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क्रायोजेनिक तकनीक के विकास के साथ, क्रायोजेनिक तरल उत्पाद राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था, राष्ट्रीय रक्षा और वैज्ञानिक अनुसंधान जैसे कई क्षेत्रों में महत्वपूर्ण भूमिका निभा रहे हैं। क्रायोजेनिक तरल का अनुप्रयोग इसके प्रभावी और सुरक्षित भंडारण और परिवहन पर आधारित है, और पाइपलाइन के माध्यम से इसका संचरण भंडारण और परिवहन की पूरी प्रक्रिया में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इसलिए, क्रायोजेनिक तरल पाइपलाइन संचरण की सुरक्षा और दक्षता सुनिश्चित करना अत्यंत आवश्यक है। क्रायोजेनिक तरल पदार्थों के संचरण के लिए, संचरण से पहले पाइपलाइन में गैस को बदलना आवश्यक है, अन्यथा इससे परिचालन में विफलता हो सकती है। पूर्व-शीतलन प्रक्रिया क्रायोजेनिक तरल उत्पाद परिवहन प्रक्रिया का एक अनिवार्य हिस्सा है। यह प्रक्रिया पाइपलाइन पर तीव्र दबाव का झटका और अन्य नकारात्मक प्रभाव डालती है। इसके अलावा, ऊर्ध्वाधर पाइपलाइन में गीजर जैसी घटना और सिस्टम संचालन की अस्थिर घटनाएं, जैसे कि ब्लाइंड ब्रांच पाइप भरना, अंतराल जल निकासी के बाद भरना और वाल्व खोलने के बाद वायु कक्ष भरना, उपकरण और पाइपलाइन पर विभिन्न स्तरों के प्रतिकूल प्रभाव डालती हैं। इसे ध्यान में रखते हुए, यह शोधपत्र उपरोक्त समस्याओं का गहन विश्लेषण करता है और विश्लेषण के माध्यम से समाधान खोजने का प्रयास करता है।

संचरण से पहले लाइन में गैस का विस्थापन

क्रायोजेनिक तकनीक के विकास के साथ, क्रायोजेनिक तरल उत्पाद राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था, राष्ट्रीय रक्षा और वैज्ञानिक अनुसंधान जैसे कई क्षेत्रों में महत्वपूर्ण भूमिका निभा रहे हैं। क्रायोजेनिक तरल का अनुप्रयोग इसके प्रभावी और सुरक्षित भंडारण और परिवहन पर आधारित है, और पाइपलाइन के माध्यम से इसका संचरण भंडारण और परिवहन की पूरी प्रक्रिया में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इसलिए, क्रायोजेनिक तरल पाइपलाइन संचरण की सुरक्षा और दक्षता सुनिश्चित करना अत्यंत आवश्यक है। क्रायोजेनिक तरल पदार्थों के संचरण के लिए, संचरण से पहले पाइपलाइन में गैस को बदलना आवश्यक है, अन्यथा इससे परिचालन में विफलता हो सकती है। पूर्व-शीतलन प्रक्रिया क्रायोजेनिक तरल उत्पाद परिवहन प्रक्रिया का एक अनिवार्य हिस्सा है। यह प्रक्रिया पाइपलाइन पर तीव्र दबाव का झटका और अन्य नकारात्मक प्रभाव डालती है। इसके अलावा, ऊर्ध्वाधर पाइपलाइन में गीजर जैसी घटना और सिस्टम संचालन की अस्थिर घटनाएं, जैसे कि ब्लाइंड ब्रांच पाइप भरना, अंतराल जल निकासी के बाद भरना और वाल्व खोलने के बाद वायु कक्ष भरना, उपकरण और पाइपलाइन पर विभिन्न स्तरों के प्रतिकूल प्रभाव डालती हैं। इसे ध्यान में रखते हुए, यह शोधपत्र उपरोक्त समस्याओं का गहन विश्लेषण करता है और विश्लेषण के माध्यम से समाधान खोजने का प्रयास करता है।

पाइपलाइन की पूर्व-शीतलन प्रक्रिया

क्रायोजेनिक तरल पाइपलाइन संचरण की पूरी प्रक्रिया में, स्थिर संचरण अवस्था स्थापित होने से पहले, प्री-कूलिंग और हॉट पाइपिंग सिस्टम तथा रिसीविंग उपकरण प्रक्रिया होती है, जिसे प्री-कूलिंग प्रक्रिया कहा जाता है। इस प्रक्रिया में, पाइपलाइन और रिसीविंग उपकरण को काफी संकुचन तनाव और प्रभाव दबाव सहन करना पड़ता है, इसलिए इसे नियंत्रित किया जाना चाहिए।

आइए प्रक्रिया के विश्लेषण से शुरुआत करें।

पूरी प्रीकूलिंग प्रक्रिया तीव्र वाष्पीकरण से शुरू होती है, और फिर दो-चरण प्रवाह दिखाई देता है। अंत में, सिस्टम के पूरी तरह ठंडा होने के बाद एकल-चरण प्रवाह दिखाई देता है। प्रीकूलिंग प्रक्रिया के आरंभ में, दीवार का तापमान क्रायोजेनिक तरल के संतृप्ति तापमान से स्पष्ट रूप से अधिक होता है, और यहां तक ​​कि क्रायोजेनिक तरल की ऊपरी सीमा तापमान - अधिकतम अतिभार तापमान - से भी अधिक हो जाता है। ऊष्मा स्थानांतरण के कारण, ट्यूब की दीवार के पास का तरल गर्म हो जाता है और तुरंत वाष्पीकृत होकर वाष्प की एक परत बना लेता है, जो ट्यूब की दीवार को पूरी तरह से घेर लेती है, यानी फिल्म क्वथन होता है। इसके बाद, प्रीकूलिंग प्रक्रिया के साथ, ट्यूब की दीवार का तापमान धीरे-धीरे सीमा अतिऊष्मा तापमान से नीचे गिर जाता है, और फिर संक्रमण क्वथन और बुलबुला क्वथन के लिए अनुकूल परिस्थितियां बनती हैं। इस प्रक्रिया के दौरान दबाव में भारी उतार-चढ़ाव होता है। जब प्रीकूलिंग एक निश्चित स्तर तक पहुंच जाती है, तो पाइपलाइन की ऊष्मा क्षमता और वातावरण की ऊष्मा का प्रवेश क्रायोजेनिक तरल को संतृप्ति तापमान तक गर्म नहीं कर पाता है, और एकल-चरण प्रवाह की स्थिति दिखाई देती है।

तीव्र वाष्पीकरण की प्रक्रिया में, नाटकीय प्रवाह और दबाव में उतार-चढ़ाव उत्पन्न होते हैं। दबाव में होने वाले इन उतार-चढ़ावों की पूरी प्रक्रिया में, क्रायोजेनिक तरल के सीधे गर्म पाइप में प्रवेश करने के बाद पहली बार उत्पन्न होने वाला अधिकतम दबाव, दबाव में होने वाले उतार-चढ़ाव की पूरी प्रक्रिया में अधिकतम आयाम होता है, और यह दबाव तरंग प्रणाली की दबाव क्षमता को सत्यापित कर सकती है। इसलिए, आमतौर पर केवल पहली दबाव तरंग का ही अध्ययन किया जाता है।

वाल्व खुलने के बाद, दाब अंतर के प्रभाव से क्रायोजेनिक द्रव तेजी से पाइपलाइन में प्रवेश करता है, और वाष्पीकरण से उत्पन्न वाष्प की परत द्रव को पाइप की दीवार से अलग कर देती है, जिससे एक संकेंद्रित अक्षीय प्रवाह बनता है। वाष्प का प्रतिरोध गुणांक बहुत कम होने के कारण, क्रायोजेनिक द्रव की प्रवाह दर बहुत अधिक होती है। आगे बढ़ने के साथ, ऊष्मा अवशोषण के कारण द्रव का तापमान धीरे-धीरे बढ़ता है, जिसके परिणामस्वरूप पाइपलाइन का दाब बढ़ता है और भरने की गति धीमी हो जाती है। यदि पाइप पर्याप्त लंबा है, तो द्रव का तापमान एक निश्चित बिंदु पर संतृप्ति तक पहुँच जाता है, जिस बिंदु पर द्रव का प्रवाह रुक जाता है। पाइप की दीवार से क्रायोजेनिक द्रव में प्रवेश करने वाली ऊष्मा का उपयोग वाष्पीकरण के लिए किया जाता है, इस समय वाष्पीकरण की गति बहुत बढ़ जाती है, पाइपलाइन में दाब भी बढ़ जाता है, जो प्रवेश दाब का 1.5 से 2 गुना तक हो सकता है। दबाव अंतर के प्रभाव से, द्रव का कुछ भाग क्रायोजेनिक द्रव भंडारण टैंक में वापस चला जाता है, जिसके परिणामस्वरूप वाष्प उत्पादन की गति धीमी हो जाती है। पाइप के निकास से उत्पन्न वाष्प के कारण पाइप का दबाव कम हो जाता है। कुछ समय बाद, पाइपलाइन में द्रव का दबाव फिर से सामान्य हो जाता है और यह प्रक्रिया दोहराई जाती है। हालांकि, इस प्रक्रिया में, पाइप में पहले से ही कुछ दबाव और द्रव मौजूद होने के कारण, नए द्रव के कारण दबाव में वृद्धि कम होती है, जिससे दबाव का उच्चतम स्तर पहले स्तर से कम होता है।

प्रीकूलिंग की पूरी प्रक्रिया में, सिस्टम को न केवल तीव्र दबाव तरंगों का सामना करना पड़ता है, बल्कि ठंड के कारण अत्यधिक संकुचन तनाव भी झेलना पड़ता है। इन दोनों के संयुक्त प्रभाव से सिस्टम की संरचना को नुकसान पहुँच सकता है, इसलिए इसे नियंत्रित करने के लिए आवश्यक उपाय किए जाने चाहिए।

क्योंकि प्रीकूलिंग प्रवाह दर सीधे प्रीकूलिंग प्रक्रिया और शीत संकुचन तनाव के आकार को प्रभावित करती है, इसलिए प्रीकूलिंग प्रवाह दर को नियंत्रित करके प्रीकूलिंग प्रक्रिया को नियंत्रित किया जा सकता है। प्रीकूलिंग प्रवाह दर के उचित चयन का सिद्धांत यह है कि दबाव में उतार-चढ़ाव और शीत संकुचन तनाव उपकरण और पाइपलाइनों की स्वीकार्य सीमा से अधिक न हों, इस शर्त पर अधिक प्रीकूलिंग प्रवाह दर का उपयोग करके प्रीकूलिंग समय को कम किया जाए। यदि प्रीकूलिंग प्रवाह दर बहुत कम है, तो पाइपलाइन का इन्सुलेशन प्रदर्शन अच्छा नहीं होता है और हो सकता है कि पाइपलाइन कभी भी शीतलन अवस्था तक न पहुँच पाए।

प्रीकूलिंग की प्रक्रिया में, दो-चरण प्रवाह होने के कारण, सामान्य फ्लोमीटर से वास्तविक प्रवाह दर को मापना संभव नहीं होता है, इसलिए इसका उपयोग प्रीकूलिंग प्रवाह दर के नियंत्रण में मार्गदर्शन के लिए नहीं किया जा सकता है। लेकिन हम प्राप्तकर्ता पात्र के बैक प्रेशर की निगरानी करके प्रवाह की मात्रा का अप्रत्यक्ष रूप से अनुमान लगा सकते हैं। कुछ निश्चित परिस्थितियों में, प्राप्तकर्ता पात्र के बैक प्रेशर और प्रीकूलिंग प्रवाह के बीच संबंध का विश्लेषण विधि द्वारा निर्धारण किया जा सकता है। जब प्रीकूलिंग प्रक्रिया एकल-चरण प्रवाह अवस्था में पहुँच जाती है, तो फ्लोमीटर द्वारा मापा गया वास्तविक प्रवाह प्रीकूलिंग प्रवाह के नियंत्रण में मार्गदर्शन के लिए उपयोग किया जा सकता है। इस विधि का उपयोग अक्सर रॉकेट के लिए क्रायोजेनिक तरल प्रणोदक के भरने को नियंत्रित करने में किया जाता है।

प्राप्तकर्ता पात्र के बैक प्रेशर में परिवर्तन, प्रीकूलिंग प्रक्रिया के अनुरूप होता है, जिसे प्रीकूलिंग चरण का गुणात्मक आकलन करने के लिए उपयोग किया जा सकता है: जब प्राप्तकर्ता पात्र की निकास क्षमता स्थिर होती है, तो क्रायोजेनिक तरल के तीव्र वाष्पीकरण के कारण बैक प्रेशर पहले तेजी से बढ़ता है, और फिर प्राप्तकर्ता पात्र और पाइपलाइन के तापमान में कमी के साथ धीरे-धीरे कम हो जाता है। इस समय, प्रीकूलिंग क्षमता बढ़ जाती है।

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एचएल क्रायोजेनिक उपकरण

एचएल क्रायोजेनिक इक्विपमेंट, जिसकी स्थापना 1992 में हुई थी, एचएल क्रायोजेनिक इक्विपमेंट कंपनी लिमिटेड का एक संबद्ध ब्रांड है। एचएल क्रायोजेनिक इक्विपमेंट ग्राहकों की विभिन्न आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए उच्च वैक्यूम इंसुलेटेड क्रायोजेनिक पाइपिंग सिस्टम और संबंधित सहायक उपकरणों के डिजाइन और निर्माण के लिए प्रतिबद्ध है। वैक्यूम इंसुलेटेड पाइप और फ्लेक्सिबल होज़ उच्च वैक्यूम और बहु-परत मल्टी-स्क्रीन विशेष इंसुलेटेड सामग्रियों से निर्मित होते हैं, और अत्यंत कठोर तकनीकी प्रक्रियाओं और उच्च वैक्यूम उपचार से गुजरते हैं। इनका उपयोग तरल ऑक्सीजन, तरल नाइट्रोजन, तरल आर्गन, तरल हाइड्रोजन, तरल हीलियम, द्रवीकृत एथिलीन गैस (एलईजी) और द्रवीकृत प्राकृतिक गैस (एलएनजी) के स्थानांतरण के लिए किया जाता है।

एचएल क्रायोजेनिक इक्विपमेंट कंपनी द्वारा निर्मित वैक्यूम जैकेटेड पाइप, वैक्यूम जैकेटेड होज़, वैक्यूम जैकेटेड वाल्व और फेज़ सेपरेटर की उत्पाद श्रृंखला, जो अत्यंत कठोर तकनीकी प्रक्रियाओं से गुज़री है, का उपयोग तरल ऑक्सीजन, तरल नाइट्रोजन, तरल आर्गन, तरल हाइड्रोजन, तरल हीलियम, एलईजी और एलएनजी के स्थानांतरण के लिए किया जाता है। ये उत्पाद वायु पृथक्करण, गैस, विमानन, इलेक्ट्रॉनिक्स, सुपरकंडक्टर, चिप्स, स्वचालन असेंबली, खाद्य एवं पेय पदार्थ, फार्मेसी, अस्पताल, बायोबैंक, रबर, नई सामग्री निर्माण, रासायनिक अभियांत्रिकी, लोहा एवं इस्पात तथा वैज्ञानिक अनुसंधान आदि उद्योगों में क्रायोजेनिक उपकरणों (जैसे क्रायोजेनिक टैंक, ड्यूअर और कोल्डबॉक्स आदि) को सेवाएं प्रदान करते हैं।