වායු වෙන් කිරීමේ ඒකකය (ASU) යනු කුමක්ද සහ එය කෙසේ ක්‍රියා කරයි?

වායු වෙන් කිරීමේ ඒකක : අර්ථ දැක්වීම, ප්‍රධාන කාර්යය සහ කර්මාන්ත කාර්යභාරය

වායු වෙන් කිරීමේ ඒකක හෝ ASU ලෙස සාමාන්‍යයෙන් හඳුන්වන, වායු විභේදන ඒකක යනු සාමාන්‍ය වායුගෝලයෙන් ක්‍රයෝජෙනික් විභේදනය නම් ක්‍රමය මගින් පිරිසිදු ඔක්සිජන්, නයිට්‍රොජන් සහ ඇර්ගොන් යන වායු වෙන් කර ගැනීම සඳහා භාවිතා කරන විශාල කර්මාන්ත ස්ථාන වේ. මෙය කෙසේ ක්‍රියා කරයි? මුලින්ම වායු සමූහය සමීපීකරණය කර ඉන්පසු එය අංශක සෙල්සියස් -196 ට ආසන්න වූ ඉතා සීතල උෂ්ණත්වයකට සීතල කරයි. වායු සමූහය එතෙක් සීතල වූ විට එය ද්‍රව තත්ත්වයට පත් වේ සහ විවිධ වායු වෙන් වේ, මන්ද ඒවායේ වාෂ්පීභවන උෂ්ණත්ව වෙනස් වේ. නයිට්‍රොජන් පළමුව අංශක සෙල්සියස් -196 ට වාෂ්පීභවනය වේ, ඊට පසු ඇර්ගොන් අංශක සෙල්සියස් -186 ට සහ අවසානයේ ඔක්සිජන් අංශක සෙල්සියස් -183 ට වාෂ්පීභවනය වේ. මෙම වෙන් වූ වායු වලට විවිධ වැදගත් භාවිතයන් ඇත. වෛද්‍ය සුවය සඳහා ශ්වසනය සඳහා සහය අවශ්‍ය රෝගීන් සඳහා පිරිසිදු ඔක්සිජන් අවශ්‍ය වේ. නයිට්‍රොජන් රසායනික කර්මාන්ත ස්ථානවල ආරක්ෂිත තත්ත්වය පවත්වා ගැනීමට සහ ආහාර ඇසුරුම් සුරක්ෂිතව තබා ගැනීමට උපකාරී වේ. ඇර්ගොන් අවායු විශේෂයෙන් අවායු විශේෂයෙන් ලෝහ සම්බන්ධ කිරීමේදී අවැඩි ඔක්සයිඩ සෑදීම වළක්වා ගැනීම සඳහා වැදගත් කාර්යයක් සිදු කරයි. ස්ටීල් මිල්, සිලිකෝන් සිප් නිෂ්පාදන ස්ථාන සහ වාර්ෂික ජල සැකසුමේ ස්ථාන යන සියල්ල මෙම ස්ථානීය වායු සැපයුම් නොමැතිව ක්‍රියාත්මක විය නොහැක. දැන් අපි ASU යනු හයිඩ්‍රජන් ඉන්ධනය වඩාත් ස්වච්ඡ කිරීම සහ කාබන් නිෂ්පාදන අල්ලා ගැනීම වැනි නව ක්ෂේත්‍රවලට ද ඇතුළු වී ඇති බව දකිමු. මෙම විස්තීර්ණය චිර කාලික ශක්ති පද්ධති සැබෑ විය හැකි අතර වායුගෝලීය වෙනස්වීම් සමඟ සෘජුවම ගැටුම් කිරීම සඳහා මෙම ඒකක කෙතරම් වැදගත් වී ඇත්ද යන්න පෙන්වා දෙයි.

වායු වෙන් කිරීමේ ඒකක කෙසේ ක්‍රියා කරයි: ශීතකරණ වියෝජන ක්‍රියාවලිය

ඇයි ශීතකරණ ක්‍රම භාවිතා කරන්නේ? වායු ද්‍රවීකරණය සහ වෙන් කිරීම සඳහා සිද්ධාන්තික යාන්ත්‍රික පදනම

ශීතකරණ වියෝජනය වоздුහයේ සංරචක වෙන් කිරීම සඳහා ඉතා හොඳව ක්‍රියා කරන්නේ, අප සමඟ කටයුතු කරන වායු මූලික වශයෙන් එකම ප්‍රමාණයේ වන අතර රසායනිකව ඉතා සැහැල්ලු ලෙස ප්‍රතික්‍රියා කරන බැවිනි. එය සැහැල්ලු වායු ප්‍රමාණ විශාල ප්‍රමාණයක් අවශ්‍ය වන විට, ස්ථිර වායු ස්ථර (membranes) හෝ පීඩන විචලන අධිශෝෂණය (pressure swing adsorption) වැනි වෙනත් ක්‍රම ඉතා ඵලදායී නොවන බවට හේතු වේ. ඉඞිනියරුවන් වායුව සැතපුම් අංශක 180 කට ආසන්න ශීතකරණය කරන විට, ඔවුන් ඔක්සිජන්, සිත්‍රෝජන් සහ වෙනත් වායු අතර සුළු වෙනස්කම් වන සිදුරු උෂ්ණත්වයන් භාවිතා කර ගත හැකිය. මෙම සම්පූර්ණ ක්‍රියාවලිය තුළ වායුව ක්‍රමයෙන් සම්පීඩනය කර සහ එක් එක් පියවර අතර ශීතනය කරන සම්පීඩක අවස්ථා කිහිපයක් ඇත. මෙම සම්පීඩනය මගින් මුල් වායු පරිමාව පිළියෙල කිරීමේ සිදුරු ප්‍රමාණය පිළිබඳව සැලකිලිමත් වීම සමඟ සැතපුම් හතර සියයකට ආසන්න වශයෙන් අඩු කරයි. ඔව්, එය ඉතා විශාල ප්‍රමාණයක ශක්තිය පරිභෝජනය කරයි – ඔක්සිජන් ටොන් එකක් නිෂ්පාදනය කිරීමට කිලෝවොට් පැය 200 සිට 300 දක්වා ශක්තිය අවශ්‍ය වේ. එසේ වුවද, මෙම ශක්ති අවශ්‍යතාවය සත්‍යය වුවද, සිදුරු ප්‍රමාණය 99.5% ට වැඩි පිරිසිදු ඔක්සිජන් සහ සිදුරු ප්‍රමාණය 99.999% ට වැඩි පිරිසිදු සිත්‍රෝජන් සැපයීම සඳහා විශාල පරිමාණයේ නිෂ්පාදන අවශ්‍යතා පවතින විට, ශීතකරණ වියෝජනය යනු ප්‍රධාන ක්‍රමය ලෙස පවතී.

ඔක්සිජන්, නයිට්‍රොජන් සහ ආගෝන් සැපයීම: ද්වි-ස්තූපීය පද්ධතිවල භාගික වාෂ්පීභවනය

අද කාලයේ වායු වෙන් කිරීමේ ඒකක භාවිතා කරන්නේ පෝෂණ ද්‍රව්‍යයෙහි උසස් පිරිසිදු බව සහ ද්‍රව්‍ය සැපයුමේ හොඳ සාධනය යන දෙකම උපරිම කර ගැනීම සඳහා ද්වි-ස්තූපී වියළුම් ක්‍රමයයි. මෙම ක්‍රියාවලිය අප විසින් ඉහළ පීඩන ස්තූපය ලෙස හැඳින්වෙන ස්ථානයේ ආරම්භ වේ. එය සාමාන්‍යයෙන් බාර් 5 සිට 6 දක්වා පීඩන මට්ටමේ ක්‍රියා කරයි. මෙහෙම, ස්වාභාවිකවම නයිට්‍රොජන්-සමෘද්ධ වාෂ්පය ඉහළට නැගී යන අතර, බර සහිත ඔක්සිජන්-සමෘද්ධ ද්‍රවය පාදමේ එකතු වේ. ඉන්පසු මෙම ද්‍රවය විස්තීර්ණ වාල්ව් හරහා දෙවන අවස්ථාවේ අඩු පීඩන ස්තූපයට යයි. එය සාමාන්‍යයෙන් බාර් 1.2 සිට 1.5 දක්වා පීඩනය යටතේ ක්‍රියා කරයි. පීඩන වෙනස හේතුවෙන් ක්‍රමය පුරා අවශ්‍ය සිසිල් පැතිකඩ ඇති වී යාම සිදු වේ. එය සංරචක වෙන් කිරීම සඳහා පිරිසිදු තත්ත්වයක් ලබා දෙයි. ආගෝන් යනු නයිට්‍රොජන් සහ ඔක්සිජන් අතර සිසිල් බිඳී යාමේ උෂ්ණත්වයක් ඇති සැලකිය යුතු අවස්ථාවකි. එබැවින්, එය ප්‍රධාන ස්තූප දෙක අතර සැලකිලිමත් ලෙස සැකසූ විශේෂ පැතිකඩ අතුරු අංශයන්හි එකතු වී පසුව වෙනම ආගෝන් පිරිසිදු කිරීමේ කොටුවලට යැවීම සඳහා යැවේ. මෙම ක්‍රම සැලසුම් කිරීමේදී, ඉංජිනේරුවන් ප්‍රතිස්ථාපන ප්‍රමාණය සුදුසු ලෙස සමතුලිත කිරීම, කාර්යක්ෂම තැටි හෝ ව්‍යුහගත පැකිං ද්‍රව්‍ය ස්ථාපනය කිරීම සහ ප්‍රතිස්ථාපන උෂ්ණත්ව පාලනය සඳහා විශේෂයෙන් සැලසුම් කරන ලද සීසියම් සම්බන්ධිත ඇලුමිනියම් සිසිල් විනිමයන් අන්තර්ගත කිරීම යන වැදගත් සාධක කිහිපය මත අවධානය යොමු කරයි. මෙම සියලු ඉංජිනේරු ක්‍රියාකාරකම් වලින් අප ලබා ගන්නේ කුමක්ද? අප කතා කරන්නේ ඔක්සිජන් සිසිල් බිඳී යාමේ පිරිසිදු බව 99.5% ට වැඩි විය හැකි බවයි; නයිට්‍රොජන් සිසිල් බිඳී යාමේ පිරිසිදු බව ඉතා ඉහළ මට්ටමක (99.999%) විය හැකි බවයි; ආගෝන් නිෂ්පාදන සිසිල් බිඳී යාමේ පිරිසිදු බව හය නින් (99.9995%) ට වැඩි විය හැකි බවයි. ක්‍රමය තුළ අභ්‍යන්තර ප්‍රතිචක්‍රීය උපායන් අන්තර්ගත කිරීම හේතුවෙන් සමස්ත සැපයුමේ සාධනය 99% ට වැඩි වේ.

ආධුනික වායු වෙන් කිරීමේ ඒකකවල ප්‍රධාන සංරචක සහ ක්‍රියාත්මක අදියර

වැදගත් ASU උප-පද්ධති: වායු සම්පීඩනය, පිරිසිදු කිරීම (අණුක තීරු), ශාමක හුවමාරුව සහ වෙන් කිරීමේ ස්තූප

ආධුනික වායු වෙන් කිරීමේ ඒකක සාමාන්‍යයෙන් එකට ක්‍රියා කරන හතර ප්‍රධාන සංරචක හරහා ක්‍රියා කරයි. පළමු පියවර වන්නේ සාමාන්‍ය වායුව 5 සිට 6 බාර් පීඩනය දක්වා ඉහළ නැංගීම සඳහා විශාල සම්පීඩක භාවිතා කිරීමයි. මෙය පසුව සිරිත් වීමේ ක්‍රියාවලිය වඩා හොඳින් ක්‍රියා කරනු සඳහා උපකාරී වේ. සම්පීඩනය අනතුරුව, වායු ප්‍රවාහයෙන් ආර්ද්‍රතාව, කාබන් ඩයොක්සයිඩ් සහ වෙනත් හයිඩ්‍රොකාබන් ඉවත් කිරීම සඳහා අණුක තීරු පිරිසිදු කිරීමේ පිටි භාවිතා කරයි. මෙය පද්ධතියේ සීතල කොටස්වල අයිස් ගොඩවීම සහ ක්ෂය වැළැක්වීම සඳහා උපකාරී වේ. පිරිසිදු කිරීම අනතුරුව, වායුව ඒලුමිනියම් සිසිලන විනිමයනයන් තුළට ඇතුළු වේ. එහිදී එය ප්‍රමාණවත් ලෙස සීතල කර අංශක සෙල්සියස් -175 දක්වා සීතල කරයි. මෙම සීතල කිරීම අවසාන නිෂ්පාදන පිටවීම සමඟ සිදුවන චතුර ප්‍රති-ප්‍රවාහ ක්‍රමය හරහා සිදු වේ. මෙය ක්‍රියාවලිය තුළ ශක්තිය සැපයීමේ සැලකිය යුතු ප්‍රමාණයක් ඉතිරි කරයි. අවසාන පියවර සඳහා, යථාර්ථයේ දී වෙන් කිරීමේ ස්තූප දෙකක් ක්‍රියා කරයි. ඉහළ පීඩනයේ ස්තූපය මගින් අශුද්ධ ඔක්සිජන් සහ සීමිත නයිට්‍රජන් වාෂ්පය නිපදවන අතර, දෙවන අඩු පීඩනයේ ස්තූපය මගින් මෙම නිෂ්පාදන තවදුරටත් සිදුරු කර පිරිසිදු ඔක්සිජන් සහ ආගෝන් වැනි අවසාන නිෂ්පාදන නිපදවයි. වෙන් කිරීමේ ස්තූපය එකක් පමණක් භාවිතා කරන පැරණි පද්ධති සමඟ සැසඳීමේදී, මෙම බහු-පියවර ප්‍රවේශය කර්මාන්ත වාර්තා අනුව ශක්ති අවශ්‍යතාවය 15% සිට 20% දක්වා අඩු කරයි.

ආගමනයේ සිට විතරණය දක්වා: ගබඩා කිරීම, වාෂ්පීකරණය සහ පාලම් විතරණය යන සියල්ල ඒකාබද්ධ කිරීම

මෙම ක්‍රියාවලිය සිදුවන්නේ අප විසින් වටපිටාවේ සිට ස්වෛරී වායුව ඇතුළු කර එය සම්පීඩනය කර සිදු කරන ලද පිරිසිදු කිරීමෙනි. එක් වරක් ආස්වාදනය කළ පසු, ද්‍රව ඔක්සිජන් සහ නයිට්‍රොජන් යන දෙකම ඉතා සීතල තත්ත්වයේ රඳවා ගැනීම සඳහා විශේෂිත ගබඩා ටැංකි වලට යයි. මෙම ටැංකි වල උෂ්ණත්වය සෙල්සියස් අංශක 183 කට අඩු වේ. මෙම ටැංකි වල ඉතා වැදගත් බෆර් වශයෙන් ක්‍රියා කරයි. මෙය ඉල්ලුම වෙනස් වූ විට ඉතා ප්‍රයෝජනවත් වේ. මෙය මූලික ඔක්සිජන් මුළු පිළියෙලීමේ මැදිරි භාවිතා කරන සීස්ටීල් මිල් වැනි කර්මාන්ත සඳහා ඉතා වැදගත් වේ. මෙම ක්‍රයෝජෙනික් ද්‍රව විතර කිරීම සඳහා ප්‍රතිස්ථාපනය කිරීම සඳහා පළමුව ඒවා වායු වෙනස් කිරීමේ උපාංග (වැපරයිසර්) හරහා යයි. මෙම වැපරයිසර් වායු වෙනස් කිරීම සඳහා වාතයේ සාමාන්‍ය උෂ්ණත්වය හෝ සීමා භාවිතා කරයි. පසුව ඒවා පීඩනය යටතේ පිහිටි පායිප් මාර්ග හරහා යයි. ස්මාර්ට් ප්‍රවාහ පාලන පද්ධති ගැටළු සහිත පාරිභෝගිකයින්ගේ අවශ්‍යතා අනුව සැපයීම සැකසීම සිදු කරයි. මෙය සැපයීමේ විශ්වසනීයතාවය 99.9% ට වැඩි කරයි. හොඳ ටැංකි උණුසුම් ප්‍රතිරෝධිතාව සහ වියළි වීමෙන් නිපදවෙන වායු සැකසීම වැනි නවීන සිසිලන කළමනාකරණ ක්‍රම භාවිතයෙන් පැරණි ක්‍රම සමඟ සැසඳූ විට අතිරේක අතිශයින් අඩු වීම 30% ක් පමණ වේ. මෙය සමස්තයේ ක්‍රියාකාරිත්වය ඉතා වැඩි කාර්යක්ෂමතාවයකින් යුක්ත කරයි.

ක්‍රියාකාරීත්වය සම්බන්ධ සැලකිලි: ශක්ති භාවිතය, පිරිසිදු බවේ මට්ටම් සහ යෙදුම-විශිෂ්ට සැලසුම

වායු වෙන් කිරීමේ ඒකකයකින් හොඳම ප්‍රතිඵල ලබා ගැනීම යනු එහි සැලසුමේ විශේෂාංග අවසාන නිෂ්පාදිතය සඳහා අවශ්‍ය දේ සමඟ සුවිශේෂිතව සැසඳීමයි. සියලු අංශවලින් උසස්ම පිරිසිදු බව ලබා ගැනීම වෙනුවට අවශ්‍යතාවයට අනුව සැලසුම කිරීමයි. සත්‍යය වන්නේ, උසස් පිරිසිදු බවේ මට්ටම් සඳහා අධික ප්‍රයත්නයක් දරා ගැනීම සඳහා ශක්තිය ඉතා වැඩි ප්‍රමාණයක් අවශ්‍ය වීමයි. උදාහරණයක් ලෙස නයිට්‍රොජන් නිෂ්පාදනය සලකා බලන්න: ඉලෙක්ට්‍රොනික නිෂ්පාදනයේ අවශ්‍ය වන >99.99% ඉතා පිරිසිදු මට්ටම ලබා ගැනීම සඳහා ශක්තිය 40 සිට 50 පැය තෙක් වැඩි ප්‍රමාණයක් අවශ්‍ය වේ. එය සාමාන්‍යයෙන් ආහාර සංරක්ෂණය සඳහා භාවිතා කරන 99.5% ඔක්සිජන් නිෂ්පාදනය සඳහා අවශ්‍ය ශක්තියට සැසඳූ විටයි. අවශ්‍යතාවයට වඩා ඉහළ යාම මුදල් සහ සම්පත් අතිශයින් වැය කරයි. එහෙත්, එහි විරුද්ධ පැත්තේ, අවම ප්‍රමිතීන් සපුරා නොගැනීම අනාගතයේ බරපතල ගැටළු ඇති කළ හැක. ඔක්සිජන් සැලැස්ම ටිකක් වුවද සැමියා සැකසුමේ සංවේදී සැමියා වාෆර් විනාශ කළ හැකි අතර, සාමූහික ඖෂධ නිෂ්පාදන රෝගීන් සඳහා අවශ්‍ය සුරක්ෂිත නොවිය හැක. ගුණත්වය සහ කාර්යක්ෂමතාව අතර සුවිශේෂිත සමතුලිතතාවය සොයා ගැනීම කර්මාන්ත වායු සැකසුමේ විශාලතම අභියෝගයන් අතර එකකි.

හොඳ සැලසුම නිසා අපවිය වන ශක්තිය අඩු කළ හැක. වෙනස් වන ඉල්ලුම සමඟ වේගය වෙනස් කළ හැකි සම්පීඩක භාවිතා කරයි. කොලම් විවිධ ආකාරයෙන් සැකසිය හැකි බැවින් සමාගම් ඔවුන්ගේ සාමර්ථ්‍යය පියවරෙන් පියවර වැඩි කර ගත හැකිය. එසේම, ගබඩා මට්ටම් සත්‍ය කාලයේ නිරීක්ෂණය කිරීම සම්බන්ධීකරණය කරන්නන්ට ද්‍රව නිෂ්පාදන සෑදීමේ වේගය වෙනස් කිරීමට ඉඩ සලසයි. මෙය අපවිය වන ශක්තිය පියවරෙන් පියවර 15 සිට 25 තුල අඩු කරයි. එසේම, නවතම අණුක තිරිඟු පිරිසිදු කිරීමේ අතර කාලය වැඩි කර දිගු කාලයක් පැවතිය හැකි අතර, තවමත් අශුද්ධියන් කාර්යක්ෂමව ඉවත් කරයි. මෙය නිෂ්පාදනයේ පිරිසිදු බව ස්ථායීව පවත්වා ගැනීමට සහ සැහැල්ලු අතුරු කාලයකින් යුතුව සැලසුම් කළ ස්ථානවල දීර්ඝ කාලයක් ස්ථායීව ක්‍රියා කිරීමට ඉඩ සලසයි.

නිතර අසන පැන

වායු වෙන් කිරීමේ ඒකක සඳහා භාවිතා කරන්නේ කුමක් ද?
වායු වෙන් කිරීමේ ඒකක (ASU) යනු වෛද්‍ය සුවය, රසායනික සැලැස්ම, සීම් කිරීම, සීල් සැලැස්ම සහ තවත් බොහෝ කර්මාන්තශාලා යෙදුම් සඳහා අත්‍යවශ්‍ය වන ඔක්සිජන්, නයිට්‍රොජන් සහ ආගෝන් වැනි පිරිසිදු වායු නිපදවීම සඳහා භාවිතා කරනු ලබන ඒකක වේ.

වායු වෙන් කිරීමේ ඒකක වල සීතල වියාත්‍යාත්මක වෙන් කිරීම කෙසේ ක්‍රියා කරයි?
සීතල වියාත්‍යාත්මක වෙන් කිරීම යනු සම්පීඩිත වායුව ඉතා අඩු උෂ්ණත්වයකට සීතල කිරීම මගින් එය ද්‍රව තත්ත්වයට පත් කිරීමයි. පසුව විවිධ වායු ඒවායේ වෙනස් සියුම් උත්පත්ති උෂ්ණත්වයන් අනුව වෙන් කරයි.

ඇයි ශක්ති පරිභෝජනය සම්බන්ධයෙන් සැලකිලිමත් විය යුතු වේ වායු වෙන් කිරීමේ ඒකක ?
වායුවෙන් සීතල වියාත්‍යාත්මකව වායු වෙන් කිරීමේ ක්‍රියාවලිය ශක්ති-අධික වීම හේතුවෙන්, වියදම් සහ පරිසර බලපෑම අවම කිරීම සඳහා නිශ්චිත යෙදුම් සඳහා අවශ්‍ය වන ශුද්ධතා මට්ටම සමඟ ශක්ති පරිභෝජනය සමතුලිත කිරීම ඉතා වැදගත් වේ.