Mae aer hylifol yn sail i gael ocsigen pur

Gan fod gan bob nwy nifer o gyflyrau agreg a gellir eu hylifo, gall aer sy'n cynnwys cymysgedd o nwyon ddod yn hylif hefyd. Yn y bôn, cynhyrchir aer hylifol i wahanu ocsigen pur, nitrogen a dadon ohoni.

Darn o hanes

Hyd y 19eg ganrif, credodd gwyddonwyr mai dim ond un cyflwr cyfan y mae nwy, ond i ddod â'r awyr i'r wladwriaeth hylifol wedi dysgu ar ddechrau'r ganrif ddiwethaf. Gwnaethpwyd hyn gyda pheiriant Linde, y prif rannau oedd cywasgydd (modur trydan a ddarperir gyda phwmp) a chyfnewidydd gwres, a gynrychiolir fel dau diwbiau wedi'u llosgi, ac un ohonynt yn mynd heibio i'r llall. Y trydydd rhan o'r dyluniad oedd thermos, y tu mewn y casglwyd nwy hylifedig ohono . Gorchuddiwyd manylion y peiriant gyda deunyddiau inswleiddio gwres i atal mynediad i'r nwy gwres o'r tu allan. Roedd y tiwb mewnol a leolir ger y gwddf yn dod i ben mewn ffwrn.

Gweithrediad nwy

Mae'r dechnoleg o gael aer hylifedig yn eithaf syml. Yn gyntaf, mae'r cymysgedd o nwyon yn cael ei lanhau o gronynnau llwch, dŵr, yn ogystal â charbon deuocsid. Mae elfen bwysig arall, heb na fydd yn bosibl cynhyrchu pwysedd aer hylifol. Gyda chymorth y cywasgydd, mae'r aer wedi'i gywasgu i atmosfferiau 200-250 wrth ei oeri gyda dŵr. Yna mae'r aer yn mynd trwy'r cyfnewidydd gwres cyntaf, yna caiff ei rannu'n ddwy ffrwd, y mae'r mwyaf ohonynt yn mynd i'r rhyngwr. Gelwir y term hwn yn beiriant piston, sy'n gweithio trwy ehangu'r nwy. Mae'n trosi ynni potensial i ynni mecanyddol, ac mae'r nwy yn oeri, oherwydd ei fod yn gwneud y gwaith.

Yna, mae'r awyr, trwy olchi dau gyfnewidydd gwres a thrwy hynny oeri yr ail lif, yn dod tuag ato, yn dod allan ac yn cael ei gasglu mewn thermos.

Expander

Er gwaethaf y symlrwydd ymddangosiadol, nid oes modd defnyddio gwasgarwr ar raddfa ddiwydiannol. Mae'r nwy a geir trwy ffotio trwy bibell denau yn rhy ddrud, ac nid yw ei gael yn ddigon effeithlon ac yn defnyddio ynni, ac felly'n annerbyniol i ddiwydiant. Ar ddechrau'r ganrif ddiwethaf, roedd yna gwestiwn o symleiddio smoddi haearn bwrw, ac at y diben hwn gwnaed cynnig i chwythu o'r awyr gyda chynnwys ocsigen uchel. Felly, cododd y cwestiwn am echdynnu diwydiannol yr olaf.

Mae'r rhwystr piston wedi'i rhwystro'n gyflym â rhew dŵr, felly mae angen draenio'r aer ymlaen llaw, sy'n gwneud y broses yn fwy cymhleth ac yn ddrud. Er mwyn datrys y broblem, cynorthwyir datblygiad tyrbin-expander gan ddefnyddio tyrbin yn lle piston. Yn ddiweddarach, defnyddiwyd turboexpanders yn y broses o gael nwyon eraill.

Cais

Nid yw'r aer hylif ei hun yn cael ei ddefnyddio yn unrhyw le, mae'n gynnyrch canolradd wrth gael nwyon pur.

Mae'r egwyddor o wahanu etholwyr yn seiliedig ar y gwahaniaeth yn berwi cyfansoddion y cymysgedd: boils ocsigen yn -183 °, a nitrogen ar -196 °. Mae tymheredd yr aer hylif yn llai na dwy gant gradd, a'i wresogi, gallwch wneud gwahaniad.

Pan fydd yr aer hylif yn dechrau anweddu yn araf, mae'r cyntaf yn volatilizes nitrogen, ac ar ôl ei brif ran wedi anweddu, ar -183 ° y boils ocsigen. Y pwynt yw, cyn belled â bod y nitrogen yn parhau yn y cymysgedd, na all barhau i gynhesu, hyd yn oed os defnyddir gwresogi ychwanegol, ond cyn gynted ag y bydd y rhan fwyaf o'r nitrogen yn anweddu, bydd y gymysgedd yn cyrraedd pwynt berwi rhan nesaf y cymysgedd, hynny yw, ocsigen.

Glanhau

Fodd bynnag, yn y modd hwn, mae'n amhosibl cael ocsigen pur a nitrogen mewn un llawdriniaeth. Mae aer yn y cyflwr hylif yn y cam cyntaf o ddileu yn cynnwys oddeutu 78% o nitrogen a 21% o ocsigen, ond ymhellach mae'r broses yn mynd rhagddo a'r llai o nitrogen yn parhau yn yr hylif, bydd y mwy o ocsigen yn anweddu ag ef. Pan fydd crynodiad nitrogen yn yr hylif yn disgyn i 50%, mae'r cynnwys ocsigen yn yr anwedd yn cynyddu i 20%. Felly, mae'r nwyon anweddu yn cael eu cywasgu eto a'u distyllio am yr ail dro. Po fwyaf o ddileu, bydd y cynhyrchion yn fwy pur.

Mewn diwydiant

Mae anweddiad a chyddwysedd yn ddau broses gyferbyn. Ar y cyntaf, mae'n rhaid i'r hylif wario gwres, ac ar yr ail - bydd y gwres yn cael ei ryddhau. Os nad oes gwres yn cael ei golli, mae'r gwres a ryddheir a'i fwyta yn ystod y prosesau hyn. Felly, bydd nifer yr ocsigen cywasgedig yn gyfartal â chyfaint y nitrogen anweddedig. Gelwir y broses hon yn gywiriad. Mae cymysgedd o ddau nwy sy'n cael ei ffurfio gan anweddiad aer hylifol yn cael ei basio eto, ac mae peth o'r ocsigen yn mynd i mewn i'r cyddwys, gan adael gwres, gan anweddu rhywfaint o'r nitrogen. Mae'r broses yn cael ei ailadrodd sawl gwaith.

Mae cynhyrchu diwydiannol o nitrogen ac ocsigen yn digwydd yn y colofnau cywiro hyn a elwir.

Ffeithiau diddorol

Pan fyddant yn agored i ocsigen hylif, mae llawer o ddeunyddiau'n dod yn fyr. Yn ogystal, mae ocsigen hylif yn oxidizer pwerus iawn, felly, ar ôl mynd i mewn iddo, mae sylweddau organig yn cael eu llosgi, gan roi llawer o wres i ffwrdd. Pan gaiff ei orchuddio â ocsigen hylif, mae rhai o'r sylweddau hyn yn caffael eiddo ffrwydrol heb eu rheoli. Mae'r ymddygiad hwn yn nodweddiadol o gynhyrchion petrolewm, sy'n cynnwys asffalt cyffredin.