Явление гейзера

Под феноменом гейзера понимается явление извержения, вызванное транспортировкой криогенной жидкости по вертикальной длинной трубе (имеется в виду, что отношение длины к диаметру достигает определенного значения) из-за пузырьков, образующихся при испарении жидкости, а полимеризация между пузырьками будет происходить с увеличением количества пузырьков, и в конечном итоге криогенная жидкость будет выброшена из входа в трубу.

Гейзеры могут возникать при низкой скорости потока в трубопроводе, но их следует замечать только тогда, когда поток прекращается.

Когда криогенная жидкость течет вниз по вертикальному трубопроводу, это похоже на процесс предварительного охлаждения. Криогенная жидкость будет кипеть и испаряться из-за тепла, что отличается от процесса предварительного охлаждения! Однако тепло в основном поступает из-за небольшого проникновения тепла окружающей среды, а не из-за большей теплоемкости системы в процессе предварительного охлаждения. Поэтому пограничный слой жидкости с относительно высокой температурой образуется около стенки трубы, а не паровая пленка. Когда жидкость течет по вертикальной трубе, из-за проникновения тепла окружающей среды тепловая плотность пограничного слоя жидкости около стенки трубы уменьшается. Под действием плавучести жидкость будет обращать восходящий поток, образуя пограничный слой горячей жидкости, в то время как холодная жидкость в центре течет вниз, образуя эффект конвекции между ними. Пограничный слой горячей жидкости постепенно утолщается вдоль направления основного потока, пока он полностью не заблокирует центральную жидкость и не остановит конвекцию. После этого, поскольку нет конвекции, отводящей тепло, температура жидкости в горячей области быстро повышается. После того, как температура жидкости достигает температуры насыщения, она начинает кипеть и образовывать пузырьки. Газовая бомба Зингла замедляет подъем пузырьков.

Из-за наличия пузырьков в вертикальной трубе реакция вязкой сдвиговой силы пузырька снизит статическое давление в нижней части пузырька, что в свою очередь приведет к перегреву оставшейся жидкости, тем самым производя больше пара, что в свою очередь сделает статическое давление ниже, поэтому взаимное продвижение, в определенной степени, произведет много пара. Явление гейзера, которое несколько похоже на взрыв, происходит, когда жидкость, неся вспышку пара, выбрасывается обратно в трубопровод. Определенное количество пара, вытекающего из жидкости, выброшенной в верхнее пространство резервуара, вызовет резкие изменения общей температуры пространства резервуара, что приведет к резким изменениям давления. Когда колебание давления находится в пике и впадине давления, можно привести резервуар в состояние отрицательного давления. Влияние разницы давления приведет к структурному повреждению системы.

После выброса пара давление в трубе быстро падает, и криогенная жидкость под действием силы тяжести снова закачивается в вертикальную трубу. Высокоскоростная жидкость создаст удар давления, похожий на гидравлический удар, который оказывает большое влияние на систему, особенно на космическое оборудование.

Для того чтобы устранить или уменьшить вред, наносимый явлением гейзера, при применении, с одной стороны, следует обратить внимание на изоляцию трубопроводной системы, поскольку проникновение тепла является первопричиной явления гейзера; с другой стороны, можно изучить несколько схем: закачка инертного неконденсирующегося газа, дополнительная закачка криогенной жидкости и циркуляционный трубопровод. Суть этих схем заключается в передаче избыточного тепла криогенной жидкости, избежании накопления избыточного тепла, чтобы предотвратить возникновение явления гейзера.

Для схемы впрыска инертного газа в качестве инертного газа обычно используется гелий, который впрыскивается в нижнюю часть трубопровода. Разность давлений паров между жидкостью и гелием может быть использована для осуществления массопереноса паров продукта из жидкости в массу гелия, чтобы испарить часть криогенной жидкости, поглотить тепло из криогенной жидкости и произвести эффект переохлаждения, тем самым предотвращая накопление избыточного тепла. Эта схема используется в некоторых системах заправки космического топлива. Дополнительное заполнение заключается в снижении температуры криогенной жидкости путем добавления переохлажденной криогенной жидкости, в то время как схема добавления циркуляционного трубопровода заключается в создании естественного условия циркуляции между трубопроводом и баком путем добавления трубопровода, чтобы передавать избыточное тепло в локальных областях и уничтожать условия для образования гейзеров.

Настроен на следующую статью для других вопросов！

Криогенное оборудование HL

HL Cryogenic Equipment, основанная в 1992 году, является брендом, аффилированным с HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co.,Ltd. HL Cryogenic Equipment занимается проектированием и производством высоковакуумной криогенной трубопроводной системы и соответствующего вспомогательного оборудования для удовлетворения различных потребностей клиентов. Вакуумная изоляция трубы и гибкого шланга изготавливаются из высоковакуумных и многослойных многоэкранных специальных изоляционных материалов и проходят ряд чрезвычайно строгих технических обработок и высоковакуумной обработки, которая используется для передачи жидкого кислорода, жидкого азота, жидкого аргона, жидкого водорода, жидкого гелия, сжиженного этиленового газа LEG и сжиженного природного газа LNG.

Серия продукции компании HL Cryogenic Equipment Company, включающая трубы с вакуумной рубашкой, шланги с вакуумной рубашкой, клапаны с вакуумной рубашкой и фазовые сепараторы, прошедшие ряд чрезвычайно строгих технических обработок, используется для транспортировки жидкого кислорода, жидкого азота, жидкого аргона, жидкого водорода, жидкого гелия, LEG и СПГ. Эта продукция обслуживается для криогенного оборудования (например, криогенных резервуаров, сосудов Дьюара и холодильных боксов и т. д.) в отраслях разделения воздуха, газовой промышленности, авиации, электроники, сверхпроводниковой промышленности, производства микросхем, автоматизированной сборки, пищевой промышленности, фармацевтики, больниц, биобанков, резины, производства новых материалов, химической инженерии, черной металлургии, научных исследований и т. д.