Hiện tượng mạch nước phun

Hiện tượng mạch nước phun đề cập đến hiện tượng phun trào do chất lỏng đông lạnh được vận chuyển xuống đường ống dài thẳng đứng (liên quan đến tỷ lệ chiều dài đường kính đạt đến một giá trị nhất định) do các bong bóng được tạo ra bởi sự bay hơi của chất lỏng và sự trùng hợp giữa các bong bóng sẽ xảy ra khi số lượng bong bóng tăng lên và cuối cùng chất lỏng đông lạnh sẽ bị đẩy ngược ra khỏi lối vào đường ống.

Mạch nước phun có thể xuất hiện khi tốc độ dòng chảy trong đường ống thấp, nhưng chúng chỉ cần được chú ý khi dòng chảy dừng lại.

Khi chất lỏng đông lạnh chảy xuống theo đường ống thẳng đứng, nó tương tự như quá trình làm lạnh sơ bộ. Chất lỏng đông lạnh sẽ sôi và bốc hơi do nhiệt, khác với quá trình làm lạnh sơ bộ! Tuy nhiên, nhiệt chủ yếu đến từ sự xâm nhập nhỏ của nhiệt xung quanh chứ không phải do công suất nhiệt lớn hơn của hệ thống trong quá trình làm mát trước. Do đó, lớp ranh giới chất lỏng có nhiệt độ tương đối cao được hình thành gần thành ống chứ không phải màng hơi. Khi chất lỏng chảy trong ống thẳng đứng, do sự xâm nhập nhiệt của môi trường nên mật độ nhiệt của lớp ranh giới chất lỏng gần thành ống giảm đi. Dưới tác dụng của lực nổi, chất lỏng sẽ đảo ngược dòng chảy đi lên, tạo thành lớp ranh giới chất lỏng nóng, trong khi chất lỏng lạnh ở trung tâm chảy xuống dưới, tạo thành hiệu ứng đối lưu giữa hai lớp. Lớp ranh giới của chất lỏng nóng dày dần theo hướng dòng chính cho đến khi nó chặn hoàn toàn chất lỏng trung tâm và dừng sự đối lưu. Sau đó, do không có sự đối lưu để lấy đi nhiệt nên nhiệt độ của chất lỏng ở vùng nóng tăng lên nhanh chóng. Sau khi nhiệt độ của chất lỏng đạt đến nhiệt độ bão hòa, nó bắt đầu sôi và tạo ra bong bóng Bom khí zingle làm chậm sự nổi lên của bong bóng.

Do có các bong bóng trong ống thẳng đứng nên phản ứng của lực cắt nhớt của bong bóng sẽ làm giảm áp suất tĩnh ở đáy bong bóng, từ đó sẽ làm cho phần chất lỏng còn lại bị quá nhiệt, sinh ra nhiều hơi hơn, từ đó sẽ tạo ra nhiều hơi hơn. làm cho áp suất tĩnh thấp hơn, do đó sự thúc đẩy lẫn nhau ở một mức độ nhất định sẽ tạo ra nhiều hơi. Hiện tượng mạch nước phun, tương tự như vụ nổ, xảy ra khi một chất lỏng mang theo tia hơi nước phun trở lại đường ống. Một lượng hơi nhất định sinh ra cùng với chất lỏng phun lên không gian phía trên của bể sẽ gây ra những thay đổi đáng kể về nhiệt độ chung của không gian bể, dẫn đến những thay đổi đáng kể về áp suất. Khi áp suất dao động ở đỉnh và đáy áp suất, có thể làm cho bể ở trạng thái áp suất âm. Ảnh hưởng của chênh lệch áp suất sẽ dẫn đến hư hỏng cấu trúc của hệ thống.

Sau khi phun trào hơi, áp suất trong đường ống giảm nhanh và chất lỏng đông lạnh được bơm lại vào đường ống thẳng đứng do tác dụng của trọng lực. Chất lỏng tốc độ cao sẽ tạo ra một cú sốc áp suất tương tự như búa nước, gây ảnh hưởng lớn đến hệ thống, đặc biệt là các thiết bị không gian.

Để loại bỏ hoặc giảm thiểu tác hại do hiện tượng mạch nước phun gây ra, trong ứng dụng, một mặt chúng ta nên chú ý đến khả năng cách nhiệt của hệ thống đường ống, vì sự xâm nhập nhiệt là nguyên nhân sâu xa của hiện tượng mạch nước phun; Mặt khác, có thể nghiên cứu một số phương án: phun khí trơ không ngưng tụ, bơm bổ sung chất lỏng đông lạnh và đường ống tuần hoàn. Bản chất của các phương án này là truyền nhiệt dư thừa của chất lỏng đông lạnh, tránh sự tích tụ nhiệt quá mức, để ngăn chặn sự xuất hiện của hiện tượng mạch nước phun.

Đối với sơ đồ phun khí trơ, heli thường được sử dụng làm khí trơ và heli được bơm vào đáy đường ống. Sự chênh lệch áp suất hơi giữa chất lỏng và helium có thể được sử dụng để chuyển khối lượng hơi sản phẩm từ chất lỏng sang khối helium, để làm bay hơi một phần chất lỏng đông lạnh, hấp thụ nhiệt từ chất lỏng đông lạnh và tạo ra hiệu ứng làm mát quá mức, do đó ngăn ngừa sự tích tụ quá mức nhiệt. Sơ đồ này được sử dụng trong một số hệ thống nạp nhiên liệu đẩy không gian. Việc đổ đầy bổ sung là để giảm nhiệt độ của chất lỏng đông lạnh bằng cách thêm chất lỏng đông lạnh siêu lạnh, trong khi kế hoạch bổ sung đường ống tuần hoàn là thiết lập điều kiện tuần hoàn tự nhiên giữa đường ống và bể chứa bằng cách thêm đường ống, để truyền nhiệt dư thừa ở các khu vực cục bộ và phá hủy điều kiện hình thành mạch nước phun.

Hãy theo dõi bài viết tiếp theo để biết các câu hỏi khác!

Thiết bị đông lạnh HL

Thiết bị đông lạnh HL được thành lập năm 1992 là thương hiệu trực thuộc Công ty thiết bị đông lạnh HL Công ty TNHH Thiết bị đông lạnh HL. Thiết bị đông lạnh HL cam kết thiết kế và sản xuất Hệ thống đường ống đông lạnh cách nhiệt chân không cao và các thiết bị hỗ trợ liên quan để đáp ứng các nhu cầu khác nhau của khách hàng. Ống cách nhiệt chân không và ống mềm được chế tạo trong vật liệu cách nhiệt đặc biệt nhiều lớp và chân không cao, đồng thời trải qua một loạt các biện pháp xử lý kỹ thuật cực kỳ nghiêm ngặt và xử lý chân không cao, được sử dụng để truyền oxy lỏng, nitơ lỏng , argon lỏng, hydro lỏng, helium lỏng, khí ethylene hóa lỏng LEG và khí tự nhiên hóa lỏng LNG.

Các dòng sản phẩm Ống bọc chân không, Ống bọc chân không, Van bọc chân không, Máy tách pha của Công ty Thiết bị đông lạnh HL trải qua hàng loạt xử lý kỹ thuật cực kỳ nghiêm ngặt, được sử dụng để vận chuyển oxy lỏng, nitơ lỏng, argon lỏng, hydro lỏng, helium lỏng, LEG và LNG, và các sản phẩm này được phục vụ cho thiết bị đông lạnh (ví dụ: bể đông lạnh, sương mù và hộp lạnh, v.v.) trong các ngành công nghiệp tách không khí, khí đốt, hàng không, điện tử, chất siêu dẫn, chip, lắp ráp tự động hóa, thực phẩm & nước giải khát, dược phẩm, bệnh viện, ngân hàng sinh học, cao su, sản xuất vật liệu mới, kỹ thuật hóa học, sắt thép, và nghiên cứu khoa học, v.v.