Erdieroaleen fabrikazioan, kriogenikoen banaketa-sistemek nitrogeno likidoa edo argona puntu batetik bestera eramatea baino gehiago egitea espero da. Fluidoak egonkor, garbi eta fase bakarreko egoeran egon behar du erabilera-punturaino. Bero-sarrera txikiek ere gas flashak, presio-gorabeherak edo hezetasun-kutsadura sor ditzakete, eta horrek prozesuaren egonkortasunari eragiten dio.

HorregatikHutsean isolatutako hodiasistemak normalean erabiltzen dira erdieroaleen fabrikazioetan, ohiko aparrez isolatutako hodien ordez. Behar bezala kudeatutako sistema batekin konbinatutaHutsean Ponpa Dinamikoko Sistema, bero-ihes orokorra 3 W/m azpitik egon daiteke, transferentzia-lerro osoan epe luzerako hutsune-egonkortasuna mantenduz.

Erdieroaleen aplikazioetarako, hutseko isolamendua ez da hodiaren inguruko geruza pasibo gisa ikusi behar. Sistema termiko aktibo bat da, hutseko errendimendu neurgarria eta epe luzerako mantentze-gaitasuna behar dituena. Txip-fabrikazioko doitasun handiko inguruneetan, fluidoen saturazio-tenperaturaren igoera txiki batek ere bi faseko fluxu-baldintzak sor ditzake, hozte-zirkuituetan, arazketa-sistemetan edo prozesuen kontrol-ekipoetan eragina izan dezaketenak.

Zergatik den garrantzitsua bero-ihesa kriogeniko erdieroaleen sistemetan

Kriogenia-transferentzia-lerro oro hiru bero-transferentzia mota nagusik eragiten dute:

• erradiazioa eraztun-espazioan zehar
• molekulen hondarrek eragindako gas-eroapena
• eroapen solidoa euskarri eta tartekatzaileen bidez

Behar bezala diseinatutako bateanHutsean isolatutako hodia, eraztun-presioa normalean 1×10⁻⁴ Pa-ren azpitik jaisten da. Hutsune-maila horretan, gainerako gas molekulek eraztun-tartea baino askoz handiagoa den batez besteko bide librea dute, eta horrek gasen bero-eroankortasuna asko murrizten du.

Bero erradiatiboaren transferentzia geruza anitzeko isolamenduaren (MLI) bidez kontrolatzen da. Isolamendua txandaka dauden xafla islatzaileen eta eroankortasun baxuko tartekatzaile-materialen geruzez osatuta dago. Geruza-dentsitate eta instalazio-metodo egokiarekin, bero erradiatiboaren fluxua metro karratuko watt gutxi batzuetara murriztu daiteke.

Gainerako bide termikoa batez ere euskarri mekanikoetatik dator. Efektu hori minimizatzeko, eroankortasun baxuko materialak erabiltzen dira normalean, hala nola G-10 beira-zuntzezkoa edo Torlon®. Euskarri hauek oraindik ere erresistentzia mekaniko nahikoa behar dute funtzionamenduan zehar uzkurdura termikoa, bibrazioa eta karga sismikoa jasateko.

Transferentzia-distantzia luzeetan, huts-isolamenduaren eta apar-isolamenduaren arteko aldea oso nabarmena da. Ondo mantentzen den huts-sistema batek errendimendu termiko egonkorra mantendu dezake urte askotan, apar-isolamenduak, berriz, pixkanaka xurgatzen du atmosferako hezetasuna. Hezetasuna isolamendu-egituran sartu eta izoztu ondoren, eraginkortasun termikoa normalean gutxitu egiten da denborarekin.

LN₂ banaketa-sistemetan, erdieroaleenhutsean isolatutako hodiaknabarmen murriztu dezake irakite-isurketa ohiko apar-isolatutako lineekin alderatuta, batez ere kanpoko ibilbide luzeetan edo etengabe funtzionatzen duten kolektore nagusietan.

Hutsean Ponpa Dinamikoko Sistema

Hutsean dauden jaka estatikoekin arazo bat da hutsean dagoen kalitatea poliki-poliki hondatu daitekeela urteetan zehar, gas-isuriaren, helioaren iragazkortasunaren edo isurketa mikroskopikoen ondorioz.

Horri aurre egiteko, diametro handikoHutsean isolatutako hodiasistemak hornitu daitezkeHutsean Ponpa Dinamikoko SistemaSistemak normalean ponpa turbomolekular edo korridoi trinko bat barne hartzen du, eta honek aldian-aldian eraztun-hutsuneari jatorrizko diseinu-egoerara itzultzen dio.

Hutsune mailak etengabe kontrolatzen dira katodo hotzeko neurgailuak erabiliz. Ponpa presioa helburuko puntutik gora igotzen denean bakarrik aktibatzen da, beraz, energia-kontsumoa eta mantentze-beharrak nahiko baxuak dira.

Taiwaneko Hsinchuko erdieroaleen instalazio baten hobekuntza proiektu batean, aktiboki kudeatutako huts-ponpaketa sistema batek LN₂ transferentzia-buru zahar bati errendimendu termikoa jatorrizko funtzionamendu-egoeratik gertu berreskuratzea ahalbidetu zion ekoizpen-lerroa gelditu gabe. Proiektu berrietarako, huts-mantentze aktiboak operadoreei konfiantza handiagoa ematen die sistemaren zerbitzu-bizitza osoan zehar isolamenduaren egonkortasun luzean.

Materialak eta Sistemaren Diseinua

Erdieroaleen eta ultra-purutasun handiko aplikazioetarako, barneko prozesu-hodia normalean 304L edo 316L altzairu herdoilgaitzez fabrikatzen da. Barneko gainazalak garbitu, purgatu eta pasibatu egiten dira oxigeno-garbitasuneko zerbitzu-eskakizunak betetzeko eta kutsadura-arriskua minimizatzeko.

Kanpoko estalkiak altzairu karbonatu margotua edo altzairu herdoilgaitza erabil dezake instalazio-ingurunearen arabera. Gela garbien ondoko eremuetan, kanpoko estalki herdoilgaitzak nahiago izaten dira korrosioa edo gainazaleko kutsadura saihesteko.

Uzkurdura termikoa ere arretaz kontuan hartu behar da. LN₂ transferentzia-linea batek metroko 2,5-3 mm inguru uzkurtu dezake giro-tenperaturaren eta funtzionamendu-tenperaturaren artean. Mugimendu hori xurgatzeko, hauspo motako hedapen-konpentsatzaileak instalatzen dira normalean hodi-sare osoan zehar kalkulatutako aingura-kokapenetan.

Mugimendua edo malgutasuna beharrezkoa denean,Hutsean isolatutako mahuka malguamuntaketak erabili ohi dira. Kokapen tipikoen artean daude deposituen konexioak, ekipamenduen konexioak, kolektoreen adarrak eta prozesu mugikorreko patinak.

Manguera malgu hauek barne-nukleo korrugatu bat erabiltzen dute, huts-xafla batekin eta huts-hodi zurrun baten antzeko MLI egitura batekin batera. Behar bezala diseinatutako muntaiek hutsaren osotasuna mantendu dezakete ziklo termiko kriogeniko errepikatuen ondoren, eta, aldi berean, isolatu gabeko maguera txirikordatuetan ohikoa den kanpoko izotz-formazioa saihestu.

Hutsean isolatutako balbulaketaFase-bereizleak

Bero-ihesa kudeatzea ez dago hodi-sekzio zuzenetara mugatuta. Balbulak etafase-bereizleakkriogenizazio-fluxuaren baldintza egonkorrak mantentzeko ere zeregin garrantzitsua dute.

A Hutsean isolatutako balbulaNormalean, kapota luzatua eta hutsean estalitako gorputza erabiltzen ditu zigilatzeko gune kritikoak tenperatura oso baxuetatik urrun mantentzeko. Horrek zurtoinaren paketaduraren inguruan izoztea saihesten du eta balbularen egituraren barruko nahi gabeko kondentsazioa murrizten du.

Hutsean isolatuta ez badago, balbulak sistemaren barruko bero-ihes puntu kontzentratu bihur daitezke. Zerbitzu kriogeniko likidoan, horrek lurrun-poltsiko lokalizatuak, fluxu-baldintza ezegonkorrak edo ur-kolpeen gertaerak sor ditzake.

Erdieroaleen prozesu sistemetarako, ASME B31.3 eta EN 13480 eskakizunen arabera, goiko aldeko globo balbulak eta goiko sarrerako bola balbulak erabili ohi dira.

A Hutsean isolatutako fase-bereizlealikidoa beheko ekipo sentikorretara sartu aurretik flash gasa kentzeko erabiltzen da. Erdieroaleen aplikazioetan, bi faseko fluxu ezegonkorrak presio-aldaketa handiak sor ditzake prozesuko alarmak edo ekipoen blokeoak eragiteko bezain handiak.

Bereizgailu-diseinu gehienek sarrera tangentzial bat erabiltzen dute barneko laino-kentzaile egitura batekin batera, lurrun-likido bereizketaren eraginkortasuna hobetzeko. Proiektu askotan, bereizgailua prozesuaren solairutik gertu instalatutako Mini Tank batekin konbinatzen da. Mini tankeak tokiko buffer bolumen gisa jokatzen du, epe laburreko eskariaren gorabeherak egonkortzen laguntzen duena, bero-karga gehigarri esanguratsurik sartu gabe.

Erdieroaleen Proiektuaren Adibidea

Hego Korean DRAM instalazioen hedapen proiektu batek LN₂ banaketa sare berri bat behar zuen, murgiltze bidez hoztutako proba-ekipoak eta oblea prozesatzeko tresnak hornitzeko.

Instalazioak 180 metro inguruko hutsean isolatutako hodi zurruna barne hartzen zuen, hainbat erreminta-adarretara konektatutako hutsean isolatutako mahuka malguen multzoen bidez. Hutsean isolatutako fase-bereizgailu bat eta 2 m³-ko mini-tanga bat instalatu ziren biltegiratze-eremuaren ondoan.

Hutsean Ponpa Dinamikoen Sistemak eraztun-presioa 5×10⁻⁶ mbar-en azpitik mantendu zuen 6 hazbeteko transferentzia-hodi nagusietan.

Martxan jartzean, funtzionamendu-baldintza egonkorretan, hodi nagusiko bero-ihesaren batez bestekoa 1,3 W/m ingurukoa izan zen. Urtebeteko zerbitzu jarraituaren ondoren, aldizkako hutseko berreskuratze-zikloek isolamendu-errendimendua oinarrizko egoeratik gertu mantendu zuten.

Aurreko apar-isolamendu kontzeptuarekin alderatuta, instalazioak nitrogeno likidoaren galerak nabarmen txikiagoak zirela eta funtzionamendu-egonkortasuna hobetu zela jakinarazi zuen. Prozesu-erregistroek ez zuten isolamenduaren degradazioarekin lotutako hezetasunarekin lotutako kutsadura-gertaerarik erakutsi.

Aplikazioak

Hutsean isolatutako kriogenia-transferentzia sistemak oso erabiliak dira erdieroaleen fabrikazioan, GNL azpiegituretan, industria-gas banaketan eta hidrogeno likidoaren aplikazioetan.

Ingurune eragileak desberdinak izan arren, ingeniaritza helburua berdina da:

• hutsunearen egonkortasuna mantendu
• bero-sarrera minimizatu
• Fase-egonkortasuna mantendu transferentzia-prozesu osoan zehar

Sistemaren diseinuak normalean nazioarteko estandarrak jarraitzen ditu, hala nola ASME B31.3, EN 13480 eta ISO 21029, proiektuaren irismenaren eta eskualdeko eskakizunen arabera.

Erdieroaleen instalazioetan, kriogenizazio-banaketa sistemaren errendimenduak zuzenean eragiten dio funtzionamendu-eraginkortasunari, likido-kontsumoari eta epe luzeko prozesuaren fidagarritasunari. Horregatik, hodiak, balbulak, bereizgailuak eta hutseko mantentze-sistemak sistema termiko integratu bakar gisa diseinatu behar dira, osagai independente gisa baino.

At HL KriogeniaEPC kontratista, gas-enpresa eta erdieroaleen instalazioekin lan egiten dugu kriogenia-transferentzia irtenbideak garatzeko, benetako funtzionamendu-baldintzetan, karga termikoen helburuetan eta instalazio-eskakizunetan oinarrituta, katalogoko konfigurazio estandarretan baino.

Erdieroaleen fabrikazio proiektu berri bat planifikatzen ari bazara edo LN₂ banaketa sare bat berritzen ari bazara, gure ingeniaritza taldeak bero-ihesen errendimendua, huts-estrategia eta sistemaren konfigurazioa ebaluatzen lagun zaitzake epe luzerako funtzionamendurako.