmisión de líquidos criogénicos, es necesario reemplazar el gas en la tubería antes de la transmisión, de lo contrario puede causar fallas operativas. El proceso de preenfriamiento es un vínculo inevitable en el proceso de transporte de productos líquidos criogénicos. Este proceso traerá fuertes golpes de presión y otros efectos negativos al oleoducto. Además, el fenómeno del géiser en la tubería vertical y el fenómeno inestable del funcionamiento del sistema, como el llenado ciego de la tubería, el llenado después del drenaje intermedio y el llenado de la cámara de aire después de la apertura de la válvula, traerán diferentes grados de efectos adversos en el equipo y la tubería. . En vista de esto, este artículo realiza un análisis en profundidad de los problemas anteriores y espera encontrar la solución a través del análisis.

Desplazamiento de gas en línea antes de la transmisión.

Con el desarrollo de la tecnología criogénica, los productos líquidos criogénicos han jugado un papel importante en muchos campos como la economía nacional, la defensa nacional y la investigación científica. La aplicación de líquido criogénico se basa en el almacenamiento y transporte efectivo y seguro de productos líquidos criogénicos, y la transmisión por tubería de líquido criogénico recorre todo el proceso de almacenamiento y transporte. Por lo tanto, es muy importante garantizar la seguridad y eficiencia de la transmisión de líquidos criogénicos por tuberías. Para la transmisión de líquidos criogénicos, es necesario reemplazar el gas en la tubería antes de la transmisión, de lo contrario puede causar fallas operativas. El proceso de preenfriamiento es un vínculo inevitable en el proceso de transporte de productos líquidos criogénicos. Este proceso traerá fuertes golpes de presión y otros efectos negativos al oleoducto. Además, el fenómeno del géiser en la tubería vertical y el fenómeno inestable del funcionamiento del sistema, como el llenado ciego de la tubería, el llenado después del drenaje intermedio y el llenado de la cámara de aire después de la apertura de la válvula, traerán diferentes grados de efectos adversos en el equipo y la tubería. . En vista de esto, este artículo realiza un análisis en profundidad de los problemas anteriores y espera encontrar la solución a través del análisis.

El proceso de preenfriamiento de la tubería.

En todo el proceso de transmisión de tuberías de líquido criogénico, antes de establecer un estado de transmisión estable, habrá un sistema de tuberías calientes y de preenfriamiento y un proceso de equipo receptor, es decir, el proceso de preenfriamiento. En este proceso, la tubería y el equipo receptor deben soportar una tensión de contracción y una presión de impacto considerables, por lo que deben controlarse.

Comencemos con un análisis del proceso.

Todo el proceso de preenfriamiento comienza con un violento proceso de vaporización, y luego aparece un flujo de dos fases. Finalmente, el flujo monofásico aparece después de que el sistema se enfría por completo. Al comienzo del proceso de preenfriamiento, la temperatura de la pared obviamente excede la temperatura de saturación del líquido criogénico, e incluso excede la temperatura límite superior del líquido criogénico: la temperatura de sobrecalentamiento final. Debido a la transferencia de calor, el líquido cerca de la pared del tubo se calienta y se vaporiza instantáneamente para formar una película de vapor que rodea completamente la pared del tubo, es decir, se produce la ebullición de la película. Después de eso, con el proceso de preenfriamiento, la temperatura de la pared del tubo cae gradualmente por debajo de la temperatura límite de sobrecalentamiento, y luego se forman condiciones favorables para la ebullición de transición y la ebullición de burbujas. Durante este proceso se producen grandes fluctuaciones de presión. Cuando el preenfriamiento se lleva a cabo hasta cierta etapa, la capacidad calorífica de la tubería y la invasión de calor del ambiente no calentarán el líquido criogénico a la temperatura de saturación, y aparecerá el estado de flujo monofásico.

En el proceso de vaporización intensa, se generarán fluctuaciones dramáticas de flujo y presión. En todo el proceso de fluctuación de presión, la presión máxima formada por primera vez después de que el líquido criogénico ingresa directamente a la tubería caliente es la amplitud máxima en todo el proceso de fluctuación de presión, y la onda de presión puede verificar la capacidad de presión del sistema. Por lo tanto, generalmente sólo se estudia la primera onda de presión.

Después de abrir la válvula, el líquido criogénico ingresa rápidamente a la tubería bajo la acción de la diferencia de presión, y la película de vapor generada por la vaporización separa el líquido de la pared de la tubería, formando un flujo axial concéntrico. Debido a que el coeficiente de resistencia del vapor es muy pequeño, el caudal del líquido criogénico es muy grande, a medida que avanza, la temperatura del líquido debido a la absorción de calor aumenta gradualmente, en consecuencia, la presión de la tubería aumenta y la velocidad de llenado disminuye. abajo. Si la tubería es lo suficientemente larga, la temperatura del líquido debe alcanzar la saturación en algún momento, momento en el cual el líquido deja de avanzar. Todo el calor de la pared de la tubería al líquido criogénico se utiliza para la evaporación; en este momento, la velocidad de evaporación aumenta considerablemente y la presión en la tubería también aumenta, puede alcanzar 1, 5 ~ 2 veces la presión de entrada. Bajo la acción de la diferencia de presión, parte del líquido será conducido de regreso al tanque de almacenamiento de líquido criogénico, lo que hace que la velocidad de generación de vapor sea menor, y debido a que parte del vapor generado por la descarga de salida de la tubería, la presión de la tubería cae, después Después de un período de tiempo, la tubería restablecerá el líquido en las condiciones de diferencia de presión, el fenómeno volverá a aparecer y se repetirá. Sin embargo, en el siguiente proceso, debido a que hay una cierta presión y parte del líquido en la tubería, el aumento de presión causado por el nuevo líquido es pequeño, por lo que el pico de presión será menor que el primer pico.

En todo el proceso de preenfriamiento, el sistema no sólo tiene que soportar un gran impacto de onda de presión, sino que también tiene que soportar una gran tensión de contracción debido al frío. La acción combinada de ambos puede provocar daños estructurales en el sistema, por lo que se deben tomar las medidas necesarias para controlarlo.

Dado que el caudal de preenfriamiento afecta directamente el proceso de preenfriamiento y el tamaño de la tensión de contracción en frío, el proceso de preenfriamiento se puede controlar controlando el caudal de preenfriamiento. El principio de selección razonable del caudal de preenfriamiento es acortar el tiempo de preenfriamiento utilizando un caudal de preenfriamiento mayor bajo la premisa de garantizar que la fluctuación de presión y la tensión de contracción en frío no excedan el rango permitido de equipos y tuberías. Si el caudal de preenfriamiento es demasiado pequeño, el rendimiento del aislamiento de la tubería no es bueno para la tubería y es posible que nunca alcance el estado de enfriamiento.

En el proceso de preenfriamiento, debido a la ocurrencia de flujo de dos fases, es imposible medir el caudal real con el caudalímetro común, por lo que no se puede utilizar para guiar el control del caudal de preenfriamiento. Pero podemos juzgar indirectamente el tamaño del flujo monitoreando la contrapresión del recipiente receptor. Bajo ciertas condiciones, la relación entre la contrapresión del recipiente receptor y el flujo de preenfriamiento se puede determinar mediante un método analítico. Cuando el proceso de preenfriamiento avanza al estado de flujo monofásico, el flujo real medido por el medidor de flujo se puede utilizar para guiar el control del flujo de preenfriamiento. Este método se utiliza a menudo para controlar el llenado de propulsor líquido criogénico para cohetes.

El cambio de la contrapresión del recipiente receptor corresponde al proceso de preenfriamiento de la siguiente manera, que se puede utilizar para juzgar cualitativamente la etapa de preenfriamiento: cuando la capacidad de escape del recipiente receptor es constante, la contrapresión aumentará rápidamente debido a la violenta vaporización del líquido criogénico al principio, y luego disminuye gradualmente con la disminución de la temperatura del recipiente receptor y la tubería. En este momento, aumenta la capacidad de preenfriamiento.

¡Sintonizado con el siguiente artículo para otras preguntas!

Equipo criogénico HL

HL Cryogenic Equipment, fundada en 1992, es una marca afiliada a HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd. HL Cryogenic Equipment está comprometido con el diseño y la fabricación de sistemas de tuberías criogénicas aisladas de alto vacío y equipos de soporte relacionados para satisfacer las diversas necesidades de los clientes. La tubería aislada al vacío y la manguera flexible están construidas con materiales aislados especiales de alto vacío y múltiples capas y pantallas múltiples, y pasan por una serie de tratamientos técnicos extremadamente estrictos y un tratamiento de alto vacío, que se utiliza para transferir oxígeno líquido y nitrógeno líquido. , argón líquido, hidrógeno líquido, helio líquido, gas etileno licuado LEG y gas natural licuado GNL.

La serie de productos de tubería con camisa de vacío, manguera con camisa de vacío, válvula con camisa de vacío y separador de fase de HL Cryogenic Equipment Company, que pasaron por una serie de tratamientos técnicos extremadamente estrictos, se utilizan para transferir oxígeno líquido, nitrógeno líquido, argón líquido, hidrógeno líquido, helio líquido, LEG y GNL, y estos productos reciben servicio para equipos criogénicos (por ejemplo, tanques criogénicos, dewars y cajas frías, etc.) en industrias de separación de aire, gases, aviación, electrónica, superconductores, chips, ensamblaje de automatización, alimentos y bebidas, farmacia, hospitales, biobancos, caucho, fabricación de nuevos materiales, ingeniería química, hierro y acero e investigación científica, etc.