Pendahuluanproduksi

Dengan perkembangan teknologi kriogenik, produk cairan kriogenik telah memainkan peran penting di banyak 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 mencakup seluruh proses penyimpanan dan pengangkutan. Oleh karena itu, sangat penting untuk memastikan keamanan dan efisiensi transmisi cairan kriogenik melalui pipa. Untuk transmisi cairan kriogenik, perlu dilakukan penggantian gas di dalam pipa sebelum transmisi, jika tidak, dapat menyebabkan kegagalan operasional. Proses pra-pendinginan merupakan mata rantai yang tak terhindarkan dalam proses pengangkutan produk cairan kriogenik. Proses ini akan menimbulkan guncangan tekanan yang kuat dan efek negatif lainnya pada pipa. Selain itu, fenomena semburan air panas di 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. Mengingat hal ini, makalah ini melakukan beberapa analisis mendalam tentang masalah-masalah di atas, dan berharap dapat menemukan solusinya melalui analisis tersebut.

Perpindahan gas dalam saluran sebelum transmisi

Dengan perkembangan teknologi kriogenik, produk cairan kriogenik telah memainkan peran penting di banyak 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 mencakup seluruh proses penyimpanan dan pengangkutan. Oleh karena itu, sangat penting untuk memastikan keamanan dan efisiensi transmisi cairan kriogenik melalui pipa. Untuk transmisi cairan kriogenik, perlu dilakukan penggantian gas di dalam pipa sebelum transmisi, jika tidak, dapat menyebabkan kegagalan operasional. Proses pra-pendinginan merupakan mata rantai yang tak terhindarkan dalam proses pengangkutan produk cairan kriogenik. Proses ini akan menimbulkan guncangan tekanan yang kuat dan efek negatif lainnya pada pipa. Selain itu, fenomena semburan air panas di 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. Mengingat hal ini, makalah ini melakukan beberapa analisis mendalam tentang masalah-masalah di atas, dan berharap dapat menemukan solusinya melalui analisis tersebut.

Proses pendinginan awal pada pipa

Dalam keseluruhan proses transmisi pipa cairan kriogenik, sebelum mencapai kondisi transmisi yang stabil, akan ada proses pra-pendinginan dan pemanasan sistem perpipaan serta peralatan penerima, yaitu proses pra-pendinginan. Dalam proses ini, pipa dan peralatan penerima harus menahan tegangan penyusutan dan tekanan benturan yang cukup besar, sehingga perlu dikendalikan.

Mari kita mulai dengan menganalisis prosesnya.

Seluruh proses pra-pendinginan dimulai dengan proses penguapan yang hebat, dan kemudian muncul aliran dua fasa. Akhirnya, aliran satu fasa 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 maksimum. Karena perpindahan panas, cairan di dekat dinding tabung dipanaskan dan langsung menguap 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 suhu pemanasan berlebih batas, dan kemudian terbentuk kondisi yang menguntungkan untuk pendidihan transisi dan pendidihan gelembung. 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 hingga suhu jenuh, dan keadaan aliran satu fasa akan muncul.

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

Setelah katup dibuka, cairan kriogenik dengan cepat memasuki pipa di bawah pengaruh perbedaan tekanan, dan lapisan uap yang dihasilkan oleh penguapan memisahkan cairan dari dinding pipa, membentuk aliran aksial konsentris. Karena koefisien hambatan uap sangat kecil, maka laju aliran cairan kriogenik sangat besar. Dengan kemajuan aliran, suhu cairan akibat penyerapan panas secara bertahap meningkat, sehingga tekanan pipa meningkat dan kecepatan pengisian melambat. Jika pipa cukup panjang, suhu cairan pasti akan mencapai titik jenuh, di mana cairan berhenti bergerak maju. Panas dari dinding pipa ke dalam cairan kriogenik semuanya digunakan untuk penguapan. Pada saat ini, kecepatan penguapan meningkat pesat, tekanan di dalam pipa juga meningkat, bahkan dapat mencapai 1,5 hingga 2 kali tekanan masuk. Akibat perbedaan tekanan, sebagian cairan akan terdorong kembali ke tangki penyimpanan cairan kriogenik, sehingga kecepatan pembentukan uap menjadi lebih kecil. Karena sebagian uap yang dihasilkan keluar dari pipa, tekanan pipa menurun. Setelah beberapa waktu, pipa akan kembali mengembalikan cairan ke kondisi perbedaan tekanan, dan fenomena ini akan muncul kembali, sehingga berulang. Namun, pada proses selanjutnya, karena terdapat tekanan tertentu dan sebagian cairan di dalam pipa, peningkatan tekanan yang disebabkan oleh cairan baru relatif kecil, sehingga puncak tekanan akan lebih kecil daripada puncak pertama.

Dalam keseluruhan proses pendinginan awal, sistem tidak hanya harus menahan dampak gelombang tekanan yang besar, tetapi juga harus menahan tegangan penyusutan yang besar akibat suhu dingin. Gabungan aksi keduanya dapat menyebabkan kerusakan struktural pada sistem, sehingga tindakan yang diperlukan harus diambil untuk mengendalikannya.

Karena laju aliran pra-pendinginan secara langsung memengaruhi proses pra-pendinginan dan besarnya tegangan penyusutan dingin, proses pra-pendinginan dapat dikendalikan dengan mengontrol laju aliran pra-pendinginan. Prinsip pemilihan laju aliran pra-pendinginan yang wajar adalah untuk mempersingkat waktu pra-pendinginan dengan menggunakan laju aliran pra-pendinginan yang lebih besar dengan tetap memastikan bahwa fluktuasi tekanan dan tegangan penyusutan dingin tidak melebihi batas yang diizinkan untuk peralatan dan pipa. Jika laju aliran pra-pendinginan terlalu kecil, kinerja isolasi pipa tidak baik, dan mungkin tidak akan pernah mencapai kondisi pendinginan.

Dalam proses pra-pendinginan, karena terjadinya aliran dua fasa, tidak mungkin mengukur laju aliran sebenarnya dengan flowmeter biasa, sehingga tidak dapat digunakan untuk memandu pengendalian laju aliran pra-pendinginan. Namun, kita dapat secara tidak langsung menilai besarnya aliran 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 satu fasa, aliran aktual yang diukur oleh flowmeter dapat digunakan untuk memandu pengendalian aliran pra-pendinginan. Metode ini sering digunakan untuk mengontrol pengisian propelan cair kriogenik untuk roket.

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

Nantikan artikel selanjutnya untuk pertanyaan lainnya!

Peralatan Kriogenik HL

HL Cryogenic Equipment, yang didirikan pada tahun 1992, adalah merek yang berafiliasi dengan HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co.,Ltd. HL Cryogenic Equipment berkomitmen untuk mendesain dan memproduksi Sistem Pipa Kriogenik Berinsulasi Vakum Tinggi dan Peralatan Pendukung terkait untuk memenuhi berbagai kebutuhan pelanggan. Pipa Berinsulasi Vakum dan Selang Fleksibel dibuat dengan bahan insulasi khusus multi-lapisan dan multi-layar vakum tinggi, dan melewati serangkaian perlakuan teknis yang sangat ketat dan perlakuan vakum tinggi, yang 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 Perusahaan Peralatan Kriogenik HL, yang telah melalui serangkaian perlakuan teknis yang sangat ketat, digunakan untuk mentransfer oksigen cair, nitrogen cair, argon cair, hidrogen cair, helium cair, LEG dan LNG, dan produk-produk ini melayani peralatan kriogenik (misalnya tangki kriogenik, dewar dan coldbox, dll.) di industri pemisahan udara, gas, penerbangan, elektronik, superkonduktor, chip, perakitan otomatis, makanan & minuman, farmasi, rumah sakit, biobank, karet, manufaktur material baru, teknik kimia, besi & baja, dan penelitian ilmiah, dll.