ปรากฏการณ์ไกเซอร์

ปรากฏการณ์ไกเซอร์ หมายถึง ปรากฏการณ์การปะทุที่เกิดจากของเหลวในอุณหภูมิต่ำมากถูกเคลื่อนย้ายลงไปตามท่อแนวตั้งยาว (โดยอ้างอิงถึงอัตราส่วนความยาวต่อเส้นผ่านศูนย์กลางที่ไปถึงค่าหนึ่ง) เนื่องมาจากฟองอากาศที่เกิดจากการระเหยของของเหลว และการเกิดพอลิเมอไรเซชันระหว่างฟองอากาศจะเกิดขึ้นเมื่อจำนวนฟองอากาศเพิ่มมากขึ้น และในที่สุดของเหลวในอุณหภูมิต่ำมากจะถูกย้อนกลับออกทางทางเข้าท่อ

น้ำพุร้อนอาจเกิดขึ้นได้เมื่ออัตราการไหลในท่อต่ำ แต่จำเป็นต้องสังเกตเห็นเมื่อการไหลหยุดลงเท่านั้น

เมื่อของเหลวในอุณหภูมิต่ำไหลลงมาในท่อแนวตั้ง จะคล้ายกับกระบวนการทำความเย็นล่วงหน้า ของเหลวในอุณหภูมิต่ำจะเดือดและกลายเป็นไอเนื่องจากความร้อน ซึ่งแตกต่างจากกระบวนการทำความเย็นล่วงหน้า อย่างไรก็ตาม ความร้อนส่วนใหญ่มาจากการบุกรุกความร้อนโดยรอบเพียงเล็กน้อย มากกว่าความจุความร้อนของระบบที่ใหญ่กว่าในกระบวนการทำความเย็นล่วงหน้า ดังนั้น ชั้นขอบของเหลวที่มีอุณหภูมิค่อนข้างสูงจึงก่อตัวขึ้นใกล้กับผนังท่อ แทนที่จะเป็นฟิล์มไอ เมื่อของเหลวไหลในท่อแนวตั้ง เนื่องจากการบุกรุกความร้อนจากสิ่งแวดล้อม ความหนาแน่นความร้อนของชั้นขอบของไหลใกล้กับผนังท่อจะลดลง ภายใต้การกระทำของการลอยตัว ของเหลวจะย้อนกลับการไหลขึ้นด้านบน ทำให้เกิดชั้นขอบของไหลร้อน ในขณะที่ของเหลวเย็นในศูนย์กลางจะไหลลงด้านล่าง ก่อให้เกิดเอฟเฟกต์การพาความร้อนระหว่างทั้งสอง ชั้นขอบของของเหลวร้อนจะค่อยๆ หนาขึ้นตามทิศทางของกระแสหลัก จนกระทั่งปิดกั้นของเหลวส่วนกลางอย่างสมบูรณ์ และหยุดการพาความร้อน หลังจากนั้น เนื่องจากไม่มีการพาความร้อนเพื่อนำความร้อนออกไป อุณหภูมิของของเหลวในบริเวณที่ร้อนจึงเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว เมื่ออุณหภูมิของของเหลวถึงอุณหภูมิอิ่มตัว ของเหลวจะเริ่มเดือดและเกิดฟอง ระเบิดแก๊สซิงเกิลทำให้ฟองลอยขึ้นช้าลง

เนื่องจากมีฟองอากาศอยู่ในท่อแนวตั้ง ปฏิกิริยาของแรงเฉือนหนืดของฟองอากาศจะลดแรงดันสถิตที่ด้านล่างของฟองอากาศ ซึ่งจะทำให้ของเหลวที่เหลือร้อนเกินไป ทำให้เกิดไอมากขึ้น ซึ่งจะทำให้แรงดันสถิตลดลง ดังนั้น การเลื่อนตำแหน่งซึ่งกันและกันในระดับหนึ่งจะทำให้เกิดไอจำนวนมาก ปรากฏการณ์ไกเซอร์ซึ่งคล้ายกับการระเบิด เกิดขึ้นเมื่อของเหลวที่มีไอพุ่งออกมาในท่อส่ง ไอจำนวนหนึ่งที่ไหลออกมาพร้อมกับของเหลวที่พุ่งออกมาที่ช่องว่างด้านบนของถังจะทำให้อุณหภูมิโดยรวมของช่องว่างของถังเปลี่ยนแปลงอย่างมาก ส่งผลให้ความดันเปลี่ยนแปลงอย่างมาก เมื่อความผันผวนของความดันอยู่ที่จุดสูงสุดและจุดต่ำสุดของความดัน ถังอาจอยู่ในสถานะที่มีความดันลบ ผลกระทบของความแตกต่างของความดันจะนำไปสู่ความเสียหายต่อโครงสร้างของระบบ

หลังจากเกิดการปะทุของไอ ความดันในท่อจะลดลงอย่างรวดเร็ว และของเหลวในอุณหภูมิต่ำจะถูกฉีดกลับเข้าไปในท่อแนวตั้งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง ของเหลวที่มีความเร็วสูงจะทำให้เกิดแรงกระแทกจากแรงดันคล้ายกับแรงกระแทกของน้ำ ซึ่งส่งผลกระทบอย่างมากต่อระบบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งต่ออุปกรณ์ในอวกาศ

เพื่อขจัดหรือลดอันตรายที่เกิดจากปรากฏการณ์ไกเซอร์ ในการใช้งาน เราควรใส่ใจกับฉนวนของระบบท่อ เนื่องจากการบุกรุกของความร้อนเป็นสาเหตุหลักของปรากฏการณ์ไกเซอร์ ในทางกลับกัน สามารถศึกษารูปแบบต่างๆ ได้หลายประการ เช่น การฉีดก๊าซเฉื่อยที่ไม่ควบแน่น การฉีดของเหลวไครโอเจนิกเพิ่มเติม และท่อหมุนเวียน สาระสำคัญของรูปแบบเหล่านี้คือการถ่ายเทความร้อนส่วนเกินของของเหลวไครโอเจนิก หลีกเลี่ยงการสะสมของความร้อนที่มากเกินไป เพื่อป้องกันการเกิดปรากฏการณ์ไกเซอร์

สำหรับแผนการฉีดก๊าซเฉื่อย มักใช้ฮีเลียมเป็นก๊าซเฉื่อย และฮีเลียมจะถูกฉีดเข้าไปที่ก้นท่อ ความแตกต่างของแรงดันไอระหว่างของเหลวและฮีเลียมสามารถใช้เพื่อถ่ายโอนมวลของไอผลิตภัณฑ์จากของเหลวไปยังมวลฮีเลียม เพื่อทำให้ของเหลวเย็นจัดบางส่วนระเหย ดูดซับความร้อนจากของเหลวเย็นจัด และก่อให้เกิดผลจากการเย็นเกินไป จึงป้องกันไม่ให้ความร้อนสะสมมากเกินไป แผนการนี้ใช้ในระบบเติมเชื้อเพลิงในอวกาศบางระบบ การเติมเพิ่มเติมคือการลดอุณหภูมิของของเหลวเย็นจัดโดยการเติมของเหลวเย็นจัดที่เย็นจัด ในขณะที่แผนการเพิ่มท่อหมุนเวียนคือการสร้างสภาวะการหมุนเวียนตามธรรมชาติระหว่างท่อและถังโดยการเพิ่มท่อ เพื่อถ่ายเทความร้อนส่วนเกินในพื้นที่เฉพาะและทำลายเงื่อนไขสำหรับการสร้างน้ำพุร้อน

ติดตามบทความถัดไปสำหรับคำถามอื่นๆ!

อุปกรณ์ไครโอเจนิก HL

HL Cryogenic Equipment ซึ่งก่อตั้งขึ้นในปี 1992 เป็นแบรนด์ในเครือของ HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co.,Ltd. HL Cryogenic Equipment มุ่งมั่นในการออกแบบและผลิตระบบท่อ Cryogenic ที่มีฉนวนสูญญากาศสูงและอุปกรณ์สนับสนุนที่เกี่ยวข้องเพื่อตอบสนองความต้องการที่หลากหลายของลูกค้า ท่อที่มีฉนวนสูญญากาศและท่ออ่อนนั้นสร้างขึ้นจากวัสดุฉนวนพิเศษแบบหลายชั้นและสูญญากาศสูง และผ่านการบำบัดทางเทคนิคที่เข้มงวดอย่างยิ่งและการบำบัดด้วยสูญญากาศสูง ซึ่งใช้สำหรับการถ่ายโอนออกซิเจนเหลว ไนโตรเจนเหลว อาร์กอนเหลว ไฮโดรเจนเหลว ฮีเลียมเหลว ก๊าซเอทิลีนเหลว LEG และก๊าซธรรมชาติเหลว LNG

ผลิตภัณฑ์ชุดท่อหุ้มสูญญากาศ ท่อหุ้มสูญญากาศ วาล์วหุ้มสูญญากาศ และเครื่องแยกเฟสในบริษัท HL Cryogenic Equipment ซึ่งผ่านการบำบัดทางเทคนิคที่เข้มงวดอย่างยิ่งหลายชุด ใช้สำหรับการถ่ายโอนออกซิเจนเหลว ไนโตรเจนเหลว อาร์กอนเหลว ไฮโดรเจนเหลว ฮีเลียมเหลว LEG และ LNG และผลิตภัณฑ์เหล่านี้ใช้สำหรับอุปกรณ์ที่เย็นจัด (เช่น ถังที่เย็นจัด ถังดีวาร์ และตู้เย็น ฯลฯ) ในอุตสาหกรรมการแยกอากาศ แก๊ส การบิน อิเล็กทรอนิกส์ ตัวนำยิ่งยวด ชิป การประกอบระบบอัตโนมัติ อาหารและเครื่องดื่ม ร้านขายยา โรงพยาบาล ธนาคารชีวภาพ ยาง การผลิตวัสดุใหม่ วิศวกรรมเคมี เหล็กและเหล็กกล้า และการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ ฯลฯ