Um processo instável na transmissão

No processo de transmissão de dutos de líquido criogênico, as propriedades especiais e a operação do processo do líquido criogênico causarão uma série de processos instáveis ​​diferentes daqueles do fluido à temperatura normal no estado de transição antes do estabelecimento do estado estável. O processo instável também traz grande impacto dinâmico ao equipamento, podendo causar danos estruturais. Por exemplo, o sistema de enchimento de oxigênio líquido do foguete de transporte Saturn V nos Estados Unidos causou uma vez a ruptura da linha de infusão devido ao impacto do processo instável quando a válvula foi aberta. Além disso, o processo instável causa danos a outros equipamentos auxiliares (como válvulas, foles, etc.) é mais comum. O processo instável no processo de transmissão de tubulação de líquido criogênico inclui principalmente o enchimento do tubo cego, o enchimento após descarga intermitente de líquido no tubo de drenagem e o processo instável ao abrir a válvula que formou a câmara de ar na frente. O que esses processos instáveis ​​têm em comum é que sua essência é o preenchimento da cavidade de vapor por líquido criogênico, o que leva a intensa transferência de calor e massa na interface bifásica, resultando em flutuações acentuadas nos parâmetros do sistema. Como o processo de enchimento após a descarga intermitente de líquido do tubo de drenagem é semelhante ao processo instável ao abrir a válvula que formou a câmara de ar na frente, a seguir analisa-se apenas o processo instável quando o tubo do ramal cego é preenchido e quando o válvula aberta é aberta.

O processo instável de enchimento de tubos cegos

Para considerar a segurança e o controle do sistema, além do tubo de transporte principal, alguns ramais auxiliares devem ser equipados no sistema de tubulação. Além disso, a válvula de segurança, a válvula de descarga e outras válvulas no sistema introduzirão tubos de ramificação correspondentes. Quando essas ramificações não estão funcionando, são formadas ramificações cegas para o sistema de tubulação. A invasão térmica da tubulação pelo ambiente circundante levará inevitavelmente à existência de cavidades de vapor no tubo cego (em alguns casos, as cavidades de vapor são especialmente utilizadas para reduzir a invasão de calor do líquido criogênico do mundo exterior). No estado de transição, a pressão na tubulação aumentará devido ao ajuste da válvula e outros motivos. Sob a ação da diferença de pressão, o líquido preencherá a câmara de vapor. Se no processo de enchimento da câmara de gás o vapor gerado pela vaporização do líquido criogênico devido ao calor não for suficiente para reverter o movimento do líquido, o líquido sempre encherá a câmara de gás. Finalmente, após o enchimento da cavidade de ar, uma condição de frenagem rápida é formada na vedação do tubo cego, o que leva a uma forte pressão perto da vedação

O processo de enchimento do tubo cego é dividido em três etapas. Na primeira etapa, o líquido é conduzido até atingir a velocidade máxima de enchimento sob a ação da diferença de pressão até que a pressão esteja equilibrada. No segundo estágio, devido à inércia, o líquido continua a encher. Neste momento, a diferença de pressão reversa (a pressão na câmara de gás aumenta com o processo de enchimento) irá desacelerar o fluido. A terceira fase é a fase de travagem rápida, na qual o impacto da pressão é maior.

A redução da velocidade de enchimento e a redução do tamanho da cavidade de ar podem ser utilizadas para eliminar ou limitar a carga dinâmica gerada durante o enchimento do ramal cego. Para o sistema de tubulação longa, a fonte do fluxo de líquido pode ser ajustada suavemente com antecedência para reduzir a velocidade do fluxo e a válvula fechada por um longo tempo.

Em termos de estrutura, podemos utilizar diferentes peças guia para melhorar a circulação do líquido no ramal cego, reduzir o tamanho da cavidade de ar, introduzir resistência local na entrada do ramal cego ou aumentar o diâmetro do ramal cego tubo para reduzir a velocidade de enchimento. Além disso, o comprimento e a posição de instalação do tubo braille terão um impacto no choque secundário de água, portanto, deve-se prestar atenção ao design e ao layout. A razão pela qual o aumento do diâmetro do tubo reduzirá a carga dinâmica pode ser explicada qualitativamente da seguinte forma: para o enchimento do ramal cego, o fluxo do ramal é limitado pelo fluxo do tubo principal, que pode ser assumido como um valor fixo durante a análise qualitativa. . Aumentar o diâmetro do ramal equivale a aumentar a área da seção transversal, o que equivale a reduzir a velocidade de enchimento, levando à redução da carga.

O processo instável de abertura da válvula

Quando a válvula é fechada, a intrusão de calor do ambiente, principalmente através da ponte térmica, leva rapidamente à formação de uma câmara de ar na frente da válvula. Depois que a válvula é aberta, o vapor e o líquido começam a se mover, porque a vazão do gás é muito maior que a vazão do líquido, o vapor na válvula não é totalmente aberto logo após a evacuação, resultando em uma rápida queda na pressão, líquido é impulsionado para frente sob a ação da diferença de pressão, quando o líquido próximo não abre totalmente a válvula, formará condições de frenagem. Neste momento, ocorrerá percussão da água, produzindo uma forte carga dinâmica.

A forma mais eficaz de eliminar ou reduzir a carga dinâmica gerada pelo processo instável de abertura da válvula é reduzir a pressão de trabalho no estado de transição, de modo a reduzir a velocidade de enchimento da câmara de gás. Além disso, o uso de válvulas altamente controláveis, a mudança da direção da seção do tubo e a introdução de tubulação de desvio especial de pequeno diâmetro (para reduzir o tamanho da câmara de gás) terão um efeito na redução da carga dinâmica. Em particular, deve-se notar que diferente da redução dinâmica da carga quando o ramal cego é preenchido pelo aumento do diâmetro do ramal cego, para o processo instável quando a válvula é aberta, aumentar o diâmetro do tubo principal equivale a reduzir o uniforme resistência do tubo, o que aumentará a vazão da câmara de ar cheia, aumentando assim o valor de ataque de água.

Equipamento Criogênico HL

A HL Cryogenic Equipment, fundada em 1992, é uma marca afiliada à HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd. A HL Cryogenic Equipment está comprometida com o projeto e fabricação do sistema de tubulação criogênica isolada de alto vácuo e equipamentos de suporte relacionados para atender às diversas necessidades dos clientes. O tubo isolado a vácuo e a mangueira flexível são construídos em materiais isolados especiais de alto vácuo e multitela multicamadas e passam por uma série de tratamentos técnicos extremamente rigorosos e tratamento de alto vácuo, que é usado para transferência de oxigênio líquido, nitrogênio líquido , argônio líquido, hidrogênio líquido, hélio líquido, gás etileno liquefeito LEG e gás natural liquefeito GNL.

A série de produtos de tubo revestido a vácuo, mangueira revestida a vácuo, válvula revestida a vácuo e separador de fase na HL Cryogenic Equipment Company, que passou por uma série de tratamentos técnicos extremamente rigorosos, é usada para transferência de oxigênio líquido, nitrogênio líquido, argônio líquido, hidrogênio líquido, hélio líquido, LEG e GNL, e esses produtos são atendidos para equipamentos criogênicos (por exemplo, tanques criogênicos, Dewars e caixas frias, etc.) em indústrias de separação de ar, gases, aviação, eletrônica, supercondutores, chips, montagem de automação, alimentos e bebidas, farmácia, hospital, biobanco, borracha, engenharia química de fabricação de novos materiais, ferro e aço e pesquisa científica, etc.