真空多层绝热管道为何会结露、结冰?

2022-02-12 浏览次数:747

真空多层保温管道是输送液氢、液氧和液氮的地面设备,其保温性能影响管道介质的状态。


为了方便读者介绍如何检查和确定冷凝和结冰问题,分析了发射现场真空绝缘管外表面的冷凝和局部冷冻问题。

一、结露、结冰问题的具体描述

一个发射场从氧氮库区到一个塔架DN150真空多层绝缘管进行液氮调试时,发现部分真空多层绝缘管存在不同程度的结露和局部结冰。问题管道18根,包括分子筛和波纹管6根,10根,2根。

二、结露结冰的主要原因

针对冷凝和冷冻问题,分析密封接头密封泄漏或管道材料排气到真空过低可能是真空管道局部冷凝或全部冷凝的主要原因;管道短路可能是管道局部冷冻的主要原因。

1 分子筛、波纹管处结露问题的原因分析

为了找出分子筛和波纹管结露的原因,有必要分析密封接头的密封泄漏和管道材料的排气情况。

(1)密封接头密封泄漏分析

密封接头结构不合理或插入不当可能导致密封接头密封泄漏。调查现场局部冷凝管道的密封接头,发现密封接头设计完全按照标准进行,对加工后的物体进行氦泄漏检查和检查,泄漏率完全符合设计要求,因此不合理的密封接头结构不是管道局部冷凝的主要原因。

插拔过频繁容易导致密封接头密封不完全,检测现场问题管道的真空度,根据国家标准泄漏速率测量方法推出理论真空度值,发现管道静态真空度只有一点偏差,如果插拔不当,真空夹层真空度显著降低,插拔不当不是真空管道局部冷凝的主要原因。

(2)管道材料排气分析

管道材料的排气可能是由于真空管道内外管道的排气或绝缘层夹层中的材料排气。真空管道排气在夹层材料排气中占重要比例。发现问题管道内外管道的排气速率后,可以看出,随着时间的增长,管道排气速率接近零,即排气接近完全,因此管道排气不是主要因素。

在生产过程中,绝缘层缠绕越紧,内管外壁与绝缘层外表面之间的压差越大,抽空阻力增大,不利于抽空。为了提高抽空效率,在保证工艺的前提下,往往将抽空时间缩短到原来的一般,使绝缘层内表面和层间的气体分子因夹层阻力而停留,未被抽出。当温度升高时,绝缘层内表面和夹层内的气体分子缓慢溢出,导致夹层内的真空度**理论计算值。分子筛盒内外管内壁间隔过小,传热能大于管道其他部位。因此,当真空管外表面冷凝时,首先发生在分子筛和波纹管处。因此,绝缘层材料的不完全排气是分子筛和波纹管冷凝的根本原因。

2满管结露问题的定位和分析

插拔过频繁容易导致密封接头密封不完全。在内外压差的作用下,大量空气分子进入真空夹层,大大降低了真空夹层的真空度。检测现场问题管道的真空度

目前管道静态真空度远低于理论值,真空夹层真空度明显降低,插拔不当是全管结露的主要原因。

3 管道局部结冰问题的定位和分析

外管壁温度低于0℃达到凝固点后,管道会结冰。结冰的原因有两个:一是夹层真空度过高;二是夹层内外管短路。如果夹层真空度过高,则管道将全部结冰,与实际情况不一致,可排除。根据管道结冰位置进行解剖,发现内波纹管涂层管与外管内壁间隔小于0.01m,玻璃纤维布在内波纹管外套管的边缘翘曲,玻璃纤维丝的伸长高度约为0.05m,与外管内壁连接。因此,结冰的主要原因是内外管短路。

三、措施和建议

针对管道凝结现象,立即调用抽空设备抽空,提高夹层真空度。根据局部结冰情况,更换有问题的管道。通过总结发现的问题,提出以下建议:

(1)深入研究抽空过程,确保材料在提高抽空效率的同时充分放气。

(2)深入研究缠绕工艺,探索更合理的缠绕方法,降低内外管道搭接的概率。

(3)优化真空密封接头的密封形式,减少泄漏隐患。



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