Феномен гейзера

Феномен гейзера відноситься до явища виверження, спричиненого транспортуванням кріогенної рідини вниз по вертикальній довгій трубі (відношення довжини до діаметра досягає певного значення) через бульбашки, утворені випаровуванням рідини, і полімеризацію між бульбашками. відбуватиметься зі збільшенням бульбашок, і, нарешті, кріогенна рідина буде виведена з входу в трубу.

Гейзери можуть виникати при низькій швидкості потоку в трубопроводі, але помічати їх потрібно тільки тоді, коли потік припиняється.

Коли кріогенна рідина стікає по вертикальному трубопроводу, це схоже на процес попереднього охолодження. Кріогенна рідина буде кипіти і випаровуватися через тепло, що відрізняється від процесу попереднього охолодження! Однак тепло в основному надходить від невеликого проникнення тепла навколишнього середовища, а не від більшої теплоємності системи в процесі попереднього охолодження. Тому біля стінки трубки утворюється прикордонний шар рідини з відносно високою температурою, а не парова плівка. Коли рідина тече у вертикальній трубі, через вторгнення тепла навколишнього середовища теплова щільність прикордонного шару рідини біля стінки труби зменшується. Під дією плавучості рідина змінює висхідний потік, утворюючи прикордонний шар гарячої рідини, тоді як холодна рідина в центрі тече вниз, утворюючи ефект конвекції між ними. Граничний шар гарячої рідини поступово потовщується вздовж основного потоку, поки він повністю не перекриє центральну рідину та не припинить конвекцію. Після цього, оскільки немає конвекції, яка б відводила тепло, температура рідини в гарячій зоні швидко підвищується. Після того як температура рідини досягає температури насичення, вона починає кипіти і виробляти бульбашки. Газова бомба з дзвінком уповільнює зростання бульбашок.

Через наявність бульбашок у вертикальній трубі реакція сили в’язкого зсуву бульбашки зменшить статичний тиск на дні бульбашки, що, у свою чергу, призведе до перегріву рідини, що залишилася, утворюючи більше пари, яка, у свою чергу, призведе до перегріву рідини. зробити статичний тиск нижчим, тому взаємне просування певною мірою призведе до утворення великої кількості пари. Феномен гейзера, який чимось схожий на вибух, виникає, коли рідина, несучи спалах пари, викидається назад у трубопровід. Певна кількість пари, що виділяється разом із рідиною, що викидається у верхній простір резервуара, спричинить різкі зміни загальної температури в просторі резервуару, що призведе до різких змін тиску. Коли коливання тиску відбувається в піку та впадині тиску, можна перевести резервуар у стан негативного тиску. Вплив різниці тиску призведе до структурного пошкодження системи.

Після викиду пари тиск у трубі швидко падає, і кріогенна рідина знову закачується у вертикальну трубу завдяки дії сили тяжіння. Висока швидкість рідини викличе удар тиску, подібний до гідроудару, який має великий вплив на систему, особливо на космічне обладнання.

Щоб усунути або зменшити шкоду, спричинену явищем гейзера, у застосуванні, з одного боку, ми повинні звернути увагу на ізоляцію системи трубопроводу, оскільки вторгнення тепла є основною причиною явища гейзера; З іншого боку, можна вивчити декілька схем: закачування інертного неконденсаційного газу, додаткове закачування кріогенної рідини та циркуляційний трубопровід. Суть цих схем полягає в тому, щоб передати надлишок тепла кріогенної рідини, уникнути накопичення надлишкового тепла, щоб запобігти виникненню гейзерного явища.

Для схеми закачування інертного газу в якості інертного газу зазвичай використовується гелій, а гелій закачується в нижню частину трубопроводу. Різниця тиску пари між рідиною та гелієм може бути використана для перенесення маси пари продукту з рідини на масу гелію, щоб випаровувати частину кріогенної рідини, поглинати тепло від кріогенної рідини та створювати ефект переохолодження, таким чином запобігаючи накопиченню надмірної кількості рідини. тепло. Ця схема використовується в деяких системах заправки космічного палива. Додаткове заповнення полягає в зниженні температури кріогенної рідини шляхом додавання переохолодженої кріогенної рідини, тоді як схема додавання циркуляційного трубопроводу полягає у встановленні умов природної циркуляції між трубопроводом і резервуаром шляхом додавання трубопроводу, щоб передати надлишкове тепло в локальних областях і знищити умови для утворення гейзерів.

Налаштуйтеся на наступну статтю для інших питань!

Кріогенне обладнання HL

HL Cryogenic Equipment, яка була заснована в 1992 році, є брендом, афілійованим з HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd. HL Cryogenic Equipment займається розробкою та виробництвом кріогенної системи трубопроводів із високою вакуумною ізоляцією та відповідного допоміжного обладнання для задоволення різноманітних потреб клієнтів. Труба з вакуумною ізоляцією та гнучкий шланг виготовлені з високого вакууму та багатошарових багатоекранних спеціальних ізоляційних матеріалів і проходять серію надзвичайно суворих технічних обробок та високовакуумну обробку, яка використовується для передачі рідкого кисню, рідкого азоту рідкий аргон, рідкий водень, рідкий гелій, скраплений газ етилен LEG і скраплений природний газ LNG.

Серія продуктів з вакуумною сорочкою, шланг з вакуумною сорочкою, клапан з вакуумною сорочкою та фазовий сепаратор компанії HL Cryogenic Equipment Company, які пройшли серію надзвичайно суворих технічних обробок, використовуються для передачі рідкого кисню, рідкого азоту, рідкого аргону, рідкий водень, рідкий гелій, LEG та LNG, і ці продукти обслуговуються для кріогенного обладнання (наприклад, кріогенних резервуарів, сосудів Дьюара та холодних боксів тощо) у промисловості розділення повітря, газів, авіації, електроніки, надпровідників, чіпів, збірки автоматизації, харчової та напої, фармація, лікарня, біобанк, гума, виробництво нових матеріалів, хімічна інженерія, залізо та сталь, наукові дослідження тощо.