Proses transmisi yang tidak stabil

Dalam proses transmisi pipa cairan kriogenik, sifat khusus dan operasi proses cairan kriogenik akan menyebabkan serangkaian proses tidak stabil yang berbeda dari fluida bersuhu normal dalam keadaan transisi sebelum mencapai keadaan stabil. Proses tidak stabil ini juga membawa dampak dinamis yang besar pada peralatan, yang dapat menyebabkan kerusakan struktural. Sebagai contoh, sistem pengisian oksigen cair pada roket pengangkut Saturn V di Amerika Serikat pernah menyebabkan putusnya saluran infus akibat dampak proses tidak stabil saat katup dibuka. Selain itu, proses tidak stabil yang menyebabkan kerusakan pada peralatan bantu lainnya (seperti katup, bellow, dll.) lebih umum terjadi. Proses tidak stabil dalam proses transmisi pipa cairan kriogenik terutama meliputi pengisian pipa cabang buta, pengisian setelah pembuangan cairan secara berkala pada pipa pembuangan, dan proses tidak stabil saat membuka katup yang telah membentuk ruang udara di bagian depan. Kesamaan dari proses tidak stabil ini adalah bahwa esensinya adalah pengisian rongga uap oleh cairan kriogenik, yang menyebabkan perpindahan panas dan massa yang intens pada antarmuka dua fase, yang mengakibatkan fluktuasi tajam pada parameter sistem. Karena proses pengisian setelah pembuangan cairan berkala dari pipa pembuangan mirip dengan proses tidak stabil saat membuka katup yang membentuk ruang udara di depan, berikut ini hanya menganalisis proses tidak stabil saat pipa cabang buta diisi dan saat katup terbuka dibuka.

Proses Pengisian Tabung Cabang Buta yang Tidak Stabil

Demi keamanan dan pengendalian sistem, selain pipa konveyor utama, beberapa pipa cabang tambahan perlu dipasang di dalam sistem perpipaan. Selain itu, katup pengaman, katup pembuangan, dan katup lainnya di dalam sistem akan menghubungkan pipa cabang yang sesuai. Ketika cabang-cabang ini tidak berfungsi, cabang buta akan terbentuk untuk sistem perpipaan. Invasi termal dari lingkungan sekitar ke dalam pipa pasti akan menyebabkan terbentuknya rongga uap di dalam tabung buta (dalam beberapa kasus, rongga uap secara khusus digunakan untuk mengurangi invasi panas cairan kriogenik dari dunia luar). Dalam keadaan transisi, tekanan di dalam pipa akan meningkat karena penyesuaian katup dan alasan lainnya. Di bawah pengaruh perbedaan tekanan, cairan akan mengisi ruang uap. Jika dalam proses pengisian ruang gas, uap yang dihasilkan oleh penguapan cairan kriogenik akibat panas tidak cukup untuk membalikkan cairan, cairan akan selalu mengisi ruang gas. Akhirnya, setelah mengisi rongga udara, kondisi pengereman cepat terbentuk pada segel tabung buta, yang menyebabkan tekanan tajam di dekat segel.

Proses pengisian tabung buta dibagi menjadi tiga tahap. Pada tahap pertama, cairan didorong untuk mencapai kecepatan pengisian maksimum di bawah pengaruh perbedaan tekanan hingga tekanan seimbang. Pada tahap kedua, karena inersia, cairan terus mengisi ke depan. Pada saat ini, perbedaan tekanan balik (tekanan di dalam ruang gas meningkat seiring proses pengisian) akan memperlambat cairan. Tahap ketiga adalah tahap pengereman cepat, di mana dampak tekanan paling besar.

Mengurangi kecepatan pengisian dan mengurangi ukuran rongga udara dapat digunakan untuk menghilangkan atau membatasi beban dinamis yang dihasilkan selama pengisian pipa cabang buta. Untuk sistem perpipaan yang panjang, sumber aliran cairan dapat diatur dengan lancar terlebih dahulu untuk mengurangi kecepatan aliran, dan katup dapat ditutup untuk waktu yang lama.

Dari segi struktur, kita dapat menggunakan berbagai bagian pemandu untuk meningkatkan sirkulasi cairan di pipa cabang buta, mengurangi ukuran rongga udara, memperkenalkan resistensi lokal di pintu masuk pipa cabang buta atau meningkatkan diameter pipa cabang buta untuk mengurangi kecepatan pengisian. Selain itu, panjang dan posisi pemasangan pipa braille akan berdampak pada guncangan air sekunder, sehingga perhatian harus diberikan pada desain dan tata letak. Alasan mengapa peningkatan diameter pipa akan mengurangi beban dinamis dapat dijelaskan secara kualitatif sebagai berikut: untuk pengisian pipa cabang buta, aliran pipa cabang dibatasi oleh aliran pipa utama, yang dapat diasumsikan sebagai nilai tetap selama analisis kualitatif. Meningkatkan diameter pipa cabang setara dengan meningkatkan luas penampang, yang setara dengan mengurangi kecepatan pengisian, sehingga mengarah pada pengurangan beban.

Proses Pembukaan Katup yang Tidak Stabil

Ketika katup tertutup, intrusi panas dari lingkungan, terutama melalui jembatan termal, dengan cepat menyebabkan terbentuknya ruang udara di depan katup. Setelah katup terbuka, uap dan cairan mulai bergerak. Karena laju aliran gas jauh lebih tinggi daripada laju aliran cairan, uap di dalam katup tidak terbuka sepenuhnya segera setelah dievakuasi, mengakibatkan penurunan tekanan yang cepat. Cairan terdorong maju di bawah pengaruh perbedaan tekanan. Ketika cairan mendekati katup yang tidak terbuka sepenuhnya, akan terbentuk kondisi pengereman. Pada saat ini, akan terjadi perkusi air, menghasilkan beban dinamis yang kuat.

Cara paling efektif untuk menghilangkan atau mengurangi beban dinamis yang dihasilkan oleh proses pembukaan katup yang tidak stabil adalah dengan mengurangi tekanan kerja pada keadaan transisi, sehingga mengurangi kecepatan pengisian ruang gas. Selain itu, penggunaan katup yang sangat terkendali, mengubah arah penampang pipa, dan memperkenalkan pipa bypass khusus berdiameter kecil (untuk mengurangi ukuran ruang gas) akan berpengaruh pada pengurangan beban dinamis. Secara khusus, perlu dicatat bahwa berbeda dari pengurangan beban dinamis ketika pipa cabang buta diisi dengan meningkatkan diameter pipa cabang buta, untuk proses yang tidak stabil ketika katup dibuka, meningkatkan diameter pipa utama setara dengan mengurangi resistansi pipa seragam, yang akan meningkatkan laju aliran ruang udara yang terisi, sehingga meningkatkan nilai water strike.

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.