Fenomenul gheizerelor

Fenomenul gheizer se referă la fenomenul de erupție cauzat de lichidul criogenic transportat pe o conductă verticală lungă (referindu-se la raportul lungime-diametru care atinge o anumită valoare) datorită bulelor produse prin vaporizarea lichidului, iar polimerizarea dintre bule va avea loc odată cu creșterea numărului de bule, iar în final lichidul criogenic va fi inversat prin intrarea în conductă.

Gheizerele pot apărea atunci când debitul din conductă este scăzut, dar trebuie observate doar atunci când debitul se oprește.

Când lichidul criogenic curge în jos prin conducta verticală, acest proces este similar cu cel de prerăcire. Lichidul criogenic fierbe și se vaporizează din cauza căldurii, ceea ce este diferit de procesul de prerăcire! Cu toate acestea, căldura provine în principal din invazia mică de căldură ambientală, mai degrabă decât din capacitatea termică mai mare a sistemului în procesul de prerăcire. Prin urmare, stratul limită al lichidului cu o temperatură relativ ridicată se formează în apropierea peretelui tubului, mai degrabă decât în ​​apropierea peliculei de vapori. Când lichidul curge în conducta verticală, din cauza invaziei de căldură ambientală, densitatea termică a stratului limită al fluidului din apropierea peretelui conductei scade. Sub acțiunea flotabilității, fluidul va inversa curgerea ascendentă, formând stratul limită al fluidului fierbinte, în timp ce fluidul rece din centru curge în jos, formând efectul de convecție între cele două. Stratul limită al fluidului fierbinte se îngroașă treptat de-a lungul direcției curentului principal până când blochează complet fluidul central și oprește convecția. După aceea, deoarece nu există convecție care să elimine căldura, temperatura lichidului din zona fierbinte crește rapid. După ce temperatura lichidului atinge temperatura de saturație, acesta începe să fiarbă și să producă bule. Bomba cu gaz Zingle încetinește creșterea bulelor.

Datorită prezenței bulelor în conducta verticală, reacția forței de forfecare vâscoase a bulei va reduce presiunea statică din partea inferioară a acesteia, ceea ce, la rândul său, va supraîncălzi lichidul rămas, producând astfel mai mulți vapori, ceea ce, la rândul său, va reduce presiunea statică, astfel încât promovarea reciprocă, într-o anumită măsură, va produce o cantitate mare de vapori. Fenomenul unui gheizer, care este oarecum similar cu o explozie, apare atunci când un lichid, purtând un flux de abur, este ejectat înapoi în conductă. O anumită cantitate de vapori rezultată odată cu lichidul ejectat în spațiul superior al rezervorului va provoca schimbări dramatice ale temperaturii generale a spațiului rezervorului, rezultând schimbări dramatice ale presiunii. Când fluctuațiile de presiune sunt în vârf și vale, este posibil ca rezervorul să intre într-o stare de presiune negativă. Efectul diferenței de presiune va duce la deteriorarea structurală a sistemului.

După erupția de vapori, presiunea din conductă scade rapid, iar lichidul criogenic este reinjectat în conducta verticală sub efectul gravitației. Lichidul de mare viteză va produce un șoc de presiune similar loviturii de berbec, care are un impact mare asupra sistemului, în special asupra echipamentelor spațiale.

Pentru a elimina sau reduce daunele cauzate de fenomenul gheizer, în aplicație, pe de o parte, ar trebui să acordăm atenție izolației sistemului de conducte, deoarece invazia de căldură este cauza principală a fenomenului gheizer; pe de altă parte, pot fi studiate mai multe scheme: injecția de gaz inert fără condensare, injecția suplimentară de lichid criogenic și conducta de circulație. Esența acestor scheme este de a transfera excesul de căldură al lichidului criogenic, de a evita acumularea de căldură excesivă, astfel încât să se prevină apariția fenomenului gheizer.

Pentru schema de injecție a gazului inert, se folosește de obicei heliu ca gaz inert, iar heliul este injectat în partea de jos a conductei. Diferența de presiune de vapori dintre lichid și heliu poate fi utilizată pentru a realiza transferul de masă al vaporilor de produs din lichid în masa de heliu, astfel încât să se vaporizeze o parte din lichidul criogenic, să se absoarbă căldura din lichidul criogenic și să se producă un efect de suprarăcire, prevenind astfel acumularea excesivă de căldură. Această schemă este utilizată în unele sisteme de umplere cu propulsor spațial. Umplerea suplimentară are ca scop reducerea temperaturii lichidului criogenic prin adăugarea de lichid criogenic suprarăcit, în timp ce schema de adăugare a unei conducte de circulație are ca scop stabilirea unei condiții de circulație naturală între conductă și rezervor prin adăugarea unei conducte, astfel încât să se transfere excesul de căldură în zone locale și să se distrugă condițiile pentru generarea de gheizere.

Rămâneți la următorul articol pentru alte întrebări!

Echipamente criogenice HL

HL Cryogenic Equipment, fondată în 1992, este o marcă afiliată companiei HL Cryogenic Equipment Cryogenic Equipment Co., Ltd. HL Cryogenic Equipment se dedică proiectării și fabricării de sisteme de conducte criogenice izolate în vid înalt și echipamentelor de asistență aferente, pentru a satisface diversele nevoi ale clienților. Conducta și furtunul flexibil izolate în vid sunt construite din materiale izolate speciale multistrat și multi-screen, pentru vid înalt și trec printr-o serie de tratamente tehnice extrem de stricte și tratament în vid înalt, fiind utilizate pentru transferul de oxigen lichid, azot lichid, argon lichid, hidrogen lichid, heliu lichid, etilenă gazoasă lichefiată LEG și gaz natural lichefiat LNG.

Seria de produse Țevi cu Manta în Vid, Furtunuri cu Manta în Vid, Valve cu Manta în Vid și Separatoare de Faze ale companiei HL Cryogenic Equipment, care au trecut printr-o serie de tratamente tehnice extrem de stricte, sunt utilizate pentru transferul de oxigen lichid, azot lichid, argon lichid, hidrogen lichid, heliu lichid, LEG și GNL, iar aceste produse sunt utilizate pentru echipamente criogenice (de exemplu, rezervoare criogenice, recipiente Dewar și cutii frigorifice etc.) în industriile de separare a aerului, gaze, aviație, electronică, supraconductori, cipuri, asamblare automată, alimente și băuturi, farmacie, spitale, biobănci, cauciuc, inginerie chimică pentru fabricarea de materiale noi, fier și oțel și cercetare științifică etc.