บทนำการผลิต

ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีด้านความเย็นยิ่งยวด ผลิตภัณฑ์ของเหลวเย็นยิ่งยวดจึงมีบทบาทสำคัญในหลายด้าน เช่น เศรษฐกิจของประเทศ การป้องกันประเทศ และการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ การใช้งานของเหลวเย็นยิ่งยวดขึ้นอยู่กับการจัดเก็บและการขนส่งผลิตภัณฑ์ของเหลวเย็นยิ่งยวดอย่างมีประสิทธิภาพและปลอดภัย และการลำเลียงของเหลวเย็นยิ่งยวดผ่านท่อส่งนั้นครอบคลุมกระบวนการจัดเก็บและการขนส่งทั้งหมด ดังนั้น การรับประกันความปลอดภัยและประสิทธิภาพของการลำเลียงของเหลวเย็นยิ่งยวดผ่านท่อส่งจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง สำหรับการลำเลียงของเหลวเย็นยิ่งยวด จำเป็นต้องเปลี่ยนก๊าซในท่อก่อนการลำเลียง มิฉะนั้นอาจทำให้การทำงานล้มเหลว กระบวนการทำความเย็นล่วงหน้าเป็นขั้นตอนที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ในกระบวนการขนส่งผลิตภัณฑ์ของเหลวเย็นยิ่งยวด กระบวนการนี้จะทำให้เกิดแรงดันกระแทกอย่างรุนแรงและผลกระทบเชิงลบอื่นๆ ต่อท่อส่ง นอกจากนี้ ปรากฏการณ์น้ำพุในท่อแนวตั้งและปรากฏการณ์การทำงานที่ไม่เสถียรของระบบ เช่น การเติมท่อสาขาที่อุดตัน การเติมหลังจากระบายเป็นระยะ และการเติมห้องอากาศหลังจากเปิดวาล์ว จะทำให้เกิดผลกระทบในระดับต่างๆ ต่ออุปกรณ์และท่อส่ง จากเหตุผลข้างต้น บทความนี้จึงทำการวิเคราะห์เชิงลึกเกี่ยวกับปัญหาต่างๆ ข้างต้น และหวังว่าจะค้นพบแนวทางแก้ไขผ่านการวิเคราะห์นี้

การแทนที่ก๊าซในท่อก่อนการส่งผ่าน

ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีด้านความเย็นยิ่งยวด ผลิตภัณฑ์ของเหลวเย็นยิ่งยวดจึงมีบทบาทสำคัญในหลายด้าน เช่น เศรษฐกิจของประเทศ การป้องกันประเทศ และการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ การใช้งานของเหลวเย็นยิ่งยวดขึ้นอยู่กับการจัดเก็บและการขนส่งผลิตภัณฑ์ของเหลวเย็นยิ่งยวดอย่างมีประสิทธิภาพและปลอดภัย และการลำเลียงของเหลวเย็นยิ่งยวดผ่านท่อส่งนั้นครอบคลุมกระบวนการจัดเก็บและการขนส่งทั้งหมด ดังนั้น การรับประกันความปลอดภัยและประสิทธิภาพของการลำเลียงของเหลวเย็นยิ่งยวดผ่านท่อส่งจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง สำหรับการลำเลียงของเหลวเย็นยิ่งยวด จำเป็นต้องเปลี่ยนก๊าซในท่อก่อนการลำเลียง มิฉะนั้นอาจทำให้การทำงานล้มเหลว กระบวนการทำความเย็นล่วงหน้าเป็นขั้นตอนที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ในกระบวนการขนส่งผลิตภัณฑ์ของเหลวเย็นยิ่งยวด กระบวนการนี้จะทำให้เกิดแรงดันกระแทกอย่างรุนแรงและผลกระทบเชิงลบอื่นๆ ต่อท่อส่ง นอกจากนี้ ปรากฏการณ์น้ำพุในท่อแนวตั้งและปรากฏการณ์การทำงานที่ไม่เสถียรของระบบ เช่น การเติมท่อสาขาที่อุดตัน การเติมหลังจากระบายเป็นระยะ และการเติมห้องอากาศหลังจากเปิดวาล์ว จะทำให้เกิดผลกระทบในระดับต่างๆ ต่ออุปกรณ์และท่อส่ง จากเหตุผลข้างต้น บทความนี้จึงทำการวิเคราะห์เชิงลึกเกี่ยวกับปัญหาต่างๆ ข้างต้น และหวังว่าจะค้นพบแนวทางแก้ไขผ่านการวิเคราะห์นี้

กระบวนการลดอุณหภูมิเบื้องต้นของท่อส่ง

ในกระบวนการทั้งหมดของการส่งผ่านของเหลวแช่แข็งด้วยท่อ ก่อนที่จะถึงสภาวะการส่งผ่านที่เสถียร จะต้องมีกระบวนการทำความเย็นล่วงหน้าและระบบท่อร้อน รวมถึงอุปกรณ์รับของเหลว ซึ่งก็คือกระบวนการทำความเย็นล่วงหน้า ในกระบวนการนี้ ท่อและอุปกรณ์รับจะต้องทนต่อแรงหดตัวและแรงกระแทกที่สูงมาก ดังนั้นจึงต้องมีการควบคุมอย่างเหมาะสม

เรามาเริ่มต้นด้วยการวิเคราะห์กระบวนการกันก่อน

กระบวนการทำความเย็นล่วงหน้าทั้งหมดเริ่มต้นด้วยกระบวนการระเหยอย่างรุนแรง จากนั้นจึงเกิดการไหลแบบสองเฟส ในที่สุด การไหลแบบเฟสเดียวจะปรากฏขึ้นหลังจากระบบเย็นตัวลงอย่างสมบูรณ์ ในช่วงเริ่มต้นของกระบวนการทำความเย็นล่วงหน้า อุณหภูมิผนังจะสูงกว่าอุณหภูมิอิ่มตัวของของเหลวไครโอเจนิกอย่างเห็นได้ชัด และอาจสูงกว่าอุณหภูมิสูงสุดของของเหลวไครโอเจนิกด้วยซ้ำ ซึ่งก็คืออุณหภูมิเกินขีดจำกัดสูงสุด เนื่องจากการถ่ายเทความร้อน ของเหลวที่อยู่ใกล้ผนังท่อจะถูกทำให้ร้อนและระเหยในทันทีเพื่อสร้างฟิล์มไอ ซึ่งล้อมรอบผนังท่ออย่างสมบูรณ์ นั่นคือ เกิดการเดือดแบบฟิล์ม หลังจากนั้น ด้วยกระบวนการทำความเย็นล่วงหน้า อุณหภูมิของผนังท่อจะค่อยๆ ลดลงต่ำกว่าอุณหภูมิเกินขีดจำกัด และจากนั้นจะเกิดสภาวะที่เอื้อต่อการเดือดแบบเปลี่ยนผ่านและการเดือดแบบฟองอากาศ ในระหว่างกระบวนการนี้จะเกิดความผันผวนของความดันอย่างมาก เมื่อการทำความเย็นล่วงหน้าดำเนินไปถึงระดับหนึ่ง ความจุความร้อนของท่อและการแทรกซึมความร้อนจากสิ่งแวดล้อมจะไม่ทำให้ของเหลวไครโอเจนิกมีอุณหภูมิสูงถึงอุณหภูมิอิ่มตัว และสภาวะการไหลแบบเฟสเดียวจะปรากฏขึ้น

ในกระบวนการระเหยอย่างรุนแรง จะเกิดการเปลี่ยนแปลงของกระแสไหลและความดันอย่างมาก ในกระบวนการเปลี่ยนแปลงความดันทั้งหมด ความดันสูงสุดที่เกิดขึ้นครั้งแรกหลังจากของเหลวแช่แข็งไหลเข้าสู่ท่อร้อนโดยตรง จะมีค่าแอมพลิจูดสูงสุดในกระบวนการเปลี่ยนแปลงความดันทั้งหมด และคลื่นความดันนี้สามารถใช้ตรวจสอบความสามารถในการรับแรงดันของระบบได้ ดังนั้น โดยทั่วไปจึงศึกษาเฉพาะคลื่นความดันลูกแรกเท่านั้น

หลังจากเปิดวาล์วแล้ว ของเหลวแช่แข็งจะไหลเข้าสู่ท่ออย่างรวดเร็วภายใต้แรงดันที่แตกต่างกัน และฟิล์มไอที่เกิดจากการระเหยจะแยกของเหลวออกจากผนังท่อ ทำให้เกิดการไหลตามแนวแกนแบบศูนย์กลาง เนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานของไอมีค่าน้อยมาก ดังนั้นอัตราการไหลของของเหลวแช่แข็งจึงสูงมาก เมื่อไหลไปข้างหน้า อุณหภูมิของของเหลวจะค่อยๆ สูงขึ้นเนื่องจากการดูดซับความร้อน ส่งผลให้แรงดันในท่อเพิ่มขึ้น และความเร็วในการไหลจะช้าลง หากท่อมีความยาวมากพอ อุณหภูมิของของเหลวจะต้องถึงจุดอิ่มตัว ณ จุดนั้น ของเหลวจะหยุดไหล ความร้อนจากผนังท่อที่ถ่ายเทไปยังของเหลวแช่แข็งจะถูกนำไปใช้ในการระเหยทั้งหมด ในขณะนี้ ความเร็วในการระเหยจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก แรงดันในท่อก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน อาจสูงถึง 1.5 ถึง 2 เท่าของแรงดันขาเข้า ภายใต้ผลของความแตกต่างของความดัน ส่วนหนึ่งของของเหลวจะถูกผลักกลับไปยังถังเก็บของเหลวแช่แข็ง ส่งผลให้ความเร็วในการเกิดไอน้ำลดลง และเนื่องจากส่วนหนึ่งของไอน้ำที่เกิดขึ้นจากทางออกของท่อทำให้ความดันในท่อลดลง หลังจากนั้นระยะหนึ่ง ท่อจะกลับเข้าสู่สภาวะความแตกต่างของความดันอีกครั้ง ปรากฏการณ์นี้จะเกิดขึ้นซ้ำแล้วซ้ำเล่า อย่างไรก็ตาม ในกระบวนการต่อไป เนื่องจากมีความดันและส่วนหนึ่งของของเหลวอยู่ในท่อ การเพิ่มขึ้นของความดันที่เกิดจากของเหลวใหม่จึงมีขนาดเล็ก ดังนั้นจุดสูงสุดของความดันจึงมีขนาดเล็กกว่าจุดสูงสุดครั้งแรก

ในกระบวนการทำความเย็นล่วงหน้าทั้งหมด ระบบไม่เพียงแต่ต้องรับแรงกระแทกจากคลื่นความดันขนาดใหญ่เท่านั้น แต่ยังต้องรับแรงดึงหดตัวขนาดใหญ่เนื่องจากความเย็นอีกด้วย การทำงานร่วมกันของทั้งสองอาจทำให้โครงสร้างของระบบเสียหายได้ ดังนั้นจึงควรมีมาตรการที่จำเป็นเพื่อควบคุมมัน

เนื่องจากอัตราการไหลของสารหล่อเย็นก่อนการระบายความร้อนส่งผลโดยตรงต่อกระบวนการระบายความร้อนและขนาดของความเค้นจากการหดตัวเนื่องจากความเย็น ดังนั้นจึงสามารถควบคุมกระบวนการระบายความร้อนได้โดยการควบคุมอัตราการไหลของสารหล่อเย็นก่อนการระบายความร้อน หลักการเลือกอัตราการไหลของสารหล่อเย็นก่อนการระบายความร้อนที่เหมาะสมคือ การลดระยะเวลาการระบายความร้อนโดยใช้อัตราการไหลของสารหล่อเย็นก่อนการระบายความร้อนที่มากขึ้น โดยต้องมั่นใจว่าความผันผวนของความดันและความเค้นจากการหดตัวเนื่องจากความเย็นไม่เกินช่วงที่อุปกรณ์และท่อสามารถทนได้ หากอัตราการไหลของสารหล่อเย็นก่อนการระบายความร้อนน้อยเกินไป ประสิทธิภาพการเป็นฉนวนของท่อจะไม่ดี และท่ออาจไม่ถึงสภาวะการระบายความร้อนเลย

ในกระบวนการทำความเย็นล่วงหน้า เนื่องจากเกิดการไหลแบบสองเฟส จึงไม่สามารถวัดอัตราการไหลจริงด้วยเครื่องวัดการไหลทั่วไปได้ ดังนั้นจึงไม่สามารถนำมาใช้เป็นแนวทางในการควบคุมอัตราการไหลของการทำความเย็นล่วงหน้าได้ แต่เราสามารถประเมินขนาดของการไหลได้โดยอ้อมโดยการตรวจสอบแรงดันย้อนกลับของภาชนะรับ ภายใต้เงื่อนไขบางประการ ความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันย้อนกลับของภาชนะรับและการไหลของการทำความเย็นล่วงหน้าสามารถกำหนดได้ด้วยวิธีการวิเคราะห์ เมื่อกระบวนการทำความเย็นล่วงหน้าดำเนินไปจนถึงสถานะการไหลแบบเฟสเดียว อัตราการไหลจริงที่วัดได้ด้วยเครื่องวัดการไหลสามารถนำมาใช้เป็นแนวทางในการควบคุมอัตราการไหลของการทำความเย็นล่วงหน้าได้ วิธีนี้มักใช้ในการควบคุมการเติมเชื้อเพลิงเหลวแช่แข็งสำหรับจรวด

การเปลี่ยนแปลงของแรงดันย้อนกลับของภาชนะรับสอดคล้องกับกระบวนการทำความเย็นล่วงหน้าดังต่อไปนี้ ซึ่งสามารถใช้เพื่อประเมินขั้นตอนการทำความเย็นล่วงหน้าได้ในเชิงคุณภาพ: เมื่อความสามารถในการระบายอากาศของภาชนะรับคงที่ แรงดันย้อนกลับจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในตอนแรกเนื่องจากการระเหยอย่างรุนแรงของของเหลวแช่แข็ง จากนั้นจะค่อยๆ ลดลงตามการลดลงของอุณหภูมิของภาชนะรับและท่อ ในขณะนี้ ความสามารถในการทำความเย็นล่วงหน้าจะเพิ่มขึ้น

ติดตามบทความถัดไปสำหรับคำถามอื่นๆ!

อุปกรณ์ไครโอเจนิก HL

HL Cryogenic Equipment ซึ่งก่อตั้งขึ้นในปี 1992 เป็นแบรนด์ในเครือของบริษัท HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co.,Ltd. HL Cryogenic Equipment มุ่งมั่นในการออกแบบและผลิตระบบท่อส่งของเหลวแช่แข็งแบบฉนวนสุญญากาศสูง และอุปกรณ์สนับสนุนที่เกี่ยวข้อง เพื่อตอบสนองความต้องการที่หลากหลายของลูกค้า ท่อฉนวนสุญญากาศและท่ออ่อนแบบยืดหยุ่นผลิตจากวัสดุฉนวนพิเศษแบบหลายชั้นหลายระดับที่ใช้ในสภาวะสุญญากาศสูง และผ่านกระบวนการทางเทคนิคที่เข้มงวดอย่างยิ่งและการบำบัดด้วยสุญญากาศสูง ซึ่งใช้สำหรับการลำเลียงออกซิเจนเหลว ไนโตรเจนเหลว อาร์กอนเหลว ไฮโดรเจนเหลว ฮีเลียมเหลว ก๊าซเอทิลีนเหลว (LEG) และก๊าซธรรมชาติเหลว (LNG)

ผลิตภัณฑ์ในกลุ่มท่อหุ้มสุญญากาศ สายยางหุ้มสุญญากาศ วาล์วหุ้มสุญญากาศ และอุปกรณ์แยกเฟส ของบริษัท HL Cryogenic Equipment ซึ่งผ่านกระบวนการตรวจสอบทางเทคนิคที่เข้มงวดอย่างยิ่งหลายขั้นตอน ถูกนำมาใช้ในการลำเลียงออกซิเจนเหลว ไนโตรเจนเหลว อาร์กอนเหลว ไฮโดรเจนเหลว ฮีเลียมเหลว LEG และ LNG และผลิตภัณฑ์เหล่านี้ให้บริการสำหรับอุปกรณ์ไครโอเจนิก (เช่น ถังไครโอเจนิก ดิวาร์ และกล่องเย็น ฯลฯ) ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การแยกอากาศ ก๊าซ การบิน อิเล็กทรอนิกส์ ตัวนำยิ่งยวด ชิป การประกอบระบบอัตโนมัติ อาหารและเครื่องดื่ม เภสัชกรรม โรงพยาบาล ธนาคารชีวภาพ ยาง การผลิตวัสดุใหม่ วิศวกรรมเคมี เหล็กและเหล็กกล้า และการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ เป็นต้น