ظاهرة السخان

تشير ظاهرة السخان إلى ظاهرة الانفجار الناتجة عن نقل السائل المبرد أسفل الأنبوب العمودي الطويل (في إشارة إلى وصول نسبة الطول إلى القطر إلى قيمة معينة) بسبب الفقاعات الناتجة عن تبخر السائل، والبلمرة بين الفقاعات سيحدث مع زيادة الفقاعات، وأخيرا سيتم عكس السائل المبرد للخروج من مدخل الأنبوب.

قد تحدث السخانات عندما يكون معدل التدفق في خط الأنابيب منخفضًا، ولكن يجب ملاحظتها فقط عندما يتوقف التدفق.

عندما يتدفق السائل المبرد إلى الأسفل في خط الأنابيب العمودي، فإنه يشبه عملية التبريد المسبق. سوف يغلي السائل المبرد ويتبخر بسبب الحرارة، وهو ما يختلف عن عملية التبريد المسبق! ومع ذلك، تأتي الحرارة بشكل أساسي من الغزو الحراري الصغير للمحيط، بدلاً من السعة الحرارية الأكبر للنظام في عملية التبريد المسبق. لذلك، يتم تشكيل الطبقة الحدودية السائلة ذات درجة الحرارة المرتفعة نسبيًا بالقرب من جدار الأنبوب، بدلاً من طبقة البخار. عندما يتدفق السائل في الأنبوب العمودي، بسبب الغزو الحراري البيئي، تنخفض الكثافة الحرارية للطبقة الحدودية للسائل بالقرب من جدار الأنبوب. تحت تأثير الطفو، سيعكس السائل التدفق لأعلى، مكونًا الطبقة الحدودية للسوائل الساخنة، بينما يتدفق السائل البارد في المركز للأسفل، مكونًا تأثير الحمل الحراري بين الاثنين. تتكاثف الطبقة الحدودية للسائل الساخن تدريجيًا على طول اتجاه التيار الرئيسي حتى تحجب السائل المركزي تمامًا وتوقف الحمل الحراري. بعد ذلك، نظرًا لعدم وجود حمل حراري لإزالة الحرارة، ترتفع درجة حرارة السائل في المنطقة الساخنة بسرعة. بعد أن تصل درجة حرارة السائل إلى درجة التشبع، يبدأ في الغليان وإنتاج الفقاعات. تعمل قنبلة الغاز الزنجلي على إبطاء صعود الفقاعات.

ونظرًا لوجود فقاعات في الأنبوب العمودي، فإن رد فعل قوة القص اللزج للفقاعة سيقلل من الضغط الساكن في قاع الفقاعة، والذي بدوره سيؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة السائل المتبقي، وبالتالي إنتاج المزيد من البخار، والذي بدوره سوف جعل الضغط الثابت أقل، وبالتالي فإن الترويج المتبادل، إلى حد ما، سوف ينتج الكثير من البخار. تحدث ظاهرة السخان، التي تشبه إلى حد ما الانفجار، عندما يعود سائل يحمل وميضًا من البخار إلى خط الأنابيب. سوف تتسبب كمية معينة من البخار المصاحب للسائل المقذوف إلى المساحة العلوية للخزان في حدوث تغيرات جذرية في درجة الحرارة الإجمالية لمساحة الخزان، مما يؤدي إلى تغيرات جذرية في الضغط. عندما يكون تذبذب الضغط في ذروة ووادي الضغط فمن الممكن جعل الخزان في حالة ضغط سلبي. سيؤدي تأثير اختلاف الضغط إلى تلف هيكلي للنظام.

بعد ثوران البخار، ينخفض ​​الضغط في الأنبوب بسرعة، ويتم إعادة حقن السائل المبرد في الأنبوب العمودي بسبب تأثير الجاذبية. سينتج عن السائل عالي السرعة صدمة ضغط مشابهة للمطرقة المائية، والتي لها تأثير كبير على النظام، وخاصة على المعدات الفضائية.

من أجل القضاء على أو تقليل الضرر الناجم عن ظاهرة السخان، في التطبيق، من ناحية، يجب أن نولي الاهتمام لعزل نظام خطوط الأنابيب، لأن الغزو الحراري هو السبب الجذري لظاهرة السخان؛ من ناحية أخرى، يمكن دراسة عدة مخططات: حقن الغاز الخامل غير المتكثف، والحقن التكميلي للسائل المبرد وخط أنابيب التدوير. جوهر هذه المخططات هو نقل الحرارة الزائدة للسائل المبرد، وتجنب تراكم الحرارة الزائدة، وذلك لمنع حدوث ظاهرة السخان.

بالنسبة لنظام حقن الغاز الخامل، عادة ما يستخدم الهيليوم كغاز خامل، ويتم حقن الهيليوم في الجزء السفلي من خط الأنابيب. يمكن استخدام فرق ضغط البخار بين السائل والهيليوم لإجراء نقل كتلة بخار المنتج من السائل إلى كتلة الهيليوم، وذلك لتبخير جزء من السائل المبرد، وامتصاص الحرارة من السائل المبرد، وإنتاج تأثير التبريد الزائد، وبالتالي منع تراكم المفرط حرارة. يستخدم هذا المخطط في بعض أنظمة تعبئة الوقود الدفعي الفضائي. التعبئة التكميلية هي تقليل درجة حرارة السائل المبرد عن طريق إضافة سائل مبرد فائق التبريد، في حين أن مخطط إضافة خط أنابيب الدوران هو إنشاء حالة دوران طبيعية بين خط الأنابيب والخزان عن طريق إضافة خط أنابيب، وذلك لنقل الحرارة الزائدة في المناطق المحلية وتدمير شروط توليد السخانات.

تابعونا في المقالة التالية لأسئلة أخرى!

معدات التبريد HL

HL Cryogenic Equipment التي تأسست في عام 1992 هي علامة تجارية تابعة لشركة HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co.,Ltd. تلتزم شركة HL Cryogenic Equipment بتصميم وتصنيع نظام الأنابيب المبردة المعزولة بالفراغ العالي ومعدات الدعم ذات الصلة لتلبية الاحتياجات المختلفة للعملاء. يتم تصنيع الأنابيب المعزولة بالفراغ والخرطوم المرن من مواد معزولة خاصة ذات فراغ عالي ومتعددة الطبقات ومتعددة الشاشات، ويمر عبر سلسلة من المعالجات التقنية الصارمة للغاية ومعالجة الفراغ العالي، والتي تستخدم لنقل الأكسجين السائل والنيتروجين السائل والأرجون السائل والهيدروجين السائل والهيليوم السائل وغاز الإيثيلين المسال LEG والغاز الطبيعي المسال LNG.

يتم استخدام سلسلة المنتجات من الأنابيب ذات التغليف المفرغ، والخرطوم المغلف بالتفريغ، والصمام المغلف بالتفريغ، وفاصل الطور في شركة HL Cryogenic Equipment Company، والتي مرت عبر سلسلة من المعالجات التقنية الصارمة للغاية، لنقل الأكسجين السائل، والنيتروجين السائل، والأرجون السائل، الهيدروجين السائل، والهيليوم السائل، وLEG، وLNG، ويتم صيانة هذه المنتجات للمعدات المبردة (مثل الخزانات المبردة، والديوار، وصناديق التبريد وما إلى ذلك) في صناعات فصل الهواء، والغازات، والطيران، والإلكترونيات، والموصلات الفائقة، والرقائق، وتجميع الأتمتة، والأغذية المشروبات والصيدلة والمستشفيات والبنك الحيوي والمطاط وتصنيع المواد الجديدة والهندسة الكيميائية والحديد والصلب والبحث العلمي وما إلى ذلك.