Fenomen gejzira

Fenomen gejzira odnosi se na fenomen erupcije uzrokovan kriogenom tekućinom koja se prenosi niz vertikalnu dugu cijev (odnosi se na omjer duljine i promjera koji dostiže određenu vrijednost) zbog mjehurića nastalih isparavanjem tekućine, a polimerizacija između mjehurića dogodit će se s povećanjem mjehurića, te će se kriogena tekućina konačno vratiti van iz ulaza u cijev.

Gejziri se mogu pojaviti kada je protok u cjevovodu nizak, ali ih je potrebno primijetiti tek kada protok prestane.

Kada kriogena tekućina teče prema dolje u vertikalnom cjevovodu, to je slično procesu predhlađenja. Kriogena tekućina će ključati i isparavati zbog topline, što se razlikuje od procesa predhlađenja! Međutim, toplina uglavnom dolazi od malog prodora topline iz okoline, a ne od većeg toplinskog kapaciteta sustava u procesu predhlađenja. Stoga se granični sloj tekućine s relativno visokom temperaturom formira u blizini stijenke cijevi, a ne od filma pare. Kada tekućina teče u vertikalnoj cijevi, zbog prodora topline iz okoline, toplinska gustoća graničnog sloja tekućine u blizini stijenke cijevi smanjuje se. Pod djelovanjem uzgona, tekućina će preokrenuti tok prema gore, formirajući granični sloj vruće tekućine, dok hladna tekućina u središtu teče prema dolje, formirajući konvekcijski efekt između njih. Granični sloj vruće tekućine postupno se zgušnjava duž smjera glavnog toka dok potpuno ne blokira središnju tekućinu i zaustavi konvekciju. Nakon toga, budući da nema konvekcije koja bi odvodila toplinu, temperatura tekućine u vrućem području brzo raste. Nakon što temperatura tekućine dosegne temperaturu zasićenja, počinje ključati i stvarati mjehuriće. Plinska bomba Zingle usporava porast mjehurića.

Zbog prisutnosti mjehurića u vertikalnoj cijevi, reakcija viskozne sile smicanja mjehurića smanjit će statički tlak na dnu mjehurića, što će zauzvrat uzrokovati pregrijavanje preostale tekućine, stvarajući tako više pare, što će zauzvrat smanjiti statički tlak, pa će međusobno poticanje, do određene mjere, proizvesti puno pare. Fenomen gejzira, koji je donekle sličan eksploziji, nastaje kada tekućina, noseći bljesak pare, izbaci natrag u cjevovod. Određena količina pare koja nastaje izbacivanjem tekućine u gornji prostor spremnika uzrokovat će dramatične promjene ukupne temperature prostora spremnika, što će rezultirati dramatičnim promjenama tlaka. Kada je fluktuacija tlaka u vrhuncu i dolini tlaka, moguće je dovesti spremnik u stanje negativnog tlaka. Učinak razlike tlaka dovest će do strukturnog oštećenja sustava.

Nakon izbijanja pare, tlak u cijevi naglo pada, a kriogena tekućina se ponovno ubrizgava u vertikalnu cijev zbog djelovanja gravitacije. Tekućina velike brzine stvorit će tlačni udar sličan vodenom čekiću, što ima veliki utjecaj na sustav, posebno na svemirsku opremu.

Kako bi se uklonila ili smanjila šteta uzrokovana gejzirskim fenomenom, prilikom primjene, s jedne strane, treba obratiti pozornost na izolaciju cjevovodnog sustava, jer je prodor topline uzrok gejzirskog fenomena; s druge strane, može se proučiti nekoliko shema: ubrizgavanje inertnog nekondenzirajućeg plina, dodatno ubrizgavanje kriogene tekućine i cirkulacijski cjevovod. Bit ovih shema je prijenos viška topline kriogene tekućine, izbjegavanje nakupljanja prekomjerne topline, kako bi se spriječila pojava gejzirskog fenomena.

Za shemu ubrizgavanja inertnog plina, helij se obično koristi kao inertni plin, a helij se ubrizgava u dno cjevovoda. Razlika u tlaku pare između tekućine i helija može se koristiti za prijenos mase pare produkta iz tekućine u masu helija, kako bi se ispario dio kriogene tekućine, apsorbirala toplina iz kriogene tekućine i proizveo učinak pothlađenja, čime se sprječava nakupljanje prekomjerne topline. Ova shema se koristi u nekim sustavima punjenja svemirskim gorivom. Dodatno punjenje služi za smanjenje temperature kriogene tekućine dodavanjem pothlađene kriogene tekućine, dok shema dodavanja cirkulacijskog cjevovoda služi za uspostavljanje prirodnih uvjeta cirkulacije između cjevovoda i spremnika dodavanjem cjevovoda, kako bi se prenio višak topline u lokalnim područjima i uništili uvjeti za stvaranje gejzira.

Za ostala pitanja pratite sljedeći članak!

HL kriogena oprema

HL Cryogenic Equipment, osnovan 1992. godine, robna je marka povezana s HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd. HL Cryogenic Equipment posvećen je dizajnu i proizvodnji visokovakuumski izoliranih kriogenih cjevovodnih sustava i povezane prateće opreme kako bi zadovoljio različite potrebe kupaca. Vakuumski izolirane cijevi i fleksibilna crijeva izrađeni su od visokovakuumskih i višeslojnih višeslojnih specijalnih izoliranih materijala te prolaze kroz niz izuzetno strogih tehničkih obrada i visokovakuumske obrade, koja se koristi za prijenos tekućeg kisika, tekućeg dušika, tekućeg argona, tekućeg vodika, tekućeg helija, ukapljenog etilena (LEG) i ukapljenog prirodnog plina (LNG).

Serija proizvoda vakuumski obloženih cijevi, vakuumski obloženih crijeva, vakuumski obloženih ventila i faznih separatora tvrtke HL Cryogenic Equipment Company, koja je prošla niz izuzetno strogih tehničkih obrada, koristi se za prijenos tekućeg kisika, tekućeg dušika, tekućeg argona, tekućeg vodika, tekućeg helija, LEG-a i LNG-a, a ovi se proizvodi servisiraju za kriogenu opremu (npr. kriogene spremnike, Dewarove posude i hladne kutije itd.) u industrijama odvajanja zraka, plinova, zrakoplovstva, elektronike, supravodiča, čipova, automatizacije, prehrambene i pićarske industrije, farmacije, bolnica, biobanki, gume, proizvodnje novih materijala, kemijskog inženjerstva, željeza i čelika te znanstvenih istraživanja itd.