Pendahuluanproduksi

Dengan berkembangnya teknologi kriogenik, produk cairan kriogenik telah memainkan peran penting dalam 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 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, gas dalam pipa perlu diganti sebelum transmisi, jika tidak, dapat menyebabkan kegagalan operasional. Proses prapendinginan merupakan mata rantai yang tak terelakkan dalam proses pengangkutan produk cairan kriogenik. Proses ini akan membawa 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 drainase interval, dan pengisian ruang udara setelah pembukaan katup, akan membawa berbagai tingkat efek buruk pada peralatan dan pipa. Mengingat hal ini, makalah ini membuat beberapa analisis mendalam tentang masalah di atas, dan berharap untuk menemukan solusi melalui analisis tersebut.

Pemindahan gas dalam saluran sebelum transmisi

Dengan berkembangnya teknologi kriogenik, produk cairan kriogenik telah memainkan peran penting dalam 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 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, gas dalam pipa perlu diganti sebelum transmisi, jika tidak, dapat menyebabkan kegagalan operasional. Proses prapendinginan merupakan mata rantai yang tak terelakkan dalam proses pengangkutan produk cairan kriogenik. Proses ini akan membawa 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 drainase interval, dan pengisian ruang udara setelah pembukaan katup, akan membawa berbagai tingkat efek buruk pada peralatan dan pipa. Mengingat hal ini, makalah ini membuat beberapa analisis mendalam tentang masalah di atas, dan berharap untuk menemukan solusi melalui analisis tersebut.

Proses pra-pendinginan 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 tekanan penyusutan dan tekanan benturan yang cukup besar, sehingga harus dikontrol.

Mari kita mulai dengan analisis prosesnya.

Seluruh proses prapendinginan dimulai dengan proses penguapan yang hebat, dan kemudian muncul aliran dua fase. Akhirnya, aliran fase tunggal muncul setelah sistem benar-benar dingin. Pada awal proses prapendinginan, 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 diuapkan untuk membentuk lapisan uap, yang sepenuhnya mengelilingi dinding tabung, yaitu, terjadi pendidihan lapisan. Setelah itu, dengan proses prapendinginan, suhu dinding tabung secara bertahap turun di bawah batas suhu superpanas, dan kemudian kondisi yang menguntungkan untuk transisi pendidihan dan pendidihan gelembung terbentuk. Fluktuasi tekanan besar terjadi selama proses ini. Ketika prapendinginan dilakukan hingga tahap tertentu, kapasitas panas pipa dan invasi panas lingkungan tidak akan memanaskan cairan kriogenik hingga suhu jenuh, dan keadaan aliran fase tunggal akan muncul.

Dalam proses penguapan yang intens, aliran dramatis dan fluktuasi tekanan akan dihasilkan. 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, hanya gelombang tekanan pertama yang umumnya dipelajari.

Setelah katup dibuka, cairan kriogenik dengan cepat memasuki pipa di bawah aksi perbedaan tekanan, dan lapisan 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, karenanya, 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. Berdasarkan aksi perbedaan tekanan, sebagian cairan akan didorong kembali ke tangki penyimpanan cairan kriogenik, yang mengakibatkan kecepatan pembentukan uap menjadi lebih kecil, dan karena sebagian uap dihasilkan dari pembuangan pipa keluar, tekanan pipa turun, setelah jangka waktu tertentu, pipa akan membangun kembali cairan ke dalam kondisi perbedaan tekanan, fenomena tersebut akan muncul lagi, sehingga berulang. Namun, dalam proses berikut, karena ada tekanan tertentu dan sebagian cairan di dalam pipa, peningkatan tekanan yang disebabkan oleh cairan baru kecil, sehingga puncak tekanan akan lebih kecil daripada puncak pertama.

Dalam keseluruhan proses prapendinginan, sistem tidak hanya harus menanggung dampak gelombang tekanan yang besar, tetapi juga harus menanggung tekanan penyusutan yang besar akibat dingin. Tindakan gabungan keduanya dapat menyebabkan kerusakan struktural pada sistem, sehingga tindakan yang diperlukan harus diambil untuk mengendalikannya.

Karena laju aliran prapendinginan secara langsung memengaruhi proses prapendinginan dan ukuran tegangan penyusutan dingin, proses prapendinginan dapat dikontrol dengan mengendalikan laju aliran prapendinginan. Prinsip pemilihan laju aliran prapendinginan yang wajar adalah memperpendek waktu prapendinginan dengan menggunakan laju aliran prapendinginan yang lebih besar dengan alasan memastikan bahwa fluktuasi tekanan dan tegangan penyusutan dingin tidak melebihi kisaran peralatan dan jaringan pipa yang diizinkan. Jika laju aliran prapendinginan terlalu kecil, kinerja isolasi jaringan pipa tidak baik untuk jaringan pipa, jaringan pipa mungkin tidak akan pernah mencapai kondisi pendinginan.

Dalam proses prapendinginan, karena terjadinya aliran dua fase, tidak mungkin untuk mengukur laju aliran sebenarnya dengan flowmeter umum, sehingga tidak dapat digunakan untuk memandu kontrol laju aliran prapendinginan. Namun, kita dapat secara tidak langsung menilai ukuran aliran dengan memantau tekanan balik bejana penerima. Dalam kondisi tertentu, hubungan antara tekanan balik bejana penerima dan aliran prapendinginan dapat ditentukan dengan metode analitis. Ketika proses prapendinginan berlanjut ke keadaan aliran fase tunggal, aliran sebenarnya yang diukur oleh flowmeter dapat digunakan untuk memandu kontrol aliran prapendinginan. Metode ini sering digunakan untuk mengontrol pengisian propelan cair kriogenik untuk roket.

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

Nantikan artikel berikutnya 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 merancang dan memproduksi Sistem Perpipaan Kriogenik Berinsulasi Vakum Tinggi dan Peralatan Pendukung terkait untuk memenuhi berbagai kebutuhan pelanggan. Pipa Berinsulasi Vakum dan Selang Fleksibel dibuat dalam bahan berinsulasi khusus vakum tinggi dan berlapis-lapis, dan melewati serangkaian perawatan teknis yang sangat ketat dan perawatan 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 Fasa 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 coldbox, 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.