イントロダクション

極低温技術の発展に伴い、極低温液体製品は国家経済、国防、科学研究などの多くの分野で重要な役割を果たしています。極低温液体の応用は、極低温液体製品の効果的かつ安全な保管と輸送に基づいており、極低温液体のパイプライン輸送は保管と輸送の全プロセスを通じて行われます。したがって、極低温液体パイプライン輸送の安全性と効率を確保することが非常に重要です。極低温の液体を輸送する場合、輸送前にパイプライン内のガスを置換する必要があります。そうしないと動作不良を引き起こす可能性があります。予冷プロセスは、極低温液体製品の輸送プロセスにおいて避けられないリンクです。このプロセスは、パイプラインに強い圧力衝撃やその他の悪影響をもたらします。さらに、垂直パイプラインの間欠泉現象や、ブラインド分岐パイプの充填、インターバル排水後の充填、バルブ開放後の空気室の充填などのシステム動作の不安定な現象は、機器やパイプラインにさまざまな程度の悪影響をもたらします。 。この点を考慮して、本稿では上記の問題について詳細な分析を行い、その分析を通じて解決策を見出すことを望んでいます。

トランスミッション前のライン内のガスの置換

極低温技術の発展に伴い、極低温液体製品は国家経済、国防、科学研究などの多くの分野で重要な役割を果たしています。極低温液体の応用は、極低温液体製品の効果的かつ安全な保管と輸送に基づいており、極低温液体のパイプライン輸送は保管と輸送の全プロセスを通じて行われます。したがって、極低温液体パイプライン輸送の安全性と効率を確保することが非常に重要です。極低温の液体を輸送する場合、輸送前にパイプライン内のガスを置換する必要があります。そうしないと動作不良を引き起こす可能性があります。予冷プロセスは、極低温液体製品の輸送プロセスにおいて避けられないリンクです。このプロセスは、パイプラインに強い圧力衝撃やその他の悪影響をもたらします。さらに、垂直パイプラインの間欠泉現象や、ブラインド分岐パイプの充填、インターバル排水後の充填、バルブ開放後の空気室の充填などのシステム動作の不安定な現象は、機器やパイプラインにさまざまな程度の悪影響をもたらします。 。この点を考慮して、本稿では上記の問題について詳細な分析を行い、その分析を通じて解決策を見出すことを望んでいます。

パイプラインの予冷プロセス

極低温液体パイプライン輸送の全プロセスでは、安定した輸送状態を確立する前に、予冷および熱配管システムと受入機器のプロセス、つまり予冷プロセスが行われます。このプロセスでは、パイプラインと受入設備はかなりの収縮応力と衝撃圧力に耐えるため、制御する必要があります。

プロセスの分析から始めましょう。

予冷プロセス全体は激しい蒸発プロセスから始まり、その後二相流が現れます。システムが完全に冷却されると、最終的に単相流が現れます。予冷プロセスの開始時、壁温度は明らかに極低温液体の飽和温度を超え、さらには極低温液体の上限温度、つまり究極の過熱温度を超えます。熱伝達により、管壁付近の液体が加熱され、瞬間的に蒸発して蒸気膜が形成され、管壁を完全に取り囲む現象、すなわち膜沸騰が発生します。その後、予冷工程により管壁温度が限界過熱温度以下に徐々に低下し、遷移沸騰および気泡沸騰に好ましい条件が形成されます。このプロセス中に大きな圧力変動が発生します。予冷がある程度まで行われると、パイプラインの熱容量や環境からの熱侵入により極低温液体は飽和温度まで加熱されず、単相流の状態が現れます。

激しい蒸発の過程では、劇的な流量と圧力の変動が発生します。圧力変動の全過程において、極低温液体が直接ホットパイプに入った後に初めて形成される最大圧力は、圧力変動の全過程における最大振幅であり、圧力波はシステムの圧力容量を確認することができます。したがって、通常は最初の圧力波のみが研究されます。

バルブが開いた後、極低温液体は圧力差の作用により急速にパイプラインに入り、蒸発によって生成された蒸気膜が液体をパイプ壁から分離し、同心の軸流を形成します。蒸気の抵抗係数が非常に小さいため、極低温液体の流量が非常に多くなり、前進に伴って熱吸収により液体の温度が徐々に上昇し、それに応じてパイプラインの圧力が増加し、充填速度が遅くなります。下。パイプが十分に長い場合、液体の温度はある時点で飽和に達する必要があり、その時点で液体の進行は停止します。パイプ壁から極低温液体への熱はすべて蒸発に使用され、このとき蒸発速度は大幅に増加し、パイプライン内の圧力も増加し、入口圧力の1.5〜2倍に達する場合があります。圧力差の作用により、液体の一部は極低温液体貯蔵タンクに戻され、その結果蒸気の発生速度が小さくなり、発生した蒸気の一部はパイプ出口から排出されるため、パイプの圧力が低下します。一定期間が経過すると、パイプラインは液体を圧力差の状態に戻し、この現象が再び現れるため、これが繰り返されます。ただし、次のプロセスでは、パイプ内に一定の圧力と一部の液体が存在するため、新しい液体による圧力上昇は小さく、圧力ピークは最初のピークよりも小さくなります。

予冷の全プロセスにおいて、システムは大きな圧力波の衝撃に耐える必要があるだけでなく、冷却による大きな収縮応力にも耐える必要があります。この 2 つの動作が組み合わされると、システムに構造的な損傷が生じる可能性があるため、それを制御するために必要な措置を講じる必要があります。

予冷流量は予冷プロセスと常温収縮応力の大きさに直接影響するため、予冷流量を制御することで予冷プロセスを制御できます。予冷流量の合理的な選択原理は、圧力変動や冷間収縮応力が装置や配管の許容範囲を超えないことを前提として、予冷流量を大きくして予冷時間を短縮することです。予冷流量が小さすぎると、パイプラインの断熱性能が悪く、冷却状態に達しない可能性があります。

予冷過程では二相流が発生するため、一般的な流量計では実際の流量を測定することができず、予冷流量制御の指針にはなりません。しかし、受け取る容器の背圧を監視することで、間接的に流れの大きさを判断することができます。特定の条件下では、受入容器の背圧と予冷流量の関係を分析方法で決定できます。予冷プロセスが単相流状態に進むと、流量計によって測定された実際の流量を予冷流量の制御のガイドとして使用できます。この方法は、ロケットの極低温液体推進剤の充填を制御するためによく使用されます。

受入容器の背圧の変化は次のように予冷過程に対応しており、予冷段階を定性的に判断するために使用できます。受入容器の排気能力が一定の場合、背圧は激しい圧力により急激に増加します。最初は極低温液体の気化が起こり、その後、受け入れ容器とパイプラインの温度の低下に伴って徐々に元に戻ります。このとき、予冷能力が増加します。

その他の質問については次の記事をご覧ください。

HL極低温装置

1992年に設立されたHL Cryogenic Equipmentは、HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co.,Ltd.の関連ブランドです。 HL Cryogenic Equipment は、お客様のさまざまなニーズを満たすために、高真空断熱極低温配管システムおよび関連サポート機器の設計および製造に取り組んでいます。真空断熱パイプとフレキシブルホースは、高真空および多層マルチスクリーン特殊断熱材で構築されており、液体酸素、液体窒素の移送に使用される一連の非常に厳しい技術処理と高真空処理を経ています。 、液体アルゴン、液体水素、液体ヘリウム、液化エチレンガスLEG、液化天然ガスLNG。

一連の極めて厳しい技術的処理を経たHL Cryogenic Equipment Companyの真空ジャケットパイプ、真空ジャケットホース、真空ジャケットバルブ、フェーズセパレータの製品シリーズは、液体酸素、液体窒素、液体アルゴン、液体水素、液体ヘリウム、LEG、LNG があり、これらの製品は、空気分離、ガス、航空、エレクトロニクス、超電導体、チップ、自動組立、食品および業界の極低温装置 (極低温タンク、デュワー、コールドボックスなど) にサービスされています。飲料、薬局、病院、バイオバンク、ゴム、新素材製造化学工学、鉄鋼、科学研究など