Fenomenu di geyser

U fenomenu di geyser si riferisce à u fenomenu di l'eruzione causatu da u liquidu criogenicu chì hè trasportatu longu u tubu verticale longu (riferendu si à u rapportu lunghezza-diametru chì righjunghje un certu valore) per via di e bolle prodotte da a vaporizazione di u liquidu, è a polimerizazione trà e bolle si verificarà cù l'aumentu di e bolle, è infine u liquidu criogenicu serà invertitu fora di l'entrata di u tubu.

I geyser ponu accade quandu u flussu in a pipeline hè bassu, ma devenu esse nutati solu quandu u flussu si ferma.

Quandu u liquidu criogenicu scorre in a pipa verticale, hè simile à u prucessu di preraffreddamentu. U liquidu criogenicu bolle è si vaporizza per via di u calore, chì hè diversu da u prucessu di preraffreddamentu! Tuttavia, u calore vene principalmente da a piccula invasione di calore ambientale, piuttostu chè da a più grande capacità termica di u sistema in u prucessu di preraffreddamentu. Dunque, u stratu limite di u liquidu cù una temperatura relativamente alta hè furmatu vicinu à a parete di u tubu, piuttostu chè da u film di vapore. Quandu u liquidu scorre in u tubu verticale, per via di l'invasione di calore ambientale, a densità termica di u stratu limite di u fluidu vicinu à a parete di u tubu diminuisce. Sottu l'azione di a galleggiabilità, u fluidu inverte u flussu ascendente, furmendu u stratu limite di u fluidu caldu, mentre chì u fluidu fretu in u centru scorre in discesa, furmendu l'effettu di cunvezione trà i dui. U stratu limite di u fluidu caldu s'ispessisce gradualmente longu a direzzione di u currente principale finu à chì blocca cumpletamente u fluidu cintrali è ferma a cunvezione. Dopu à quessa, perchè ùn ci hè micca cunvezione per caccià u calore, a temperatura di u liquidu in a zona calda aumenta rapidamente. Dopu chì a temperatura di u liquidu righjunghji a temperatura di saturazione, cumencia à bollire è à pruduce bolle. A bomba di gas zingle rallenta a crescita di e bolle.

A causa di a presenza di bolle in u tubu verticale, a reazione di a forza di cisaillementu viscosa di a bolla riducerà a pressione statica in u fondu di a bolla, chì à u so tornu farà surriscaldà u liquidu restante, producendu cusì più vapore, chì à u so tornu farà chì a pressione statica sia più bassa, dunque a prumuzione mutuale, finu à un certu puntu, pruducerà assai vapore. U fenomenu di un geyser, chì hè in qualchì modu simile à una splusione, si verifica quandu un liquidu, chì porta un lampu di vapore, hè espulsu in a pipeline. Una certa quantità di vapore chì seguita cù u liquidu espulsu in u spaziu superiore di u tank causerà cambiamenti drammatici in a temperatura generale di u spaziu di u tank, risultendu in cambiamenti drammatici di pressione. Quandu a fluttuazione di pressione hè in u piccu è in a valle di pressione, hè pussibule fà chì u tank sia in un statu di pressione negativa. L'effettu di a differenza di pressione porterà à danni strutturali di u sistema.

Dopu à l'eruzione di vapore, a pressione in u tubu diminuisce rapidamente, è u liquidu criogenicu hè reiniettatu in u tubu verticale per via di l'effettu di a gravità. U liquidu à alta velocità pruducerà un scossa di pressione simile à u colpu d'ariete, chì hà un grande impattu nantu à u sistema, in particulare nantu à l'equipaggiamentu spaziale.

Per eliminà o riduce i danni causati da u fenomenu di u geyser, in l'applicazione, da una parte, duvemu fà attenzione à l'insulazione di u sistema di pipeline, perchè l'invasione di calore hè a causa principale di u fenomenu di u geyser; Da l'altra parte, parechji schemi ponu esse studiati: iniezione di gas inerte senza condensazione, iniezione supplementare di liquidu criogenicu è pipeline di circulazione. L'essenza di sti schemi hè di trasferisce u calore in eccessu di u liquidu criogenicu, evità l'accumulazione di calore eccessivu, in modu da prevene l'occorrenza di u fenomenu di u geyser.

Per u schema d'iniezione di gas inerte, l'eliu hè generalmente adupratu cum'è gas inerte, è l'eliu hè iniettatu in u fondu di a pipeline. A differenza di pressione di vapore trà u liquidu è l'eliu pò esse aduprata per fà un trasferimentu di massa di vapore di u pruduttu da u liquidu à a massa d'eliu, in modu da vaporizà una parte di u liquidu criogenicu, assorbe u calore da u liquidu criogenicu è pruduce un effettu di surraffreddamentu, impedendu cusì l'accumulazione di calore eccessivu. Stu schema hè adupratu in certi sistemi di riempimentu di propellente spaziale. U riempimentu supplementu hè di riduce a temperatura di u liquidu criogenicu aghjunghjendu liquidu criogenicu superraffreddatu, mentre chì u schema di aghjunghje una pipeline di circulazione hè di stabilisce una cundizione di circulazione naturale trà a pipeline è u serbatu aghjunghjendu una pipeline, in modu da trasferisce u calore eccessivu in e zone lucali è distrughje e cundizioni per a generazione di geyser.

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Attrezzatura criogenica HL

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