fenomeno del geyser

Il fenomeno del geyser si riferisce al fenomeno di eruzione causato dal liquido criogenico trasportato lungo un lungo tubo verticale (riferendosi al rapporto lunghezza-diametro che raggiunge un certo valore) a causa delle bolle prodotte dalla vaporizzazione del liquido; con l'aumento delle bolle si verifica la polimerizzazione tra le bolle e infine il liquido criogenico viene riversato fuori dall'ingresso del tubo.

I geyser possono formarsi quando la portata nella conduttura è bassa, ma è necessario accorgersene solo quando il flusso si arresta.

Quando il liquido criogenico scorre verso il basso nella tubazione verticale, si verifica un processo simile a quello del preraffreddamento. Il liquido criogenico bollirà e vaporizzerà a causa del calore, il che è diverso dal processo di preraffreddamento! Tuttavia, il calore proviene principalmente dalla piccola invasione di calore ambientale, piuttosto che dalla maggiore capacità termica del sistema nel processo di preraffreddamento. Pertanto, lo strato limite del liquido a temperatura relativamente elevata si forma in prossimità della parete del tubo, anziché del film di vapore. Quando il liquido scorre nella tubazione verticale, a causa dell'invasione di calore ambientale, la densità termica dello strato limite del fluido in prossimità della parete del tubo diminuisce. Sotto l'azione della spinta idrostatica, il fluido invertirà il flusso verso l'alto, formando lo strato limite del fluido caldo, mentre il fluido freddo al centro scorrerà verso il basso, formando l'effetto convettivo tra i due. Lo strato limite del fluido caldo si ispessisce gradualmente lungo la direzione del flusso principale fino a bloccare completamente il fluido centrale e interrompere la convezione. Successivamente, poiché non c'è convezione che assorba calore, la temperatura del liquido nella zona calda aumenta rapidamente. Una volta che la temperatura del liquido raggiunge la temperatura di saturazione, inizia a bollire e a produrre bolle. La bomba a gas zingle rallenta la formazione di bolle.

A causa della presenza di bolle nel tubo verticale, la reazione della forza di taglio viscosa della bolla ridurrà la pressione statica sul fondo della bolla, che a sua volta surriscalda il liquido rimanente, producendo così più vapore, che a sua volta riduce la pressione statica, quindi la promozione reciproca, in una certa misura, produrrà molto vapore. Il fenomeno di un geyser, che è in qualche modo simile a un'esplosione, si verifica quando un liquido, trasportando una scarica di vapore, viene espulso nuovamente nella tubazione. Una certa quantità di vapore derivante dal liquido espulso nella parte superiore del serbatoio causerà drastiche variazioni della temperatura complessiva dello spazio del serbatoio, con conseguenti drastiche variazioni di pressione. Quando la fluttuazione di pressione si verifica nei picchi e nelle valli di pressione, è possibile che il serbatoio si trovi in ​​uno stato di pressione negativa. L'effetto della differenza di pressione porterà a danni strutturali al sistema.

Dopo l'eruzione di vapore, la pressione nel tubo diminuisce rapidamente e il liquido criogenico viene reiniettato nel tubo verticale per effetto della gravità. Il liquido ad alta velocità produrrà uno shock di pressione simile al colpo d'ariete, che ha un impatto significativo sul sistema, in particolare sulle apparecchiature spaziali.

Per eliminare o ridurre i danni causati dal fenomeno dei geyser, nell'applicazione, da un lato, è necessario prestare attenzione all'isolamento del sistema di tubazioni, poiché l'invasione di calore è la causa principale del fenomeno; dall'altro, si possono studiare diversi schemi: iniezione di gas inerte non condensante, iniezione supplementare di liquido criogenico e tubazione di circolazione. L'essenza di questi schemi è trasferire il calore in eccesso del liquido criogenico, evitando l'accumulo di calore eccessivo, in modo da prevenire il verificarsi del fenomeno dei geyser.

Per lo schema di iniezione di gas inerte, l'elio viene solitamente utilizzato come gas inerte e iniettato sul fondo della conduttura. La differenza di pressione di vapore tra liquido ed elio può essere utilizzata per trasferire la massa di vapore prodotto dal liquido alla massa di elio, in modo da vaporizzare parte del liquido criogenico, assorbire calore dal liquido criogenico e produrre un effetto di surraffreddamento, prevenendo così l'accumulo di calore eccessivo. Questo schema è utilizzato in alcuni sistemi di riempimento di propellente spaziale. Il riempimento supplementare serve a ridurre la temperatura del liquido criogenico aggiungendo liquido criogenico surraffreddato, mentre lo schema di aggiunta di una conduttura di circolazione serve a stabilire una condizione di circolazione naturale tra la conduttura e il serbatoio aggiungendo una conduttura, in modo da trasferire il calore in eccesso in aree locali e distruggere le condizioni per la generazione di geyser.

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Apparecchiature criogeniche HL

HL Cryogenic Equipment, fondata nel 1992, è un marchio affiliato a HL Cryogenic Equipment Company (Cryogenic Equipment Co., Ltd.). HL Cryogenic Equipment è impegnata nella progettazione e produzione di sistemi di tubazioni criogeniche isolate sotto vuoto spinto e relative attrezzature di supporto per soddisfare le diverse esigenze dei clienti. I tubi isolati sotto vuoto e i tubi flessibili flessibili sono realizzati in materiali isolanti speciali multistrato e multistrato ad alto vuoto e vengono sottoposti a una serie di trattamenti tecnici estremamente rigorosi e a un trattamento sotto vuoto spinto, utilizzati per il trasferimento di ossigeno liquido, azoto liquido, argon liquido, idrogeno liquido, elio liquido, gas etilene liquefatto (LEG) e gas naturale liquefatto (GNL).

Le serie di prodotti di tubi con rivestimento sotto vuoto, tubi flessibili con rivestimento sotto vuoto, valvole con rivestimento sotto vuoto e separatori di fase della HL Cryogenic Equipment Company, sottoposte a una serie di trattamenti tecnici estremamente rigorosi, vengono utilizzate per il trasferimento di ossigeno liquido, azoto liquido, argon liquido, idrogeno liquido, elio liquido, LEG e GNL e questi prodotti vengono utilizzati per apparecchiature criogeniche (ad esempio serbatoi criogenici, dewar e coldbox ecc.) nei settori della separazione dell'aria, dei gas, dell'aviazione, dell'elettronica, dei superconduttori, dei chip, dell'assemblaggio di automazione, degli alimenti e delle bevande, della farmacia, degli ospedali, delle biobanche, della gomma, della produzione di nuovi materiali, dell'ingegneria chimica, della siderurgia e della ricerca scientifica ecc.