Introductionproduction

Avec le développement de la technologie cryogénique, les produits liquides cryogéniques jouent un rôle important dans de nombreux domaines tels que l'économie nationale, la défense nationale et la recherche scientifique. L'application du liquide cryogénique repose sur le stockage et le transport efficaces et sûrs des produits liquides cryogéniques, et le transport par pipeline du liquide cryogénique traverse l'ensemble du processus de stockage et de transport. Par conséquent, il est très important de garantir la sécurité et l’efficacité du transport par pipeline de liquide cryogénique. Pour le transport de liquides cryogéniques, il est nécessaire de remplacer le gaz dans le pipeline avant le transport, sinon cela pourrait entraîner un dysfonctionnement. Le processus de prérefroidissement est un maillon inévitable du processus de transport de produits liquides cryogéniques. Ce processus entraînera de forts chocs de pression et d’autres effets négatifs sur le pipeline. De plus, le phénomène de geyser dans le pipeline vertical et le phénomène instable de fonctionnement du système, tel que le remplissage des tuyaux de dérivation aveugles, le remplissage après un drainage intermittent et le remplissage de la chambre à air après l'ouverture de la vanne, entraîneront différents degrés d'effets négatifs sur l'équipement et le pipeline. . Compte tenu de cela, cet article effectue une analyse approfondie des problèmes ci-dessus et espère trouver la solution grâce à cette analyse.

Déplacement du gaz en ligne avant le transport

Avec le développement de la technologie cryogénique, les produits liquides cryogéniques jouent un rôle important dans de nombreux domaines tels que l'économie nationale, la défense nationale et la recherche scientifique. L'application du liquide cryogénique repose sur le stockage et le transport efficaces et sûrs des produits liquides cryogéniques, et le transport par pipeline du liquide cryogénique traverse l'ensemble du processus de stockage et de transport. Par conséquent, il est très important de garantir la sécurité et l’efficacité du transport par pipeline de liquide cryogénique. Pour le transport de liquides cryogéniques, il est nécessaire de remplacer le gaz dans le pipeline avant le transport, sinon cela pourrait entraîner un dysfonctionnement. Le processus de prérefroidissement est un maillon inévitable du processus de transport de produits liquides cryogéniques. Ce processus entraînera de forts chocs de pression et d’autres effets négatifs sur le pipeline. De plus, le phénomène de geyser dans le pipeline vertical et le phénomène instable de fonctionnement du système, tel que le remplissage des tuyaux de dérivation aveugles, le remplissage après un drainage intermittent et le remplissage de la chambre à air après l'ouverture de la vanne, entraîneront différents degrés d'effets négatifs sur l'équipement et le pipeline. . Compte tenu de cela, cet article effectue une analyse approfondie des problèmes ci-dessus et espère trouver la solution grâce à cette analyse.

Le processus de prérefroidissement du pipeline

Dans l'ensemble du processus de transmission par pipeline de liquide cryogénique, avant d'établir un état de transmission stable, il y aura un système de pré-refroidissement et de tuyauterie chaude et un processus d'équipement de réception, c'est-à-dire le processus de pré-refroidissement. Dans ce processus, le pipeline et l'équipement de réception doivent résister à des contraintes de retrait et à une pression d'impact considérables, ils doivent donc être contrôlés.

Commençons par une analyse du processus.

L'ensemble du processus de pré-refroidissement commence par un violent processus de vaporisation, puis apparaît un écoulement biphasique. Enfin, un écoulement monophasique apparaît une fois le système complètement refroidi. Au début du processus de prérefroidissement, la température des parois dépasse évidemment la température de saturation du liquide cryogénique, et dépasse même la température limite supérieure du liquide cryogénique – la température de surchauffe ultime. En raison du transfert de chaleur, le liquide près de la paroi du tube est chauffé et instantanément vaporisé pour former un film de vapeur qui entoure complètement la paroi du tube, c'est-à-dire qu'une ébullition du film se produit. Après cela, avec le processus de pré-refroidissement, la température de la paroi du tube descend progressivement en dessous de la température limite de surchauffe, puis des conditions favorables à l'ébullition de transition et à l'ébullition à bulles se forment. De grandes fluctuations de pression se produisent au cours de ce processus. Lorsque le pré-refroidissement est effectué jusqu'à un certain stade, la capacité thermique du pipeline et l'invasion thermique de l'environnement ne chaufferont pas le liquide cryogénique jusqu'à la température de saturation et l'état d'écoulement monophasique apparaîtra.

Au cours du processus de vaporisation intense, des fluctuations spectaculaires de débit et de pression seront générées. Dans l'ensemble du processus de fluctuations de pression, la pression maximale formée pour la première fois après que le liquide cryogénique entre directement dans le tuyau chaud est l'amplitude maximale dans l'ensemble du processus de fluctuation de pression, et l'onde de pression peut vérifier la capacité de pression du système. Ainsi, seule la première onde de pression est généralement étudiée.

Une fois la vanne ouverte, le liquide cryogénique pénètre rapidement dans le pipeline sous l'action de la différence de pression, et le film de vapeur généré par vaporisation sépare le liquide de la paroi du tuyau, formant un flux axial concentrique. Parce que le coefficient de résistance de la vapeur est très faible, le débit du liquide cryogénique est très grand, avec la progression vers l'avant, la température du liquide due à l'absorption de chaleur et augmente progressivement, en conséquence, la pression du pipeline augmente, la vitesse de remplissage ralentit vers le bas. Si le tuyau est suffisamment long, la température du liquide doit atteindre la saturation à un moment donné, auquel cas le liquide cesse de progresser. La chaleur de la paroi du tuyau dans le liquide cryogénique est entièrement utilisée pour l'évaporation, à ce moment la vitesse d'évaporation est considérablement augmentée, la pression dans le pipeline est également augmentée, peut atteindre 1, 5 à 2 fois la pression d'entrée. Sous l'action de la différence de pression, une partie du liquide sera renvoyée vers le réservoir de stockage de liquide cryogénique, ce qui entraînera une diminution de la vitesse de génération de vapeur et, du fait qu'une partie de la vapeur générée par la décharge de sortie du tuyau, entraînera une chute de pression dans le tuyau, après Après un certain temps, le pipeline rétablira le liquide dans les conditions de différence de pression, le phénomène réapparaîtra, ainsi répété. Cependant, dans le processus suivant, comme il y a une certaine pression et une partie du liquide dans le tuyau, l'augmentation de pression provoquée par le nouveau liquide est faible, de sorte que le pic de pression sera plus petit que le premier pic.

Dans l'ensemble du processus de prérefroidissement, le système doit non seulement supporter un impact important d'onde de pression, mais doit également supporter une contrainte de retrait importante due au froid. L'action combinée des deux peut causer des dommages structurels au système, c'est pourquoi les mesures nécessaires doivent être prises pour le contrôler.

Étant donné que le débit de prérefroidissement affecte directement le processus de prérefroidissement et l'ampleur de la contrainte de retrait à froid, le processus de prérefroidissement peut être contrôlé en contrôlant le débit de prérefroidissement. Le principe de sélection raisonnable du débit de prérefroidissement consiste à raccourcir le temps de prérefroidissement en utilisant un débit de prérefroidissement plus important en partant du principe que la fluctuation de pression et la contrainte de retrait à froid ne dépassent pas la plage autorisée des équipements et des canalisations. Si le débit de pré-refroidissement est trop faible, les performances d'isolation du pipeline ne sont pas bonnes pour le pipeline et il se peut qu'il n'atteigne jamais l'état de refroidissement.

Dans le processus de prérefroidissement, en raison de l'apparition d'un écoulement diphasique, il est impossible de mesurer le débit réel avec le débitmètre commun, il ne peut donc pas être utilisé pour guider le contrôle du débit de prérefroidissement. Mais nous pouvons indirectement juger de l’ampleur du flux en surveillant la contre-pression du récipient récepteur. Dans certaines conditions, la relation entre la contre-pression du récipient de réception et le débit de pré-refroidissement peut être déterminée par méthode analytique. Lorsque le processus de pré-refroidissement progresse vers l'état d'écoulement monophasé, le débit réel mesuré par le débitmètre peut être utilisé pour guider le contrôle du débit de pré-refroidissement. Cette méthode est souvent utilisée pour contrôler le remplissage de liquide propulseur cryogénique pour fusée.

Le changement de la contre-pression du récipient de réception correspond au processus de pré-refroidissement comme suit, qui peut être utilisé pour juger qualitativement de l'étape de pré-refroidissement : lorsque la capacité d'échappement du récipient de réception est constante, la contre-pression augmentera rapidement en raison de la violente vaporisation du liquide cryogénique dans un premier temps, puis retombe progressivement avec la diminution de la température du récipient de réception et du pipeline. A ce moment, la capacité de prérefroidissement augmente.

Je suis à l'écoute du prochain article pour d'autres questions！

Équipement cryogénique HL

HL Cryogenic Equipment, fondée en 1992, est une marque affiliée à HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd. HL Cryogenic Equipment s'engage dans la conception et la fabrication du système de tuyauterie cryogénique isolé sous vide poussé et des équipements de support associés pour répondre aux différents besoins des clients. Le tuyau isolé sous vide et le tuyau flexible sont construits dans un vide poussé et des matériaux isolés spéciaux multicouches multi-écrans, et passent par une série de traitements techniques extrêmement stricts et de traitement sous vide poussé, qui sont utilisés pour le transfert d'oxygène liquide, d'azote liquide. , argon liquide, hydrogène liquide, hélium liquide, gaz éthylène liquéfié LEG et gaz naturel liquéfié GNL.

La série de produits de tuyaux à gaine sous vide, de tuyaux à gaine sous vide, de vannes à gaine sous vide et de séparateurs de phases de HL Cryogenic Equipment Company, qui ont subi une série de traitements techniques extrêmement stricts, sont utilisées pour le transfert d'oxygène liquide, d'azote liquide, d'argon liquide, l'hydrogène liquide, l'hélium liquide, le LEG et le GNL, et ces produits sont utilisés pour les équipements cryogéniques (par exemple, réservoirs cryogéniques, dewars et boîtes froides, etc.) dans les industries de la séparation de l'air, des gaz, de l'aviation, de l'électronique, des supraconducteurs, des puces, de l'assemblage d'automatisation, de l'alimentation et boissons, pharmacie, hôpital, biobanque, caoutchouc, fabrication de nouveaux matériaux, génie chimique, fer et acier, recherche scientifique, etc.