İletimde istikrarsız bir süreç

Kriyojenik sıvı boru hattı iletimi sürecinde, kriyojenik sıvının özel özellikleri ve işlem operasyonu, kararlı duruma ulaşmadan önceki geçiş halindeki normal sıcaklıktaki sıvıdan farklı bir dizi kararsız işleme neden olur. Kararsız işlem ayrıca ekipmana büyük bir dinamik etki getirerek yapısal hasara yol açabilir. Örneğin, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Saturn V nakliye roketinin sıvı oksijen dolum sistemi, vana açıldığında kararsız işlemin etkisiyle infüzyon hattının yırtılmasına neden olmuştur. Ayrıca, kararsız işlemin diğer yardımcı ekipmanların (vanalar, körükler vb.) hasar görmesine neden olması daha yaygındır. Kriyojenik sıvı boru hattı iletimi sürecindeki kararsız işlem, esas olarak kör branşman borusunun doldurulmasını, drenaj borusundaki sıvının aralıklı olarak boşaltılmasından sonra doldurulmasını ve ön taraftaki hava odasını oluşturan vananın açılması sırasında kararsız işlemi içerir. Bu kararsız süreçlerin ortak noktası, özlerinin buhar boşluğunun kriyojenik sıvı ile doldurulması ve bunun iki fazlı arayüzde yoğun ısı ve kütle transferine yol açarak sistem parametrelerinde keskin dalgalanmalara neden olmasıdır. Drenaj borusundan aralıklı olarak sıvı boşaltıldıktan sonraki dolum süreci, ön taraftaki hava odasını oluşturan vananın açılması sırasında oluşan kararsız sürece benzediğinden, aşağıdaki tablo yalnızca kör branşman borusu dolduğunda ve açık vana açıldığında oluşan kararsız süreci analiz etmektedir.

Kör Dal Tüplerinin Doldurulmasının Kararsız Süreci

Sistem güvenliği ve kontrolü açısından, ana iletim borusuna ek olarak, boru hattı sistemine bazı yardımcı branşman boruları da takılmalıdır. Ayrıca, emniyet valfi, tahliye valfi ve sistemdeki diğer valfler, ilgili branşman borularını yönlendirecektir. Bu branşmanlar çalışmadığında, boru sistemi için kör branşmanlar oluşturulur. Çevresel faktörlerin boru hattına termal etkisi, kaçınılmaz olarak kör boruda buhar boşluklarının oluşmasına yol açacaktır (bazı durumlarda, buhar boşlukları özellikle dış dünyadan kriyojenik sıvının ısı yayılımını azaltmak için kullanılır). Geçiş durumunda, boru hattındaki basınç, valf ayarı ve diğer nedenlerle yükselecektir. Basınç farkının etkisiyle sıvı, buhar odasını dolduracaktır. Gaz odasının doldurulması sırasında, kriyojenik sıvının ısı nedeniyle buharlaşmasıyla oluşan buhar, sıvıyı ters yönde hareket ettirmeye yetmiyorsa, sıvı her zaman gaz odasını dolduracaktır. Son olarak, hava boşluğu doldurulduktan sonra, kör boru contasında hızlı bir frenleme durumu oluşur ve bu da contanın yakınında keskin bir basınca neden olur.

Kör tüpün dolum işlemi üç aşamaya ayrılır. İlk aşamada, sıvı, basınç farkının etkisiyle maksimum dolum hızına ulaşana kadar itilir ve basınç dengelenir. İkinci aşamada, atalet nedeniyle sıvı ileri doğru dolmaya devam eder. Bu sırada, ters basınç farkı (dolum işlemiyle birlikte gaz bölmesindeki basınç artar) sıvının hızını yavaşlatır. Üçüncü aşama ise, basınç etkisinin en büyük olduğu hızlı frenleme aşamasıdır.

Dolum hızının düşürülmesi ve hava boşluğunun boyutunun küçültülmesi, kör branşman borusunun doldurulması sırasında oluşan dinamik yükü ortadan kaldırmak veya sınırlamak için kullanılabilir. Uzun boru hattı sistemlerinde, sıvı akış kaynağı önceden ayarlanarak akış hızı düşürülebilir ve vana uzun süre kapalı kalabilir.

Yapısal olarak, kör branşman borusundaki sıvı sirkülasyonunu artırmak, hava boşluğunun boyutunu küçültmek, kör branşman borusunun girişine yerel direnç uygulamak veya dolum hızını azaltmak için kör branşman borusunun çapını artırmak için farklı kılavuz parçalar kullanabiliriz. Ayrıca, braille borusunun uzunluğu ve montaj konumu ikincil su şokunu etkileyeceğinden, tasarım ve yerleşime dikkat edilmelidir. Boru çapının artırılmasının dinamik yükü azaltmasının nedeni nitel olarak şu şekilde açıklanabilir: kör branşman borusu dolumu için, branşman borusu akışı ana boru akışı ile sınırlıdır ve bu, nitel analiz sırasında sabit bir değer olarak kabul edilebilir. Branşman borusu çapının artırılması, kesit alanının artırılmasına, bu da dolum hızının azaltılmasına ve dolayısıyla yükün azaltılmasına eşdeğerdir.

Vana Açılmasının Kararsız Süreci

Vana kapatıldığında, özellikle termal köprü yoluyla çevreden gelen ısı girişi, vananın önünde hızla bir hava odası oluşmasına neden olur. Vana açıldıktan sonra, buhar ve sıvı hareket etmeye başlar. Gaz akış hızı sıvı akış hızından çok daha yüksek olduğundan, vanadaki buhar tahliyeden hemen sonra tam olarak açılmaz ve bu da basınçta hızlı bir düşüşe neden olur. Sıvı, basınç farkının etkisiyle ileri doğru itilir. Sıvı vanaya yaklaştığında ve tam olarak açılmadığında frenleme koşulları oluşur. Bu sırada, su çarpması meydana gelir ve güçlü bir dinamik yük oluşur.

Vana açılışının dengesiz süreciyle oluşan dinamik yükü ortadan kaldırmanın veya azaltmanın en etkili yolu, geçiş durumunda çalışma basıncını düşürerek gaz odasının dolum hızını azaltmaktır. Ayrıca, yüksek kontrol edilebilir vanaların kullanılması, boru kesitinin yönünün değiştirilmesi ve küçük çaplı özel bypass boru hattının (gaz odasının boyutunu küçültmek için) eklenmesi, dinamik yükün azaltılmasında etkili olacaktır. Özellikle, kör branşman borusu kör branşman borusu çapının artırılmasıyla doldurulduğunda dinamik yük azalmasından farklı olarak, vana açıldığında dengesiz süreç için ana boru çapının artırılması, üniform boru direncinin azaltılmasına eşdeğerdir; bu da dolu hava odasının akış hızını ve dolayısıyla su çarpma değerini artıracaktır.

HL Kriyojenik Ekipman

1992 yılında kurulan HL Cryogenic Equipment, HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd.'ye bağlı bir markadır. HL Cryogenic Equipment, müşterilerin çeşitli ihtiyaçlarını karşılamak üzere Yüksek Vakum Yalıtımlı Kriyojenik Boru Sistemi ve ilgili Destek Ekipmanlarının tasarımına ve üretimine kendini adamıştır. Vakum Yalıtımlı Boru ve Esnek Hortum, yüksek vakum ve çok katmanlı, çok ekranlı özel yalıtımlı malzemelerden üretilmiş olup, bir dizi son derece sıkı teknik işlemden ve yüksek vakum işleminden geçer. Bu işlem, sıvı oksijen, sıvı nitrojen, 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 geçen Vakum Ceketli Boru, Vakum Ceketli Hortum, Vakum Ceketli Vana ve Faz Ayırıcı ürün serileri, sıvı oksijen, sıvı azot, sıvı argon, sıvı hidrojen, sıvı helyum, LEG ve LNG'nin transferinde kullanılır ve bu ürünler hava ayırma, gazlar, havacılık, elektronik, süper iletken, çipler, otomasyon montajı, gıda & içecek, eczacılık, hastane, biyobanka, kauçuk, yeni malzeme üretimi, kimya mühendisliği, demir & çelik ve bilimsel araştırma vb. sektörlerdeki kriyojenik ekipmanlar (örneğin kriyojenik tanklar, dewarlar ve soğuk kutular vb.) için servis edilir.