Fenomena geyser

Fenomena geyser mengacu pada fenomena letusan yang disebabkan oleh cairan kriogenik yang diangkut ke bawah melalui pipa panjang vertikal (mengacu pada rasio panjang-diameter yang mencapai nilai tertentu) karena gelembung yang dihasilkan oleh penguapan cairan, dan polimerisasi antar gelembung akan terjadi seiring dengan peningkatan jumlah gelembung, dan akhirnya cairan kriogenik akan berbalik keluar dari pintu masuk pipa.

Semburan air panas dapat terjadi ketika laju aliran di dalam pipa rendah, tetapi semburan tersebut hanya perlu diperhatikan ketika aliran berhenti.

Ketika cairan kriogenik mengalir ke bawah dalam pipa vertikal, prosesnya mirip dengan proses pra-pendinginan. Cairan kriogenik akan mendidih dan menguap karena panas, yang berbeda dari proses pra-pendinginan! Namun, panas terutama berasal dari invasi panas lingkungan yang kecil, bukan dari kapasitas panas sistem yang lebih besar dalam proses pra-pendinginan. Oleh karena itu, lapisan batas cairan dengan suhu yang relatif tinggi terbentuk di dekat dinding pipa, bukan lapisan uap. Ketika cairan mengalir dalam pipa vertikal, karena invasi panas lingkungan, kerapatan termal lapisan batas fluida di dekat dinding pipa menurun. Di bawah pengaruh gaya apung, fluida akan berbalik arah ke atas, membentuk lapisan batas fluida panas, sementara fluida dingin di tengah mengalir ke bawah, membentuk efek konveksi di antara keduanya. Lapisan batas fluida panas menebal secara bertahap sepanjang arah aliran utama hingga sepenuhnya menghalangi fluida pusat dan menghentikan konveksi. Setelah itu, karena tidak ada konveksi untuk menghilangkan panas, suhu cairan di area panas meningkat dengan cepat. Setelah suhu cairan mencapai suhu jenuh, cairan tersebut mulai mendidih dan menghasilkan gelembung. Bom gas zingle memperlambat naiknya gelembung.

Karena adanya gelembung di dalam pipa vertikal, reaksi gaya geser kental gelembung akan mengurangi tekanan statis di bagian bawah gelembung, yang pada gilirannya akan membuat cairan yang tersisa menjadi terlalu panas, sehingga menghasilkan lebih banyak uap, yang pada gilirannya akan menurunkan tekanan statis, sehingga saling mendorong, sampai batas tertentu, akan menghasilkan banyak uap. Fenomena semburan air panas, yang agak mirip dengan ledakan, terjadi ketika cairan, yang membawa semburan uap, menyembur kembali ke dalam pipa. Sejumlah uap yang dihasilkan bersama cairan yang menyembur ke ruang atas tangki akan menyebabkan perubahan dramatis pada suhu keseluruhan ruang tangki, yang mengakibatkan perubahan tekanan yang dramatis. Ketika fluktuasi tekanan berada pada puncak dan lembah tekanan, ada kemungkinan tangki berada dalam keadaan tekanan negatif. Efek perbedaan tekanan akan menyebabkan kerusakan struktural pada sistem.

Setelah letusan uap, tekanan di dalam pipa turun dengan cepat, dan cairan kriogenik disuntikkan kembali ke dalam pipa vertikal karena pengaruh gravitasi. Cairan berkecepatan tinggi akan menghasilkan guncangan tekanan yang mirip dengan water hammer, yang berdampak besar pada sistem, terutama pada peralatan luar angkasa.

Untuk menghilangkan atau mengurangi bahaya yang disebabkan oleh fenomena geyser, dalam penerapannya, di satu sisi, kita harus memperhatikan isolasi sistem perpipaan, karena masuknya panas adalah akar penyebab fenomena geyser; di sisi lain, beberapa skema dapat dipelajari: injeksi gas inert non-kondensasi, injeksi tambahan cairan kriogenik, dan perpipaan sirkulasi. Inti dari skema ini adalah untuk mentransfer panas berlebih dari cairan kriogenik, menghindari akumulasi panas berlebih, sehingga mencegah terjadinya fenomena geyser.

Untuk skema injeksi gas inert, helium biasanya digunakan sebagai gas inert, dan helium diinjeksikan ke bagian bawah pipa. Perbedaan tekanan uap antara cairan dan helium dapat digunakan untuk melakukan transfer massa uap produk dari cairan ke massa helium, sehingga sebagian cairan kriogenik menguap, menyerap panas dari cairan kriogenik, dan menghasilkan efek pendinginan berlebih, sehingga mencegah penumpukan panas berlebih. Skema ini digunakan dalam beberapa sistem pengisian propelan ruang angkasa. Pengisian tambahan bertujuan untuk mengurangi suhu cairan kriogenik dengan menambahkan cairan kriogenik superdingin, sedangkan skema penambahan pipa sirkulasi bertujuan untuk menciptakan kondisi sirkulasi alami antara pipa dan tangki dengan menambahkan pipa, sehingga panas berlebih dapat ditransfer di area lokal dan menghilangkan kondisi untuk pembentukan geyser.

Nantikan artikel selanjutnya untuk pertanyaan lainnya!

Peralatan Kriogenik HL

HL Cryogenic Equipment, yang didirikan pada tahun 1992, adalah merek yang berafiliasi dengan HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co.,Ltd. HL Cryogenic Equipment berkomitmen untuk mendesain dan memproduksi Sistem Pipa Kriogenik Berinsulasi Vakum Tinggi dan Peralatan Pendukung terkait untuk memenuhi berbagai kebutuhan pelanggan. Pipa Berinsulasi Vakum dan Selang Fleksibel dibuat dengan bahan insulasi khusus multi-lapisan dan multi-layar vakum tinggi, dan melewati serangkaian perlakuan teknis yang sangat ketat dan perlakuan vakum tinggi, yang digunakan untuk mentransfer oksigen cair, nitrogen cair, argon cair, hidrogen cair, helium cair, gas etilen cair (LEG), dan gas alam cair (LNG).

Rangkaian produk Pipa Berjaket Vakum, Selang Berjaket Vakum, Katup Berjaket Vakum, dan Pemisah Fase di Perusahaan Peralatan Kriogenik HL, yang telah melalui serangkaian perlakuan teknis yang sangat ketat, digunakan untuk mentransfer oksigen cair, nitrogen cair, argon cair, hidrogen cair, helium cair, LEG dan LNG, dan produk-produk ini melayani peralatan kriogenik (misalnya tangki kriogenik, dewar dan coldbox, dll.) di industri pemisahan udara, gas, penerbangan, elektronik, superkonduktor, chip, perakitan otomatis, makanan & minuman, farmasi, rumah sakit, biobank, karet, manufaktur material baru, teknik kimia, besi & baja, dan penelitian ilmiah, dll.