전송 중 불안정한 프로세스

극저온 액체 파이프라인 전송 과정에서 극저온 액체의 특수한 특성과 공정 작동은 안정 상태에 도달하기 전의 전이 상태에서 상온 유체와는 다른 일련의 불안정한 공정을 유발합니다. 불안정한 공정은 또한 장비에 큰 동적 충격을 가져와 구조적 손상을 일으킬 수 있습니다. 예를 들어, 미국의 새턴 V 수송 로켓의 액체 산소 충전 시스템은 밸브가 열릴 때 불안정한 공정의 충격으로 인해 주입 라인이 파열된 적이 있습니다. 또한 불안정한 공정으로 인해 다른 보조 장비(예: 밸브, 벨로우즈 등)가 손상되는 경우가 더 흔합니다. 극저온 액체 파이프라인 전송 과정에서의 불안정한 공정은 주로 블라인드 분기 파이프의 충전, 배수 파이프에서 액체가 간헐적으로 배출된 후의 충전, 전면에 공기 챔버가 형성된 밸브를 열 때의 불안정한 공정을 포함합니다. 이러한 불안정한 과정의 공통점은 극저온 액체가 증기 공동을 채우는 과정이라는 점입니다. 이는 2상 계면에서 강한 열과 물질 전달을 유발하여 시스템 매개변수의 급격한 변동을 초래합니다. 배수관에서 액체가 간헐적으로 배출된 후의 충전 과정은 전면에 공기실을 형성한 밸브를 열 때의 불안정 과정과 유사하므로, 이하에서는 막힌 분기관에 액체가 채워지고 개방 밸브가 열릴 때의 불안정 과정만을 분석합니다.

블라인드 브랜치 튜브를 채우는 불안정한 과정

시스템 안전 및 제어를 위해 주 이송관 외에도 파이프라인 시스템에 보조 분기관을 설치해야 합니다. 또한, 안전 밸브, 배출 밸브 및 기타 밸브는 해당 분기관을 연결합니다. 이러한 분기관이 작동하지 않으면 배관 시스템에 블라인드 분기관이 형성됩니다. 주변 환경으로부터 파이프라인의 열 침투는 블라인드 튜브에 증기 공동을 불가피하게 발생시킵니다(어떤 경우에는 외부에서 극저온 액체로의 열 침투를 줄이기 위해 증기 공동이 특별히 사용됩니다). 전이 상태에서는 밸브 조정 및 기타 이유로 파이프라인의 압력이 상승합니다. 압력 차이로 인해 액체가 증기실을 채웁니다. 가스실 충전 과정에서 극저온 액체의 열 기화로 생성된 증기가 액체를 역추진하기에 충분하지 않으면 액체는 항상 가스실을 채웁니다. 마지막으로, 공기 공동을 채운 후 블라인드 튜브 씰에 급격한 제동 조건이 형성되어 씰 근처에 급격한 압력이 발생합니다.

블라인드 튜브의 충전 과정은 세 단계로 나뉩니다. 첫 번째 단계에서는 압력 차이에 의해 액체가 최대 충전 속도에 도달하여 압력이 균형을 이룰 때까지 구동됩니다. 두 번째 단계에서는 관성으로 인해 액체가 계속해서 앞으로 충전됩니다. 이때 역압력 차이(충전 과정에 따라 가스 챔버의 압력이 증가)가 유체의 속도를 늦춥니다. 세 번째 단계는 압력 영향이 가장 큰 급속 제동 단계입니다.

충진 속도를 줄이고 공기 공간의 크기를 줄이면 블라인드 브랜치 파이프 충진 시 발생하는 동적 하중을 제거하거나 제한할 수 있습니다. 긴 파이프라인 시스템의 경우, 액체 흐름의 원천을 미리 부드럽게 조정하여 흐름 속도를 줄이고 밸브를 장시간 닫아둘 수 있습니다.

구조 측면에서, 우리는 다양한 가이드 부품을 사용하여 블라인드 브랜치 파이프의 액체 순환을 향상시키고, 공기 공동의 크기를 줄이고, 블라인드 브랜치 파이프 입구에 국부 저항을 도입하거나 블라인드 브랜치 파이프의 직경을 늘려 충전 속도를 줄일 수 있습니다.또한 점자 파이프의 길이와 설치 위치는 2차 물 충격에 영향을 미치므로 설계 및 레이아웃에 주의를 기울여야 합니다.파이프 직경을 늘리면 동적 하중이 감소하는 이유는 다음과 같이 정성적으로 설명할 수 있습니다.블라인드 브랜치 파이프 충전의 경우, 브랜치 파이프 흐름은 주 파이프 흐름에 의해 제한되며, 이는 정성 분석 중에 고정된 값으로 가정할 수 있습니다.브랜치 파이프 직경을 늘리는 것은 단면적을 늘리는 것과 같고, 이는 충전 속도를 줄이는 것과 같아서 하중이 감소합니다.

밸브 개방의 불안정한 과정

밸브가 닫히면 주변 환경, 특히 열교를 통해 열이 침투하여 밸브 앞에 공기실이 빠르게 형성됩니다. 밸브가 열리면 증기와 액체가 움직이기 시작합니다. 기체 유량이 액체 유량보다 훨씬 빠르기 때문입니다. 밸브 내부의 증기는 배기 직후 완전히 열리지 않아 압력이 급격히 떨어지고, 압력 차이로 인해 액체가 앞으로 밀려나갑니다. 액체가 밸브를 완전히 열지 않고 닫히면 제동 조건이 형성됩니다. 이때 물의 충격이 발생하여 강한 동적 하중이 발생합니다.

밸브 개방의 불안정한 과정에서 발생하는 동적 하중을 제거하거나 줄이는 가장 효과적인 방법은 전이 상태에서 작동 압력을 낮춰 가스실 충전 속도를 줄이는 것입니다. 또한, 제어력이 뛰어난 밸브를 사용하고, 배관 단면의 방향을 변경하고, 소구경 특수 바이패스 파이프라인을 도입하여 가스실 크기를 줄이는 것도 동적 하중 감소에 효과적입니다. 특히, 블라인드 분기관을 채울 때 블라인드 분기관 직경을 늘려 동적 하중을 감소시키는 것과 달리, 밸브 개방 시 불안정한 과정에서는 주 배관 직경을 늘리는 것이 균일 배관 저항을 줄이는 것과 동일하며, 이는 채워진 공기실의 유량을 증가시켜 수파고 값을 증가시킵니다.

HL 극저온 장비

1992년에 설립된 HL Cryogenic Equipment는 HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co.,Ltd의 계열사입니다. HL Cryogenic Equipment는 고객의 다양한 요구를 충족하기 위해 고진공 단열 초저온 배관 시스템 및 관련 지원 장비의 설계 및 제조에 전념하고 있습니다. 진공 단열 파이프와 플렉시블 호스는 고진공 및 다층 다층 스크린 특수 단열 재료로 제작되며, 일련의 매우 엄격한 기술 처리 및 고진공 처리를 거쳐 액체 산소, 액체 질소, 액체 아르곤, 액체 수소, 액체 헬륨, 액화 에틸렌 가스(LEG) 및 액화 천연 가스(LNG)의 이송에 사용됩니다.

HL 극저온 장비 회사의 진공 재킷 파이프, 진공 재킷 호스, 진공 재킷 밸브, 상 분리기 제품군은 일련의 매우 엄격한 기술 처리를 거쳐 액체 산소, 액체 질소, 액체 아르곤, 액체 수소, 액체 헬륨, LEG 및 LNG를 이송하는 데 사용되며, 이러한 제품은 공기 분리, 가스, 항공, 전자, 초전도체, 칩, 자동화 조립, 식음료, 약국, 병원, 바이오뱅크, 고무, 신소재 제조, 화학 공학, 철강 및 과학 연구 등의 산업에서 극저온 장비(예: 극저온 탱크, 듀어 및 콜드박스 등)에 서비스됩니다.