Pendahuluanproduksi

Dengan perkembangan teknologi kriogenik, produk cairan kriogenik telah memainkan peran penting dalam berbagai bidang seperti ekonomi nasional, pertahanan nasional, dan penelitian ilmiah. Penerapan cairan kriogenik didasarkan pada penyimpanan dan pengangkutan produk cairan kriogenik yang efektif dan aman, dan transmisi cairan kriogenik melalui pipa berjalan melalui seluruh proses penyimpanan dan pengangkutan. Oleh karena itu, sangat penting untuk memastikan keamanan dan efisiensi transmisi cairan kriogenik melalui pipa. Untuk transmisi cairan kriogenik, penggantian gas dalam pipa sebelum transmisi diperlukan, jika tidak, dapat menyebabkan kegagalan operasional. Proses pra-pendinginan merupakan tahapan yang tak terelakkan dalam proses pengangkutan produk cairan kriogenik. Proses ini akan menimbulkan guncangan tekanan yang kuat dan efek negatif lainnya pada pipa. Selain itu, fenomena geyser pada pipa vertikal dan fenomena operasi sistem yang tidak stabil, seperti pengisian pipa cabang buta, pengisian setelah pengurasan interval, dan pengisian ruang udara setelah pembukaan katup, akan menimbulkan berbagai tingkat efek buruk pada peralatan dan pipa. Oleh karena itu, makalah ini melakukan analisis mendalam terhadap permasalahan di atas, dan berharap dapat menemukan solusi melalui analisis tersebut.

Pemindahan gas dalam saluran sebelum transmisi

Dengan perkembangan teknologi kriogenik, produk cairan kriogenik telah memainkan peran penting dalam berbagai bidang seperti ekonomi nasional, pertahanan nasional, dan penelitian ilmiah. Penerapan cairan kriogenik didasarkan pada penyimpanan dan pengangkutan produk cairan kriogenik yang efektif dan aman, dan transmisi cairan kriogenik melalui pipa berjalan melalui seluruh proses penyimpanan dan pengangkutan. Oleh karena itu, sangat penting untuk memastikan keamanan dan efisiensi transmisi cairan kriogenik melalui pipa. Untuk transmisi cairan kriogenik, penggantian gas dalam pipa sebelum transmisi diperlukan, jika tidak, dapat menyebabkan kegagalan operasional. Proses pra-pendinginan merupakan tahapan yang tak terelakkan dalam proses pengangkutan produk cairan kriogenik. Proses ini akan menimbulkan guncangan tekanan yang kuat dan efek negatif lainnya pada pipa. Selain itu, fenomena geyser pada pipa vertikal dan fenomena operasi sistem yang tidak stabil, seperti pengisian pipa cabang buta, pengisian setelah pengurasan interval, dan pengisian ruang udara setelah pembukaan katup, akan menimbulkan berbagai tingkat efek buruk pada peralatan dan pipa. Oleh karena itu, makalah ini melakukan analisis mendalam terhadap permasalahan di atas, dan berharap dapat menemukan solusi melalui analisis tersebut.

Proses pra-pendinginan pipa

Dalam keseluruhan proses transmisi pipa cairan kriogenik, sebelum mencapai kondisi transmisi yang stabil, akan dilakukan proses pra-pendinginan dan pemanasan awal pada sistem perpipaan dan peralatan penerima, yaitu proses pra-pendinginan. Dalam proses ini, pipa dan peralatan penerima harus mampu menahan tegangan susut dan tekanan impak yang cukup besar, sehingga perlu dikontrol.

Mari kita mulai dengan analisis prosesnya.

Seluruh proses pra-pendinginan dimulai dengan proses penguapan yang hebat, kemudian muncul aliran dua fase. Akhirnya, aliran fase tunggal muncul setelah sistem benar-benar dingin. Pada awal proses pra-pendinginan, suhu dinding jelas melebihi suhu jenuh cairan kriogenik, dan bahkan melebihi suhu batas atas cairan kriogenik — suhu pemanasan berlebih tertinggi. Karena perpindahan panas, cairan di dekat dinding tabung dipanaskan dan langsung menguap untuk membentuk lapisan uap, yang sepenuhnya mengelilingi dinding tabung, yaitu, terjadi pendidihan film. Setelah itu, dengan proses pra-pendinginan, suhu dinding tabung secara bertahap turun di bawah batas suhu superheat, dan kemudian kondisi yang menguntungkan untuk pendidihan transisi dan pendidihan gelembung terbentuk. Fluktuasi tekanan yang besar terjadi selama proses ini. Ketika pra-pendinginan dilakukan hingga tahap tertentu, kapasitas panas pipa dan invasi panas lingkungan tidak akan memanaskan cairan kriogenik ke suhu jenuh, dan keadaan aliran fase tunggal akan muncul.

Dalam proses penguapan yang intens, fluktuasi aliran dan tekanan yang dramatis akan dihasilkan. Dalam keseluruhan proses fluktuasi tekanan, tekanan maksimum yang terbentuk pertama kali setelah cairan kriogenik langsung memasuki pipa panas merupakan amplitudo maksimum dalam keseluruhan proses fluktuasi tekanan, dan gelombang tekanan dapat memverifikasi kapasitas tekanan sistem. Oleh karena itu, hanya gelombang tekanan pertama yang umumnya dipelajari.

Setelah katup dibuka, cairan kriogenik dengan cepat memasuki pipa di bawah aksi perbedaan tekanan, dan film uap yang dihasilkan oleh penguapan memisahkan cairan dari dinding pipa, membentuk aliran aksial konsentris. Karena koefisien resistansi uap sangat kecil, sehingga laju aliran cairan kriogenik sangat besar, dengan kemajuan maju, suhu cairan karena penyerapan panas dan secara bertahap naik, dengan demikian, tekanan pipa meningkat, kecepatan pengisian melambat. Jika pipa cukup panjang, suhu cairan harus mencapai saturasi di beberapa titik, di mana cairan berhenti maju. Panas dari dinding pipa ke dalam cairan kriogenik semuanya digunakan untuk penguapan, pada saat ini kecepatan penguapan sangat meningkat, tekanan dalam pipa juga meningkat, dapat mencapai 1. 5 ~ 2 kali dari tekanan masuk. Di bawah pengaruh perbedaan tekanan, sebagian cairan akan didorong kembali ke tangki penyimpanan cairan kriogenik, sehingga kecepatan pembentukan uap menjadi lebih rendah. Selain itu, karena sebagian uap dihasilkan dari pembuangan pipa keluar, tekanan pipa turun. Setelah beberapa waktu, pipa akan mengembalikan cairan ke kondisi perbedaan tekanan, sehingga fenomena ini akan muncul kembali. Namun, pada proses selanjutnya, karena terdapat tekanan tertentu dan sebagian cairan di dalam pipa, peningkatan tekanan yang disebabkan oleh cairan baru tersebut kecil, sehingga puncak tekanan akan lebih kecil daripada puncak pertama.

Dalam keseluruhan proses pra-pendinginan, sistem tidak hanya harus menanggung dampak gelombang tekanan yang besar, tetapi juga harus menanggung tegangan susut yang besar akibat dingin. Kombinasi keduanya dapat menyebabkan kerusakan struktural pada sistem, sehingga tindakan yang diperlukan harus diambil untuk mengendalikannya.

Karena laju alir pra-pendinginan secara langsung memengaruhi proses pra-pendinginan dan besarnya tegangan susut dingin, proses pra-pendinginan dapat dikontrol dengan mengendalikan laju alir pra-pendinginan. Prinsip pemilihan laju alir pra-pendinginan yang wajar adalah mempersingkat waktu pra-pendinginan dengan menggunakan laju alir pra-pendinginan yang lebih besar dengan tujuan memastikan fluktuasi tekanan dan tegangan susut dingin tidak melebihi batas yang diizinkan untuk peralatan dan pipa. Jika laju alir pra-pendinginan terlalu kecil, kinerja insulasi pipa tidak baik, dan pipa mungkin tidak akan pernah mencapai kondisi pendinginan.

Dalam proses pra-pendinginan, karena adanya aliran dua fase, laju aliran aktual tidak dapat diukur dengan flowmeter umum, sehingga tidak dapat digunakan untuk memandu pengendalian laju aliran pra-pendinginan. Namun, kita dapat menilai besarnya aliran secara tidak langsung dengan memantau tekanan balik bejana penerima. Dalam kondisi tertentu, hubungan antara tekanan balik bejana penerima dan aliran pra-pendinginan dapat ditentukan dengan metode analitis. Ketika proses pra-pendinginan berlanjut ke keadaan aliran fase tunggal, aliran aktual yang diukur oleh flowmeter dapat digunakan untuk memandu pengendalian aliran pra-pendinginan. Metode ini sering digunakan untuk mengendalikan pengisian propelan cair kriogenik untuk roket.

Perubahan tekanan balik bejana penerima berhubungan dengan proses pra-pendinginan sebagai berikut, yang dapat digunakan untuk menilai tahap pra-pendinginan secara kualitatif: ketika kapasitas pembuangan bejana penerima konstan, tekanan balik akan meningkat pesat akibat penguapan cairan kriogenik yang hebat pada awalnya, dan kemudian secara bertahap turun seiring dengan penurunan suhu bejana penerima dan pipa. Pada saat ini, kapasitas pra-pendinginan meningkat.

Nantikan artikel berikutnya untuk pertanyaan lainnya！

Peralatan Kriogenik HL

HL Cryogenic Equipment, yang didirikan pada tahun 1992, merupakan merek yang berafiliasi dengan HL Cryogenic Equipment Company, Cryogenic Equipment Co.,Ltd. HL Cryogenic Equipment berkomitmen pada desain dan manufaktur Sistem Perpipaan Kriogenik Berinsulasi Vakum Tinggi dan Peralatan Pendukung terkait untuk memenuhi berbagai kebutuhan pelanggan. Pipa Berinsulasi Vakum dan Selang Fleksibel ini dibuat dari material insulasi khusus vakum tinggi dan berlapis-lapis, serta melewati serangkaian proses teknis dan vakum tinggi yang sangat ketat. Sistem ini digunakan untuk mentransfer oksigen cair, nitrogen cair, argon cair, hidrogen cair, helium cair, gas etilen cair (LEG), dan gas alam cair (LNG).

Rangkaian produk Pipa Berjaket Vakum, Selang Berjaket Vakum, Katup Berjaket Vakum, dan Pemisah Fase di HL Cryogenic Equipment Company, yang telah melalui serangkaian perawatan teknis yang sangat ketat, digunakan untuk mentransfer oksigen cair, nitrogen cair, argon cair, hidrogen cair, helium cair, LEG dan LNG, dan produk-produk ini diservis untuk peralatan kriogenik (misalnya tangki kriogenik, dewar dan kotak dingin, dsb.) dalam industri pemisahan udara, gas, penerbangan, elektronik, superkonduktor, chip, perakitan otomasi, makanan & minuman, farmasi, rumah sakit, biobank, karet, manufaktur material baru, teknik kimia, besi & baja, dan penelitian ilmiah, dsb.