Fenomen del guèiser

El fenomen del guèiser es refereix al fenomen d'erupció causat pel líquid criogènic que es transporta per la canonada vertical llarga (es refereix a la relació longitud-diàmetre que arriba a un cert valor) a causa de les bombolles produïdes per la vaporització del líquid, i la polimerització entre les bombolles es produirà amb l'augment de les bombolles, i finalment el líquid criogènic s'invertirà fora de l'entrada de la canonada.

Els guèisers poden aparèixer quan el cabal a la canonada és baix, però només s'han de notar quan el flux s'atura.

Quan el líquid criogènic flueix cap avall per la canonada vertical, és similar al procés de prerefredament. El líquid criogènic bullirà i s'evaporarà a causa de la calor, cosa que és diferent del procés de prerefredament! Tanmateix, la calor prové principalment de la petita invasió de calor ambiental, en lloc de la major capacitat calorífica del sistema en el procés de prerefredament. Per tant, la capa límit del líquid amb una temperatura relativament alta es forma a prop de la paret del tub, en lloc de la pel·lícula de vapor. Quan el líquid flueix per la canonada vertical, a causa de la invasió de calor ambiental, la densitat tèrmica de la capa límit del fluid a prop de la paret de la canonada disminueix. Sota l'acció de la flotabilitat, el fluid invertirà el flux ascendent, formant la capa límit del fluid calent, mentre que el fluid fred del centre flueix cap avall, formant l'efecte de convecció entre els dos. La capa límit del fluid calent s'espesseix gradualment al llarg de la direcció del corrent principal fins que bloqueja completament el fluid central i atura la convecció. Després d'això, com que no hi ha convecció per eliminar la calor, la temperatura del líquid a la zona calenta augmenta ràpidament. Després que la temperatura del líquid arribi a la temperatura de saturació, comença a bullir i a produir bombolles. La bomba de gas zingle alenteix l'ascens de les bombolles.

A causa de la presència de bombolles a la canonada vertical, la reacció de la força de cisallament viscosa de la bombolla reduirà la pressió estàtica a la part inferior de la bombolla, cosa que al seu torn farà que el líquid restant s'escalfi, produint així més vapor, que al seu torn farà que la pressió estàtica disminueixi, de manera que la promoció mútua, fins a cert punt, produirà molt vapor. El fenomen d'un guèiser, que és una mica similar a una explosió, es produeix quan un líquid, que porta un flaix de vapor, s'ejecta de nou a la canonada. Una certa quantitat de vapor que es produeix amb el líquid expulsat a l'espai superior del tanc provocarà canvis dràstics en la temperatura general de l'espai del tanc, donant lloc a canvis importants en la pressió. Quan la fluctuació de pressió es troba en el pic i la vall de la pressió, és possible que el tanc entri en un estat de pressió negativa. L'efecte de la diferència de pressió provocarà danys estructurals al sistema.

Després de l'erupció de vapor, la pressió a la canonada baixa ràpidament i el líquid criogènic es reinjecta a la canonada vertical a causa de l'efecte de la gravetat. El líquid d'alta velocitat produirà un xoc de pressió similar al cop d'ariet, que té un gran impacte en el sistema, especialment en l'equip espacial.

Per tal d'eliminar o reduir els danys causats pel fenomen del guèiser, en l'aplicació, d'una banda, hem de prestar atenció a l'aïllament del sistema de canonades, ja que la invasió de calor és la causa principal del fenomen del guèiser; d'altra banda, es poden estudiar diversos esquemes: injecció de gas inert no condensant, injecció suplementària de líquid criogènic i canonada de circulació. L'essència d'aquests esquemes és transferir l'excés de calor del líquid criogènic, evitar l'acumulació de calor excessiva, per tal de prevenir l'aparició del fenomen del guèiser.

Per a l'esquema d'injecció de gas inert, normalment s'utilitza heli com a gas inert, i l'heli s'injecta a la part inferior de la canonada. La diferència de pressió de vapor entre el líquid i l'heli es pot utilitzar per fer una transferència de massa del vapor del producte del líquid a la massa d'heli, per tal de vaporitzar part del líquid criogènic, absorbir la calor del líquid criogènic i produir un efecte de sobrerefredament, evitant així l'acumulació de calor excessiva. Aquest esquema s'utilitza en alguns sistemes d'ompliment de propulsor espacial. L'ompliment suplementari consisteix a reduir la temperatura del líquid criogènic afegint líquid criogènic superrefredat, mentre que l'esquema d'afegir una canonada de circulació consisteix a establir una condició de circulació natural entre la canonada i el tanc afegint una canonada, per tal de transferir l'excés de calor a les zones locals i destruir les condicions per a la generació de guèisers.

Atenció al següent article per a altres preguntes!

Equipament criogènic HL

HL Cryogenic Equipment, fundada el 1992, és una marca afiliada a HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd. HL Cryogenic Equipment es compromet amb el disseny i la fabricació del sistema de canonades criogèniques aïllades d'alt buit i els equips de suport relacionats per satisfer les diverses necessitats dels clients. La canonada aïllada al buit i la mànega flexible estan construïdes amb materials aïllats especials d'alt buit i multicapa multipantalla, i passen per una sèrie de tractaments tècnics extremadament estrictes i tractament d'alt buit, que s'utilitza per a la transferència d'oxigen líquid, nitrogen líquid, argó líquid, hidrogen líquid, heli líquid, gas etilè liquat LEG i gas natural liquat GNL.

La sèrie de productes de canonades amb jaqueta de buit, mànegues amb jaqueta de buit, vàlvules amb jaqueta de buit i separadors de fases de HL Cryogenic Equipment Company, que han passat per una sèrie de tractaments tècnics extremadament estrictes, s'utilitzen per a la transferència d'oxigen líquid, nitrogen líquid, argó líquid, hidrogen líquid, heli líquid, LEG i GNL, i aquests productes es reparteixen amb equips criogènics (per exemple, tancs criogènics, Dewars i caixes frigorífiques, etc.) en indústries de separació d'aire, gasos, aviació, electrònica, superconductors, xips, muntatge automatitzat, aliments i begudes, farmàcia, hospitals, biobancs, cautxú, fabricació de nous materials, enginyeria química, ferro i acer i investigació científica, etc.