Gayzer fenomeni

Gayzer olayı, kriyojenik sıvının dikey uzun bir boru boyunca (uzunluk-çap oranının belirli bir değere ulaşması) taşınması sonucu, sıvının buharlaşması sonucu oluşan kabarcıklar sayesinde, kabarcıklar arasındaki polimerizasyonun artmasıyla meydana gelmesi ve en sonunda kriyojenik sıvının boru girişinden geri döndürülerek dışarı atılması olayıdır.

Gayzerler boru hattındaki akış hızı düşük olduğunda oluşabilir ancak bunların fark edilmesi için akış durması gerekir.

Kriyojenik sıvı dikey boru hattında aşağı doğru aktığında, ön soğutma işlemine benzer. Kriyojenik sıvı, ön soğutma işleminden farklı olarak ısı nedeniyle kaynar ve buharlaşır! Ancak, ısı esas olarak ön soğutma işlemindeki daha büyük sistem ısı kapasitesinden ziyade, küçük ortam ısı istilasından kaynaklanır. Bu nedenle, buhar filmi yerine, nispeten yüksek sıcaklığa sahip sıvı sınır tabakası boru duvarı yakınında oluşur. Sıvı dikey boruda akarken, çevresel ısı istilası nedeniyle, boru duvarı yakınındaki akışkan sınır tabakasının termal yoğunluğu azalır. Kaldırma kuvvetinin etkisi altında, akışkan yukarı doğru ters yönde akarak sıcak akışkan sınır tabakasını oluştururken, merkezdeki soğuk akışkan aşağı doğru akarak ikisi arasında konveksiyon etkisi oluşturur. Sıcak akışkanın sınır tabakası, ana akım yönünde kademeli olarak kalınlaşır ve merkezi akışkanı tamamen bloke ederek konveksiyonu durdurur. Bundan sonra, ısıyı uzaklaştıracak bir konveksiyon olmadığından, sıcak bölgedeki sıvının sıcaklığı hızla yükselir. Sıvının sıcaklığı doyma sıcaklığına ulaştığında kaynamaya başlar ve kabarcıklar üretir. Zingle gaz bombası kabarcıkların yükselişini yavaşlatır.

Dikey borudaki kabarcıkların varlığı nedeniyle, kabarcığın viskoz kesme kuvvetinin tepkisi, kabarcığın tabanındaki statik basıncı azaltacak ve bu da kalan sıvının aşırı ısınmasına ve dolayısıyla daha fazla buhar üretilmesine neden olacak ve bu da statik basıncı bir dereceye kadar düşürecektir. Dolayısıyla karşılıklı tanıtım, bir patlamaya benzeyen gayzer olayı, bir sıvının buhar taşıyarak boru hattına geri fışkırmasıyla meydana gelir. Tankın üst boşluğuna fışkıran sıvı ile birlikte belirli bir miktarda buhar, tank boşluğunun genel sıcaklığında önemli değişikliklere neden olarak basınçta önemli değişikliklere yol açacaktır. Basınç dalgalanması basıncın tepe ve vadisinde olduğunda, tankın negatif basınç durumuna geçmesi mümkündür. Basınç farkının etkisi, sistemde yapısal hasara yol açacaktır.

Buhar püskürmesinin ardından borudaki basınç hızla düşer ve kriyojenik sıvı, yerçekiminin etkisiyle dikey boruya tekrar enjekte edilir. Yüksek hızlı sıvı, su darbesine benzer bir basınç şoku üreterek, özellikle uzay ekipmanları üzerinde büyük bir etki yaratır.

Gayzer fenomeninin neden olduğu zararı ortadan kaldırmak veya azaltmak için, uygulamada bir yandan boru hattı sisteminin yalıtımına dikkat etmeliyiz, çünkü ısı girişi gayzer fenomeninin temel nedenidir; diğer yandan, birkaç yöntem incelenebilir: inert, yoğuşmayan gaz enjeksiyonu, kriyojenik sıvının ek enjeksiyonu ve sirkülasyon boru hattı. Bu yöntemlerin özü, kriyojenik sıvının fazla ısısını transfer etmek, aşırı ısı birikimini önlemek ve böylece gayzer fenomeninin oluşmasını önlemektir.

İnert gaz enjeksiyon şemasında, inert gaz olarak genellikle helyum kullanılır ve helyum boru hattının tabanına enjekte edilir. Sıvı ve helyum arasındaki buhar basıncı farkı, ürün buharının sıvıdan helyum kütlesine kütle transferini sağlamak için kullanılabilir. Böylece kriyojenik sıvının bir kısmı buharlaştırılır, kriyojenik sıvıdan ısı emilir ve aşırı soğutma etkisi yaratılarak aşırı ısı birikimi önlenir. Bu şema, bazı uzay yakıtlı dolum sistemlerinde kullanılır. Ek dolum, aşırı soğutulmuş kriyojenik sıvı ekleyerek kriyojenik sıvının sıcaklığını düşürmektir. Sirkülasyon boru hattı ekleme şeması ise, boru hattı ekleyerek boru hattı ve tank arasında doğal bir sirkülasyon ortamı oluşturarak yerel alanlardaki fazla ısıyı transfer eder ve gayzer oluşumu için gerekli koşulları ortadan kaldırır.

Diğer sorularınız için bir sonraki makaleye bekleriz!

HL Kriyojenik Ekipman

1992 yılında kurulan HL Cryogenic Equipment, HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd.'ye bağlı bir markadır. HL Cryogenic Equipment, müşterilerin çeşitli ihtiyaçlarını karşılamak üzere Yüksek Vakum Yalıtımlı Kriyojenik Boru Sistemi ve ilgili Destek Ekipmanlarının tasarımına ve üretimine kendini adamıştır. Vakum Yalıtımlı Boru ve Esnek Hortum, yüksek vakum ve çok katmanlı, çok ekranlı özel yalıtımlı malzemelerden üretilmiş olup, bir dizi son derece sıkı teknik işlemden ve yüksek vakum işleminden geçer. Bu işlem, sıvı oksijen, sıvı nitrojen, sıvı argon, sıvı hidrojen, sıvı helyum, sıvılaştırılmış etilen gazı (LEG) ve sıvılaştırılmış doğal gaz (LNG) transferinde kullanılır.

HL Kriyojenik Ekipman Şirketi'nin son derece sıkı teknik işlemlerden geçen Vakum Ceketli Boru, Vakum Ceketli Hortum, Vakum Ceketli Vana ve Faz Ayırıcı ürün serileri, sıvı oksijen, sıvı azot, sıvı argon, sıvı hidrojen, sıvı helyum, LEG ve LNG'nin transferinde kullanılır ve bu ürünler hava ayırma, gazlar, havacılık, elektronik, süper iletken, çipler, otomasyon montajı, gıda & içecek, eczacılık, hastane, biyobanka, kauçuk, yeni malzeme üretimi, kimya mühendisliği, demir & çelik ve bilimsel araştırma vb. sektörlerdeki kriyojenik ekipmanlar (örneğin kriyojenik tanklar, dewarlar ve soğuk kutular vb.) için servis edilir.