مقدمةالإخراج

مع تطور التكنولوجيا المبردة، تلعب المنتجات السائلة المبردة دورًا مهمًا في العديد من المجالات مثل الاقتصاد الوطني والدفاع الوطني والبحث العلمي. يعتمد تطبيق السائل المبرد على التخزين والنقل الفعال والآمن للمنتجات السائلة المبردة، ويمر خط أنابيب نقل السائل المبرد خلال عملية التخزين والنقل بأكملها. لذلك، من المهم جدًا ضمان سلامة وكفاءة نقل خطوط الأنابيب السائلة المبردة. لنقل السوائل المبردة، من الضروري استبدال الغاز في خط الأنابيب قبل النقل، وإلا فقد يتسبب ذلك في فشل التشغيل. تعتبر عملية التبريد المسبق بمثابة رابط لا مفر منه في عملية نقل المنتجات السائلة المبردة. ستؤدي هذه العملية إلى حدوث صدمة ضغط قوية وتأثيرات سلبية أخرى على خط الأنابيب. بالإضافة إلى ذلك، فإن ظاهرة السخان في خط الأنابيب العمودي والظاهرة غير المستقرة لتشغيل النظام، مثل ملء الأنابيب الفرعية المسدودة، والملء بعد التصريف الفاصل وملء غرفة الهواء بعد فتح الصمام، ستؤدي إلى درجات مختلفة من التأثيرات الضارة على المعدات وخطوط الأنابيب . وفي ضوء ذلك، تقدم هذه الورقة بعض التحليلات المتعمقة للمشاكل المذكورة أعلاه، وتأمل في إيجاد الحل من خلال التحليل.

إزاحة الغاز في الخط قبل النقل

مع تطور التكنولوجيا المبردة، تلعب المنتجات السائلة المبردة دورًا مهمًا في العديد من المجالات مثل الاقتصاد الوطني والدفاع الوطني والبحث العلمي. يعتمد تطبيق السائل المبرد على التخزين والنقل الفعال والآمن للمنتجات السائلة المبردة، ويمر خط أنابيب نقل السائل المبرد خلال عملية التخزين والنقل بأكملها. لذلك، من المهم جدًا ضمان سلامة وكفاءة نقل خطوط الأنابيب السائلة المبردة. لنقل السوائل المبردة، من الضروري استبدال الغاز في خط الأنابيب قبل النقل، وإلا فقد يتسبب ذلك في فشل التشغيل. تعتبر عملية التبريد المسبق بمثابة رابط لا مفر منه في عملية نقل المنتجات السائلة المبردة. ستؤدي هذه العملية إلى حدوث صدمة ضغط قوية وتأثيرات سلبية أخرى على خط الأنابيب. بالإضافة إلى ذلك، فإن ظاهرة السخان في خط الأنابيب العمودي والظاهرة غير المستقرة لتشغيل النظام، مثل ملء الأنابيب الفرعية المسدودة، والملء بعد التصريف الفاصل وملء غرفة الهواء بعد فتح الصمام، ستؤدي إلى درجات مختلفة من التأثيرات الضارة على المعدات وخطوط الأنابيب . وفي ضوء ذلك، تقدم هذه الورقة بعض التحليلات المتعمقة للمشاكل المذكورة أعلاه، وتأمل في إيجاد الحل من خلال التحليل.

عملية التبريد المسبق لخط الأنابيب

في العملية الكاملة لنقل خط أنابيب السوائل المبردة، قبل إنشاء حالة نقل مستقرة، سيكون هناك نظام أنابيب تبريد مسبق وساخن وعملية معدات الاستقبال، أي عملية التبريد المسبق. في هذه العملية، يتحمل خط الأنابيب ومعدات الاستقبال قدرًا كبيرًا من ضغط الانكماش وضغط الصدم، لذلك يجب التحكم فيه.

لنبدأ بتحليل العملية.

تبدأ عملية التبريد المسبق بأكملها بعملية تبخر عنيفة، ومن ثم يظهر تدفق على مرحلتين. وأخيرًا، يظهر التدفق أحادي الطور بعد تبريد النظام تمامًا. في بداية عملية التبريد المسبق، تتجاوز درجة حرارة الجدار بشكل واضح درجة حرارة تشبع السائل المبرد، بل وتتجاوز درجة حرارة الحد الأعلى للسائل المبرد - درجة الحرارة الزائدة النهائية. بسبب نقل الحرارة، يتم تسخين السائل الموجود بالقرب من جدار الأنبوب وتبخيره على الفور لتشكيل فيلم بخار، والذي يحيط بالكامل بجدار الأنبوب، أي يحدث غليان الفيلم. بعد ذلك، مع عملية التبريد المسبق، تنخفض درجة حرارة جدار الأنبوب تدريجيًا إلى ما دون درجة الحرارة القصوى المسموح بها، ومن ثم يتم تشكيل الظروف الملائمة للغليان الانتقالي وغليان الفقاعات. تحدث تقلبات كبيرة في الضغط خلال هذه العملية. عندما يتم تنفيذ التبريد المسبق إلى مرحلة معينة، فإن السعة الحرارية لخط الأنابيب والغزو الحراري للبيئة لن يسخن السائل المبرد إلى درجة حرارة التشبع، وسوف تظهر حالة التدفق أحادي الطور.

في عملية التبخير المكثف، سيتم توليد تدفق كبير وتقلبات في الضغط. في عملية تقلبات الضغط برمتها، يكون الحد الأقصى للضغط المتشكل لأول مرة بعد دخول السائل المبرد مباشرة إلى الأنبوب الساخن هو السعة القصوى في عملية تقلب الضغط بأكملها، ويمكن لموجة الضغط التحقق من قدرة الضغط للنظام. ولذلك، تتم دراسة موجة الضغط الأولى فقط بشكل عام.

بعد فتح الصمام، يدخل السائل المبرد بسرعة إلى خط الأنابيب تحت تأثير فرق الضغط، ويفصل فيلم البخار الناتج عن التبخر السائل عن جدار الأنبوب، مما يشكل تدفقًا محوريًا متحد المركز. لأن معامل مقاومة البخار صغير جدًا، وبالتالي فإن معدل تدفق السائل المبرد كبير جدًا، مع التقدم للأمام، درجة حرارة السائل بسبب امتصاص الحرارة وترتفع تدريجيًا، وبالتالي يزيد ضغط خط الأنابيب، وتتباطأ سرعة التعبئة تحت. إذا كان الأنبوب طويلًا بدرجة كافية، فيجب أن تصل درجة حرارة السائل إلى حد التشبع عند نقطة ما، وعند هذه النقطة يتوقف السائل عن التقدم. يتم استخدام الحرارة من جدار الأنبوب إلى السائل المبرد للتبخر، وفي هذا الوقت تزداد سرعة التبخر بشكل كبير، ويزداد الضغط في خط الأنابيب أيضًا، وقد يصل إلى 1.5 ~ 2 مرات من ضغط المدخل. تحت تأثير فرق الضغط، سيتم دفع جزء من السائل مرة أخرى إلى خزان تخزين السائل المبرد، مما يؤدي إلى انخفاض سرعة توليد البخار، ولأن جزءًا من البخار المتولد من تفريغ مخرج الأنبوب، ينخفض ​​ضغط الأنبوب، بعد وبعد فترة من الزمن، سيعيد خط الأنابيب السائل إلى ظروف فرق الضغط، وستظهر هذه الظاهرة مرة أخرى، لذا تتكرر. ومع ذلك، في العملية التالية، نظرًا لوجود ضغط معين وجزء من السائل في الأنبوب، فإن زيادة الضغط الناتجة عن السائل الجديد تكون صغيرة، وبالتالي فإن ذروة الضغط ستكون أصغر من الذروة الأولى.

في عملية التبريد المسبق بأكملها، لا يتعين على النظام أن يتحمل تأثير موجة ضغط كبيرة فحسب، بل يجب عليه أيضًا أن يتحمل ضغط انكماش كبير بسبب البرد. قد يؤدي العمل المشترك بين الاثنين إلى حدوث ضرر هيكلي للنظام، لذلك يجب اتخاذ التدابير اللازمة للسيطرة عليه.

بما أن معدل تدفق التبريد المسبق يؤثر بشكل مباشر على عملية التبريد المسبق وحجم إجهاد الانكماش البارد، فيمكن التحكم في عملية التبريد المسبق عن طريق التحكم في معدل تدفق التبريد المسبق. مبدأ الاختيار المعقول لمعدل تدفق التبريد المسبق هو تقليل وقت التبريد المسبق باستخدام معدل تدفق أكبر للتبريد المسبق على أساس ضمان عدم تجاوز تقلب الضغط وضغط الانكماش البارد النطاق المسموح به من المعدات وخطوط الأنابيب. إذا كان معدل تدفق التبريد المسبق صغيرًا جدًا، فإن أداء عزل خط الأنابيب ليس جيدًا لخط الأنابيب، وقد لا يصل أبدًا إلى حالة التبريد.

في عملية التبريد المسبق، بسبب حدوث تدفق على مرحلتين، من المستحيل قياس معدل التدفق الحقيقي باستخدام مقياس التدفق المشترك، لذلك لا يمكن استخدامه لتوجيه التحكم في معدل تدفق التبريد المسبق. لكن يمكننا الحكم بشكل غير مباشر على حجم التدفق من خلال مراقبة الضغط الخلفي للسفينة المستقبلة. في ظل ظروف معينة، يمكن تحديد العلاقة بين الضغط الخلفي للسفينة المستقبلة وتدفق التبريد المسبق بالطريقة التحليلية. عندما تتقدم عملية التبريد المسبق إلى حالة التدفق أحادي الطور، يمكن استخدام التدفق الفعلي المقاس بواسطة مقياس التدفق لتوجيه التحكم في تدفق التبريد المسبق. تُستخدم هذه الطريقة غالبًا للتحكم في تعبئة الوقود الدافع السائل المبرد للصواريخ.

يتوافق تغيير الضغط الخلفي للسفينة المستقبلة مع عملية التبريد المسبق على النحو التالي، والتي يمكن استخدامها للحكم نوعيًا على مرحلة التبريد المسبق: عندما تكون قدرة العادم للسفينة المستقبلة ثابتة، سيزداد الضغط الخلفي بسرعة بسبب العنف يتبخر السائل المبرد في البداية، ثم يتراجع تدريجيًا مع انخفاض درجة حرارة الوعاء المستقبل وخط الأنابيب. في هذا الوقت، تزداد قدرة التبريد المسبق.

تابعونا في المقالة التالية لأسئلة أخرى!

معدات التبريد HL

HL Cryogenic Equipment التي تأسست في عام 1992 هي علامة تجارية تابعة لشركة HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co.,Ltd. تلتزم شركة HL Cryogenic Equipment بتصميم وتصنيع نظام الأنابيب المبردة المعزولة بالفراغ العالي ومعدات الدعم ذات الصلة لتلبية الاحتياجات المختلفة للعملاء. يتم تصنيع الأنابيب المعزولة بالفراغ والخرطوم المرن من مواد معزولة خاصة ذات فراغ عالي ومتعددة الطبقات ومتعددة الشاشات، ويمر عبر سلسلة من المعالجات التقنية الصارمة للغاية ومعالجة الفراغ العالي، والتي تستخدم لنقل الأكسجين السائل والنيتروجين السائل والأرجون السائل والهيدروجين السائل والهيليوم السائل وغاز الإيثيلين المسال LEG والغاز الطبيعي المسال LNG.

يتم استخدام سلسلة المنتجات من الأنابيب ذات التغليف المفرغ، والخرطوم المغلف بالتفريغ، والصمام المغلف بالتفريغ، وفاصل الطور في شركة HL Cryogenic Equipment Company، والتي مرت عبر سلسلة من المعالجات التقنية الصارمة للغاية، لنقل الأكسجين السائل، والنيتروجين السائل، والأرجون السائل، الهيدروجين السائل، والهيليوم السائل، وLEG، وLNG، ويتم صيانة هذه المنتجات للمعدات المبردة (مثل الخزانات المبردة، والديوار، وصناديق التبريد وما إلى ذلك) في صناعات فصل الهواء، والغازات، والطيران، والإلكترونيات، الموصلات الفائقة، والرقائق، وتجميع الأتمتة، والأغذية والمشروبات، والصيدلة، والمستشفيات، والبنك الحيوي، والمطاط، وتصنيع المواد الجديدة، والهندسة الكيميائية، والحديد والصلب، والبحث العلمي وما إلى ذلك.