संचरण में एक अस्थिर प्रक्रिया

क्रायोजेनिक तरल पाइपलाइन संचरण की प्रक्रिया में, क्रायोजेनिक तरल के विशेष गुण और प्रक्रिया संचालन के कारण स्थिर अवस्था स्थापित होने से पहले संक्रमण अवस्था में सामान्य तापमान वाले तरल की तुलना में कई अस्थिर प्रक्रियाएं होती हैं। ये अस्थिर प्रक्रियाएं उपकरण पर भी तीव्र गतिशील प्रभाव डालती हैं, जिससे संरचनात्मक क्षति हो सकती है। उदाहरण के लिए, संयुक्त राज्य अमेरिका में सैटर्न वी परिवहन रॉकेट की तरल ऑक्सीजन भरने वाली प्रणाली में एक बार वाल्व खोलने पर अस्थिर प्रक्रिया के प्रभाव से इन्फ्यूजन लाइन फट गई थी। इसके अलावा, अस्थिर प्रक्रियाओं के कारण अन्य सहायक उपकरणों (जैसे वाल्व, धौंकनी आदि) को नुकसान होना अधिक आम बात है। क्रायोजेनिक तरल पाइपलाइन संचरण की प्रक्रिया में अस्थिर प्रक्रियाओं में मुख्य रूप से ब्लाइंड ब्रांच पाइप भरना, ड्रेन पाइप में तरल के रुक-रुक कर निकलने के बाद भरना और सामने वायु कक्ष बनाने वाले वाल्व को खोलने पर होने वाली अस्थिर प्रक्रियाएं शामिल हैं। इन अस्थिर प्रक्रियाओं में समानता यह है कि इनका सार वाष्प गुहा को क्रायोजेनिक तरल से भरना है, जिससे दो-चरण इंटरफ़ेस पर तीव्र ऊष्मा और द्रव्यमान स्थानांतरण होता है, जिसके परिणामस्वरूप सिस्टम मापदंडों में तीव्र उतार-चढ़ाव होता है। चूंकि नाली पाइप से तरल के रुक-रुक कर निकलने के बाद भरने की प्रक्रिया सामने की ओर वायु कक्ष बनाने वाले वाल्व को खोलने पर होने वाली अस्थिर प्रक्रिया के समान है, इसलिए आगे केवल बंद शाखा पाइप के भरने और खुले वाल्व को खोलने पर होने वाली अस्थिर प्रक्रिया का विश्लेषण किया गया है।

ब्लाइंड ब्रांच ट्यूबों को भरने की अस्थिर प्रक्रिया

सिस्टम की सुरक्षा और नियंत्रण को ध्यान में रखते हुए, मुख्य पाइप के अतिरिक्त, पाइपलाइन सिस्टम में कुछ सहायक शाखा पाइप लगाए जाने चाहिए। इसके अलावा, सिस्टम में सुरक्षा वाल्व, डिस्चार्ज वाल्व और अन्य वाल्वों के लिए संबंधित शाखा पाइप लगाए जाते हैं। जब ये शाखाएँ काम नहीं कर रही होती हैं, तो पाइपिंग सिस्टम के लिए ब्लाइंड शाखाएँ बनाई जाती हैं। आसपास के वातावरण द्वारा पाइपलाइन में ऊष्मा के प्रवेश के कारण ब्लाइंड पाइप में वाष्प गुहाएँ बनना तय है (कुछ मामलों में, क्रायोजेनिक तरल पर बाहरी वातावरण से ऊष्मा के प्रवेश को कम करने के लिए विशेष रूप से वाष्प गुहाओं का उपयोग किया जाता है)। संक्रमणकालीन अवस्था में, वाल्व समायोजन और अन्य कारणों से पाइपलाइन में दबाव बढ़ जाता है। दबाव अंतर के कारण, तरल वाष्प कक्ष में भर जाता है। यदि गैस कक्ष को भरने की प्रक्रिया में, क्रायोजेनिक तरल के वाष्पीकरण से उत्पन्न भाप तरल को विपरीत दिशा में धकेलने के लिए पर्याप्त नहीं होती है, तो तरल हमेशा गैस कक्ष में ही भरता रहेगा। अंत में, वायु गुहा भरने के बाद, ब्लाइंड पाइप सील पर तीव्र ब्रेकिंग की स्थिति उत्पन्न होती है, जिससे सील के पास तीव्र दबाव बनता है।

ब्लाइंड ट्यूब की भरने की प्रक्रिया तीन चरणों में विभाजित है। पहले चरण में, दबाव अंतर के प्रभाव से द्रव अधिकतम भरने की गति तक पहुँचता है जब तक कि दबाव संतुलित नहीं हो जाता। दूसरे चरण में, जड़त्व के कारण द्रव आगे की ओर भरता रहता है। इस समय, विपरीत दबाव अंतर (गैस कक्ष में दबाव भरने की प्रक्रिया के साथ बढ़ता है) द्रव की गति को धीमा कर देता है। तीसरा चरण तीव्र ब्रेकिंग चरण है, जिसमें दबाव का प्रभाव सबसे अधिक होता है।

भरने की गति को कम करके और वायु गुहा के आकार को घटाकर ब्लाइंड ब्रांच पाइप को भरते समय उत्पन्न होने वाले गतिशील भार को समाप्त या सीमित किया जा सकता है। लंबी पाइपलाइन प्रणाली के लिए, तरल प्रवाह के स्रोत को पहले से ही सुचारू रूप से समायोजित करके प्रवाह की गति को कम किया जा सकता है, और वाल्व को लंबे समय तक बंद रखा जा सकता है।

संरचनात्मक दृष्टि से, हम ब्लाइंड ब्रांच पाइप में तरल परिसंचरण को बढ़ाने के लिए विभिन्न मार्गदर्शक भागों का उपयोग कर सकते हैं, वायु गुहा का आकार कम कर सकते हैं, ब्लाइंड ब्रांच पाइप के प्रवेश द्वार पर स्थानीय प्रतिरोध उत्पन्न कर सकते हैं या भरने की गति को कम करने के लिए ब्लाइंड ब्रांच पाइप का व्यास बढ़ा सकते हैं। इसके अतिरिक्त, ब्रेल पाइप की लंबाई और स्थापना स्थिति द्वितीयक जल झटके पर प्रभाव डालती है, इसलिए डिजाइन और लेआउट पर ध्यान देना आवश्यक है। पाइप का व्यास बढ़ाने से गतिशील भार कम क्यों होता है, इसे गुणात्मक रूप से इस प्रकार समझाया जा सकता है: ब्लाइंड ब्रांच पाइप भरने के लिए, ब्रांच पाइप का प्रवाह मुख्य पाइप के प्रवाह द्वारा सीमित होता है, जिसे गुणात्मक विश्लेषण के दौरान एक स्थिर मान माना जा सकता है। ब्रांच पाइप का व्यास बढ़ाना अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल बढ़ाने के बराबर है, जो भरने की गति को कम करने के बराबर है, जिससे भार में कमी आती है।

वाल्व खोलने की अस्थिर प्रक्रिया

जब वाल्व बंद होता है, तो वातावरण से ऊष्मा का प्रवेश, विशेष रूप से ऊष्मीय सेतु के माध्यम से, वाल्व के सामने एक वायु कक्ष के निर्माण की ओर अग्रसर होता है। वाल्व खुलने के बाद, भाप और तरल पदार्थ गतिमान होने लगते हैं। चूंकि गैस की प्रवाह दर तरल पदार्थ की प्रवाह दर से कहीं अधिक होती है, इसलिए वाल्व से भाप पूरी तरह से बाहर नहीं निकल पाती, जिसके परिणामस्वरूप दबाव में तेजी से गिरावट आती है। दबाव अंतर के कारण तरल पदार्थ आगे की ओर धकेला जाता है। जब तरल पदार्थ वाल्व के पूरी तरह से न खुलने के कारण उसके करीब पहुंचता है, तो अवरोध उत्पन्न हो जाता है। इस समय, जल-टकराव होता है, जिससे एक प्रबल गतिशील भार उत्पन्न होता है।

वाल्व खुलने की अस्थिर प्रक्रिया से उत्पन्न गतिशील भार को समाप्त करने या कम करने का सबसे प्रभावी तरीका संक्रमणकालीन अवस्था में कार्यशील दाब को कम करना है, जिससे गैस कक्ष के भरने की गति कम हो जाती है। इसके अलावा, अत्यधिक नियंत्रणीय वाल्वों का उपयोग, पाइप खंड की दिशा में परिवर्तन और छोटे व्यास वाली विशेष बाईपास पाइपलाइन (गैस कक्ष का आकार कम करने के लिए) का उपयोग गतिशील भार को कम करने में सहायक होता है। विशेष रूप से, यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि जब अंधी शाखा पाइप का व्यास बढ़ाकर गतिशील भार कम किया जाता है, तो उससे भिन्न, वाल्व खुलने की अस्थिर प्रक्रिया में मुख्य पाइप का व्यास बढ़ाने से एकसमान पाइप प्रतिरोध कम हो जाता है, जिससे भरे हुए वायु कक्ष की प्रवाह दर बढ़ जाती है, और इस प्रकार जल प्रवाह का मान बढ़ जाता है।

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।