یک فرآیند ناپایدار در انتقال
در فرآیند انتقال خط لوله مایع برودتی، خواص ویژه و عملکرد فرآیند مایع برودتی باعث ایجاد یک سری فرآیندهای ناپایدار متفاوت از سیال با دمای معمولی در حالت گذار قبل از ایجاد حالت پایدار می‌شود. فرآیند ناپایدار همچنین تأثیر دینامیکی زیادی بر تجهیزات وارد می‌کند که ممکن است باعث آسیب ساختاری شود. به عنوان مثال، سیستم پر کردن اکسیژن مایع موشک حمل و نقل Saturn V در ایالات متحده یک بار به دلیل ضربه فرآیند ناپایدار هنگام باز شدن شیر، باعث پارگی خط تزریق شد. علاوه بر این، فرآیند ناپایدار باعث آسیب به سایر تجهیزات کمکی (مانند شیرها، سیلندرها و غیره) می‌شود. فرآیند ناپایدار در فرآیند انتقال خط لوله مایع برودتی عمدتاً شامل پر کردن لوله شاخه کور، پر کردن پس از تخلیه متناوب مایع در لوله تخلیه و فرآیند ناپایدار هنگام باز کردن شیری است که محفظه هوا را در جلو تشکیل داده است. وجه مشترک این فرآیندهای ناپایدار این است که جوهر آنها پر شدن حفره بخار توسط مایع برودتی است که منجر به انتقال شدید گرما و جرم در سطح مشترک دو فاز می‌شود و در نتیجه نوسانات شدید پارامترهای سیستم را به همراه دارد. از آنجایی که فرآیند پر شدن پس از تخلیه متناوب مایع از لوله تخلیه، مشابه فرآیند ناپایدار هنگام باز کردن دریچه‌ای است که محفظه هوا را در جلو تشکیل داده است، در ادامه تنها فرآیند ناپایدار را هنگام پر شدن لوله شاخه کور و هنگام باز شدن دریچه باز، تجزیه و تحلیل می‌کنیم.
فرآیند ناپایدار پر کردن لوله‌های شاخه‌ای کور
برای بررسی ایمنی و کنترل سیستم، علاوه بر لوله انتقال اصلی، باید برخی لوله‌های فرعی کمکی در سیستم خط لوله تعبیه شوند. علاوه بر این، شیر اطمینان، شیر تخلیه و سایر شیرهای موجود در سیستم، لوله‌های فرعی مربوطه را معرفی می‌کنند. هنگامی که این شاخه‌ها کار نمی‌کنند، شاخه‌های کور برای سیستم لوله‌کشی تشکیل می‌شوند. تهاجم حرارتی محیط اطراف به خط لوله به ناچار منجر به وجود حفره‌های بخار در لوله کور می‌شود (در برخی موارد، حفره‌های بخار به طور خاص برای کاهش تهاجم حرارتی مایع برودتی از دنیای خارج استفاده می‌شوند). در حالت گذار، فشار در خط لوله به دلیل تنظیم شیر و دلایل دیگر افزایش می‌یابد. تحت تأثیر اختلاف فشار، مایع محفظه بخار را پر می‌کند. اگر در فرآیند پر شدن محفظه گاز، بخار تولید شده توسط تبخیر مایع برودتی به دلیل گرما برای راندن معکوس مایع کافی نباشد، مایع همیشه محفظه گاز را پر می‌کند. در نهایت، پس از پر شدن حفره هوا، یک حالت ترمز سریع در آب‌بند لوله کور ایجاد می‌شود که منجر به فشار شدید در نزدیکی آب‌بند می‌شود.
فرآیند پر شدن لوله کور به سه مرحله تقسیم می‌شود. در مرحله اول، مایع تحت تأثیر اختلاف فشار به حداکثر سرعت پر شدن می‌رسد تا زمانی که فشار متعادل شود. در مرحله دوم، به دلیل اینرسی، مایع به پر شدن رو به جلو ادامه می‌دهد. در این زمان، اختلاف فشار معکوس (فشار در محفظه گاز با فرآیند پر شدن افزایش می‌یابد) سرعت سیال را کاهش می‌دهد. مرحله سوم، مرحله ترمز سریع است که در آن ضربه فشار بیشترین مقدار را دارد.
کاهش سرعت پر شدن و کاهش اندازه حفره هوا می‌تواند برای از بین بردن یا محدود کردن بار دینامیکی ایجاد شده در طول پر شدن لوله شاخه کور استفاده شود. برای سیستم خط لوله طولانی، منبع جریان مایع را می‌توان از قبل به آرامی تنظیم کرد تا سرعت جریان کاهش یابد و شیر برای مدت طولانی بسته بماند.
از نظر ساختاری، می‌توانیم از قطعات هدایت‌کننده مختلف برای افزایش گردش مایع در لوله شاخه کور، کاهش اندازه حفره هوا، ایجاد مقاومت موضعی در ورودی لوله شاخه کور یا افزایش قطر لوله شاخه کور برای کاهش سرعت پر شدن استفاده کنیم. علاوه بر این، طول و موقعیت نصب لوله بریل بر ضربه ثانویه آب تأثیر خواهد گذاشت، بنابراین باید به طراحی و چیدمان توجه شود. دلیل اینکه افزایش قطر لوله باعث کاهش بار دینامیکی می‌شود را می‌توان به صورت کیفی به شرح زیر توضیح داد: برای پر شدن لوله شاخه کور، جریان لوله شاخه توسط جریان لوله اصلی محدود می‌شود که می‌توان آن را در طول تجزیه و تحلیل کیفی یک مقدار ثابت فرض کرد. افزایش قطر لوله شاخه معادل افزایش سطح مقطع است که معادل کاهش سرعت پر شدن است و در نتیجه منجر به کاهش بار می‌شود.
فرآیند ناپایدار باز شدن سوپاپ
وقتی شیر بسته است، نفوذ گرما از محیط، به ویژه از طریق پل حرارتی، به سرعت منجر به تشکیل یک محفظه هوا در جلوی شیر می‌شود. پس از باز شدن شیر، بخار و مایع شروع به حرکت می‌کنند، زیرا سرعت جریان گاز بسیار بیشتر از سرعت جریان مایع است، بخار موجود در شیر بلافاصله پس از تخلیه به طور کامل باز نمی‌شود و در نتیجه افت سریع فشار رخ می‌دهد، مایع تحت تأثیر اختلاف فشار به جلو رانده می‌شود، وقتی مایع نزدیک به شیر کاملاً باز نشده باشد، شرایط ترمز ایجاد می‌شود، در این زمان، ضربه آب رخ می‌دهد و بار دینامیکی قوی ایجاد می‌کند.
مؤثرترین راه برای حذف یا کاهش بار دینامیکی ایجاد شده توسط فرآیند ناپایدار باز شدن شیر، کاهش فشار کاری در حالت گذار است تا سرعت پر شدن محفظه گاز کاهش یابد. علاوه بر این، استفاده از شیرهای با قابلیت کنترل بالا، تغییر جهت مقطع لوله و معرفی خط لوله بای‌پس ویژه با قطر کوچک (برای کاهش اندازه محفظه گاز) در کاهش بار دینامیکی تأثیر خواهد داشت. به طور خاص، باید توجه داشت که برخلاف کاهش بار دینامیکی هنگام پر شدن لوله شاخه کور با افزایش قطر لوله شاخه کور، برای فرآیند ناپایدار هنگام باز شدن شیر، افزایش قطر لوله اصلی معادل کاهش مقاومت یکنواخت لوله است که باعث افزایش سرعت جریان محفظه هوای پر شده و در نتیجه افزایش مقدار ضربه آب می‌شود.
تجهیزات برودتی HL
تجهیزات برودتی HL که در سال ۱۹۹۲ تأسیس شد، برندی وابسته به شرکت تجهیزات برودتی HL با نام تجاری Cryogenic Equipment Co.,Ltd است. HL Cryogenic Equipment متعهد به طراحی و ساخت سیستم لوله‌کشی برودتی عایق‌بندی شده با خلاء بالا و تجهیزات پشتیبانی مرتبط برای برآوردن نیازهای مختلف مشتریان است. لوله و شیلنگ انعطاف‌پذیر عایق‌بندی شده با خلاء بالا و چند لایه از مواد عایق مخصوص چند صفحه‌ای ساخته شده‌اند و از مجموعه‌ای از عملیات فنی بسیار دقیق و عملیات خلاء بالا عبور می‌کنند که برای انتقال اکسیژن مایع، نیتروژن مایع، آرگون مایع، هیدروژن مایع، هلیوم مایع، گاز اتیلن مایع LEG و گاز طبیعی مایع LNG استفاده می‌شود.
سری محصولات لوله با روکش خلاء، شیلنگ با روکش خلاء، شیر با روکش خلاء و جداکننده فاز در شرکت تجهیزات برودتی HL که از یک سری عملیات فنی بسیار دقیق عبور کرده‌اند، برای انتقال اکسیژن مایع، نیتروژن مایع، آرگون مایع، هیدروژن مایع، هلیوم مایع، LEG و LNG استفاده می‌شوند و این محصولات برای تجهیزات برودتی (مانند مخازن برودتی، محفظه‌های انجماد و جعبه‌های سرد و غیره) در صنایع جداسازی هوا، گازها، هوانوردی، الکترونیک، ابررساناها، تراشه‌ها، مونتاژ اتوماسیون، مواد غذایی و آشامیدنی، داروسازی، بیمارستان، بیوبانک، لاستیک، تولید مواد جدید، مهندسی شیمی، آهن و فولاد و تحقیقات علمی و غیره سرویس می‌شوند.
زمان ارسال: ۲۷ فوریه ۲۰۲۳
