Zjawisko gejzeru

Zjawisko gejzeru odnosi się do zjawiska erupcji spowodowanego transportem kriogenicznej cieczy w dół pionowej, długiej rury (odnosząc się do stosunku długości do średnicy osiągającego określoną wartość) z powodu pęcherzyków wytwarzanych przez parowanie cieczy. Pomiędzy pęcherzykami zachodzi polimeryzacja wraz ze wzrostem liczby pęcherzyków, a na koniec kriogeniczna ciecz zostaje cofnięta z wlotu rury.

Gejzery mogą pojawiać się przy niskim przepływie wody w rurociągu, ale należy je zauważyć dopiero po ustaniu przepływu.

Kiedy ciecz kriogeniczna spływa w dół w pionowym rurociągu, jest to podobne do procesu wstępnego chłodzenia. Ciecz kriogeniczna będzie wrzeć i odparowywać z powodu ciepła, co różni się od procesu wstępnego chłodzenia! Jednak ciepło pochodzi głównie z małego wnikania ciepła otoczenia, a nie z większej pojemności cieplnej układu w procesie wstępnego chłodzenia. Dlatego warstwa graniczna cieczy o stosunkowo wysokiej temperaturze tworzy się w pobliżu ściany rury, a nie filmu parowego. Kiedy ciecz płynie w pionowej rurze, z powodu wnikania ciepła otoczenia, gęstość cieplna warstwy granicznej cieczy w pobliżu ściany rury maleje. Pod wpływem siły wyporu ciecz odwróci przepływ w górę, tworząc warstwę graniczną gorącej cieczy, podczas gdy zimna ciecz w środku płynie w dół, tworząc efekt konwekcji między nimi. Warstwa graniczna gorącej cieczy stopniowo gęstnieje wzdłuż kierunku głównego nurtu, aż całkowicie zablokuje płyn centralny i zatrzyma konwekcję. Następnie, ponieważ nie ma konwekcji, która odbierałaby ciepło, temperatura cieczy w gorącym obszarze szybko rośnie. Gdy temperatura cieczy osiągnie temperaturę nasycenia, zaczyna ona wrzeć i wytwarzać bąbelki. Bomba gazowa Zingle spowalnia unoszenie się bąbelków.

Ze względu na obecność pęcherzyków w pionowej rurze, reakcja lepkiej siły ścinającej pęcherzyka zmniejszy ciśnienie statyczne na dnie pęcherzyka, co z kolei spowoduje przegrzanie pozostałej cieczy, wytwarzając w ten sposób więcej pary, co z kolei obniży ciśnienie statyczne, więc wzajemne promowanie, do pewnego stopnia, wytworzy dużo pary. Zjawisko gejzeru, które jest nieco podobne do eksplozji, występuje, gdy ciecz, niosąca błysk pary, wyrzuca z powrotem do rurociągu. Pewna ilość pary, która nastąpiła wraz z cieczą wyrzuconą do górnej przestrzeni zbiornika, spowoduje gwałtowne zmiany w ogólnej temperaturze przestrzeni zbiornika, co spowoduje gwałtowne zmiany ciśnienia. Gdy wahania ciśnienia znajdują się w szczycie i dolinie ciśnienia, możliwe jest, że zbiornik znajdzie się w stanie ujemnego ciśnienia. Wpływ różnicy ciśnień doprowadzi do uszkodzenia konstrukcji systemu.

Po wybuchu pary ciśnienie w rurze gwałtownie spada, a ciecz kriogeniczna jest ponownie wtryskiwana do pionowej rury ze względu na działanie grawitacji. Ciecz o dużej prędkości wywoła wstrząs ciśnieniowy podobny do uderzenia wodnego, co ma duży wpływ na system, zwłaszcza na sprzęt kosmiczny.

Aby wyeliminować lub zmniejszyć szkody spowodowane zjawiskiem gejzeru, w zastosowaniu, z jednej strony, powinniśmy zwrócić uwagę na izolację systemu rurociągów, ponieważ inwazja ciepła jest główną przyczyną zjawiska gejzeru; Z drugiej strony, można zbadać kilka schematów: wtrysk obojętnego gazu nieskraplającego się, uzupełniający wtrysk cieczy kriogenicznej i rurociąg cyrkulacyjny. Istotą tych schematów jest przenoszenie nadmiaru ciepła cieczy kriogenicznej, unikanie gromadzenia się nadmiernego ciepła, aby zapobiec wystąpieniu zjawiska gejzeru.

W przypadku schematu wtrysku gazu obojętnego, hel jest zwykle używany jako gaz obojętny, a hel jest wtryskiwany do dolnej części rurociągu. Różnica ciśnień pary między cieczą a helem może być wykorzystana do masowego transferu pary produktu z cieczy do masy helu, tak aby odparować część kriogenicznej cieczy, pochłonąć ciepło z kriogenicznej cieczy i wytworzyć efekt przechłodzenia, zapobiegając w ten sposób gromadzeniu się nadmiernego ciepła. Ten schemat jest stosowany w niektórych kosmicznych systemach napełniania paliwem. Uzupełniające napełnianie ma na celu obniżenie temperatury kriogenicznej cieczy poprzez dodanie przechłodzonej kriogenicznej cieczy, podczas gdy schemat dodawania rurociągu cyrkulacyjnego ma na celu ustanowienie naturalnych warunków cyrkulacji między rurociągiem a zbiornikiem poprzez dodanie rurociągu, tak aby przenieść nadmiar ciepła w lokalnych obszarach i zniszczyć warunki do generowania gejzerów.

Czekamy na następny artykuł, w którym odpowiemy na inne pytania!

Sprzęt kriogeniczny HL

HL Cryogenic Equipment, założona w 1992 r., jest marką powiązaną z HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co.,Ltd. HL Cryogenic Equipment jest zaangażowana w projektowanie i produkcję kriogenicznych systemów rurowych z izolacją wysokopróżniową i powiązanego sprzętu pomocniczego, aby sprostać różnorodnym potrzebom klientów. Rura i elastyczny wąż izolowany próżniowo są wykonane z wysokiej próżni i wielowarstwowych wielowarstwowych specjalnych materiałów izolacyjnych i przechodzą przez szereg niezwykle rygorystycznych obróbek technicznych i obróbkę wysokopróżniową, która jest stosowana do przesyłu ciekłego tlenu, ciekłego azotu, ciekłego argonu, ciekłego wodoru, ciekłego helu, skroplonego gazu etylenowego LEG i skroplonego gazu ziemnego LNG.

Seria produktów rur z płaszczem próżniowym, węży z płaszczem próżniowym, zaworów z płaszczem próżniowym i separatorów faz w firmie HL Cryogenic Equipment Company, która przeszła szereg niezwykle rygorystycznych procesów obróbki technicznej, jest wykorzystywana do przesyłu ciekłego tlenu, ciekłego azotu, ciekłego argonu, ciekłego wodoru, ciekłego helu, LEG i LNG. Produkty te są serwisowane w sprzęcie kriogenicznym (np. zbiornikach kriogenicznych, naczyniach Dewara i chłodniach itp.) w branżach związanych z separacją powietrza, gazami, lotnictwem, elektroniką, nadprzewodnikami, układami scalonymi, montażem automatyki, żywnością i napojami, farmacją, szpitalnictwem, biobankami, gumą, produkcją nowych materiałów, inżynierią chemiczną, hutnictwem i stalą oraz badaniami naukowymi itp.