ما هو التجفيف بالختم السائل؟

يحدث حدث التجفيف عندما تكون سرعة الغاز عالية بما يكفي لسحب السائل خارج الأسطوانة. يمكن أن يؤدي ذلك على:

  • إطفاء الطيران أو اللهب الرئيسي،
  • سائل ختم ملوث يتساقط من مكدس التومع
    • ،
  • ارتفاعات الضغط في رأس الشعلة مع زيادة كثافة السوائل في المدخنة
.

معدل تدفق الغاز الذي يحدث به ذلك يسمى معدل التجفيف، الذي يعرف مبكرا في عملية التصميم. بالنسبة لبعض التواصلات، يكون معدل التجفيف أعلى من الحد الأقصى لمعدل الارتياح، مما يجعل التجفيف بالشعر مستحيلا لهذا النظام.

ومع ذلك، فإن العديد من المنشآت لديها معدلات تصميم طارئة عالية جدا بحيث يمنع التجفيف تماما غير عملي. في هذه الحالات، يجب على المشغلين أخذ العواقب المحتملة لاحتباس السوائل في الاعتبار.

CFD رؤى: ارتفاعات ضغط غير متوقعة

أجرى جون زينك دراسة ديناميكيات الموائع الحاسوبية (CFD) لفهم ديناميكيات المجفف بشكل أفضل في نظام التوهج منخفض الضغط.

كشف التحليل أنه خلال حدث التجفيف بالنفخ، ارتفع ضغط المدخل الساكن إلى حوالي 47 psig — وهو أعلى بكثير من المتوقع لنظام الضغط المنخفض. ورغم أن هذا الضغط المرتفع استمر لفترة وجيزة فقط، إلا أنه لا يزال يشكل مخاطر محتملة على المعدات العليا وسلامة المنشأة بشكل عام.

تسلط هذه النتائج الضوء على أهمية تقييم سلوك الختم السائل خلال أحداث الإغاثة الطارئة والنظر في استراتيجيات التصميم لتقليل مخاطر الضغط العكسي.

طريقة مبسطة لتقدير الضغط

تحليل التدفق ثنائي الطور أثناء التجفيف معقدة وعادة ما تتطلب برمجيات وخبرة متخصصة. لدعم المشغلين والمصممين، طور جون زينك طريقة تحليلية مبسطة لتقدير ارتفاع الضغط.

  • تم معايرة الطريقة باستخدام نتائج CFD.
  • يوفر أداة فحص عملية لتقدير الضغط العكسي المحتمل.
  • يسمح بتقييم مبكر لمخاطر النظام دون الحاجة لنمذجة كاملة الحجم.

ملاحظة مهمة: تم التحقق من صحة هذا النهج المبسط مقابل عدد محدود من محاكاة CFD، ودقته في التطبيقات الأخرى غير معروفة. يجب النظر إليها كطريقة للفرز، وليس كبديل للتحليل التفصيلي.

حلول جون زينك المثبتة للتخفيف من التجفيف بالتنظيف إذا

كان التجفيف بالتنظيف يسبب القلق، تقدم جون زينك تصاميم مختصرة للختم السائل يمكنها تجنب أو التخفيف من تداخل السائل وتقليل  شدة الضغط العكسي.

1. ختم سائل أفقي

وعاء مستقل يؤدي نفس وظائف الحماية مثل الختم العمودي ولكن مع فصل سوائل معزز. يوفر اتجاهه الأفقي قدرة فطرية على الإقصاء، مما يقلل من خطر انتقال السائل خلال أحداث التخفيف العالي.

2. ختم تفريغ سريع – النمط 1 (أنبوب تصريف خارجي)

يستخدم هذا التصميم أنبوب تصريف خارجي وخط معادلة. خلال حدث تخفيف عالي، يفتح صمام لتحويل السائل إلى خزان منخفض، مما يزيله من مسار الغاز. بمجرد انتهاء الحدث، يتم استعادة السائل لإعادة تثبيت الختم.

3. ختم السائل بالتفريغ السريع – النمط 2 (أنبوب التصريف الداخلي)

هنا، تعمل الحجرة السفلية المضغوطة كخزان. في بداية حدث التخفيف العالي، يتم تهوية الحجرة للسماح لتصريف السائل من الختم. بعد ذلك، يعيد الضغط باستخدام غاز النيتروجين أو الوقود الختم السائل بسرعة.

كلا التكوينين السريعين عادة ما يمكنهما تفريغ الختم خلال 10–20 ثانية، مما يقلل من خطر الانحمام. يقدم النمط الثاني ميزة إضافية وهي إعادة الضغط السريعة، مما يسمح بإعادة تثبيت الختم بشكل أسرع بعد الاشتعال.

أظهر

تحليل CFD أن التجفيف بختم السائل يمكن أن ينتجف ضغوطا عكسية أعلى بكثير مما تتوقعه العديد من المرافق، تصل إلى حوالي 47 psig في الدراسة. رغم قصرها، قد تشكل هذه الارتفاعات مخاطر لا ينبغي للمشغلين تجاهلها.

توفر طريقة جون زينك التحليلية المبسطة طريقة عملية لفحص المخاطر المحتملة للتجفيف، رغم أن دقتها خارج الحالات المدروسة لا تزال غير مؤكدة. بالنسبة للمنشآت التي تشكل فيها معدلات الإغاثة الطارئة المرتفعة مصدر قلق، تقدم حلول الختم السائل الهندسية، مثل التصاميم الأفقية وأنظمة التفريغ السريع، طرقا مثبتة للتخفيف من التدفق وتقليل ارتفاع الضغط.

يساعد التعاون مع جون زينك المشغلين على تحقيق تشغيل أكثر أمانا للشعلات، وتقليل خطر التجفيف، وموثوقية أكبر عبر أنظمة الشعلات لديهم.