ශීතකරණ වායු වෙන් කිරීමේ ක්‍රියාවලියේ ප්‍රවාහ සටහන පැහැදිලි කිරීම

ශීතකරණ කෙසේ වායු වෙන් කිරීමේ ඒකක ක්‍රියා කරයි: පියවරෙන් පියවර ක්‍රියාවලියේ ප්‍රවාහ සටහන

වායු සම්පීඩනය සහ පිරිසිදු කිරීම: CO₂, ආර්ද්‍රතාව සහ හයිඩ්‍රොකාබන් ඉවත් කිරීම

වටපිටාවේ වාතය මේ බහු අදියර සම්පීඩක වලට ඇදගෙන යනවා එහිදී එය 0.6 සිට 0.8 MPa දක්වා පීඩන මට්ටමට සම්පීඩනය වෙනවා. සම්පීඩනයෙන් පසු වාතය මොලිකුලර් සිප් ඇඳන් ලෙස හැඳින්වෙන ඒවා හරහා ගමන් කරයි. මෙම විශේෂ ද් රව් ය කාබන් ඩයොක්සයිඩ්, තෙතමනය සහ විවිධ හයිඩ් රොකාබර් වැනි දේවල් අල්ලා ගනී. මේ දූෂක ඉවත් කිරීම ඉතා වැදගත්, මොකද එහෙම නොවුනොත් අපිට අයිස් ගොඩනැගිල්ලක් සහ විඛාදන ගැටළු ඇති වෙනවා පද්ධතියේ සීතල කොටස් වල. නවීනතම වායු වෙන් කිරීමේ ඒකක ඇත්තටම භාවිතා කරන්නේ උෂ්ණත්වයේ ඇලවීමේ තාක්ෂණය කියලා දෙයක්. සාමාන් යයෙන් කුළුණු දෙකක් එකට වැඩ කරනවා. එක් කුළුණක් වාතය පිරිසිදු කිරීමේ කාර්යය කරන අතරම, දෙවන කුළුණ නැවත සකස් කරනු ලබන්නේ නායිට් රජන් අපද් රව් ය එයින් පුපුරවා හෝ අතුගා දමා ඇති අපද් රව් ය මුදා හැරීම සඳහා ද් රව් යය රත් කිරීමෙනි.

ගැඹුරු සිසිලනය හා දියරකරණය ව් යාප්ති ටර්බයින සහ ජූල්තොම්සන් බලපෑම හරහා

පිරිසිදු කළ සහ සම්පීඩිත වායුව පළමුව එම විශාල උණුසුම් හුවමාරු කරුවන් හරහා සැකසීමෙන් සිසිල් වේ. මෙය සිදුවන්නේ වෙනත් කොටස් වලින් පැමිණෙන සිසිල් නිෂ්පාදන ධාරා හරහා එය සංචාරය කිරීම මගිනි. මෙම පියවර අවසානයේ උෂ්ණත්වය සෙල්සියස් අංශක 175 කට ආසන්න වශයෙන් අඩු වේ. සැබෑ ්‍රවීකරණය සිදුවන්නේ ප්‍රධාන වශයෙන් ටර්බෝ විස්තීර්ණක (turboexpanders) තුළය. මෙම යන්ත්‍ර ඉතා කාර්යක්ෂම වන අතර, වායුව ඉක්මනින් විස්තීර්ණ වීම හේතුවෙන් පීඩන ශක්තිය යාන්ත්‍රික කාර්යයට පරිවර්තනය වේ. එකවරම ජූල්-තෝමසන් ආචරණය (Joule-Thomson effect) නමින් හැඳින්වෙන දෙය හේතුවෙන් සිසිල් වීම සිදුවේ. සෙල්සියස් අංශක 196 පමණ විය හැකි නයිට්‍රොජන් සහ සෙල්සියස් අංශක 183 විය හැකි ඔක්සිජන් වල වෙනස් උත්පත්ති උෂ්ණත්වයන් නිසා වෙන් කිරීම වෙනත් වෙන් කිරීමේ පියවර ආරම්භ වීමට පෙර පියවරෙන්ම සිදුවේ.

ලින්ඩේ ද්විත්ව ස්තූපයේ සිසිල් වෙන් කිරීම: ඔක්සිජන්, නයිට්‍රොජන් සහ ඇර්ගොන් ධාරා වෙන් කිරීම

තරල වූ වායු මිශ්‍රණය ද්වි-ස්තූපීය වියෝජන සැකසුමට (dual-column distillation setup) ඇතුළු වූ විට, එය අද කාලයේ වායු වියෝජන ඒකක (air separation units) හි ප්‍රධාන සංරචකයන් අතර එකක් බවට පත් වේ. ඉහළ පීඩන ස්තූපය (high pressure column) තුළ, පීඩන මට්ටම 5 සිට 6 බාර් (bar) අතර ක්‍රියා කරන අතර, වායු තත්ත්වයේ සිටින සිදුරු (nitrogen) ඉහළට නැගී යාමට උත්සාහ කරයි; එතෙක් ඔක්සිජන් සමෘද්ධිමත් ද්‍රවය පහතට ගමන් කරයි. ඉන්පසු මෙම ද්‍රවය ආසන්න වශයෙන් බාර් 1.2 සිට 1.3 දක්වා පීඩනයේ පහත පීඩන ස්තූපයට (lower pressure column) විමුක්ත වේ. මෙහෙයුම් තත්ත්වයන් සැලකිලිමත් ලෙස පාලනය කරන ලද ප්‍රතිපාතන (reflux) තත්ත්වයන් යටතේ මෙහෙයුම් සිදු වේ. ආගෝන් (argon) යනු අංශක සෙල්සියස් -186 පමණ වූ උෂ්ණත්වයේ වියෝජනය වන අතර, එය ස්වාභාවිකවම මෙම ස්තූප දෙක අතර ස්ථානගත වූ විශේෂ කොටසේ එකතු වේ. මෙම සම්පූර්ණ ක්‍රියාවලිය සතත් ලෙස ක්‍රියාත්මක වීමෙන් ඔක්සිජන් 99.5% පමණ පිරිසිදු සහ සිදුරු 99.999% පමණ පිරිසිදු වේ. මෙම සම්මතයන් ISO 8573-1 විසින් නියම කරන අවශ්‍යතා සපුරා ගෙන ඇති අතර, සෞඛ්‍ය සේවා ආයතන, ලෝහ සැකසුමේ කර්මාන්ත සහ සෙමිකන්ඩක්ටර් නිෂ්පාදන කර්මාන්ත යන විවිධ ක්ෂේත්‍රවල සම්මත ප්‍රායෝගික ක්‍රම බවට පත් වී ඇත.

ආධුනික වායු වෙන් කිරීමේ ඒකකවල ප්‍රධාන සැපයුම්: සීතල පෙට්ටිය සහ ශක්ති සම්බන්ධතාව

සීතල පෙට්ටියේ සැලසුම: ස්තූප, ශීතකරණ විනිමයන් සහ පයිප් සම්බන්ධතාව සඳහා සංකුචිත ඒකාබද්ධතාව

වායු වෙන් කිරීමේ ඒකකයක හෘදයේ පිහිටා ඇත්තේ අපි එය 'ශීත පෙට්ටිය' යැයි සැලකිය හැකි වස්තුවයි. මෙය මූලිකව ශක්තිමත් වශයෙන් සිසිල් කළ කාමරයක් වන අතර, එය විශාල විවෘත වායුරහිත ආවරණයක තුළ සියලු දේ එකතු කර තබයි. මෙම අවකාශය තුළ, වෙන් කිරීමේ කොළඹ සමඟ විශේෂිත ලෙස සිදු කරන ලද සිලිකෝන්-ඇලුමිනියම් ශීතකරණ විනිමයන් සහ සියලු විධියේ ශීතකරණ සිරුරු පැවතිය හැකිය. සමස්ත සැකසුම ඉතා නිර්මාණශීලී වේ. සියල්ල ඉතා ඉතා නික්මි ලෙස එකතු කර ඇති බැවින්, අවැඩි ශීතය ඇතුළු වීමට සැලකිය යුතු සම්භාවිතාවක් නොමැත. මෙය උෂ්ණත්වය සෙල්සියස් අංශක 180 ට වඩා අඩු වූ විට ඉතා වැදගත් වේ. මෙම සැලසුම අඳුනාගෙන ඇති අභියෝගය අඩු කිරීම සඳහා අභියෝග සැකසුමේ කණ්ඩායම් මෙය ඉතා සැපැසි ය. මෙය පැරණි පද්ධති වලට සැසැඳිය හැකි අතර, එහි සංරචක සියල්ල සියලු දිශාවලට විසිරී ඇත. මෙම පෙට්ටි ප්‍රධාන වශයෙන් ශක්තිමත් ස්ටේන්ලෙස් සිදුරු සහ සමහර ඇලුමිනියම් සංයෝග වලින් සාදා ඇත. මෙම පෙට්ටි විස්තීර්ණය සහ සංකුචනය අතර වෙනස්කම් ස්වාභාවිකව සැකසීමට හැකිය. වඩා වැදගත් වන්නේ, මෙම පෙට්ටි ඔක්සිජන්, නයිට්‍රොජන් සහ ආගෝන් ධාරා සියල්ල සම්පූර්ණ ක්‍රියාවලිය පුරාම වෙන් කර තබයි. එය කිසිවක් මිශ්‍ර නොවීම සහ ක්‍රියාකාරීත්වය වසර ගණනාවක් පුරා විශ්වසනීය වීම සහතික කරයි.

ප්‍රධාන ශීතකරණ විනිමය ජාල සහ ශක්ති සුරැකීමේ උපායන්

අද කාලයේ වායු වෙන් කිරීමේ ඒකක වායු වෙන් කිරීමේ අවශ්‍යතාවයට අනුව වියෝජිත නයිට්‍රොජන් සහ සීතල නිෂ්පාදන ප්‍රවාහ වලින් වටිනා ශීතකරණය අල්ලා ගැනීම සඳහා සංකීර්ණ ශීතකරණ විනිමය පද්ධති මත බෙහෙවින් රඳා පවතී. ප්‍රති-ප්‍රවාහ ප්‍රවාහ සැලසුම ද ඉතා චතුරු ලෙස ක්‍රියා කරයි; එය ඇතුළු වන වායු ප්‍රවාහය සීතල කරන අතරම, එය පිටවන ප්‍රවාහය උණු කරයි, මෙය උෂ්ණත්ව වෙනස්කම් සෙසු අංශයේ සෙල්සියස් උෂ්ණත්වයෙන් අංශක 3 ක් පමණ දක්වා අඩු කරයි. මෙම අතිශයින් සාර්ථක කාර්යය ප්‍රධාන වශයෙන් මෙම නව පරම්පරාවේ සීසියම් සම්බන්ධිත ඇලුමිනියම් විනිමය යන්ත්‍ර නිසා සිදු වේ. සත්‍ය ලෝක කාර්ය සාධනය අනුව, මෙම නවීන සැකසුම් සාමාන්‍යයෙන් පැරණි ආකෘති සමඟ සැසඳූ විට සම්පූර්ණ ශක්ති භාවිතය 40 සිට 50 තෙක් පැයින් අඩු කරයි. දිනකට බහු වැඩ කාල සැකසුම් සමඟ විශාල කර්මාන්තශාලා ක්‍රියාත්මක වන විට, මෙය ක්‍රියාත්මක වියදම් වලින් වාර්ෂිකව ඩොලර් මිලියන 2.8 ක් පමණ ඉතිරි කරයි. මෙම අගයන් 2022 දී ඇමෙරිකා එක්සත් ජනපදයේ ශිල්පීය තාක්ෂණ අධ්‍යයන වැඩසටහන විසින් එකතු කරන ලද දත්ත මත පදනම් වේ.

උණුත්වය සම්බන්ධ තාක්ෂණය භාවිතා කරන්නේ ඇයි? සිරිත් වෙනස් වීම් ඉහළ පිරිසිදු වායු නිෂ්පාදනය සඳහා හැකියාව සැපයීම සඳහා

ශීතකරණ වායු වෙන් කිරීම යනු අඩු මට්ටමේ ඔක්සිජන්, නයිට්‍රොජන් සහ ආගෝන් වැනි ඉතා පිරිසිදු වායු විශාල පරිමාවෙන් නිෂ්පාදනය කිරීම සඳහා කර්මාන්තය භාවිතා කරන මූලික වශයෙන් එකම ක්‍රමයයි. මෙම ක්‍රියාවලිය ක්‍රියාත්මක වන්නේ මෙම වායු වෙන් වෙන් වශයෙන් සිරිත් වෙනස් වීම් ඇති බැවිනි. මෙය නිෂ්පාදකයින්ට ඉතා හොඳ පිරිසිදු බවක් (සාමාන්‍යයෙන් 99.5% ට වැඩි) සමඟ ඒවා වෙන් කිරීමට හැකියාව සැපයීමට හේතු වේ. ASTM සහ ISO වැනි සම්මත සංවිධාන මෙය D1946 සහ 8573-1 සම්මත විස්තර සමඟ සහය වෙයි. සංඛ්‍යාත්මක වශයෙන් සැලකූ කල, නයිට්‍රොජන් සිරිත් වෙනස් වීම -196 උණුත්වය සෙල්සියස් පමණ වන අතර, ආගෝන් -186 පමණ සහ ඔක්සිජන් -183 පමණ වේ. මෙම කුඩා උණුත්ව වෙනස්කම් ප්‍රායෝගිකව ඉතා වැදගත් වේ, මන්ද එය ද්‍රවීකරණය සහ අංශික වෙන් කිරීම යන ක්‍රියාවලිය තුළ සෑම වායුවක්ම වෙන් වීම තීරණය කරයි. මෙය සත්‍යය වන්නේ ඇයි යන්න නිශ්චිතව දැන ගැනීමට අවශ්‍යද? මෙම තෝරාගත් වෙන් කිරීමේ ක්‍රමය පිළිබඳ සියලු වැදගත් සිරිත් ගතික විස්තර සඳහා පහත සඳහන් වගුව බලන්න.

මෙම විශාල පරිමා අඩුවීම (710–875) ද්‍රවීකෘත වායු සැපයීම කාර්යක්ෂමව ගබඩා කිරීමට සහ ප්‍රවාහනය කිරීමට හැකියාව ලබා දෙයි. එය සෙමිකන්ඩක්ටර් නිෂ්පාදනය, අභ්‍යවකාශ ක්ෂේත්‍රය සහ හෝස්පිටල් වල ඔක්සිජන් පද්ධති වැනි ස්ථායී හා ඉහළ විශිෂ්ටතා සහිත සැපයුම අවශ්‍ය ක්ෂේත්‍රවලට ක්‍රයෝජෙනික්ස් අත්‍යවශ්‍ය කරයි.