תופעת גייזר

תופעת הגייזר מתייחסת לתופעת ההתפרצות הנגרמת על ידי הובלת נוזל קריוגני במורד צינור ארוך אנכי (הכוונה ליחס אורך-קוטר המגיע לערך מסוים) עקב בועות הנוצרות על ידי אידוי הנוזל, והפולימריזציה בין הבועות תתרחש עם גידול הבועות, ולבסוף הנוזל הקריוגני ייצא החוצה דרך פתח הצינור.

גייזרים עשויים להופיע כאשר קצב הזרימה בצינור נמוך, אך יש להבחין בהם רק כאשר הזרימה נעצרת.

כאשר נוזל קריוגני זורם כלפי מטה בצינור האנכי, זה דומה לתהליך הקירור המקדים. נוזל קריוגני ירתח ויתאדה עקב חום, דבר השונה מתהליך הקירור המקדים! עם זאת, החום נובע בעיקר מפלישת חום סביבתית קטנה, ולא מקיבולת חום גדולה יותר של המערכת בתהליך הקירור המקדים. לכן, שכבת גבול הנוזל עם טמפרטורה גבוהה יחסית נוצרת ליד דופן הצינור, ולא ליד סרט האדים. כאשר הנוזל זורם בצינור האנכי, עקב פלישת חום סביבתי, צפיפות התרמית של שכבת גבול הנוזל ליד דופן הצינור יורדת. תחת פעולת הציפה, הנוזל יהפוך את הזרימה כלפי מעלה, ויוצר את שכבת הגבול של הנוזל החם, בעוד שהנוזל הקר במרכז זורם כלפי מטה, ויוצר את אפקט ההסעה בין השניים. שכבת הגבול של הנוזל החם מתעבה בהדרגה לאורך כיוון הזרם המרכזי עד שהיא חוסמת לחלוטין את הנוזל המרכזי ועוצרת את ההסעה. לאחר מכן, מכיוון שאין הסעה שתסיר חום, טמפרטורת הנוזל באזור החם עולה במהירות. לאחר שטמפרטורת הנוזל מגיעה לטמפרטורת הרוויה, הוא מתחיל לרתוח ולייצר בועות. פצצת הגז זינגל מאטה את עליית הבועות.

בשל נוכחותן של בועות בצינור האנכי, תגובת כוח הגזירה הצמיגי של הבועה תפחית את הלחץ הסטטי בתחתית הבועה, מה שיגרום לנוזל הנותר להתחמם יתר על המידה, ובכך לייצר יותר אדים, מה שיגרום ללחץ הסטטי להיות נמוך יותר, כך שקידום הדדי, במידה מסוימת, ייצור כמות גדולה של אדים. תופעת הגייזר, הדומה במידה מסוימת לפיצוץ, מתרחשת כאשר נוזל, הנושא הבזק של קיטור, נפלט חזרה לתוך הצינור. כמות מסוימת של אדים שנפלטת יחד עם הנוזל הנפלט לחלל העליון של המיכל תגרום לשינויים דרמטיים בטמפרטורה הכוללת של חלל המיכל, וכתוצאה מכך לשינויים דרמטיים בלחץ. כאשר תנודות הלחץ נמצאות בשיא ובעמק הלחץ, ניתן להביא את המיכל למצב של לחץ שלילי. השפעת הפרש הלחצים תוביל לנזק מבני של המערכת.

לאחר התפרצות האדים, הלחץ בצינור יורד במהירות, והנוזל הקריוגני מוזרק מחדש לצינור האנכי עקב השפעת כוח הכבידה. הנוזל במהירות גבוהה יגרום לזעזוע לחץ בדומה לפטיש מים, שיש לו השפעה רבה על המערכת, במיוחד על ציוד החלל.

על מנת לבטל או להפחית את הנזק הנגרם מתופעת הגייזרים, ביישום, מצד אחד, עלינו לשים לב לבידוד מערכת הצינורות, מכיוון שחדירת חום היא שורש תופעת הגייזרים; מצד שני, ניתן לחקור מספר תוכניות: הזרקת גז אינרטי שאינו מתעבה, הזרקה נוספת של נוזל קריוגני וצינור סירקולציה. מהותן של תוכניות אלו היא העברת עודפי חום של נוזל קריוגני, מניעת הצטברות חום עודף, ובכך למנוע את התרחשות תופעת הגייזרים.

עבור תוכנית הזרקת גז אינרטי, הליום משמש בדרך כלל כגז אינרטי, והליום מוזרק לתחתית הצינור. הפרש לחץ האדים בין הנוזל להליום יכול לשמש להעברת מסה של אדי התוצר מנוזל למסת ההליום, על מנת לאדות חלק מהנוזל הקריוגני, לספוג חום מהנוזל הקריוגני וליצור אפקט קירור יתר, ובכך למנוע הצטברות של חום עודף. תוכנית זו משמשת בכמה מערכות מילוי דלק חלל. מילוי משלים נועד להפחית את הטמפרטורה של הנוזל הקריוגני על ידי הוספת נוזל קריוגני מקורר-על, בעוד שתוכנית הוספת צינור סירקולציה נועדה ליצור תנאי סירקולציה טבעיים בין הצינור למיכל על ידי הוספת צינור, על מנת להעביר עודף חום באזורים מקומיים ולהרוס את התנאים ליצירת גייזרים.

ממתינים לכתבה הבאה לשאלות נוספות!

ציוד קריוגני HL

חברת HL Cryogenic Equipment, שנוסדה בשנת 1992, היא מותג הקשור לחברת HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd. HL Cryogenic Equipment מחויבת לתכנון וייצור של מערכות צנרת קריוגניות מבודדות בוואקום גבוה וציוד תומך נלווה כדי לענות על מגוון צרכים של לקוחות. הצינורות המבודדים בוואקום והצינורות הגמישים עשויים מחומרים מבודדים מיוחדים בעלי וואקום גבוה וממסכים מרובים, ועוברים סדרה של טיפולים טכניים מחמירים ביותר וטיפול בוואקום גבוה, המשמשים להעברת חמצן נוזלי, חנקן נוזלי, ארגון נוזלי, מימן נוזלי, הליום נוזלי, גז אתילן נוזלי LEG וגז טבעי נוזלי LNG.

סדרת המוצרים של צינורות במעיל ואקום, צינורות במעיל ואקום, שסתומים במעיל ואקום ומפרידי פאזות של חברת HL Cryogenic Equipment, שעברו סדרה של טיפולים טכניים מחמירים ביותר, משמשים להעברת חמצן נוזלי, חנקן נוזלי, ארגון נוזלי, מימן נוזלי, הליום נוזלי, LEG ו-LNG, ומוצרים אלה משמשים לציוד קריוגני (למשל, מיכלי קריוגניים, דיוארים וקופסאות קירור וכו') בתעשיות של הפרדת אוויר, גזים, תעופה, אלקטרוניקה, מוליכי-על, שבבים, הרכבת אוטומציה, מזון ומשקאות, בית מרקחת, בתי חולים, ביו-בנקים, גומי, ייצור חומרים חדשים, הנדסה כימית, ברזל ופלדה ומחקר מדעי וכו'.