Fenómeno do géiser

O fenómeno do géiser refírese ao fenómeno de erupción causado polo transporte de líquido crioxénico por unha tubaxe vertical longa (referíndose á relación lonxitude-diámetro que alcanza un certo valor) debido ás burbullas producidas pola vaporización do líquido, e a polimerización entre as burbullas ocorrerá co aumento das burbullas, e finalmente o líquido crioxénico sairá pola entrada da tubaxe.

Os géiseres poden aparecer cando o caudal na tubaxe é baixo, pero só hai que notalos cando o fluxo se detén.

Cando o líquido crioxénico flúe cara abaixo na tubaxe vertical, é similar ao proceso de prearrefriamento. O líquido crioxénico ferve e vaporízase debido á calor, o que é diferente do proceso de prearrefriamento! Non obstante, a calor provén principalmente da pequena invasión de calor ambiental, en lugar da maior capacidade calorífica do sistema no proceso de prearrefriamento. Polo tanto, a capa límite do líquido con temperatura relativamente alta fórmase preto da parede do tubo, en lugar da película de vapor. Cando o líquido flúe na tubaxe vertical, debido á invasión de calor ambiental, a densidade térmica da capa límite do fluído preto da parede da tubaxe diminúe. Baixo a acción da flotabilidade, o fluído inverte o fluxo ascendente, formando a capa límite do fluído quente, mentres que o fluído frío no centro flúe cara abaixo, formando o efecto de convección entre os dous. A capa límite do fluído quente engrosa gradualmente ao longo da dirección da corrente principal ata que bloquea completamente o fluído central e detén a convección. Despois diso, debido a que non hai convección para eliminar a calor, a temperatura do líquido na zona quente aumenta rapidamente. Despois de que a temperatura do líquido alcance a temperatura de saturación, comeza a ferver e a producir burbullas. A bomba de gas zingle ralentiza a subida das burbullas.

Debido á presenza de burbullas na tubaxe vertical, a reacción da forza de cizallamento viscosa da burbulla reducirá a presión estática no fondo da burbulla, o que á súa vez fará que o líquido restante se sobrequente, producindo así máis vapor, o que á súa vez fará que a presión estática sexa menor, polo que a promoción mutua, ata certo punto, producirá moito vapor. O fenómeno dun géiser, que é algo similar a unha explosión, ocorre cando un líquido, que leva un flash de vapor, se expulsa de volta á tubaxe. Unha certa cantidade de vapor que se produce co líquido expulsado ao espazo superior do tanque provocará cambios drásticos na temperatura xeral do espazo do tanque, o que resultará en cambios drásticos na presión. Cando a flutuación da presión está no pico e no val da presión, é posible que o tanque entre nun estado de presión negativa. O efecto da diferenza de presión provocará danos estruturais no sistema.

Despois da erupción de vapor, a presión na tubaxe diminúe rapidamente e o líquido crioxénico volve inxectarse na tubaxe vertical debido ao efecto da gravidade. O líquido a alta velocidade producirá un choque de presión similar ao golpe de ariete, que ten un grande impacto no sistema, especialmente no equipo espacial.

Para eliminar ou reducir os danos causados ​​polo fenómeno do géiser, na aplicación, por unha banda, debemos prestar atención ao illamento do sistema de tubaxes, porque a invasión de calor é a causa principal do fenómeno do géiser; por outra banda, pódense estudar varios esquemas: inxección de gas inerte non condensante, inxección suplementaria de líquido crioxénico e tubaxe de circulación. A esencia destes esquemas é transferir o exceso de calor do líquido crioxénico, evitar a acumulación de calor excesiva, para así previr a aparición do fenómeno do géiser.

Para o esquema de inxección de gas inerte, o helio adoita empregarse como gas inerte e o helio inxéctase na parte inferior da tubaxe. A diferenza de presión de vapor entre o líquido e o helio pódese aproveitar para realizar unha transferencia de masa do vapor do produto do líquido á masa de helio, para vaporizar parte do líquido crioxénico, absorber a calor do líquido crioxénico e producir un efecto de sobrearrefriamento, evitando así a acumulación de calor excesiva. Este esquema utilízase nalgúns sistemas de recheo de propelente espacial. O recheo suplementario ten como obxectivo reducir a temperatura do líquido crioxénico engadindo líquido crioxénico superenfriado, mentres que o esquema de engadir tubaxe de circulación ten como obxectivo establecer unha condición de circulación natural entre a tubaxe e o tanque engadindo tubaxe, para transferir o exceso de calor en áreas locais e destruír as condicións para a xeración de géiseres.

Atentos ao seguinte artigo para outras preguntas!

Equipos crioxénicos HL

HL Cryogenic Equipment, fundada en 1992, é unha marca afiliada a HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd. HL Cryogenic Equipment dedícase ao deseño e fabricación de sistemas de tubaxes crioxénicas illadas de alto baleiro e equipos de apoio relacionados para satisfacer as diversas necesidades dos clientes. A tubaxe illada ao baleiro e a mangueira flexible están construídas con materiais illados especiais de alto baleiro e multicapa multipantalla, e pasan por unha serie de tratamentos técnicos extremadamente rigorosos e tratamento de alto baleiro, que se utilizan para transferir osíxeno líquido, nitróxeno líquido, argón líquido, hidróxeno líquido, helio líquido, gas etileno licuado LEG e gas natural licuado GNL.

A serie de produtos de tubos con camisa de baleiro, mangueiras con camisa de baleiro, válvulas con camisa de baleiro e separadores de fases da empresa HL Cryogenic Equipment, que pasaron por unha serie de tratamentos técnicos extremadamente estritos, utilízanse para a transferencia de osíxeno líquido, nitróxeno líquido, argón líquido, hidróxeno líquido, helio líquido, LEG e GNL, e estes produtos reciben servizo para equipos crioxénicos (por exemplo, tanques crioxénicos, depósitos Dewar e caixas frías, etc.) en industrias de separación de aire, gases, aviación, electrónica, supercondutores, chips, montaxe automatizada, alimentos e bebidas, farmacia, hospitais, biobancos, caucho, fabricación de novos materiais, enxeñaría química, ferro e aceiro e investigación científica, etc.