Gejzír jelenség

A gejzír jelenség a kriogén folyadék függőleges hosszú csövön történő lefelé szállítása által okozott kitörési jelenségre utal (ami a hossz-átmérő arány egy bizonyos érték elérésére utal) a folyadék elpárolgása során keletkező buborékok miatt, és a buborékok között polimerizáció következik be a buborékok számának növekedésével, végül pedig a kriogén folyadék kilép a cső bejáratánál.

Gejzírek akkor is előfordulhatnak, ha a csővezetékben az áramlási sebesség alacsony, de csak akkor kell észrevenni őket, amikor az áramlás leáll.

Amikor a kriogén folyadék lefelé áramlik a függőleges csővezetékben, az hasonló az előhűtési folyamathoz. A kriogén folyadék hő hatására felforr és elpárolog, ami eltér az előhűtési folyamattól! A hő azonban főként a kis környezeti hőbehatolásból származik, nem pedig az előhűtési folyamat nagyobb rendszerhő-kapacitásából. Ezért a csőfal közelében viszonylag magas hőmérsékletű folyadékhatárréteg alakul ki, nem pedig gőzfilm. Amikor a folyadék a függőleges csőben áramlik, a környezeti hőbehatolás miatt a csőfal közelében lévő folyadékhatárréteg hősűrűsége csökken. A felhajtóerő hatására a folyadék felfelé áramlik, kialakítva a forró folyadékhatárréteget, míg a középen lévő hideg folyadék lefelé áramlik, konvekciós hatást kialakítva a kettő között. A forró folyadék határrétege fokozatosan vastagszik a főáram irányában, amíg teljesen el nem zárja a központi folyadékot, és megállítja a konvekciót. Ezután, mivel nincs hőt elvezető konvekció, a forró területen lévő folyadék hőmérséklete gyorsan emelkedik. Miután a folyadék hőmérséklete eléri a telítési hőmérsékletet, forrni kezd és buborékok képződnek. A zingle gázbomba lelassítja a buborékok emelkedését.

A függőleges csőben lévő buborékok jelenléte miatt a buborék viszkózus nyíróerejének reakciója csökkenti a statikus nyomást a buborék alján, ami viszont a maradék folyadék túlmelegedését okozza, ezáltal több gőz keletkezik, ami viszont csökkenti a statikus nyomást, így a kölcsönös elősegítés bizonyos mértékig sok gőzt eredményez. A gejzír jelensége, amely némileg hasonlít egy robbanáshoz, akkor következik be, amikor egy folyadék, amely gőzfelhőt hordoz, visszaáramlik a csővezetékbe. A tartály felső terébe kilökött folyadékkal együtt keletkező bizonyos mennyiségű gőz drámai változásokat okoz a tartálytér teljes hőmérsékletében, ami drámai nyomásváltozásokat eredményez. Amikor a nyomásingadozás a nyomás csúcsán és völgyében van, a tartály negatív nyomású állapotba kerülhet. A nyomáskülönbség hatása a rendszer szerkezeti károsodásához vezet.

A gőzkitörés után a csőben lévő nyomás gyorsan csökken, és a kriogén folyadék a gravitáció hatására visszafecskendezik a függőleges csőbe. A nagy sebességű folyadék egy vízkalapácshoz hasonló nyomáslökést hoz létre, ami nagy hatással van a rendszerre, különösen az űrberendezésekre.

A gejzír jelenség okozta károk kiküszöbölése vagy csökkentése érdekében az alkalmazás során egyrészt figyelmet kell fordítani a csővezeték-rendszer szigetelésére, mivel a hő behatolása a gejzír jelenség kiváltó oka; másrészt számos sémát lehet vizsgálni: inert, nem kondenzáló gáz befecskendezése, kriogén folyadék kiegészítő befecskendezése és keringtető csővezeték. Ezen sémák lényege a kriogén folyadék felesleges hőjének átadása, a túlzott hő felhalmozódásának elkerülése és a gejzír jelenség előfordulásának megelőzése.

Az inert gáz befecskendezési rendszerben általában héliumot használnak inert gázként, és a héliumot a csővezeték aljára fecskendezik. A folyadék és a hélium közötti gőznyomáskülönbség felhasználható a termékgőz folyadékból hélium tömegbe történő tömegátadására, így a kriogén folyadék egy része elpárolog, a kriogén folyadék hője elnyelődik, és túlhűtő hatás jön létre, ezáltal megakadályozva a túlzott hő felhalmozódását. Ezt a rendszert egyes űrhajtóanyag-töltőrendszerekben alkalmazzák. A kiegészítő töltés célja a kriogén folyadék hőmérsékletének csökkentése túlhűtött kriogén folyadék hozzáadásával, míg a keringtető csővezeték hozzáadásával természetes keringési körülményeket hoznak létre a csővezeték és a tartály között csővezeték hozzáadásával, így a felesleges hőt a helyi területeken elvezetik, és megzavarják a gejzírek képződésének feltételeit.

További kérdésekért lapozz a következő cikkre!

HL kriogén berendezések

Az 1992-ben alapított HL Cryogenic Equipment a HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co.,Ltd.-hez kapcsolódó márka. A HL Cryogenic Equipment elkötelezett a nagyvákuumú szigetelésű kriogén csőrendszerek és a kapcsolódó támogató berendezések tervezése és gyártása iránt, hogy kielégítse az ügyfelek változatos igényeit. A vákuumszigetelt csövek és flexibilis tömlők nagyvákuumú és többrétegű, speciális szigetelt anyagokból készülnek, és számos rendkívül szigorú műszaki kezelésen és nagyvákuumú kezelésen esnek át, amelyeket folyékony oxigén, folyékony nitrogén, folyékony argon, folyékony hidrogén, folyékony hélium, cseppfolyósított etiléngáz (LEG) és cseppfolyósított földgáz (LNG) szállítására használnak.

A HL Cryogenic Equipment Company vákuumköpenyes csövekből, vákuumköpenyes tömlőkből, vákuumköpenyes szelepekből és fázisszétválasztókból álló termékcsaládja, amely rendkívül szigorú műszaki kezeléseken esett át, folyékony oxigén, folyékony nitrogén, folyékony argon, folyékony hidrogén, folyékony hélium, LEG és LNG szállítására szolgál, és ezeket a termékeket kriogén berendezésekhez (pl. kriogén tartályok, Dewar-tartályok és hűtőládák stb.) szervizelik a levegőszétválasztás, gázok, repülés, elektronika, szupravezető, chipek, automatizálási összeszerelés, élelmiszer- és italgyártás, gyógyszeripar, kórház, biobank, gumiipar, új anyaggyártás, vegyipar, vas- és acélipar, valamint tudományos kutatás stb. iparágakban.