Fenomén gejzírov

Fenomén gejzíru sa vzťahuje na erupčný jav spôsobený prúdením kryogénnej kvapaliny pozdĺž dlhého vertikálneho potrubia (čo sa vzťahuje na pomer dĺžky k priemeru, ktorý dosiahne určitú hodnotu) v dôsledku bublín vznikajúcich odparovaním kvapaliny. S rastúcim počtom bublín dochádza k polymerácii medzi bublinami a nakoniec sa kryogénna kvapalina vytlačí z potrubia.

Gejzíry sa môžu vyskytnúť, keď je prietok v potrubí nízky, ale je potrebné si ich všimnúť až vtedy, keď sa prietok zastaví.

Keď kryogénna kvapalina prúdi vertikálnym potrubím, je to podobné ako pri predchladení. Kryogénna kvapalina v dôsledku tepla vrie a odparuje sa, čo sa líši od procesu predchladenia! Teplo však pochádza najmä z malého vniknutia tepla z okolia, a nie z väčšej tepelnej kapacity systému v procese predchladenia. Preto sa v blízkosti steny rúry vytvára hraničná vrstva kvapaliny s relatívne vysokou teplotou, a nie z parného filmu. Keď kvapalina prúdi vertikálnym potrubím, v dôsledku vniknutia tepla z okolia sa tepelná hustota hraničnej vrstvy kvapaliny v blízkosti steny rúry znižuje. Pôsobením vztlaku sa kvapalina obráti smerom nahor a vytvorí hraničnú vrstvu horúcej kvapaliny, zatiaľ čo studená kvapalina v strede prúdi smerom nadol a vytvára konvekčný efekt medzi nimi. Hraničná vrstva horúcej kvapaliny postupne zhustne pozdĺž smeru hlavného prúdu, až kým úplne neblokuje centrálnu kvapalinu a nezastaví konvekciu. Potom, pretože nedochádza k odvádzaniu tepla, teplota kvapaliny v horúcej oblasti rýchlo stúpa. Keď teplota kvapaliny dosiahne teplotu nasýtenia, začne vrieť a vytvárať bubliny. Plynová bomba Zingle spomaľuje stúpanie bublín.

V dôsledku prítomnosti bublín vo vertikálnom potrubí reakcia viskóznej šmykovej sily bubliny zníži statický tlak v spodnej časti bubliny, čo následne spôsobí prehriatie zostávajúcej kvapaliny, čím sa vytvorí viac pary, ktorá následne zníži statický tlak, takže vzájomné šírenie do určitej miery vytvorí veľa pary. Fenomén gejzíru, ktorý je trochu podobný výbuchu, nastáva, keď kvapalina, ktorá so sebou nesie záblesk pary, vyvrhne späť do potrubia. Určité množstvo pary, ktoré vznikne s kvapalinou vyvrhnutou do horného priestoru nádrže, spôsobí dramatické zmeny celkovej teploty v priestore nádrže, čo má za následok dramatické zmeny tlaku. Keď je kolísanie tlaku na vrchole a údolí, je možné, že sa nádrž dostane do stavu podtlaku. Vplyv tlakového rozdielu povedie k štrukturálnemu poškodeniu systému.

Po úniku pary tlak v potrubí prudko klesne a kryogénna kvapalina sa v dôsledku gravitácie opäť vstrekne do vertikálneho potrubia. Vysokorýchlostná kvapalina vyvolá tlakový šok podobný vodnému rázu, ktorý má veľký vplyv na systém, najmä na vesmírne zariadenia.

Aby sa eliminovali alebo znížili škody spôsobené gejzírovým javom, pri jeho aplikácii by sme mali na jednej strane venovať pozornosť izolácii potrubného systému, pretože prenikanie tepla je hlavnou príčinou gejzírového javu. Na druhej strane je možné študovať niekoľko schém: vstrekovanie inertného nekondenzujúceho plynu, doplnkové vstrekovanie kryogénnej kvapaliny a cirkulačné potrubie. Podstatou týchto schém je odvádzať prebytočné teplo kryogénnej kvapaliny, zabrániť hromadeniu nadmerného tepla a tak predísť vzniku gejzírového javu.

V schéme vstrekovania inertného plynu sa ako inertný plyn zvyčajne používa hélium, ktoré sa vstrekuje do spodnej časti potrubia. Rozdiel tlaku pár medzi kvapalinou a héliom sa môže využiť na prenos hmoty pary produktu z kvapaliny do hmoty hélia, čím sa odparí časť kryogénnej kvapaliny, absorbuje teplo z kryogénnej kvapaliny a vytvorí sa efekt podchladenia, čím sa zabráni hromadeniu nadmerného tepla. Táto schéma sa používa v niektorých systémoch plnenia vesmírnych pohonných hmôt. Doplnkové plnenie slúži na zníženie teploty kryogénnej kvapaliny pridaním podchladenej kryogénnej kvapaliny, zatiaľ čo schéma pridania cirkulačného potrubia slúži na vytvorenie prirodzeného cirkulačného stavu medzi potrubím a nádržou pridaním potrubia, aby sa lokálne prenieslo prebytočné teplo a zničili podmienky pre vznik gejzírov.

Pre ďalšie otázky čítajte ďalší článok!

Kryogénne zariadenia HL

Spoločnosť HL Cryogenic Equipment, založená v roku 1992, je značkou pridruženou k spoločnosti HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd. Spoločnosť HL Cryogenic Equipment sa zaväzuje navrhovať a vyrábať vysokovákuovo izolované kryogénne potrubné systémy a súvisiace podporné zariadenia, aby spĺňala rôzne potreby zákazníkov. Vákuovo izolované potrubie a flexibilné hadice sú vyrobené z vysokovákuových a viacvrstvových špeciálnych izolačných materiálov a prechádzajú sériou mimoriadne prísnych technických úprav a vysokovákuového spracovania, ktoré sa používajú na prenos kvapalného kyslíka, kvapalného dusíka, kvapalného argónu, kvapalného vodíka, kvapalného hélia, kvapalného etylénu (LEG) a kvapalného prírodného plynu LNG.

Produktová rada vákuovo opláštených rúrok, vákuovo opláštených hadíc, vákuovo opláštených ventilov a fázových separátorov od spoločnosti HL Cryogenic Equipment Company, ktorá prešla sériou mimoriadne prísnych technických úprav, sa používa na prenos kvapalného kyslíka, kvapalného dusíka, kvapalného argónu, kvapalného vodíka, kvapalného hélia, LEG a LNG a tieto produkty sa servisujú pre kryogénne zariadenia (napr. kryogénne nádrže, Dewarove nádoby a chladiace boxy atď.) v odvetviach separácie vzduchu, plynov, letectva, elektroniky, supravodičov, čipov, automatizačnej montáže, potravinárstva a nápojov, farmácie, nemocníc, biobanky, gumy, výroby nových materiálov, chemického inžinierstva, železa a ocele a vedeckého výskumu atď.