กระบวนการส่งผ่านที่ไม่เสถียร

ในกระบวนการลำเลียงของเหลวแช่แข็งผ่านท่อ คุณสมบัติพิเศษและกระบวนการทำงานของของเหลวแช่แข็งจะทำให้เกิดกระบวนการที่ไม่เสถียรหลายอย่าง ซึ่งแตกต่างจากของเหลวที่อุณหภูมิปกติในช่วงเปลี่ยนผ่านก่อนที่จะเข้าสู่สภาวะเสถียร กระบวนการที่ไม่เสถียรนี้ยังส่งผลกระทบอย่างมากต่ออุปกรณ์ ซึ่งอาจทำให้โครงสร้างเสียหายได้ ตัวอย่างเช่น ระบบเติมออกซิเจนเหลวของจรวดขนส่ง Saturn V ในสหรัฐอเมริกาเคยเกิดการแตกของท่อส่งเนื่องจากผลกระทบจากกระบวนการที่ไม่เสถียรเมื่อเปิดวาล์ว นอกจากนี้ กระบวนการที่ไม่เสถียรยังทำให้เกิดความเสียหายต่ออุปกรณ์เสริมอื่นๆ (เช่น วาล์ว ท่ออ่อน ฯลฯ) ได้บ่อยกว่า กระบวนการที่ไม่เสถียรในกระบวนการลำเลียงของเหลวแช่แข็งผ่านท่อส่วนใหญ่รวมถึงการเติมท่อสาขาที่ตัน การเติมหลังจากระบายของเหลวในท่อระบายเป็นระยะ และกระบวนการที่ไม่เสถียรเมื่อเปิดวาล์วซึ่งมีห้องอากาศเกิดขึ้นด้านหน้า สิ่งที่กระบวนการที่ไม่เสถียรเหล่านี้มีเหมือนกันคือ สาระสำคัญของมันคือการเติมของเหลวแช่แข็งเข้าไปในโพรงไอ ซึ่งนำไปสู่การถ่ายเทความร้อนและมวลอย่างรุนแรงที่ส่วนต่อประสานระหว่างสองเฟส ส่งผลให้พารามิเตอร์ของระบบผันผวนอย่างรวดเร็ว เนื่องจากกระบวนการเติมหลังจากระบายของเหลวออกจากท่อระบายเป็นระยะๆ นั้นคล้ายกับกระบวนการที่ไม่เสถียรเมื่อเปิดวาล์วที่สร้างห้องอากาศไว้ด้านหน้า ดังนั้นต่อไปนี้จะวิเคราะห์เฉพาะกระบวนการที่ไม่เสถียรเมื่อท่อสาขาตันถูกเติมและเมื่อเปิดวาล์วเท่านั้น

กระบวนการเติมท่อสาขาตันที่ไม่เสถียร

เพื่อความปลอดภัยและการควบคุมระบบ นอกเหนือจากท่อลำเลียงหลักแล้ว ควรติดตั้งท่อสาขาเสริมบางส่วนในระบบท่อ นอกจากนี้ วาล์วนิรภัย วาล์วระบาย และวาล์วอื่นๆ ในระบบจะต่อกับท่อสาขาที่เกี่ยวข้อง เมื่อท่อสาขาเหล่านี้ไม่ทำงาน จะเกิดท่อสาขาตันขึ้นในระบบท่อ ความร้อนจากสภาพแวดล้อมโดยรอบจะทำให้เกิดโพรงไอน้ำในท่อตัน (ในบางกรณี โพรงไอน้ำถูกใช้เป็นพิเศษเพื่อลดความร้อนที่ซึมเข้าสู่ของเหลวแช่แข็งจากภายนอก) ในสภาวะเปลี่ยนผ่าน ความดันในท่อจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากการปรับวาล์วและเหตุผลอื่นๆ ภายใต้แรงดันที่แตกต่างกัน ของเหลวจะเข้าไปเติมเต็มโพรงไอน้ำ หากในกระบวนการเติมเต็มโพรงไอน้ำ ไอน้ำที่เกิดจากการระเหยของของเหลวแช่แข็งเนื่องจากความร้อนไม่เพียงพอที่จะผลักดันของเหลวกลับ ของเหลวก็จะเข้าไปเติมเต็มโพรงไอน้ำอยู่เสมอ ในที่สุด หลังจากเติมเต็มโพรงไอน้ำแล้ว จะเกิดสภาวะการเบรกอย่างรวดเร็วที่รอยต่อของท่อตัน ซึ่งนำไปสู่แรงดันที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วใกล้กับรอยต่อ

กระบวนการเติมของเหลวลงในท่อตันแบ่งออกเป็นสามขั้นตอน ในขั้นตอนแรก ของเหลวจะถูกผลักดันให้ถึงความเร็วในการเติมสูงสุดภายใต้การทำงานของความแตกต่างของความดัน จนกระทั่งความดันสมดุล ในขั้นตอนที่สอง เนื่องจากแรงเฉื่อย ของเหลวจะยังคงเติมไปข้างหน้าต่อไป ในขณะนี้ ความแตกต่างของความดันย้อนกลับ (ความดันในห้องก๊าซเพิ่มขึ้นตามกระบวนการเติม) จะทำให้ของเหลวช้าลง ขั้นตอนที่สามคือขั้นตอนการเบรกอย่างรวดเร็ว ซึ่งผลกระทบของความดันมีมากที่สุด

การลดความเร็วในการเติมและการลดขนาดของช่องว่างอากาศสามารถใช้เพื่อกำจัดหรือจำกัดภาระไดนามิกที่เกิดขึ้นระหว่างการเติมท่อสาขาที่ตันได้ สำหรับระบบท่อส่งยาว สามารถปรับแหล่งจ่ายของเหลวให้ราบรื่นล่วงหน้าเพื่อลดความเร็วของการไหล และปิดวาล์วเป็นเวลานานได้

ในแง่ของโครงสร้าง เราสามารถใช้ชิ้นส่วนนำทางที่แตกต่างกันเพื่อเพิ่มการไหลเวียนของของเหลวในท่อสาขาตัน ลดขนาดของช่องว่างอากาศ เพิ่มความต้านทานเฉพาะจุดที่ทางเข้าของท่อสาขาตัน หรือเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อสาขาตันเพื่อลดความเร็วในการเติม นอกจากนี้ ความยาวและตำแหน่งการติดตั้งของท่อสาขาตันจะมีผลกระทบต่อแรงกระแทกของน้ำทุติยภูมิ ดังนั้นจึงควรให้ความสำคัญกับการออกแบบและการจัดวาง เหตุผลที่การเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อจะช่วยลดภาระไดนามิกสามารถอธิบายได้ในเชิงคุณภาพดังนี้: สำหรับการเติมท่อสาขาตัน การไหลของท่อสาขาถูกจำกัดโดยการไหลของท่อหลัก ซึ่งสามารถสมมติให้เป็นค่าคงที่ได้ในการวิเคราะห์เชิงคุณภาพ การเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อสาขาเทียบเท่ากับการเพิ่มพื้นที่หน้าตัด ซึ่งเทียบเท่ากับการลดความเร็วในการเติม จึงนำไปสู่การลดภาระ

กระบวนการเปิดวาล์วที่ไม่เสถียร

เมื่อวาล์วปิด ความร้อนจากสิ่งแวดล้อม โดยเฉพาะอย่างยิ่งผ่านทางสะพานความร้อน จะทำให้เกิดห้องอากาศขึ้นด้านหน้าวาล์วอย่างรวดเร็ว หลังจากเปิดวาล์ว ไอน้ำและของเหลวจะเริ่มเคลื่อนที่ เนื่องจากอัตราการไหลของก๊าซสูงกว่าอัตราการไหลของของเหลวมาก ไอน้ำในวาล์วจึงไม่เปิดเต็มที่หลังจากระบายออก ทำให้ความดันลดลงอย่างรวดเร็ว ของเหลวจะถูกผลักไปข้างหน้าภายใต้แรงดันที่แตกต่างกัน เมื่อของเหลวเข้าใกล้วาล์วแต่ยังไม่เปิดเต็มที่ จะเกิดสภาวะการเบรก ในขณะนี้จะเกิดการกระแทกของน้ำ ทำให้เกิดภาระไดนามิกที่รุนแรง

วิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการกำจัดหรือลดภาระไดนามิกที่เกิดจากกระบวนการเปิดวาล์วที่ไม่เสถียร คือการลดแรงดันใช้งานในช่วงเปลี่ยนผ่าน เพื่อลดความเร็วในการเติมห้องก๊าซ นอกจากนี้ การใช้วาล์วที่ควบคุมได้สูง การเปลี่ยนทิศทางของท่อ และการติดตั้งท่อบายพาสพิเศษขนาดเล็ก (เพื่อลดขนาดของห้องก๊าซ) จะมีผลในการลดภาระไดนามิก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ควรสังเกตว่าแตกต่างจากการลดภาระไดนามิกเมื่อเติมท่อสาขาตันโดยการเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อสาขาตัน สำหรับกระบวนการที่ไม่เสถียรเมื่อเปิดวาล์ว การเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อหลักเทียบเท่ากับการลดความต้านทานของท่อที่สม่ำเสมอ ซึ่งจะเพิ่มอัตราการไหลของห้องอากาศที่เติม ทำให้ค่าแรงดันน้ำเพิ่มขึ้น

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