脑洞, 离心法分离空气。。。

北朝旧贴 | zhubajie | 8/15/2020 | 共 1873 字 | 编辑本页

zhubajie 于 2016-3-22 20:54:08 发表了:

氮气氧气分子量分别为 14 16,相比于分离铀,应该容易多了。。。

五百废应该也能搞,就是能耗估计大了去了


真红骑士 于 2016-3-23 09:01:48 发表了:

造离心机……


Scat 于 2016-3-23 16:10:54 发表了:

用高压吸附就可以,不过分离干啥呢


zhubajie 于 2016-3-23 16:51:05 发表了:

搜了下,还真有论文这么搞的。

可以用在转炉上


深潜者 于 2016-3-23 18:52:17 发表了:

zhubajie 发表于 2016-3-23 16:51

搜了下,还真有论文这么搞的。

可以用在转炉上

有可能比深冷空分便宜吗?

19 世纪技术水平的离心机绝对没可能搞定氮氧分离。


zhubajie 于 2016-3-23 20:51:45 发表了:

本帖最后由 zhubajie 于 2016-3-23 21:13 编辑

深潜者 发表于 2016-3-23 18:52

有可能比深冷空分便宜吗?

19 世纪技术水平的离心机绝对没可能搞定氮氧分离。

...

便宜,因为不用分离的很彻底,就相当于富氧气体,考虑到空气中才 20%,提高到 60%已经是原来三倍了,估计一级离心就可以。

估计最大的难点就是动平衡了,转速几千转就够了,普通电动机可以达到,或者汽轮机也可以,但估计这两个原动机的问题也出在动平衡上了——加工手段的限制

脑洞还是大了点,几千转的轴承还是有点难度,硬上的话用青铜做滑动轴承也能用

气体离心机(只搞单级或几级)比一般用的那种带几个槽的还是容易很多,但不上现代机床估计还是做不出


深潜者 于 2016-3-23 21:02:23 发表了:

本帖最后由 深潜者 于 2016-3-23 21:03 编辑

zhubajie 发表于 2016-3-23 20:51

便宜,因为不用分离的很彻底,就相当于富氧气体,考虑到空气中才 20%,提高到 60%已经是原来三倍了,估计一 ...

请给出理论计算支持,要是可行的话,19、20 世纪人干嘛用深冷空分?

从没有哪家折腾离心空分好吧!


zhubajie 于 2016-3-23 21:36:02 发表了:

深潜者 发表于 2016-3-23 21:02

请给出理论计算支持,要是可行的话,19、20 世纪人干嘛用深冷空分?

从没有哪家折腾离心空分好吧!

...

早期是实验,根本没工厂要用,参考瑞利发现稀有气体的过程

深冷可以彻底分离全部元素,总的来说性价比高,对于大型工厂很合适——反正卖的是液体,有的公司名字就直接叫液化空气。

但对于很多应用不合适,所以七十年代后很多场合被变压吸附代替了。

有些场合,仅仅是需要氧含量相对高,这时就有优势了。可惜变压吸附发展太快,规模太小时离心法又没什么搞头,所以就只存在于论文专利中了。


corsola 于 2016-3-23 22:26:44 发表了:

本帖最后由 corsola 于 2016-3-23 23:03 编辑

zhubajie 发表于 2016-3-23 21:36

早期是实验,根本没工厂要用,参考瑞利发现稀有气体的过程

深冷可以彻底分离全部元素,总的来说性价比高 ...

分离系数的对数不是和两种气体的分子量比,而是和分子量的差成正比。也就是说,分离氮气和氧气比分离 U235F6 和 U238F6 相对更容易一些。这是不考虑扩散的情况下,实际上轻分子的扩散掺混更剧烈。

根据附件的论文(发表于 1961 年) (文中单位制为 g-cm-s-K)

1000 转/秒,半径 6cm 的离心机分离 U235F6 和 U238F6 的分离系数,在不考虑扩散的情况下也只有 1.0864.如果是氮气和氧气的话,有 1.1152。

考虑扩散的情况的微分方程需要数值解了,暂时懒得算,但肯定是削弱分离效果的。

即使是热对流扩散离心机,文中声称对 U235F6 和 U238F6 的分离系数可达到 1.20

按 1.20 的分离系数,把氧氮比从 0.25(20%氧气)提高到 1.5(60%氧气)需要 9.8 级,按分离系数的对数是铀的 4/3 倍估算,需要 7.5 级。

这还是 1961 年的离心机。。。


zhubajie 于 2016-3-23 22:46:34 发表了:

corsola 发表于 2016-3-23 22:26

分离系数的对数不是和两种气体的分子量比,而是和分子量的差成正比。也就是说,分离氮气和氧气比分离 U235F ...

http://www.docin.com/p-1303278360.html


corsola 于 2016-3-23 23:02:47 发表了:

zhubajie 发表于 2016-3-23 22:46

http://www.docin.com/p-1303278360.html

上面的回复有个计算错误,刚编辑了一下。结果比之前的要乐观。


zhubajie 于 2016-3-23 23:09:48 发表了:

zhubajie 发表于 2016-3-23 22:46

http://www.docin.com/p-1303278360.html

238-235=3

16x2-14x2=4

另外,1000 转,6cm 太小了,所以算出来数据偏小,分离系数与 exp(v^2)成正比,速度增大些,分离系数长的快

按照网上的:离心法单级分离系数高,最高可达 1.5 ~ 2,因此,生产浓缩铀 235 需要级数少。这样看来,分离系数能到 4。。。。。。。。。。。总觉得豆丁这个论文计算有点不对。还有,刚查到,空气分离也有用多孔膜的


corsola 于 2016-3-23 23:25:57 发表了:

本帖最后由 corsola 于 2016-3-23 23:33 编辑

zhubajie 发表于 2016-3-23 22:46http://www.docin.com/p-1303278360.html

你这个文章确实感觉不是很靠谱。。。

“计算表明,直径在半米左右的转筒,筒的旋转速度在 7000r/min 左右就可以将氧氮分离开,且能保证磁场分离后的氧氮稳定分流...”

按他给的这个参数和我提供的参考文献中的公式计算,离心分离效果非常差。磁场分离又不知道是什么东西

于是我又去看了一下磁致空分,这个王喜魁也发过磁分离聚氧的文章,他们的结论是一级只能提高氧浓度 2%-3%

而且注意到效果好的磁致空分用到了“不锈钢毛”(这个东西在另一篇参考文献里描述的是 100 微米粗细的东西)


corsola 于 2016-3-23 23:29:22 发表了:

zhubajie 发表于 2016-3-23 23:09

238-235=3

16x2-14x2=4

分子量差这个我之前是 sb 了。。。不过现在已经改过来了

问题是更大的转筒,更快的转速就要求更高的科技点。。甚至高于 1961 年。。

这远比深冷空分的科技点要高啊


Scat 于 2016-3-25 00:18:59 发表了:

变压吸附用普通活性炭行不行