Fenômeno do gêiser

O fenômeno do gêiser se refere ao fenômeno de erupção causado pelo transporte do líquido criogênico pelo longo tubo vertical (referindo-se à relação comprimento-diâmetro atingindo um certo valor) devido às bolhas produzidas pela vaporização do líquido, e a polimerização entre as bolhas ocorrerá com o aumento das bolhas e, finalmente, o líquido criogênico será revertido para fora da entrada do tubo.

Gêiseres podem ocorrer quando a vazão na tubulação é baixa, mas eles só precisam ser notados quando o fluxo para.

Quando o líquido criogênico flui para baixo na tubulação vertical, ocorre um processo semelhante ao de pré-resfriamento. O líquido criogênico ferve e vaporiza devido ao calor, o que é diferente do processo de pré-resfriamento! No entanto, o calor provém principalmente da pequena invasão de calor ambiente, em vez da maior capacidade térmica do sistema no processo de pré-resfriamento. Portanto, a camada limite do líquido com temperatura relativamente alta é formada perto da parede do tubo, em vez da película de vapor. Quando o líquido flui na tubulação vertical, devido à invasão de calor ambiental, a densidade térmica da camada limite do fluido perto da parede do tubo diminui. Sob a ação da flutuabilidade, o fluido inverte o fluxo ascendente, formando a camada limite do fluido quente, enquanto o fluido frio no centro flui para baixo, formando o efeito de convecção entre os dois. A camada limite do fluido quente engrossa gradualmente ao longo da direção da corrente principal até bloquear completamente o fluido central e interromper a convecção. Depois disso, como não há convecção para remover o calor, a temperatura do líquido na área quente aumenta rapidamente. Após a temperatura do líquido atingir a temperatura de saturação, ele começa a ferver e produzir bolhas. A bomba de gás Zingle retarda a ascensão das bolhas.

Devido à presença de bolhas na tubulação vertical, a reação da força de cisalhamento viscosa da bolha reduzirá a pressão estática na parte inferior da bolha, o que, por sua vez, fará com que o líquido restante superaqueça, produzindo mais vapor, o que, por sua vez, reduzirá a pressão estática. Assim, a promoção mútua, até certo ponto, produzirá muito vapor. O fenômeno de um gêiser, que é um pouco semelhante a uma explosão, ocorre quando um líquido, carregando um flash de vapor, é ejetado de volta para a tubulação. Uma certa quantidade de vapor resultante com o líquido ejetado para o espaço superior do tanque causará mudanças drásticas na temperatura geral do espaço do tanque, resultando em mudanças drásticas na pressão. Quando a flutuação de pressão está no pico e no vale de pressão, é possível colocar o tanque em um estado de pressão negativa. O efeito da diferença de pressão levará a danos estruturais no sistema.

Após a erupção de vapor, a pressão na tubulação cai rapidamente e o líquido criogênico é reinjetado na tubulação vertical devido ao efeito da gravidade. O líquido em alta velocidade produzirá um choque de pressão semelhante ao golpe de aríete, com grande impacto no sistema, especialmente nos equipamentos espaciais.

Para eliminar ou reduzir os danos causados ​​pelo fenômeno de gêiser, na aplicação, por um lado, devemos prestar atenção ao isolamento do sistema de tubulação, pois a invasão de calor é a causa raiz do fenômeno de gêiser. Por outro lado, diversos esquemas podem ser estudados: injeção de gás inerte não condensado, injeção suplementar de líquido criogênico e tubulação de circulação. A essência desses esquemas é transferir o excesso de calor do líquido criogênico, evitando o acúmulo excessivo de calor, de modo a prevenir a ocorrência do fenômeno de gêiser.

Para o esquema de injeção de gás inerte, o hélio é geralmente usado como gás inerte, e o hélio é injetado na parte inferior da tubulação. A diferença de pressão de vapor entre o líquido e o hélio pode ser usada para fazer a transferência de massa do vapor do produto do líquido para a massa de hélio, de modo a vaporizar parte do líquido criogênico, absorver o calor do líquido criogênico e produzir o efeito de super-resfriamento, evitando assim o acúmulo de calor excessivo. Este esquema é usado em alguns sistemas de enchimento de propelentes espaciais. O enchimento suplementar é para reduzir a temperatura do líquido criogênico pela adição de líquido criogênico super-resfriado, enquanto o esquema de adição de tubulação de circulação é para estabelecer uma condição de circulação natural entre a tubulação e o tanque pela adição de tubulação, de modo a transferir o excesso de calor em áreas locais e destruir as condições para a geração de gêiseres.

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Equipamento Criogênico HL

Fundada em 1992, a HL Cryogenic Equipment é uma marca afiliada à HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd. A HL Cryogenic Equipment dedica-se ao projeto e à fabricação de sistemas de tubulação criogênica com isolamento de alto vácuo e equipamentos de suporte relacionados, para atender às diversas necessidades dos clientes. Os tubos e mangueiras flexíveis com isolamento a vácuo são fabricados em materiais isolantes especiais de alto vácuo e multicamadas, e passam por uma série de tratamentos técnicos extremamente rigorosos, incluindo o tratamento de alto vácuo, sendo utilizados para a transferência de oxigênio líquido, nitrogênio líquido, argônio líquido, hidrogênio líquido, hélio líquido, gás etileno liquefeito (LEG) e gás natural liquefeito (GNL).

A série de produtos de tubos com camisa a vácuo, mangueiras com camisa a vácuo, válvulas com camisa a vácuo e separadores de fases da HL Cryogenic Equipment Company, que passaram por uma série de tratamentos técnicos extremamente rigorosos, são usados ​​para transferência de oxigênio líquido, nitrogênio líquido, argônio líquido, hidrogênio líquido, hélio líquido, LEG e GNL, e esses produtos são usados ​​em equipamentos criogênicos (por exemplo, tanques criogênicos, tanques dewar e caixas frias etc.) em indústrias de separação de ar, gases, aviação, eletrônicos, supercondutores, chips, montagem de automação, alimentos e bebidas, farmácia, hospital, biobanco, borracha, fabricação de novos materiais, engenharia química, ferro e aço e pesquisa científica etc.