Un proceso inestable en la transmisión.

En el proceso de transmisión por tubería de líquido criogénico, las propiedades especiales y la operación del proceso del líquido criogénico causarán una serie de procesos inestables diferentes a los del fluido a temperatura normal en el estado de transición antes del establecimiento del estado estable. El proceso inestable también genera un gran impacto dinámico en el equipo, lo que puede causar daños estructurales. Por ejemplo, el sistema de llenado de oxígeno líquido del cohete de transporte Saturn V en los Estados Unidos provocó una vez la rotura de la línea de infusión debido al impacto del proceso inestable cuando se abrió la válvula. Además, es más común que el proceso inestable cause daños a otros equipos auxiliares (como válvulas, fuelles, etc.). El proceso inestable en el proceso de transmisión de líquido criogénico por tubería incluye principalmente el llenado del ramal ciego, el llenado después de la descarga intermitente de líquido en el tubo de drenaje y el proceso inestable al abrir la válvula que ha formado la cámara de aire en el frente. Lo que estos procesos inestables tienen en común es que su esencia es el llenado de la cavidad de vapor con líquido criogénico, lo que conduce a una intensa transferencia de calor y masa en la interfaz de dos fases, lo que resulta en fuertes fluctuaciones en los parámetros del sistema. Dado que el proceso de llenado después de la descarga intermitente de líquido de la tubería de drenaje es similar al proceso inestable al abrir la válvula que ha formado la cámara de aire en el frente, a continuación solo se analiza el proceso inestable cuando se llena la tubería de derivación ciega y cuando el se abre la válvula abierta.

El inestable proceso de llenado de tubos de derivación ciega

Para considerar la seguridad y el control del sistema, además de la tubería de transporte principal, se deben equipar algunas tuberías auxiliares en el sistema de tuberías. Además, la válvula de seguridad, la válvula de descarga y otras válvulas del sistema introducirán los ramales correspondientes. Cuando estos ramales no funcionan, se forman ramales ciegos para el sistema de tuberías. La invasión térmica de la tubería por el entorno circundante conducirá inevitablemente a la existencia de cavidades de vapor en el tubo ciego (en algunos casos, las cavidades de vapor se utilizan especialmente para reducir la invasión de calor del líquido criogénico del mundo exterior”). En el estado de transición, la presión en la tubería aumentará debido al ajuste de la válvula y otras razones. Bajo la acción de la diferencia de presión, el líquido llenará la cámara de vapor. Si en el proceso de llenado de la cámara de gas, el vapor generado por la vaporización del líquido criogénico debido al calor no es suficiente para hacer retroceder el líquido, el líquido siempre llenará la cámara de gas. Finalmente, después de llenar la cavidad de aire, se forma una condición de frenado rápido en el sello del tubo ciego, lo que conduce a una fuerte presión cerca del sello.

El proceso de llenado del tubo ciego se divide en tres etapas. En la primera etapa, el líquido se impulsa para alcanzar la velocidad máxima de llenado bajo la acción de la diferencia de presión hasta que la presión se equilibra. En la segunda etapa, por inercia, el líquido continúa llenándose hacia adelante. En este momento, la diferencia de presión inversa (la presión en la cámara de gas aumenta con el proceso de llenado) ralentizará el fluido. La tercera etapa es la etapa de frenado rápido, en la que el impacto de la presión es mayor.

Se puede reducir la velocidad de llenado y reducir el tamaño de la cavidad de aire para eliminar o limitar la carga dinámica generada durante el llenado del ramal ciego. Para el sistema de tuberías largas, la fuente del flujo de líquido se puede ajustar suavemente con anticipación para reducir la velocidad del flujo y la válvula se puede cerrar durante un tiempo prolongado.

En términos de estructura, podemos utilizar diferentes piezas guía para mejorar la circulación del líquido en el ramal ciego, reducir el tamaño de la cavidad de aire, introducir resistencia local en la entrada del ramal ciego o aumentar el diámetro del ramal ciego. para reducir la velocidad de llenado. Además, la longitud y la posición de instalación del tubo braille tendrán un impacto en el choque de agua secundario, por lo que se debe prestar atención al diseño y la disposición. La razón por la cual aumentar el diámetro de la tubería reducirá la carga dinámica se puede explicar cualitativamente de la siguiente manera: para el llenado de tubería bifurcada ciega, el flujo de la tubería bifurcada está limitado por el flujo de la tubería principal, que se puede asumir como un valor fijo durante el análisis cualitativo. . Aumentar el diámetro del ramal equivale a aumentar el área de la sección transversal, lo que equivale a reducir la velocidad de llenado, lo que conduce a una reducción de la carga.

El proceso inestable de apertura de válvulas

Cuando la válvula está cerrada, la entrada de calor del entorno, especialmente a través del puente térmico, conduce rápidamente a la formación de una cámara de aire delante de la válvula. Después de abrir la válvula, el vapor y el líquido comienzan a moverse, debido a que el caudal de gas es mucho mayor que el caudal de líquido, el vapor en la válvula no se abre completamente poco después de la evacuación, lo que resulta en una rápida caída de la presión del líquido. es impulsado hacia adelante bajo la acción de la diferencia de presión, cuando el líquido cerca de la válvula no está completamente abierta, se formarán condiciones de frenado. En este momento, se producirá la percusión del agua, lo que producirá una fuerte carga dinámica.

La forma más eficaz de eliminar o reducir la carga dinámica generada por el proceso inestable de apertura de la válvula es reducir la presión de trabajo en el estado de transición, para reducir la velocidad de llenado de la cámara de gas. Además, el uso de válvulas altamente controlables, el cambio de dirección de la sección de la tubería y la introducción de una tubería de derivación especial de pequeño diámetro (para reducir el tamaño de la cámara de gas) tendrán un efecto en la reducción de la carga dinámica. En particular, cabe señalar que, a diferencia de la reducción de la carga dinámica cuando se llena el ramal ciego aumentando el diámetro del ramal ciego, para el proceso inestable cuando se abre la válvula, aumentar el diámetro del tubo principal equivale a reducir la carga uniforme. resistencia de la tubería, lo que aumentará el caudal de la cámara de aire llena, aumentando así el valor del impacto del agua.

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.