Geizerio reiškinys

Geizerio reiškinys – tai išsiveržimo reiškinys, kurį sukelia kriogeninis skystis, transportuojamas vertikaliu ilgu vamzdžiu (tai reiškia, kad ilgio ir skersmens santykis pasiekia tam tikrą vertę) dėl skysčio garinimo metu susidarančių burbuliukų, o burbuliukų polimerizacija vyksta didėjant burbuliukų skaičiui, ir galiausiai kriogeninis skystis išstumiamas pro vamzdžio įleidimo angą.

Geizeriai gali atsirasti, kai srautas vamzdyne yra mažas, tačiau juos reikia pastebėti tik tada, kai srautas sustoja.

Kai kriogeninis skystis teka žemyn vertikaliu vamzdynu, tai panašu į išankstinio aušinimo procesą. Kriogeninis skystis dėl šilumos užvirs ir išgaruos, o tai skiriasi nuo išankstinio aušinimo proceso! Tačiau šiluma daugiausia atsiranda dėl nedidelės aplinkos šilumos invazijos, o ne dėl didesnės sistemos šilumos talpos išankstinio aušinimo proceso metu. Todėl prie vamzdžio sienelės susidaro santykinai aukštos temperatūros skysčio ribinis sluoksnis, o ne garų plėvelė. Kai skystis teka vertikaliu vamzdžiu, dėl aplinkos šilumos invazijos sumažėja skysčio ribinio sluoksnio prie vamzdžio sienelės šiluminis tankis. Veikiant plūdrumui, skystis pradės tekėti aukštyn, sudarydamas karšto skysčio ribinį sluoksnį, o šaltas skystis centre teka žemyn, sudarydamas konvekcijos efektą tarp jų. Karšto skysčio ribinis sluoksnis palaipsniui storėja pagrindinės srovės kryptimi, kol visiškai užblokuoja centrinį skystį ir sustabdo konvekciją. Po to, kadangi nėra konvekcijos, kuri nuneštų šilumą, skysčio temperatūra karštoje srityje greitai kyla. Skysčiui pasiekus soties temperatūrą, jis pradeda virti ir gamintis burbuliukai. Zinglo dujų bomba sulėtina burbuliukų kilimą.

Dėl vertikaliame vamzdyje esančių burbuliukų, burbulo klampios šlyties jėgos reakcija sumažins statinį slėgį burbulo apačioje, o tai savo ruožtu perkais likusį skystį, todėl susidarys daugiau garų, o tai savo ruožtu sumažins statinį slėgį, todėl abipusė skatinimas tam tikru mastu sukels daug garų. Geizerio reiškinys, šiek tiek panašus į sprogimą, atsiranda, kai skystis, nešantis garų pliūpsnį, išsprūsta atgal į vamzdyną. Tam tikras garų kiekis, atsirandantis kartu su skysčiu, išstumtu į viršutinę rezervuaro erdvę, sukelia didelius bendros rezervuaro erdvės temperatūros pokyčius, dėl to smarkiai pasikeičia slėgis. Kai slėgio svyravimai yra slėgio piko ir slėnio ribose, rezervuare gali susidaryti neigiamas slėgis. Slėgio skirtumo poveikis gali pažeisti sistemos struktūrą.

Po garų išsiveržimo slėgis vamzdyje staigiai sumažėja, o kriogeninis skystis dėl gravitacijos vėl įpurškiamas į vertikalų vamzdį. Didelio greičio skystis sukels slėgio smūgį, panašų į hidraulinį plaktuką, kuris daro didelį poveikį sistemai, ypač kosminei įrangai.

Siekiant pašalinti arba sumažinti geizerio reiškinio daromą žalą, taikant, viena vertus, reikėtų atkreipti dėmesį į vamzdynų sistemos izoliaciją, nes šilumos invazija yra pagrindinė geizerio reiškinio priežastis; kita vertus, galima ištirti keletą schemų: inertinių nesikondensuojančių dujų įpurškimą, papildomą kriogeninio skysčio įpurškimą ir cirkuliacinį vamzdyną. Šių schemų esmė – perduoti kriogeninio skysčio perteklinę šilumą, išvengti per didelės šilumos kaupimosi, kad būtų išvengta geizerio reiškinio.

Inertinių dujų įpurškimo schemoje helis paprastai naudojamas kaip inertinės dujos, o helis įpurškiamas į vamzdyno apačią. Garų slėgio skirtumas tarp skysčio ir helio gali būti panaudotas produkto garų perdavimui iš skysčio į helio masę, siekiant išgarinti dalį kriogeninio skysčio, absorbuoti šilumą iš kriogeninio skysčio ir sukelti perkaitimo efektą, taip užkertant kelią perteklinės šilumos kaupimuisi. Ši schema naudojama kai kuriose kosminių raketų pildymo sistemose. Papildomas pildymas skirtas kriogeninio skysčio temperatūrai sumažinti įpilant perkaitinto kriogeninio skysčio, o cirkuliacinio vamzdyno pridėjimo schema skirta natūralios cirkuliacijos sąlygai tarp vamzdyno ir rezervuaro sukurti įpilant vamzdyną, kad būtų perduota perteklinė šiluma vietinėse vietose ir sunaikintos sąlygos geizerių susidarymui.

Dėl kitų klausimų pereikite prie kito straipsnio!

HL kriogeninė įranga

„HL Cryogenic Equipment“ buvo įkurta 1992 m., ir yra prekės ženklas, susijęs su „HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co.,Ltd.“. „HL Cryogenic Equipment“ yra įsipareigojusi projektuoti ir gaminti aukšto vakuumo izoliuotas kriogenines vamzdynų sistemas ir susijusią pagalbinę įrangą, kad patenkintų įvairius klientų poreikius. Vakuume izoliuoti vamzdžiai ir lanksčios žarnos yra pagamintos iš aukšto vakuumo ir daugiasluoksnių specialių izoliuotų medžiagų ir praeina itin griežtų techninių apdorojimo bei aukšto vakuumo apdorojimo seriją, kuri naudojama skysto deguonies, skysto azoto, skysto argono, skysto vandenilio, skysto helio, suskystintų etileno dujų (LEG) ir suskystintų gamtinių dujų (SGD) transportavimui.

„HL Cryogenic Equipment Company“ gaminami vakuuminiai vamzdžiai, žarnos, vožtuvai ir fazių separatoriai, praėję itin griežtus techninius apdorojimo procesus, naudojami skystam deguoniui, skystam azotui, skystam argonui, skystam vandeniliui, skystam heliui, LEG ir SGD transportuoti. Šie gaminiai yra skirti kriogeninei įrangai (pvz., kriogeninėms talpykloms, diuaro rezervuarams ir šaldymo dėžėms ir kt.) oro atskyrimo, dujų, aviacijos, elektronikos, superlaidininkų, lustų, automatikos surinkimo, maisto ir gėrimų, vaistinės, ligoninės, biobankų, gumos, naujų medžiagų gamybos, chemijos inžinerijos, geležies ir plieno, mokslinių tyrimų ir kt. pramonės šakose.