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 cairan suhu normal dalam keadaan transisi sebelum terbentuknya keadaan stabil. Proses tidak stabil ini juga membawa dampak dinamis yang besar pada peralatan, yang dapat menyebabkan kerusakan struktural. Misalnya, sistem pengisian oksigen cair roket pengangkut Saturn V di Amerika Serikat pernah menyebabkan pecahnya saluran infus karena dampak proses tidak stabil saat katup dibuka. Selain itu, kerusakan pada peralatan bantu lainnya (seperti katup, bellow, dll.) lebih sering terjadi akibat proses tidak stabil. Proses tidak stabil dalam proses transmisi pipa cairan kriogenik terutama meliputi pengisian pipa cabang buntu, pengisian setelah pengeluaran cairan secara berkala di pipa pembuangan, dan proses tidak stabil saat membuka katup yang telah membentuk ruang udara di bagian depan. Kesamaan dari proses tidak stabil ini adalah intinya adalah pengisian rongga uap oleh cairan kriogenik, yang menyebabkan perpindahan panas dan massa yang intens pada antarmuka dua fasa, sehingga mengakibatkan fluktuasi tajam pada parameter sistem. Karena proses pengisian setelah pengeluaran cairan secara berkala dari pipa pembuangan mirip dengan proses tidak stabil saat membuka katup yang telah membentuk ruang udara di bagian depan, maka berikut ini hanya menganalisis proses tidak stabil saat pipa cabang buntu diisi dan saat katup terbuka dibuka.

Proses Pengisian Tabung Cabang Buta yang Tidak Stabil

Demi pertimbangan keselamatan dan pengendalian sistem, selain pipa pengangkut utama, beberapa pipa cabang bantu harus dilengkapi dalam sistem perpipaan. Selain itu, katup pengaman, katup pembuangan, dan katup lainnya dalam sistem akan menggunakan pipa cabang yang sesuai. Ketika cabang-cabang ini tidak berfungsi, cabang buntu terbentuk untuk sistem perpipaan. Invasi termal pipa oleh lingkungan sekitar pasti akan menyebabkan terbentuknya rongga uap di dalam pipa buntu (dalam beberapa kasus, rongga uap sengaja 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 karena panas tidak cukup untuk mendorong balik cairan, cairan akan selalu mengisi ruang gas. Akhirnya, setelah mengisi rongga udara, kondisi pengereman cepat terbentuk pada segel pipa buntu, 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 ruang gas meningkat seiring dengan proses pengisian) akan memperlambat aliran fluida. 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 buntu. Untuk sistem pipa panjang, sumber aliran cairan dapat disesuaikan secara halus terlebih dahulu untuk mengurangi kecepatan aliran, dan katup ditutup untuk waktu yang lama.

Dari segi struktur, kita dapat menggunakan bagian pemandu yang berbeda untuk meningkatkan sirkulasi cairan di pipa cabang buntu, mengurangi ukuran rongga udara, memperkenalkan hambatan lokal di pintu masuk pipa cabang buntu, atau meningkatkan diameter pipa cabang buntu untuk mengurangi kecepatan pengisian. Selain itu, panjang dan posisi pemasangan pipa cabang buntu akan berdampak pada guncangan air sekunder, sehingga perlu diperhatikan desain dan tata letaknya. Alasan mengapa peningkatan diameter pipa akan mengurangi beban dinamis dapat dijelaskan secara kualitatif sebagai berikut: untuk pengisian pipa cabang buntu, aliran pipa cabang dibatasi oleh aliran pipa utama, yang dapat diasumsikan sebagai nilai tetap selama analisis kualitatif. Meningkatkan diameter pipa cabang sama dengan meningkatkan luas penampang, yang sama dengan mengurangi kecepatan pengisian, sehingga menyebabkan pengurangan beban.

Proses Pembukaan Katup yang Tidak Stabil

Ketika katup tertutup, masuknya panas dari lingkungan, terutama melalui jembatan termal, dengan cepat menyebabkan terbentuknya ruang udara di depan katup. Setelah katup dibuka, uap dan cairan mulai bergerak. Karena laju aliran gas jauh lebih tinggi daripada laju aliran cairan, uap di dalam katup tidak segera terbuka sepenuhnya setelah evakuasi, sehingga terjadi penurunan tekanan yang cepat. Cairan didorong ke depan di bawah pengaruh perbedaan tekanan. Ketika cairan mendekati katup yang belum sepenuhnya terbuka, akan terbentuk kondisi pengereman. Pada saat ini, akan terjadi benturan air, yang 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 mudah dikendalikan, 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 diperhatikan bahwa berbeda dengan pengurangan beban dinamis ketika pipa cabang buntu diisi dengan meningkatkan diameter pipa cabang buntu, untuk proses yang tidak stabil ketika katup dibuka, peningkatan diameter pipa utama sama dengan mengurangi hambatan pipa seragam, yang akan meningkatkan laju aliran ruang udara yang terisi, sehingga meningkatkan nilai tumbukan air.

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.