소개유도

극저온 기술의 발전으로 극저온 액체제품은 국가경제, 국방, 과학연구 등 여러 분야에서 중요한 역할을 담당하고 있습니다. 극저온 액체의 응용은 극저온 액체 제품의 효과적이고 안전한 보관 및 운송을 기반으로 하며 극저온 액체의 파이프라인 전송은 저장 및 운송의 전체 과정을 통해 진행됩니다. 따라서 극저온 액체 파이프라인 전송의 안전성과 효율성을 보장하는 것이 매우 중요합니다. 극저온 액체를 전송하려면 전송 전에 파이프라인의 가스를 교체해야 합니다. 그렇지 않으면 작동 오류가 발생할 수 있습니다. 사전 냉각 과정은 극저온 액체 제품 운송 과정에서 불가피한 연결 고리입니다. 이 과정은 파이프라인에 강한 압력 충격과 기타 부정적인 영향을 가져옵니다. 또한, 수직 파이프라인의 간헐천 현상과 블라인드 분기관 충진, 간격 배수 후 충진, 밸브 개방 후 공기실 충진과 같은 시스템 작동의 불안정한 현상은 장비 및 파이프라인에 다양한 정도의 악영향을 가져올 것입니다. . 이에 본 논문에서는 위의 문제점에 대해 좀 더 심층적으로 분석하고, 이를 통해 해결방안을 모색하고자 한다.

전송 전 라인 내 가스 변위

극저온 기술의 발전으로 극저온 액체제품은 국가경제, 국방, 과학연구 등 여러 분야에서 중요한 역할을 담당하고 있습니다. 극저온 액체의 응용은 극저온 액체 제품의 효과적이고 안전한 보관 및 운송을 기반으로 하며 극저온 액체의 파이프라인 전송은 저장 및 운송의 전체 과정을 통해 진행됩니다. 따라서 극저온 액체 파이프라인 전송의 안전성과 효율성을 보장하는 것이 매우 중요합니다. 극저온 액체를 전송하려면 전송 전에 파이프라인의 가스를 교체해야 합니다. 그렇지 않으면 작동 오류가 발생할 수 있습니다. 사전 냉각 과정은 극저온 액체 제품 운송 과정에서 불가피한 연결 고리입니다. 이 과정은 파이프라인에 강한 압력 충격과 기타 부정적인 영향을 가져옵니다. 또한, 수직 파이프라인의 간헐천 현상과 블라인드 분기관 충진, 간격 배수 후 충진, 밸브 개방 후 공기실 충진과 같은 시스템 작동의 불안정한 현상은 장비 및 파이프라인에 다양한 정도의 악영향을 가져올 것입니다. . 이에 본 논문에서는 위의 문제점에 대해 좀 더 심층적으로 분석하고, 이를 통해 해결방안을 모색하고자 한다.

파이프라인의 사전 냉각 과정

극저온 액체 파이프라인 전송의 전체 과정에서 안정적인 전송 상태를 설정하기 전에 사전 냉각 및 고온 배관 시스템과 수신 장비 프로세스, 즉 사전 냉각 프로세스가 있습니다. 이 과정에서 파이프라인과 수용 장비는 상당한 수축 응력과 충격 압력을 견딜 수 있으므로 제어해야 합니다.

프로세스 분석부터 시작하겠습니다.

전체 사전 냉각 과정은 격렬한 기화 과정으로 시작하여 2상 흐름으로 나타납니다. 마지막으로 시스템이 완전히 냉각된 후에 단상 흐름이 나타납니다. 사전 냉각 과정이 시작될 때 벽 온도는 분명히 극저온 액체의 포화 온도를 초과하고 극저온 액체의 상한 온도(최종 과열 온도)도 초과합니다. 열전달로 인해 관 벽 근처의 액체가 가열되고 순간적으로 기화되어 관 벽을 완전히 둘러싸는 증기 필름, 즉 필름 비등이 발생합니다. 그 후, 예냉 과정을 통해 관벽의 온도가 점차 한계과열온도 이하로 떨어지며, 천이비등과 기포비등에 유리한 조건이 형성됩니다. 이 과정에서 큰 압력 변동이 발생합니다. 사전 냉각이 특정 단계까지 수행되면 파이프라인의 열용량과 환경의 열 침입으로 인해 극저온 액체가 포화 온도까지 가열되지 않고 단상 흐름 상태가 나타납니다.

강렬한 기화 과정에서 극적인 흐름과 압력 변동이 생성됩니다. 압력 변동의 전체 과정에서 극저온 액체가 직접 핫 파이프에 들어간 후 처음으로 형성되는 최대 압력은 압력 변동 전체 과정의 최대 진폭이며 압력 파동은 시스템의 압력 용량을 확인할 수 있습니다. 따라서 일반적으로 첫 번째 압력파만 연구됩니다.

밸브가 열리면 극저온 액체가 압력 차의 작용으로 파이프라인으로 빠르게 들어가고 기화에 의해 생성된 증기막이 파이프 벽에서 액체를 분리하여 동심 축 흐름을 형성합니다. 증기의 저항 계수가 매우 작기 때문에 극저온 액체의 유속이 매우 크기 때문에 앞으로 진행하면 열 흡수로 인해 액체의 온도가 점차 상승하고 그에 따라 파이프라인 압력이 증가하고 충전 속도가 느려집니다. 아래에. 파이프가 충분히 길면 액체 온도는 어느 시점에서 포화 상태에 도달해야 하며, 이 시점에서 액체는 전진을 멈춥니다. 파이프 벽에서 극저온 액체로 들어가는 열은 모두 증발에 사용되며 이때 증발 속도가 크게 증가하고 파이프라인의 압력도 증가하여 입구 압력의 1.5~2배에 도달할 수 있습니다. 압력 차의 작용으로 액체의 일부가 극저온 액체 저장 탱크로 다시 이동하여 증기 생성 속도가 작아지고 파이프 출구 배출에서 생성된 증기의 일부 때문에 파이프 압력 강하가 발생합니다. 일정 기간 동안 파이프라인은 액체를 압력 차이 조건으로 다시 설정하고 현상이 다시 나타나므로 반복됩니다. 그러나 다음 과정에서는 파이프에 일정한 압력과 액체의 일부가 있기 때문에 새로운 액체로 인한 압력 증가가 작으므로 압력 피크는 첫 번째 피크보다 작아집니다.

전체 사전 냉각 과정에서 시스템은 큰 압력파 충격을 견뎌야 할 뿐만 아니라 냉각으로 인한 큰 수축 응력도 견뎌야 합니다. 이 둘의 결합된 작용은 시스템의 구조적 손상을 초래할 수 있으므로 이를 제어하기 위해 필요한 조치를 취해야 합니다.

예냉 유속은 예냉 공정과 냉간 수축 응력의 크기에 직접적인 영향을 미치므로 예냉 유속을 제어하여 예냉 공정을 제어할 수 있습니다. 예냉 유량의 합리적인 선택 원리는 압력 변동 및 냉간 수축 응력이 장비 및 파이프라인의 허용 범위를 초과하지 않는다는 전제하에 더 큰 예냉 유량을 사용하여 예냉 시간을 단축하는 것입니다. 사전 냉각 유량이 너무 작으면 파이프라인 단열 성능이 좋지 않아 냉각 상태에 도달하지 못할 수 있습니다.

예냉 과정에서 2상 유동의 발생으로 인해 일반적인 유량계로는 실제 유량을 측정하는 것이 불가능하므로 예냉 유량 제어를 안내하는 데 사용할 수 없습니다. 그러나 우리는 수용 용기의 배압을 모니터링하여 흐름의 크기를 간접적으로 판단할 수 있습니다. 특정 조건에서 수용 용기의 배압과 사전 냉각 흐름 사이의 관계는 분석 방법을 통해 결정될 수 있습니다. 예냉 과정이 단상 흐름 상태로 진행되면 유량계로 측정된 실제 유량을 예냉 흐름 제어에 가이드하는 데 사용할 수 있습니다. 이 방법은 로켓용 극저온 액체 추진제 충전을 제어하는 ​​데 자주 사용됩니다.

수용 용기의 배압 변화는 다음과 같은 예냉 과정에 해당하며, 이는 예냉 단계를 정성적으로 판단하는 데 사용할 수 있습니다. 수용 용기의 배기 용량이 일정할 때 격렬한 압력으로 인해 배압이 급격히 증가합니다. 처음에는 극저온 액체의 기화, 수용 용기 및 파이프라인의 온도 감소에 따라 점차적으로 감소합니다. 이때 예냉 용량이 증가합니다.

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HL 극저온 장비

HL 극저온설비(HL Cryogenic Equipment)는 1992년 설립된 HL 극저온설비회사 극저온설비(주)의 계열 브랜드입니다. HL 극저온 장비는 고객의 다양한 요구 사항을 충족하기 위해 고진공 단열 극저온 배관 시스템 및 관련 지원 장비의 설계 및 제조에 최선을 다하고 있습니다. 진공단열파이프와 플랙시블 호스는 고진공 다층 멀티스크린 특수 단열재로 제작되어 일련의 극도로 엄격한 기술처리와 고진공 처리를 거쳐 액체산소, 액체질소 이송에 사용됩니다. , 액체 아르곤, 액체 수소, 액체 헬륨, 액화 에틸렌 가스 LEG 및 액화 천연 가스 LNG.

일련의 극도로 엄격한 기술 처리를 거친 HL 극저온 장비 회사의 진공 자켓 파이프, 진공 자켓 호스, 진공 자켓 밸브 및 상 분리기 제품 시리즈는 액체 산소, 액체 질소, 액체 아르곤, 액체 수소, 액체 헬륨, LEG 및 LNG이며 이러한 제품은 공기 분리, 가스, 항공, 전자, 초전도체, 칩, 자동화 조립, 식품 및 산업 분야의 극저온 장비(예: 극저온 탱크, 듀어 및 콜드박스 등)에 서비스됩니다. 음료, 약국, 병원, 바이오뱅크, 고무, 신소재 제조, 화학공학, 철강, 과학연구 등