Fenomena geyser

Fenomena geyser adalah fenomena letusan yang disebabkan oleh cairan kriogenik yang diangkut ke bawah melalui pipa vertikal panjang (mengacu pada rasio panjang-diameter yang mencapai nilai tertentu) akibat gelembung-gelembung yang dihasilkan oleh penguapan cairan, dan polimerisasi antara gelembung-gelembung akan terjadi seiring bertambahnya gelembung, dan akhirnya cairan kriogenik akan dibalikkan keluar melalui pintu masuk pipa.

Geyser dapat terjadi saat laju aliran dalam pipa rendah, namun hal ini hanya perlu diperhatikan saat 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 dengan proses pra-pendinginan! Namun, panas tersebut terutama berasal dari invasi panas lingkungan yang kecil, alih-alih 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 tabung, alih-alih lapisan uap. Ketika cairan mengalir dalam pipa vertikal, akibat invasi panas lingkungan, densitas termal lapisan batas fluida di dekat dinding pipa menurun. Di bawah pengaruh daya apung, fluida akan membalikkan aliran 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 di sepanjang arah aliran utama hingga sepenuhnya menghalangi fluida pusat dan menghentikan konveksi. Setelah itu, karena tidak ada konveksi untuk menyerap panas, suhu cairan di area panas meningkat dengan cepat. Setelah suhu cairan mencapai suhu jenuh, cairan mulai mendidih dan menghasilkan gelembung. Bom gas zingle memperlambat munculnya gelembung.

Karena adanya gelembung dalam pipa vertikal, reaksi gaya geser viskos 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 membuat tekanan statis lebih rendah, sehingga promosi timbal balik, sampai batas tertentu, akan menghasilkan banyak uap. Fenomena geyser, yang agak mirip dengan ledakan, terjadi ketika cairan, membawa kilatan uap, menyembur kembali ke dalam pipa. Sejumlah uap terjadi dengan cairan yang menyembur ke ruang atas tangki akan menyebabkan perubahan dramatis dalam suhu keseluruhan ruang tangki, yang mengakibatkan perubahan dramatis dalam tekanan. Ketika fluktuasi tekanan berada di puncak dan lembah tekanan, adalah mungkin untuk membuat tangki dalam keadaan tekanan negatif. Efek perbedaan tekanan akan menyebabkan kerusakan struktural sistem.

Setelah uap meletus, tekanan di dalam pipa turun drastis, dan cairan kriogenik kembali terinjeksikan ke dalam pipa vertikal akibat gaya gravitasi. Cairan berkecepatan tinggi tersebut akan menghasilkan kejutan tekanan yang mirip dengan palu air, yang berdampak besar pada sistem, terutama pada peralatan antariksa.

Untuk menghilangkan atau mengurangi kerusakan akibat fenomena geyser, dalam penerapannya, di satu sisi, kita perlu memperhatikan insulasi sistem perpipaan, karena invasi panas merupakan akar penyebab fenomena geyser. Di sisi lain, beberapa skema dapat dikaji: injeksi gas inert non-kondensasi, injeksi tambahan cairan kriogenik, dan pipa sirkulasi. Inti dari skema ini adalah untuk mentransfer kelebihan panas cairan kriogenik, menghindari akumulasi panas berlebih, sehingga dapat mencegah terjadinya fenomena geyser.

Untuk skema injeksi gas inert, helium biasanya digunakan sebagai gas inert, dan helium disuntikkan ke dasar pipa. Perbedaan tekanan uap antara cairan dan helium dapat digunakan untuk melakukan perpindahan massa uap produk dari cairan ke massa helium, sehingga dapat menguapkan sebagian cairan kriogenik, menyerap panas dari cairan kriogenik, dan menghasilkan efek pendinginan berlebih, sehingga mencegah akumulasi panas berlebih. Skema ini digunakan dalam beberapa sistem pengisian propelan ruang angkasa. Pengisian tambahan adalah untuk mengurangi suhu cairan kriogenik dengan menambahkan cairan kriogenik super dingin, sementara skema penambahan pipa sirkulasi adalah untuk menciptakan kondisi sirkulasi alami antara pipa dan tangki dengan menambahkan pipa, sehingga dapat mentransfer panas berlebih di area lokal dan menghancurkan kondisi untuk pembentukan geyser.

Nantikan artikel berikutnya untuk pertanyaan lainnya!

Peralatan Kriogenik HL

HL Cryogenic Equipment, yang didirikan pada tahun 1992, merupakan merek yang berafiliasi dengan HL Cryogenic Equipment Company, Cryogenic Equipment Co.,Ltd. HL Cryogenic Equipment berkomitmen pada desain dan manufaktur Sistem Perpipaan Kriogenik Berinsulasi Vakum Tinggi dan Peralatan Pendukung terkait untuk memenuhi berbagai kebutuhan pelanggan. Pipa Berinsulasi Vakum dan Selang Fleksibel ini dibuat dari material insulasi khusus vakum tinggi dan berlapis-lapis, serta melewati serangkaian proses teknis dan vakum tinggi yang sangat ketat. Sistem ini 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 HL Cryogenic Equipment Company, yang telah melalui serangkaian perawatan teknis yang sangat ketat, digunakan untuk mentransfer oksigen cair, nitrogen cair, argon cair, hidrogen cair, helium cair, LEG dan LNG, dan produk-produk ini diservis untuk peralatan kriogenik (misalnya tangki kriogenik, dewar dan kotak dingin, dsb.) dalam industri pemisahan udara, gas, penerbangan, elektronik, superkonduktor, chip, perakitan otomasi, makanan & minuman, farmasi, rumah sakit, biobank, karet, manufaktur material baru, teknik kimia, besi & baja, dan penelitian ilmiah, dsb.