Zjawisko gejzeru

Zjawisko gejzeru odnosi się do zjawiska erupcji spowodowanego transportem cieczy kriogenicznej w dół pionową długą rurą (odnoszącą się do stosunku długości do średnicy osiągającego określoną wartość) z powodu pęcherzyków powstałych w wyniku odparowania cieczy i polimeryzacji między pęcherzykami nastąpi wraz ze wzrostem pęcherzyków, a na koniec ciecz kriogeniczna zostanie wycofana z wejścia rury.

Gejzery mogą wystąpić, gdy natężenie przepływu w rurociągu jest niskie, ale należy je zauważyć dopiero po ustaniu przepływu.

Spływ cieczy kriogenicznej w dół pionowym rurociągiem przebiega podobnie do procesu wstępnego schładzania. Ciecz kriogeniczna zagotuje się i odparuje pod wpływem ciepła, co różni się od procesu wstępnego chłodzenia! Jednakże ciepło pochodzi głównie z niewielkiej inwazji ciepła z otoczenia, a nie z większej pojemności cieplnej systemu w procesie wstępnego chłodzenia. Dlatego w pobliżu ścianki rury tworzy się warstwa graniczna cieczy o stosunkowo wysokiej temperaturze, a nie warstwa pary. Gdy ciecz przepływa w rurze pionowej, w wyniku inwazji ciepła z otoczenia, gęstość cieplna warstwy granicznej płynu w pobliżu ścianki rury maleje. Pod wpływem wyporu płyn odwróci przepływ w górę, tworząc warstwę graniczną gorącego płynu, podczas gdy zimny płyn w środku przepływa w dół, tworząc efekt konwekcji między nimi. Warstwa graniczna gorącego płynu gęstnieje stopniowo wzdłuż kierunku strumienia, aż do całkowitego zablokowania płynu centralnego i zatrzymania konwekcji. Następnie, ponieważ nie ma konwekcji odbierającej ciepło, temperatura cieczy w gorącym obszarze szybko wzrasta. Gdy temperatura cieczy osiągnie temperaturę nasycenia, zaczyna wrzeć i wytwarzać pęcherzyki. Bomba gazowa zingle spowalnia powstawanie pęcherzyków.

Ze względu na obecność pęcherzyków w pionowej rurze, reakcja lepkiej siły ścinającej pęcherzyka spowoduje zmniejszenie ciśnienia statycznego na dnie pęcherzyka, co z kolei spowoduje przegrzanie pozostałej cieczy, wytwarzając w ten sposób więcej pary, co z kolei spowoduje obniżyć ciśnienie statyczne, więc wzajemna promocja w pewnym stopniu wytworzy dużo pary. Zjawisko gejzeru, przypominające nieco eksplozję, zachodzi, gdy ciecz niosąca błysk pary zostaje wyrzucona z powrotem do rurociągu. Pewna ilość oparów wyrzucona z cieczy do górnej przestrzeni zbiornika spowoduje dramatyczne zmiany w ogólnej temperaturze w przestrzeni zbiornika, co spowoduje dramatyczne zmiany ciśnienia. Gdy wahania ciśnienia występują w szczytach i dolinach ciśnienia, możliwe jest wprowadzenie zbiornika w stan podciśnienia. Wpływ różnicy ciśnień doprowadzi do uszkodzenia konstrukcji systemu.

Po erupcji pary ciśnienie w rurze gwałtownie spada, a ciecz kriogeniczna jest ponownie wtryskiwana do pionowej rury pod wpływem działania grawitacji. Płyn o dużej prędkości wywoła szok ciśnieniowy podobny do uderzenia wodnego, co ma ogromny wpływ na system, zwłaszcza na sprzęt kosmiczny.

Aby wyeliminować lub ograniczyć szkody powodowane przez zjawisko gejzerów, w zastosowaniu należy z jednej strony zwrócić uwagę na izolację systemu rurociągów, ponieważ inwazja ciepła jest pierwotną przyczyną zjawiska gejzeru; Z drugiej strony można zbadać kilka schematów: wtrysk obojętnego, nieskondensowanego gazu, dodatkowy wtrysk cieczy kriogenicznej i rurociąg cyrkulacyjny. Istotą tych schematów jest odprowadzenie nadmiaru ciepła cieczy kriogenicznej, unikanie gromadzenia się nadmiernego ciepła, tak aby zapobiec wystąpieniu zjawiska gejzeru.

W przypadku schematu wtrysku gazu obojętnego jako gaz obojętny zwykle stosuje się hel, który wtryskuje się w dno rurociągu. Różnicę ciśnienia pary między cieczą a helem można wykorzystać do przeniesienia masy pary produktu z cieczy do masy helu, aby odparować część cieczy kriogenicznej, pochłonąć ciepło z cieczy kriogenicznej i wywołać efekt przechłodzenia, zapobiegając w ten sposób gromadzeniu się nadmiernego ciepło. Schemat ten jest stosowany w niektórych kosmicznych systemach napełniania paliwem pędnym. Uzupełniające napełnianie ma na celu obniżenie temperatury cieczy kriogenicznej poprzez dodanie przechłodzonej cieczy kriogenicznej, natomiast schemat dodania rurociągu cyrkulacyjnego polega na ustanowieniu naturalnych warunków cyrkulacji pomiędzy rurociągiem a zbiornikiem poprzez dodanie rurociągu, tak aby przenieść nadmiar ciepła w lokalnych obszarach i zniszczyć warunki powstawania gejzerów.

Dostrojony do następnego artykułu w przypadku innych pytań！

Sprzęt kriogeniczny HL

Firma HL Cryogenic Equipment została założona w 1992 roku i jest marką stowarzyszoną z firmą HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co.,Ltd. Firma HL Cryogenic Equipment zajmuje się projektowaniem i produkcją systemu rurociągów kriogenicznych izolowanych pod wysokim ciśnieniem i powiązanym sprzętem pomocniczym, aby sprostać różnorodnym potrzebom klientów. Izolowana próżniowo rura i elastyczny wąż są zbudowane z wielowarstwowych, wielowarstwowych, specjalnych materiałów izolowanych o wysokiej próżni i przechodzą szereg niezwykle rygorystycznych obróbek technicznych oraz obróbkę w wysokiej próżni, która służy do przenoszenia ciekłego tlenu i ciekłego azotu , ciekły argon, ciekły wodór, ciekły hel, skroplony gaz etylenowy LEG i skroplony gaz ziemny LNG.

Seria produktów obejmująca rurę z płaszczem próżniowym, wąż z płaszczem próżniowym, zawór z płaszczem próżniowym i separator faz w firmie HL Cryogenic Equipment Company, która przeszła szereg niezwykle rygorystycznych obróbek technicznych, służy do przesyłania ciekłego tlenu, ciekłego azotu, ciekłego argonu, ciekły wodór, ciekły hel, LEG i LNG, a produkty te są serwisowane dla urządzeń kriogenicznych (np. zbiorników kriogenicznych, Dewara i coldboxów itp.) w branżach separacji powietrza, gazów, lotnictwa, elektroniki, nadprzewodników, chipów, montażu automatyki, żywności i napoje, apteka, szpital, biobank, guma, produkcja nowych materiałów, inżynieria chemiczna, żelazo i stal oraz badania naukowe itp.