זרימת תהליך של יחידות הפרדת אוויר

זרימת התהליך של יחידות הפרדת אוויר מורכבת בעיקר ממספר שלבי מפתח: דחיסת אוויר, טיהור אוויר, חילופי חום ותיקון.

השלב הראשון הוא דחיסת אוויר. אוויר נכנס למדחס האוויר דרך מסנן אוויר; המדחס מתנהג כמו משאבה מכנית חזקה, ומגביר משמעותית את לחץ האוויר. זה חיוני מכיוון שתהליכי ההפרדה הבאים פועלים בצורה היעילה ביותר בתנאי לחץ ספציפיים. הלחץ של האוויר הדחוס יכול להגיע לרמות הנעות בין כמה עד אפילו עשרות אטמוספרות.

האוויר הדחוס נושא כמות ניכרת של חום, המחייב את כניסתו לשלב טיהור האוויר. המטרה העיקרית של טיהור אוויר היא להסיר זיהומים-כגון לחות, פחמן דו חמצני ואבק-מהאוויר הדחוס. אם זיהומים אלה לא יוסרו, הם עלולים להקפיא או לסתום צינורות בתוך הציוד במורד הזרם, ובכך לשבש את הפעילות הרגילה. שיטות טיהור נפוצות כוללות ספיחה של מסננת מולקולרית והפרדה בקירור. מסננות מולקולריות מתפקדות כמו "ספוגים סופר-סופגים", סופגות בחוזקה לחות ופחמן דו חמצני; לעומת זאת, הפרדת קירור ממנפת את נקודות ההנזלה השונות של גזים שונים בטמפרטורות נמוכות, וגורמת לזיהומים ספציפיים להתנוזל ולהיפרד תחילה.

לאחר מכן, האוויר המטוהר זורם לתוך מחליף החום הראשי. כאן הוא עובר תהליך חילופי חום כשהגזים הקריוגניים יוצאים מעמודת התיקון. האוויר החם מעביר את האנרגיה התרמית שלו לגזים הקרים, וגורם לטמפרטורה שלו לרדת, בעוד הגזים הקרים סופגים את החום הזה ועולים בטמפרטורה. אפשר להשוות את התהליך הזה לשני שותפים שחולקים חום, ועוזרים זה לזה להגיע לטמפרטורה מתאימה יותר. בעקבות חילופי חום זה, טמפרטורת האוויר יורדת באופן דרסטי, ומקרבת אותו לנקודת ההנזלה שלו.

 

לאחר מכן, האוויר המקורר נכנס לעמוד התיקון. עמוד התיקון משמש כמרכיב הפרדת הליבה של כל יחידת הפרדת האוויר. הוא מתפקד בדומה למגדל קסום, המסוגל להפריד מרכיבים כמו חמצן וחנקן מזרם האוויר הנכנס. בתוך העמוד, ההפרדה מושגת על ידי ניצול ההבדל בנקודות הרתיחה בין חמצן לחנקן. מכיוון שלחנקן יש נקודת רתיחה נמוכה יותר מחמצן, החנקן עולה בתוך העמוד בזמן שהחמצן יורד. החנקן העולה עובר שלבים מרובים של תיקון ועיבוי, הטוהר עולה בהדרגה עד שהוא הופך בסופו של דבר לחנקן המוצר הסופי; באופן דומה, החמצן היורד עובר תהליך מקביל כדי להפוך לחמצן התוצר הסופי. במקביל, כמות מסוימת של ארגון נוצרת במהלך תהליך התיקון; זה נמשך דרך פתח משיכה ייעודי בצד ארגון- ולאחר מכן נתון להפרדה וטיהור נוספים כדי להניב את המוצר הסופי של הארגון.

מהגז הקריוגני היוצא מעמודת התיקון, חלק זורם למחליף החום הראשי כדי להקל על חילופי החום, בעוד שחלק אחר משמש כמקור קריוגני לקירור ציוד אחר-כגון מצנני הביניים של מדחס האוויר-לפני החזרה לעמוד התיקון כדי להצטרף מחדש לתהליך ההפרדה, ובכך להשלים מחזור מתמשך.