Un processus de transmission instable

Dans le processus de transmission par pipeline de liquide cryogénique, les propriétés spéciales et le fonctionnement du liquide cryogénique provoqueront une série de processus instables différents de ceux du fluide à température normale dans l'état de transition avant l'établissement de l'état stable. Le processus instable entraîne également un impact dynamique important sur l'équipement, ce qui peut provoquer des dommages structurels. Par exemple, le système de remplissage d'oxygène liquide de la fusée de transport Saturn V aux États-Unis a déjà provoqué la rupture de la conduite de perfusion en raison de l'impact du processus instable lors de l'ouverture de la vanne. De plus, le processus instable a causé des dommages à d'autres équipements auxiliaires (tels que des vannes, des soufflets, etc.) qui sont plus fréquents. Le processus instable dans le processus de transmission par pipeline de liquide cryogénique comprend principalement le remplissage du tuyau de dérivation aveugle, le remplissage après décharge intermittente de liquide dans le tuyau de drainage et le processus instable lors de l'ouverture de la vanne qui a formé la chambre à air à l'avant. Le point commun de ces processus instables est que leur essence est le remplissage de la cavité de vapeur par un liquide cryogénique, ce qui entraîne un transfert intense de chaleur et de masse à l'interface biphasique, entraînant de fortes fluctuations des paramètres du système. Étant donné que le processus de remplissage après l'évacuation intermittente du liquide du tuyau d'évacuation est similaire au processus instable lors de l'ouverture de la vanne qui a formé la chambre à air à l'avant, ce qui suit analyse uniquement le processus instable lorsque le tuyau de dérivation borgne est rempli et lorsque le la vanne ouverte est ouverte.

Le processus instable de remplissage des tubes de dérivation aveugles

Pour des raisons de sécurité et de contrôle du système, en plus du tuyau de transport principal, certains tuyaux de dérivation auxiliaires doivent être équipés dans le système de canalisations. De plus, la soupape de sécurité, la soupape de décharge et les autres vannes du système introduiront les tuyaux de dérivation correspondants. Lorsque ces dérivations ne fonctionnent pas, des dérivations aveugles sont formées pour le système de tuyauterie. L’invasion thermique de la canalisation par le milieu environnant entraînera inévitablement l’existence de cavités de vapeur dans le tube borgne (dans certains cas, des cavités de vapeur sont spécialement utilisées pour réduire l’invasion thermique du liquide cryogénique venant du monde extérieur). Dans l'état de transition, la pression dans le pipeline augmentera en raison du réglage des vannes et d'autres raisons. Sous l’action de la différence de pression, le liquide va remplir la chambre à vapeur. Si lors du processus de remplissage de la chambre à gaz, la vapeur générée par la vaporisation du liquide cryogénique due à la chaleur n'est pas suffisante pour inverser le mouvement du liquide, le liquide remplira toujours la chambre à gaz. Enfin, après avoir rempli la cavité d'air, une condition de freinage rapide se forme au niveau du joint du tube borgne, ce qui entraîne une forte pression à proximité du joint.

Le processus de remplissage du tube borgne est divisé en trois étapes. Dans la première étape, le liquide est amené à atteindre la vitesse de remplissage maximale sous l'action de la différence de pression jusqu'à ce que la pression soit équilibrée. Dans la deuxième étape, en raison de l'inertie, le liquide continue de se remplir vers l'avant. A ce moment, la différence de pression inverse (la pression dans la chambre à gaz augmente avec le processus de remplissage) ralentira le fluide. La troisième étape est l'étape de freinage rapide, dans laquelle l'impact de la pression est le plus important.

La réduction de la vitesse de remplissage et la réduction de la taille de la cavité d'air peuvent être utilisées pour éliminer ou limiter la charge dynamique générée lors du remplissage du tuyau de dérivation borgne. Pour le système de canalisations longues, la source du débit de liquide peut être ajustée en douceur à l'avance pour réduire la vitesse du débit, et la vanne est fermée pendant une longue période.

En termes de structure, nous pouvons utiliser différentes pièces de guidage pour améliorer la circulation du liquide dans le tuyau de dérivation borgne, réduire la taille de la cavité d'air, introduire une résistance locale à l'entrée du tuyau de dérivation borgne ou augmenter le diamètre du tuyau de dérivation borgne. pour réduire la vitesse de remplissage. De plus, la longueur et la position d'installation du tube en braille auront un impact sur le choc hydrique secondaire, il convient donc de prêter attention à la conception et à la disposition. La raison pour laquelle l'augmentation du diamètre du tuyau réduira la charge dynamique peut être expliquée qualitativement comme suit : pour le remplissage du tuyau de dérivation borgne, le débit du tuyau de dérivation est limité par le débit du tuyau principal, qui peut être considéré comme une valeur fixe lors de l'analyse qualitative. . Augmenter le diamètre du tuyau de dérivation équivaut à augmenter la section transversale, ce qui équivaut à réduire la vitesse de remplissage, conduisant ainsi à une réduction de la charge.

Le processus instable d’ouverture des valves

Lorsque la vanne est fermée, l'intrusion de chaleur provenant de l'environnement, notamment via le pont thermique, conduit rapidement à la formation d'une chambre à air devant la vanne. Une fois la vanne ouverte, la vapeur et le liquide commencent à se déplacer, car le débit de gaz est beaucoup plus élevé que le débit de liquide, la vapeur dans la vanne n'est pas complètement ouverte peu de temps après l'évacuation, ce qui entraîne une chute rapide de la pression du liquide. est poussé vers l'avant sous l'action de la différence de pression, lorsque le liquide n'ouvre pas complètement la vanne, il formera des conditions de freinage. À ce moment, une percussion d'eau se produira, produisant une forte charge dynamique.

Le moyen le plus efficace d'éliminer ou de réduire la charge dynamique générée par le processus instable d'ouverture de la vanne consiste à réduire la pression de travail dans l'état de transition, de manière à réduire la vitesse de remplissage de la chambre à gaz. De plus, l'utilisation de vannes hautement contrôlables, le changement de direction de la section du tuyau et l'introduction d'un pipeline de dérivation spécial de petit diamètre (pour réduire la taille de la chambre à gaz) auront pour effet de réduire la charge dynamique. En particulier, il convient de noter que, contrairement à la réduction de charge dynamique lorsque le tuyau de dérivation borgne est rempli en augmentant le diamètre du tuyau de dérivation borgne, pour le processus instable lorsque la vanne est ouverte, augmenter le diamètre du tuyau principal équivaut à réduire l'uniformité. résistance du tuyau, ce qui augmentera le débit de la chambre à air remplie, augmentant ainsi la valeur de frappe de l'eau.

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.