Một quá trình không ổn định trong truyền tải

Trong quá trình truyền tải đường ống chất lỏng lạnh, các tính chất đặc biệt và hoạt động quy trình của chất lỏng lạnh sẽ gây ra một loạt các quá trình không ổn định khác với chất lỏng nhiệt độ bình thường ở trạng thái chuyển tiếp trước khi thiết lập trạng thái ổn định. Quá trình không ổn định cũng mang lại tác động động lớn đến thiết bị, có thể gây ra thiệt hại về cấu trúc. Ví dụ, hệ thống nạp oxy lỏng của tên lửa vận chuyển Saturn V ở Hoa Kỳ đã từng gây ra sự cố vỡ đường truyền do tác động của quá trình không ổn định khi van được mở. Ngoài ra, quá trình không ổn định gây ra thiệt hại cho các thiết bị phụ trợ khác (như van, ống thổi, v.v.) là phổ biến hơn. Quá trình không ổn định trong quá trình truyền tải đường ống chất lỏng lạnh chủ yếu bao gồm quá trình nạp ống nhánh mù, quá trình nạp sau khi xả chất lỏng không liên tục trong ống xả và quá trình không ổn định khi mở van đã hình thành buồng khí ở phía trước. Điểm chung của các quá trình không ổn định này là bản chất của chúng là quá trình nạp chất lỏng lạnh vào khoang hơi, dẫn đến truyền nhiệt và khối lượng mạnh tại giao diện hai pha, dẫn đến biến động mạnh các thông số hệ thống. Do quá trình làm đầy sau khi xả chất lỏng không liên tục từ ống xả tương tự như quá trình không ổn định khi mở van tạo thành khoang khí ở phía trước, nên phần sau chỉ phân tích quá trình không ổn định khi ống nhánh mù được làm đầy và khi van mở được mở.

Quá trình không ổn định của việc làm đầy ống nhánh mù

Để xem xét an toàn và kiểm soát hệ thống, ngoài đường ống vận chuyển chính, một số ống nhánh phụ trợ nên được trang bị trong hệ thống đường ống. Ngoài ra, van an toàn, van xả và các van khác trong hệ thống sẽ đưa vào các ống nhánh tương ứng. Khi các nhánh này không hoạt động, các nhánh mù được hình thành cho hệ thống đường ống. Sự xâm nhập nhiệt của đường ống bởi môi trường xung quanh chắc chắn sẽ dẫn đến sự tồn tại của các khoang hơi trong ống mù (trong một số trường hợp, các khoang hơi được sử dụng đặc biệt để giảm sự xâm nhập nhiệt của chất lỏng đông lạnh từ thế giới bên ngoài "). Ở trạng thái chuyển tiếp, áp suất trong đường ống sẽ tăng lên do điều chỉnh van và các lý do khác. Dưới tác động của chênh lệch áp suất, chất lỏng sẽ lấp đầy khoang hơi. Nếu trong quá trình nạp khí, hơi nước sinh ra do quá trình bay hơi của chất lỏng đông lạnh do nhiệt không đủ để đẩy ngược chất lỏng, chất lỏng sẽ luôn lấp đầy khoang khí. Cuối cùng, sau khi nạp đầy khoang khí, một trạng thái phanh nhanh được hình thành tại phớt ống mù, dẫn đến áp suất đột ngột gần phớt

Quá trình nạp ống mù được chia thành ba giai đoạn. Ở giai đoạn đầu tiên, chất lỏng được dẫn động để đạt tốc độ nạp tối đa dưới tác động của chênh lệch áp suất cho đến khi áp suất cân bằng. Ở giai đoạn thứ hai, do quán tính, chất lỏng tiếp tục nạp về phía trước. Lúc này, chênh lệch áp suất ngược (áp suất trong buồng khí tăng theo quá trình nạp) sẽ làm chậm chất lỏng. Giai đoạn thứ ba là giai đoạn phanh nhanh, trong đó tác động áp suất là lớn nhất.

Giảm tốc độ nạp và giảm kích thước khoang khí có thể được sử dụng để loại bỏ hoặc hạn chế tải trọng động phát sinh trong quá trình nạp ống nhánh mù. Đối với hệ thống đường ống dài, nguồn dòng chất lỏng có thể được điều chỉnh trơn tru trước để giảm tốc độ dòng chảy và van đóng trong thời gian dài.

Về mặt cấu trúc, chúng ta có thể sử dụng các bộ phận dẫn hướng khác nhau để tăng cường lưu thông chất lỏng trong ống nhánh mù, giảm kích thước khoang khí, đưa lực cản cục bộ vào ống nhánh mù hoặc tăng đường kính ống nhánh mù để giảm tốc độ nạp. Ngoài ra, chiều dài và vị trí lắp đặt của ống chữ nổi sẽ ảnh hưởng đến sốc nước thứ cấp, do đó cần chú ý đến thiết kế và bố trí. Lý do tại sao việc tăng đường kính ống sẽ làm giảm tải trọng động có thể được giải thích về mặt định tính như sau: đối với quá trình nạp ống nhánh mù, lưu lượng ống nhánh bị giới hạn bởi lưu lượng ống chính, có thể coi là giá trị cố định trong quá trình phân tích định tính. Tăng đường kính ống nhánh tương đương với việc tăng diện tích mặt cắt ngang, tương đương với việc giảm tốc độ nạp, do đó dẫn đến giảm tải trọng.

Quá trình mở van không ổn định

Khi van đóng, nhiệt từ môi trường xâm nhập, đặc biệt là qua cầu nhiệt, nhanh chóng dẫn đến sự hình thành khoang khí trước van. Sau khi van mở, hơi nước và chất lỏng bắt đầu di chuyển, vì lưu lượng khí cao hơn nhiều so với lưu lượng chất lỏng, hơi nước trong van không được mở hoàn toàn ngay sau khi xả, dẫn đến áp suất giảm nhanh, chất lỏng bị đẩy về phía trước dưới tác động của chênh lệch áp suất, khi chất lỏng gần van không mở hoàn toàn, nó sẽ hình thành điều kiện phanh, Lúc này, sẽ xảy ra va chạm nước, tạo ra tải trọng động mạnh.

Cách hiệu quả nhất để loại bỏ hoặc giảm tải động do quá trình mở van không ổn định tạo ra là giảm áp suất làm việc trong trạng thái chuyển tiếp, để giảm tốc độ nạp khí vào buồng khí. Ngoài ra, việc sử dụng van có khả năng kiểm soát cao, thay đổi hướng của đoạn ống và đưa vào đường ống bypass đặc biệt có đường kính nhỏ (để giảm kích thước buồng khí) sẽ có tác dụng giảm tải động. Đặc biệt, cần lưu ý rằng khác với việc giảm tải động khi ống nhánh mù được nạp bằng cách tăng đường kính ống nhánh mù, đối với quá trình không ổn định khi van mở, việc tăng đường kính ống chính tương đương với việc giảm sức cản của đường ống đồng đều, điều này sẽ làm tăng lưu lượng của buồng khí được nạp, do đó làm tăng giá trị va chạm nước.

Thiết bị đông lạnh HL

HL Cryogenic Equipment được thành lập vào năm 1992 là một thương hiệu trực thuộc Công ty TNHH Thiết bị Cryogenic HL. HL Cryogenic Equipment cam kết thiết kế và sản xuất Hệ thống đường ống cách nhiệt chân không cao và Thiết bị hỗ trợ liên quan để đáp ứng các nhu cầu khác nhau của khách hàng. Ống cách nhiệt chân không và Ống mềm được chế tạo bằng vật liệu cách nhiệt đặc biệt nhiều lớp và nhiều màn hình chân không cao, trải qua một loạt các xử lý kỹ thuật cực kỳ nghiêm ngặt và xử lý chân không cao, được sử dụng để vận chuyển oxy lỏng, nitơ lỏng, argon lỏng, hydro lỏng, heli lỏng, khí ethylene hóa lỏng LEG và khí thiên nhiên hóa lỏng LNG.

Dòng sản phẩm Ống chân không có áo khoác, Ống mềm có áo khoác, Van chân không có áo khoác và Bộ tách pha của Công ty Thiết bị Nhiệt độ thấp HL đã trải qua một loạt các xử lý kỹ thuật cực kỳ nghiêm ngặt, được sử dụng để vận chuyển oxy lỏng, nitơ lỏng, argon lỏng, hydro lỏng, heli lỏng, LEG và LNG, và các sản phẩm này được sử dụng cho thiết bị nhiệt độ thấp (ví dụ như bồn nhiệt độ thấp, bình đựng nước và hộp lạnh, v.v.) trong các ngành công nghiệp tách khí, khí, hàng không, điện tử, siêu dẫn, chip, lắp ráp tự động hóa, thực phẩm & đồ uống, dược phẩm, bệnh viện, ngân hàng sinh học, cao su, sản xuất vật liệu mới, kỹ thuật hóa học, sắt & thép và nghiên cứu khoa học, v.v.