Geyserfenomeen

Het geiserfenomeen verwijst naar het eruptieverschijnsel dat wordt veroorzaakt door het transport van cryogene vloeistof door een verticale, lange buis (waarbij de verhouding tussen lengte en diameter een bepaalde waarde bereikt) als gevolg van de bellen die ontstaan ​​door de verdamping van de vloeistof. Door de toename van het aantal bellen treedt polymerisatie tussen de bellen op, waarna de cryogene vloeistof uiteindelijk via de buisopening naar buiten wordt geperst.

Geisers kunnen ontstaan ​​wanneer de doorstroomsnelheid in de pijpleiding laag is, maar ze hoeven pas opgemerkt te worden wanneer de doorstroming stopt.

Wanneer cryogene vloeistof door een verticale pijpleiding stroomt, is dit vergelijkbaar met het voorkoelingsproces. Cryogene vloeistof zal door de warmte koken en verdampen, wat verschilt van het voorkoelingsproces! De warmte is echter voornamelijk afkomstig van de geringe omgevingswarmte, in plaats van de grotere warmtecapaciteit van het systeem zoals bij het voorkoelingsproces. Daarom vormt zich nabij de buiswand een vloeistofgrenslaag met een relatief hoge temperatuur, in plaats van een dampfilm. Wanneer de vloeistof door de verticale pijp stroomt, neemt de thermische dichtheid van de vloeistofgrenslaag nabij de pijpwand af door de omgevingswarmte. Onder invloed van de opwaartse kracht stroomt de vloeistof in omgekeerde richting omhoog, waardoor een hete vloeistofgrenslaag ontstaat, terwijl de koude vloeistof in het midden naar beneden stroomt en convectie tussen de twee ontstaat. De grenslaag van de hete vloeistof wordt geleidelijk dikker in de richting van de hoofdstroom totdat deze de centrale vloeistof volledig blokkeert en de convectie stopt. Daarna, omdat er geen convectie meer is om warmte af te voeren, stijgt de temperatuur van de vloeistof in het hete gebied snel. Nadat de temperatuur van de vloeistof het verzadigingspunt heeft bereikt, begint deze te koken en belletjes te produceren. De zingle-gasbom vertraagt ​​het opstijgen van de belletjes.

Door de aanwezigheid van luchtbellen in de verticale pijpleiding zal de viskeuze schuifkracht van de bellen de statische druk aan de onderkant van de bel verlagen. Hierdoor zal de resterende vloeistof oververhit raken, wat leidt tot de vorming van meer damp. Dit verlaagt op zijn beurt de statische druk, waardoor deze wederzijdse versterking tot een aanzienlijke hoeveelheid damp leidt. Het fenomeen van een geiser, dat enigszins vergelijkbaar is met een explosie, treedt op wanneer een vloeistof, met een stoomstoot, terug de pijpleiding in wordt gespoten. De hoeveelheid damp die met de vloeistof mee naar boven in de tank wordt gespoten, veroorzaakt dramatische veranderingen in de algehele temperatuur van de tankruimte, met als gevolg dramatische drukveranderingen. Wanneer de drukschommelingen pieken en dalen vertonen, kan er zelfs een onderdruk in de tank ontstaan. Het effect van dit drukverschil kan leiden tot structurele schade aan het systeem.

Na de dampuitbarsting daalt de druk in de pijp snel en wordt de cryogene vloeistof door de zwaartekracht terug in de verticale pijp geperst. De vloeistof met hoge snelheid veroorzaakt een drukschok die vergelijkbaar is met een waterslag, wat een grote impact heeft op het systeem, met name op de ruimteapparatuur.

Om de schade veroorzaakt door het geyserfenomeen te elimineren of te verminderen, moeten we enerzijds aandacht besteden aan de isolatie van het leidingsysteem, omdat warmte-indringing de hoofdoorzaak van het geyserfenomeen is. Anderzijds kunnen verschillende methoden worden onderzocht: injectie van inert, niet-condenserend gas, aanvullende injectie van cryogene vloeistof en circulatieleidingen. De essentie van deze methoden is het afvoeren van de overtollige warmte van de cryogene vloeistof, het voorkomen van warmteophoping en daarmee het ontstaan ​​van het geyserfenomeen.

Bij het injectieschema met inert gas wordt meestal helium gebruikt, dat aan de onderkant van de pijpleiding wordt geïnjecteerd. Het dampdrukverschil tussen de vloeistof en het helium kan worden gebruikt om massaoverdracht van productdamp van de vloeistof naar de heliummassa te bewerkstelligen, waardoor een deel van de cryogene vloeistof verdampt, warmte aan de cryogene vloeistof wordt onttrokken en een overkoelingseffect ontstaat, waardoor de ophoping van overtollige warmte wordt voorkomen. Dit schema wordt gebruikt in sommige vulsystemen voor ruimtevaartbrandstof. Bij aanvullende vulling wordt de temperatuur van de cryogene vloeistof verlaagd door onderkoelde cryogene vloeistof toe te voegen, terwijl bij het toevoegen van een circulatiepijpleiding een natuurlijke circulatie tussen de pijpleiding en de tank wordt gecreëerd door een extra pijpleiding toe te voegen, waardoor overtollige warmte lokaal wordt afgevoerd en de omstandigheden voor het ontstaan ​​van geisers worden verhinderd.

Lees het volgende artikel voor meer vragen!

HL Cryogene Apparatuur

HL Cryogenic Equipment, opgericht in 1992, is een merk dat gelieerd is aan HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co.,Ltd. HL Cryogenic Equipment is toegewijd aan het ontwerpen en produceren van vacuümgeïsoleerde cryogene leidingsystemen en bijbehorende ondersteunende apparatuur om aan de uiteenlopende behoeften van klanten te voldoen. De vacuümgeïsoleerde leidingen en flexibele slangen worden vervaardigd in een vacuümomgeving met meerlaagse, speciale isolatiematerialen en ondergaan een reeks uiterst strenge technische behandelingen en vacuümbehandelingen. Ze worden gebruikt voor het transport van vloeibare zuurstof, vloeibare stikstof, vloeibaar argon, vloeibare waterstof, vloeibaar helium, vloeibaar ethyleengas (LEG) en vloeibaar aardgas (LNG).

De productserie vacuümgeïsoleerde buizen, vacuümgeïsoleerde slangen, vacuümgeïsoleerde kleppen en fasescheiders van HL Cryogenic Equipment Company, die een reeks uiterst strenge technische behandelingen heeft ondergaan, wordt gebruikt voor het transport van vloeibare zuurstof, vloeibare stikstof, vloeibaar argon, vloeibare waterstof, vloeibaar helium, LEG en LNG. Deze producten worden toegepast in cryogene apparatuur (bijv. cryogene tanks, dewars en coldboxen, enz.) in industrieën zoals luchtseparatie, gassen, luchtvaart, elektronica, supergeleiders, chips, automatiseringsassemblage, voedingsmiddelen en dranken, farmacie, ziekenhuizen, biobanken, rubber, productie van nieuwe materialen, chemische technologie, ijzer en staal en wetenschappelijk onderzoek, enz.