Sisältö
- Kuinka kaasujen erottaminen jakotislauksella toimii?
- Nestemäisen ilman fraktiotislaus
- Muun tyyppiset ilmanerotinyksiköt
Maan ilmakehän ilma koostuu typestä (78 prosenttia), hapesta (21 prosenttia), argonista (0,93 prosenttia), hiilidioksidista (0,038 prosenttia) ja muista jälkikaasuista, mukaan lukien vesihöyry ja muut jalokaasut. Tutkijat voivat poimia jälkikaasuja ilmasta suodattimilla tai jäähdyttämällä ilmaa. Esimerkiksi hiilidioksidi muuttuu kiinteäksi aineeksi lämpötilassa –79 ° C (–110 ° F). Ilmanäytteen erottamiseksi sen primaarikomponenteista - typestä ja hapesta - niiden on jäähdytettävä ilma huomattavasti enemmän, –200 ° C: seen (–328 ° F), joka on melkein yhtä kylmä kuin Pluton pinta. Prosessi tunnetaan nestemäisen ilman jakotislauksena tai kryogeenisenä tislauksena. Se vaatii ilmanerotusyksikön, joka ei ole toisin kuin tavanomainen tislausputki, jota käytetään veden puhdistamiseen.
Kuinka kaasujen erottaminen jakotislauksella toimii?
Jokaisella kaasulla on ominainen kiehumispiste, joka määritellään lämpötilaan, jolla se muuttuu nesteestä kaasuksi. Jos sinulla on satunnainen kaasunäyte, voit erottaa ne jäähdyttämällä näytteen asteittain, kunnes kukin komponenttikaasu nesteytyy. Nestemäinen yhdiste putoaa keräysastian pohjalle. Kun koko neste on otettu talteen, jäähdytys jatkuu, kunnes lämpötila laskee seuraavan yhdisteen kiehumispisteeseen ja se nesteytyy. Jotkut yhdisteet, kuten hiilidioksidi, eivät koskaan nesteydy. Sen sijaan ne muuttuvat suoraan kiinteiksi aineiksi, joita on helpompi hakea kuin nesteitä.
Nestemäisen ilman fraktiotislaus
Ilmanerotinyksikköä kutsutaan usein hapen tai typen generaattoriksi, koska sen tarkoituksena on poistaa yksi tai molemmat näistä elementeistä ilmasta. Tislausprosessissa ilma johdetaan ensin suodattimen läpi, joka imee kaikki vesihöyryt. Sitten jäähdytysprosessi alkaa. Siihen sisältyy turbiinien ja korkeaenergisten jäähdytysjärjestelmien käyttö. Hiilidioksidi ja muut hivenkaasut laskeutuvat, kun lämpötila saavuttaa jokaisen sublimoitumis- tai kiehumispisteensä. Sublimaatio kuvaa tilanmuutosta suoraan kiinteästä aineesta kaasuksi.
Kun lämpötila saavuttaa –200 ° C, nestemäinen seos syötetään putken läpi astiaan, joka on alhaalta lämpimämpi (–185 ° C) kuin yläosassa (–190 ° C). Happi nesteytyy lämpötilassa –183 ° C, joten se virtaa pullosta pohjassa olevan putken läpi. Typpi muuttuu kuitenkin takaisin kaasuksi, koska sen kiehumispiste on –196 ° C. Se virtaa ulos pullon yläosaan kytketyn putken läpi.
Muun tyyppiset ilmanerotinyksiköt
Kaasujen erottaminen jakotislauksella ei ole ainoa tapa tuottaa happea tai typpeä ilmasta. Kalvogeneraattori käyttää puoliläpäisevien, onttokuituisten membraanien järjestelmää, jonka avulla paineilmanäytteessä olevat pienemmät molekyylit pääsevät läpi ja tukkevat suurempia. Tämän tyyppinen järjestelmä voi tuottaa typpeä, jonka puhtaus on välillä 95 - 99,5 prosenttia. Eräässä toisessa uuttamismenetelmässä paineilmaa kierrätetään paineen alaisena hiilimolekyyliseulan läpi, joka pidättää hapen ja poistaa sen ilmasta. Jäljellä olevan typen puhtaus voi olla välillä 95 - 99,9995 prosenttia.