Geysir-ilmiö

Geysir-ilmiöllä tarkoitetaan purkautumisilmiötä, jonka aiheuttaa kryogeenisen nesteen kulkeutuminen pystysuoraa pitkää putkea pitkin (viittaa pituuden ja halkaisijan suhteeseen, joka saavuttaa tietyn arvon) nesteen höyrystyessä syntyvien kuplien vuoksi. Kuplien välinen polymeroituminen tapahtuu kuplien lisääntyessä, ja lopulta kryogeeninen neste purkautuu putken sisäänkäynnistä.

Geysirejä voi esiintyä, kun virtausnopeus putkistossa on alhainen, mutta ne on huomioitava vasta, kun virtaus pysähtyy.

Kun kryogeeninen neste virtaa alaspäin pystysuorassa putkilinjassa, se muistuttaa esijäähdytysprosessia. Kryogeeninen neste kiehuu ja höyrystyy lämmön vaikutuksesta, mikä eroaa esijäähdytysprosessista! Lämpö tulee kuitenkin pääasiassa pienestä ympäristön lämmön tunkeutumisesta eikä suuremmasta järjestelmän lämpökapasiteetista esijäähdytysprosessissa. Siksi putken seinämän lähelle muodostuu suhteellisen korkean lämpötilan omaava nesteen rajakerros höyryfilmin sijaan. Kun neste virtaa pystysuorassa putkessa, ympäristön lämmön tunkeutumisen vuoksi putken seinämän lähellä olevan nesteen rajakerroksen lämpötiheys pienenee. Kelluvuuden vaikutuksesta nesteen virtaus kääntyy ylöspäin muodostaen kuuman nesteen rajakerroksen, kun taas keskellä oleva kylmä neste virtaa alaspäin muodostaen konvektiovaikutuksen näiden kahden välille. Kuuman nesteen rajakerros paksuuntuu vähitellen päävirran suuntaan, kunnes se tukkii kokonaan keskinesteen ja pysäyttää konvektion. Tämän jälkeen, koska lämpöä poistavaa konvektiota ei ole, nesteen lämpötila kuumalla alueella nousee nopeasti. Kun nesteen lämpötila saavuttaa kyllästyslämpötilan, se alkaa kiehua ja tuottaa kuplia. Zingle-kaasupommi hidastaa kuplien nousua.

Pystyputkessa olevien kuplien vuoksi kuplan viskoosin leikkausvoiman reaktio vähentää staattista painetta kuplan pohjalla, mikä puolestaan ​​saa jäljelle jääneen nesteen ylikuumenemaan, jolloin syntyy enemmän höyryä, mikä puolestaan ​​alentaa staattista painetta. Niinpä keskinäinen edistäminen tuottaa jossain määrin paljon höyryä. Geiserin ilmiö, joka on jonkin verran samanlainen kuin räjähdys, tapahtuu, kun höyrypurkausta kuljettava neste purkautuu takaisin putkistoon. Tietty määrä höyryä, joka seuraa säiliön yläosaan purkautuvan nesteen mukana, aiheuttaa dramaattisia muutoksia säiliötilan kokonaislämpötilassa, mikä johtaa dramaattisiin paineen muutoksiin. Kun paineenvaihtelu on paineen huippu- ja laaksoalueilla, säiliö voi joutua negatiiviseen paineeseen. Paine-eron vaikutus johtaa järjestelmän rakenteellisiin vaurioihin.

Höyryn purkauksen jälkeen putken paine laskee nopeasti ja kryogeeninen neste ruiskutetaan takaisin pystysuoraan putkeen painovoiman vaikutuksesta. Nopeasti virtaava neste aiheuttaa paineiskun, joka muistuttaa vesivasaraa ja jolla on suuri vaikutus järjestelmään, erityisesti avaruuslaitteisiin.

Geysir-ilmiön aiheuttamien haittojen poistamiseksi tai vähentämiseksi sovelluksessa on kiinnitettävä huomiota putkistojärjestelmän eristykseen, koska lämmön tunkeutuminen on geysir-ilmiön perimmäinen syy. Toisaalta voidaan tutkia useita järjestelmiä: inertin, tiivistymättömän kaasun injektointia, kryogeenisen nesteen lisäinjektiota ja kiertoputkistoa. Näiden järjestelmien ydin on siirtää kryogeenisen nesteen ylimääräinen lämpö, ​​välttää liiallisen lämmön kertyminen ja siten estää geysir-ilmiön esiintyminen.

Inerttikaasun ruiskutusjärjestelmässä heliumia käytetään yleensä inerttinä kaasuna, ja helium ruiskutetaan putkiston pohjalle. Nesteen ja heliumin välistä höyrynpaine-eroa voidaan käyttää tuotehöyryn massansiirtoon nesteestä heliumassaan, jolloin osa kryogeenisestä nesteestä höyrystyy, kryogeenisestä nesteestä absorboituu lämpöä ja syntyy ylijäähdytysvaikutus, mikä estää liiallisen lämmön kertymisen. Tätä menetelmää käytetään joissakin avaruuspolttoaineiden täyttöjärjestelmissä. Lisätäytöllä alennetaan kryogeenisen nesteen lämpötilaa lisäämällä alijäähdytettyä kryogeenistä nestettä, kun taas kiertoputkiston lisäämismenetelmällä luodaan luonnollinen kierto putkiston ja säiliön välille lisäämällä putkistoa, jolloin ylimääräinen lämpö siirtyy paikallisesti ja geysirien muodostumisen olosuhteet tuhoutuvat.

Katsotaanpa muita kysymyksiä seuraavasta artikkelista!

HL Kryogeeniset laitteet

Vuonna 1992 perustettu HL Cryogenic Equipment on HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd.:n sidosryhmä. HL Cryogenic Equipment on sitoutunut suunnittelemaan ja valmistamaan korkeavakuumieristettyjä kryogeenisiä putkistoja ja niihin liittyviä tukilaitteita asiakkaiden erilaisten tarpeiden täyttämiseksi. Tyhjiöeristetyt putket ja joustavat letkut on valmistettu korkeavakuumi- ja monikerroksisista moniseulaeristetyistä materiaaleista, ja ne käyvät läpi useita erittäin tiukkoja teknisiä käsittelyjä ja korkeavakuumikäsittelyä, joita käytetään nestemäisen hapen, nestemäisen typen, nestemäisen argonin, nestemäisen vedyn, nestemäisen heliumin, nesteytetyn etyleenikaasun (LEG) ja nesteytetyn maakaasun (LNG) siirtämiseen.

HL Cryogenic Equipment Companyn tyhjiövaippaputkien, tyhjiöletkujen, tyhjiöventtiilien ja faasierottimien tuotesarja, joka on käynyt läpi sarjan erittäin tiukkoja teknisiä käsittelyjä, on tarkoitettu nestemäisen hapen, nestemäisen typen, nestemäisen argonin, nestemäisen vedyn, nestemäisen heliumin, LEG:n ja LNG:n siirtoon. Näitä tuotteita huolletaan kryogeenisissä laitteissa (esim. kryogeeniset säiliöt, dewar-säiliöt ja kylmälaatikot jne.) ilmanerotus-, kaasu-, ilmailu-, elektroniikka-, suprajohde-, siru-, automaatiokokoonpano-, elintarvike- ja juoma-, apteekki-, sairaala-, biopankki-, kumi-, uusien materiaalien valmistus-, kemiantekniikan, rauta- ja terästeollisuuden sekä tieteellisen tutkimuksen jne. aloilla.