Girişindüksiyon

Kriyojenik teknolojinin gelişmesiyle birlikte, kriyojenik sıvı ürünler ulusal ekonomi, ulusal savunma ve bilimsel araştırma gibi birçok alanda önemli bir rol oynamaktadır. Kriyojenik sıvıların uygulaması, kriyojenik sıvı ürünlerin etkili ve güvenli bir şekilde depolanması ve taşınmasına dayanmaktadır ve kriyojenik sıvıların boru hattı ile taşınması, depolama ve taşıma sürecinin tamamını kapsamaktadır. Bu nedenle, kriyojenik sıvı boru hattı iletiminin güvenliğini ve verimliliğini sağlamak çok önemlidir. Kriyojenik sıvıların taşınması için, iletimden önce boru hattındaki gazın değiştirilmesi gereklidir, aksi takdirde işletme arızasına neden olabilir. Ön soğutma işlemi, kriyojenik sıvı ürün taşıma sürecinde kaçınılmaz bir aşamadır. Bu işlem, boru hattına güçlü basınç şoku ve diğer olumsuz etkiler getirecektir. Ayrıca, dikey boru hattındaki fışkırma olayı ve kör dallı boru dolumu, aralıklı drenajdan sonra dolum ve vana açıldıktan sonra hava haznesinin dolumu gibi sistem çalışmasının kararsızlığı, ekipman ve boru hattı üzerinde farklı derecelerde olumsuz etkiler yaratacaktır. Bu bağlamda, bu makale yukarıdaki sorunlar üzerinde bazı derinlemesine analizler yapmakta ve analiz yoluyla çözümler bulmayı ummaktadır.

İletimden önce hattaki gazın yer değiştirmesi

Kriyojenik teknolojinin gelişmesiyle birlikte, kriyojenik sıvı ürünler ulusal ekonomi, ulusal savunma ve bilimsel araştırma gibi birçok alanda önemli bir rol oynamaktadır. Kriyojenik sıvıların uygulaması, kriyojenik sıvı ürünlerin etkili ve güvenli bir şekilde depolanması ve taşınmasına dayanmaktadır ve kriyojenik sıvıların boru hattı ile taşınması, depolama ve taşıma sürecinin tamamını kapsamaktadır. Bu nedenle, kriyojenik sıvı boru hattı iletiminin güvenliğini ve verimliliğini sağlamak çok önemlidir. Kriyojenik sıvıların taşınması için, iletimden önce boru hattındaki gazın değiştirilmesi gereklidir, aksi takdirde işletme arızasına neden olabilir. Ön soğutma işlemi, kriyojenik sıvı ürün taşıma sürecinde kaçınılmaz bir aşamadır. Bu işlem, boru hattına güçlü basınç şoku ve diğer olumsuz etkiler getirecektir. Ayrıca, dikey boru hattındaki fışkırma olayı ve kör dallı boru dolumu, aralıklı drenajdan sonra dolum ve vana açıldıktan sonra hava haznesinin dolumu gibi sistem çalışmasının kararsızlığı, ekipman ve boru hattı üzerinde farklı derecelerde olumsuz etkiler yaratacaktır. Bu bağlamda, bu makale yukarıdaki sorunlar üzerinde bazı derinlemesine analizler yapmakta ve analiz yoluyla çözümler bulmayı ummaktadır.

Boru hattının ön soğutma işlemi

Kriyojenik sıvı boru hattı iletiminin tüm sürecinde, kararlı bir iletim durumu oluşturulmadan önce, ön soğutma ve sıcak boru sistemi ve alıcı ekipman süreci, yani ön soğutma süreci gerçekleşir. Bu süreçte, boru hattı ve alıcı ekipman önemli ölçüde büzülme gerilimine ve darbe basıncına maruz kalır, bu nedenle kontrol altında tutulmalıdır.

Öncelikle sürecin analizini yapalım.

Ön soğutma işlemi, şiddetli bir buharlaşma süreciyle başlar ve ardından iki fazlı akış ortaya çıkar. Son olarak, sistem tamamen soğutulduktan sonra tek fazlı akış oluşur. Ön soğutma işleminin başlangıcında, duvar sıcaklığı kriyojenik sıvının doyma sıcaklığını açıkça aşar ve hatta kriyojenik sıvının üst sınır sıcaklığını (nihai aşırı ısınma sıcaklığı) bile aşar. Isı transferi nedeniyle, boru duvarına yakın sıvı ısınır ve anında buharlaşarak boru duvarını tamamen saran bir buhar filmi oluşturur, yani film kaynaması meydana gelir. Bundan sonra, ön soğutma işlemiyle birlikte, boru duvarının sıcaklığı kademeli olarak sınır aşırı ısınma sıcaklığının altına düşer ve ardından geçiş kaynaması ve kabarcık kaynaması için uygun koşullar oluşur. Bu süreçte büyük basınç dalgalanmaları meydana gelir. Ön soğutma belirli bir aşamaya kadar gerçekleştirildiğinde, boru hattının ısı kapasitesi ve çevrenin ısı girişi kriyojenik sıvıyı doyma sıcaklığına kadar ısıtmaz ve tek fazlı akış durumu ortaya çıkar.

Yoğun buharlaşma sürecinde, önemli akış ve basınç dalgalanmaları meydana gelir. Basınç dalgalanmalarının tüm sürecinde, kriyojenik sıvının doğrudan sıcak boruya girmesinden sonra ilk kez oluşan maksimum basınç, basınç dalgalanmasının tüm sürecindeki maksimum genliktir ve basınç dalgası sistemin basınç kapasitesini doğrulayabilir. Bu nedenle, genellikle sadece ilk basınç dalgası incelenir.

Vana açıldıktan sonra, basınç farkının etkisiyle kriyojenik sıvı hızla boru hattına girer ve buharlaşma sonucu oluşan buhar filmi sıvıyı boru duvarından ayırarak eş merkezli eksenel bir akış oluşturur. Buharın direnç katsayısı çok küçük olduğundan, kriyojenik sıvının akış hızı çok büyüktür; ilerlemeyle birlikte, ısı emilimi nedeniyle sıvının sıcaklığı kademeli olarak yükselir, buna bağlı olarak boru hattı basıncı artar ve dolum hızı yavaşlar. Boru yeterince uzunsa, sıvı sıcaklığı bir noktada doygunluğa ulaşır ve bu noktada sıvı ilerlemeyi durdurur. Boru duvarından kriyojenik sıvıya geçen ısı tamamen buharlaşma için kullanılır; bu sırada buharlaşma hızı büyük ölçüde artar, boru hattındaki basınç da artar ve giriş basıncının 1,5 ila 2 katına ulaşabilir. Basınç farkının etkisiyle, sıvının bir kısmı kriyojenik sıvı depolama tankına geri itilecek, bu da buhar oluşum hızının azalmasına neden olacaktır. Oluşan buharın bir kısmı boru çıkışından dışarı atıldığı için boru basıncında düşüş meydana gelir ve bir süre sonra boru hattı tekrar basınç farkı koşullarına girerek aynı olayı tekrarlayacaktır. Ancak, sonraki süreçte, boruda belirli bir basınç ve bir miktar sıvı bulunduğu için, yeni sıvının neden olduğu basınç artışı küçük olacaktır, bu nedenle basınç zirvesi ilk zirveden daha küçük olacaktır.

Ön soğutma işleminin tamamında, sistem sadece büyük bir basınç dalgası etkisine değil, aynı zamanda soğuktan kaynaklanan büyük bir büzülme gerilimine de maruz kalır. İkisinin birleşik etkisi sistemde yapısal hasara neden olabilir, bu nedenle kontrol altına alınması için gerekli önlemler alınmalıdır.

Ön soğutma akış hızı, ön soğutma sürecini ve soğuk büzülme geriliminin boyutunu doğrudan etkilediğinden, ön soğutma süreci ön soğutma akış hızının kontrol edilmesiyle kontrol edilebilir. Ön soğutma akış hızının makul seçim prensibi, basınç dalgalanmasının ve soğuk büzülme geriliminin ekipman ve boru hatlarının izin verilen aralığını aşmamasını sağlamak koşuluyla, daha büyük bir ön soğutma akış hızı kullanarak ön soğutma süresini kısaltmaktır. Ön soğutma akış hızı çok düşükse, boru hattının yalıtım performansı iyi olmaz ve boru hattı asla soğutma durumuna ulaşamayabilir.

Ön soğutma işleminde, iki fazlı akış meydana geldiği için, gerçek akış hızını yaygın akış ölçerlerle ölçmek mümkün değildir; bu nedenle ön soğutma akış hızının kontrolünde kullanılamaz. Ancak, alıcı kabın geri basıncını izleyerek akışın büyüklüğünü dolaylı olarak değerlendirebiliriz. Belirli koşullar altında, alıcı kabın geri basıncı ile ön soğutma akışı arasındaki ilişki analitik yöntemle belirlenebilir. Ön soğutma işlemi tek fazlı akış durumuna geçtiğinde, akış ölçerle ölçülen gerçek akış, ön soğutma akışının kontrolünde kullanılabilir. Bu yöntem genellikle roketler için kriyojenik sıvı yakıt dolumunun kontrolünde kullanılır.

Alıcı kabın geri basıncındaki değişim, ön soğutma sürecine aşağıdaki gibi karşılık gelir ve bu da ön soğutma aşamasını niteliksel olarak değerlendirmek için kullanılabilir: Alıcı kabın egzoz kapasitesi sabit olduğunda, kriyojenik sıvının şiddetli buharlaşması nedeniyle geri basınç önce hızla artar, ardından alıcı kabın ve boru hattının sıcaklığının düşmesiyle kademeli olarak geri düşer. Bu sırada ön soğutma kapasitesi artar.

Diğer sorular için bir sonraki makaleyi takip edin!

HL Kriyojenik Ekipman

1992 yılında kurulan HL Cryogenic Equipment, HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co.,Ltd.'ye bağlı bir markadır. HL Cryogenic Equipment, müşterilerinin çeşitli ihtiyaçlarını karşılamak üzere Yüksek Vakum Yalıtımlı Kriyojenik Borulama Sistemi ve ilgili Destek Ekipmanlarının tasarım ve üretimini üstlenmiştir. Vakum Yalıtımlı Boru ve Esnek Hortum, yüksek vakum ve çok katmanlı çok ekranlı özel yalıtım malzemelerinden üretilir ve bir dizi son derece sıkı teknik işlem ve yüksek vakum işleminden geçirilir. Bu ürünler, sıvı oksijen, sıvı azot, sıvı argon, sıvı hidrojen, sıvı helyum, sıvılaştırılmış etilen gazı (LEG) ve sıvılaştırılmış doğal gaz (LNG) transferinde kullanılır.

HL Kriyojenik Ekipman Şirketi'nin son derece sıkı teknik işlemlerden geçirilmiş Vakum Ceketli Boru, Vakum Ceketli Hortum, Vakum Ceketli Vana ve Faz Ayırıcı ürün serisi, sıvı oksijen, sıvı azot, sıvı argon, sıvı hidrojen, sıvı helyum, LEG ve LNG'nin transferinde kullanılır ve bu ürünler, hava ayrıştırma, gazlar, havacılık, elektronik, süperiletken, çip, otomasyon montajı, gıda ve içecek, eczacılık, hastane, biyobanka, kauçuk, yeni malzeme üretimi, kimya mühendisliği, demir-çelik ve bilimsel araştırma gibi sektörlerdeki kriyojenik ekipmanlara (örneğin kriyojenik tanklar, dewarlar ve soğuk kutular vb.) hizmet vermektedir.