ปรากฏการณ์ไกเซอร์

ปรากฏการณ์ไกเซอร์หมายถึงปรากฏการณ์การปะทุที่เกิดจากของเหลวไครโอเจนิกถูกขนส่งลงไปตามท่อแนวตั้งยาว (หมายถึงอัตราส่วนความยาวต่อเส้นผ่านศูนย์กลางที่ถึงค่าหนึ่ง) เนื่องมาจากฟองอากาศที่เกิดจากการระเหยของของเหลว และการเกิดพอลิเมอไรเซชันระหว่างฟองอากาศจะเกิดขึ้นเมื่อจำนวนฟองอากาศเพิ่มมากขึ้น และในที่สุดของเหลวไครโอเจนิกจะถูกย้อนกลับออกจากทางเข้าท่อ

น้ำพุร้อนอาจเกิดขึ้นได้เมื่ออัตราการไหลในท่อต่ำ แต่จำเป็นต้องสังเกตเห็นก็ต่อเมื่อการไหลหยุดลงเท่านั้น

เมื่อของเหลวเย็นจัดไหลลงไปในท่อแนวตั้ง จะคล้ายกับกระบวนการทำความเย็นล่วงหน้า ของเหลวเย็นจัดจะเดือดและกลายเป็นไอเนื่องจากความร้อน ซึ่งแตกต่างจากกระบวนการทำความเย็นล่วงหน้า! อย่างไรก็ตาม ความร้อนส่วนใหญ่มาจากการแทรกซึมของความร้อนจากบรรยากาศเล็กน้อย มากกว่าความจุความร้อนของระบบที่ใหญ่กว่าในกระบวนการทำความเย็นล่วงหน้า ดังนั้น ชั้นขอบของของเหลวที่มีอุณหภูมิค่อนข้างสูงจึงเกิดขึ้นใกล้กับผนังท่อ แทนที่จะเป็นฟิล์มไอ เมื่อของเหลวไหลเข้าไปในท่อแนวตั้ง เนื่องจากการแทรกซึมของความร้อนจากสิ่งแวดล้อม ความหนาแน่นความร้อนของชั้นขอบของไหลใกล้กับผนังท่อจะลดลง ภายใต้อิทธิพลของการลอยตัว ของไหลจะไหลย้อนกลับขึ้นด้านบน ก่อตัวเป็นชั้นขอบของไหลร้อน ในขณะที่ของไหลเย็นที่อยู่ตรงกลางจะไหลลงด้านล่าง ก่อให้เกิดปรากฏการณ์การพาความร้อนระหว่างทั้งสอง ชั้นขอบของไหลร้อนจะค่อยๆ หนาขึ้นตามทิศทางของกระแสหลัก จนกระทั่งปิดกั้นของไหลส่วนกลางอย่างสมบูรณ์และหยุดการพาความร้อน หลังจากนั้น เนื่องจากไม่มีการพาความร้อนเพื่อนำความร้อนออกไป อุณหภูมิของของเหลวในบริเวณที่ร้อนจึงเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว เมื่ออุณหภูมิของของเหลวถึงจุดอิ่มตัว ของเหลวจะเริ่มเดือดและเกิดฟองอากาศ ระเบิดแก๊สซิงเกิลจะช่วยชะลอการลอยตัวของฟองอากาศ

เนื่องจากมีฟองอากาศอยู่ในท่อแนวตั้ง ปฏิกิริยาแรงเฉือนหนืดของฟองอากาศจะลดแรงดันสถิตที่ก้นฟองอากาศ ซึ่งจะทำให้ของเหลวที่เหลือร้อนเกินไป ทำให้เกิดไอมากขึ้น ซึ่งจะทำให้แรงดันสถิตลดลง ดังนั้นการผลักดันซึ่งกันและกันในระดับหนึ่งจะทำให้เกิดไอจำนวนมาก ปรากฏการณ์ไกเซอร์ ซึ่งคล้ายกับการระเบิด เกิดขึ้นเมื่อของเหลวที่มีไอพุ่งออกมาเป็นวาบๆ พุ่งกลับเข้าไปในท่อ ไอจำนวนหนึ่งที่เกิดขึ้นพร้อมกับของเหลวที่พุ่งออกมาสู่พื้นที่ด้านบนของถัง จะทำให้อุณหภูมิโดยรวมของพื้นที่ถังเปลี่ยนแปลงอย่างมาก ส่งผลให้ความดันเปลี่ยนแปลงอย่างมาก เมื่อความผันผวนของความดันอยู่ที่จุดสูงสุดและจุดต่ำสุดของความดัน อาจทำให้ถังอยู่ในสภาวะความดันติดลบ ผลกระทบของความแตกต่างของความดันจะนำไปสู่ความเสียหายต่อโครงสร้างของระบบ

หลังจากไอระเหยพุ่งออกมา ความดันในท่อจะลดลงอย่างรวดเร็ว และของเหลวไครโอเจนิกจะถูกฉีดกลับเข้าไปในท่อแนวตั้งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง ของเหลวที่มีความเร็วสูงจะก่อให้เกิดแรงกระแทกแรงดันคล้ายกับค้อนน้ำ ซึ่งส่งผลกระทบอย่างมากต่อระบบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งต่ออุปกรณ์ในอวกาศ

เพื่อขจัดหรือลดอันตรายที่เกิดจากปรากฏการณ์ไกเซอร์ ในการใช้งาน เราควรให้ความสำคัญกับฉนวนของระบบท่อ เนื่องจากความร้อนที่ไหลเข้ามาเป็นสาเหตุหลักของปรากฏการณ์ไกเซอร์ ในทางกลับกัน สามารถศึกษาได้หลายรูปแบบ ได้แก่ การฉีดก๊าซเฉื่อยที่ไม่ควบแน่น การฉีดของเหลวไครโอเจนิกเสริม และท่อหมุนเวียน สาระสำคัญของรูปแบบเหล่านี้คือการถ่ายเทความร้อนส่วนเกินของของเหลวไครโอเจนิก หลีกเลี่ยงการสะสมความร้อนมากเกินไป เพื่อป้องกันการเกิดปรากฏการณ์ไกเซอร์

สำหรับรูปแบบการฉีดก๊าซเฉื่อย มักใช้ฮีเลียมเป็นก๊าซเฉื่อย และฮีเลียมจะถูกฉีดเข้าไปที่ก้นท่อ ความแตกต่างของความดันไอระหว่างของเหลวและฮีเลียมสามารถใช้เพื่อถ่ายโอนมวลไอของผลิตภัณฑ์จากของเหลวไปยังมวลฮีเลียม เพื่อทำให้ของเหลวไครโอเจนิกบางส่วนระเหย ดูดซับความร้อนจากของเหลวไครโอเจนิก และทำให้เกิดภาวะเย็นเกิน (overcooling effect) เพื่อป้องกันการสะสมความร้อนที่มากเกินไป รูปแบบนี้ใช้ในระบบเติมเชื้อเพลิงในอวกาศบางระบบ การบรรจุเพิ่มเติมคือการลดอุณหภูมิของของเหลวไครโอเจนิกโดยการเติมของเหลวไครโอเจนิกที่เย็นจัด ในขณะที่รูปแบบการเพิ่มท่อหมุนเวียนคือการสร้างสภาวะการหมุนเวียนตามธรรมชาติระหว่างท่อและถังโดยการเพิ่มท่อ เพื่อถ่ายโอนความร้อนส่วนเกินในพื้นที่เฉพาะและทำลายสภาวะสำหรับการสร้างไกเซอร์

ติดตามบทความถัดไปสำหรับคำถามอื่นๆ！

อุปกรณ์ไครโอเจนิก HL

HL Cryogenic Equipment ก่อตั้งขึ้นในปี พ.ศ. 2535 เป็นแบรนด์ในเครือของบริษัท HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co.,Ltd. HL Cryogenic Equipment มุ่งมั่นในการออกแบบและผลิตระบบท่อ Cryogenic หุ้มฉนวนสุญญากาศสูง และอุปกรณ์สนับสนุนที่เกี่ยวข้อง เพื่อตอบสนองความต้องการที่หลากหลายของลูกค้า ท่อและสายยางหุ้มฉนวนสุญญากาศผลิตจากวัสดุฉนวนพิเศษแบบหลายชั้นและสุญญากาศสูง ผ่านกระบวนการปรับสภาพทางเทคนิคที่เข้มงวดและสุญญากาศสูง ซึ่งใช้สำหรับการถ่ายโอนออกซิเจนเหลว ไนโตรเจนเหลว อาร์กอนเหลว ไฮโดรเจนเหลว ฮีเลียมเหลว ก๊าซเอทิลีนเหลว (LEG) และก๊าซธรรมชาติเหลว (LNG)

ผลิตภัณฑ์ซีรีส์ท่อหุ้มสูญญากาศ ท่อหุ้มสูญญากาศ วาล์วหุ้มสูญญากาศ และเครื่องแยกเฟสในบริษัท HL Cryogenic Equipment ซึ่งผ่านกระบวนการทางเทคนิคที่เข้มงวดอย่างยิ่ง ใช้สำหรับการถ่ายโอนออกซิเจนเหลว ไนโตรเจนเหลว อาร์กอนเหลว ไฮโดรเจนเหลว ฮีเลียมเหลว LEG และ LNG และผลิตภัณฑ์เหล่านี้ได้รับการบริการสำหรับอุปกรณ์ไครโอเจนิก (เช่น ถังไครโอเจนิก ดีวาร์ และตู้เย็น ฯลฯ) ในอุตสาหกรรมการแยกอากาศ ก๊าซ การบิน อิเล็กทรอนิกส์ ตัวนำยิ่งยวด ชิป การประกอบระบบอัตโนมัติ อาหารและเครื่องดื่ม ร้านขายยา โรงพยาบาล ธนาคารชีวภาพ ยาง การผลิตวัสดุใหม่ วิศวกรรมเคมี เหล็กและเหล็กกล้า และการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ ฯลฯ