第二百五十四章 涡轮增压!
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杂的工程项目,图纸消耗量甚至能达到吨级标准。
对比同时代的同行们,余华这几十份图纸,已经算超级勤俭节约的级别。
而这些,全都依赖于思维计算机和思维近似物理系统。
“氧枪算是搞定了,趁着现在还有精力,研究一下空分设备。”余华放好图纸,心思由氧枪转移到空分设备上,稍微休息一会儿,接着取出一张空白图纸摆放于桌面。
整个人面容有些严肃,右手执笔,在旁边草稿纸写出空分设备的工作原理和制氧流程。
原理为利用氧气与氮气不同的沸点进行制氧,制氧流程大致分为压缩—净化—换热—制冷—精馏。
要从空气中制取氧气,首先第一步,也是最重要的步骤,压缩空气。
问题来了,如何压缩空气?
很简单,上一个拥有内部空间且封闭的金属体,加上往复运转表面光滑的铸铁金属,就能实现压缩空气,它在机械工程领域可以称之为气缸与活塞。
光有气缸与活塞还不够,为了能传动能量让活塞运转起来,肯定要加装曲柄连杆,连接能量供应核心,这个点由把电能转化为机械能的电机负责提供,此后,再加装完全密封的铸铁壳体与进排管道,一个可以压缩空气的机器设备就做好了。
这,就是空气压缩机。
从机械工程角度讲,压缩机工作原理非常简单,对后世任何一名理科高中生而言,只要听了课,随便掰扯理解,动手能力强的学生,都能造个简易压缩机。
而压缩机更是遍布千家万户,举个最简单的例子,后世家家户户全都有的空调和冰箱,全靠压缩机制冷。
不过,作为工业级空分设备的心脏,研发道路上的第一只拦路虎,具有不可替代性的压缩机,工作要求和指标却远远超过空凋压缩机和冰箱压缩机,而且,对压缩机而言,想要整台空分设备生产出足够的氧气,必须付出五倍以上的努力。
原因很简单,空气中的氧气体积分数为21%。
制取一份氧气,需要五份空气。
对压缩机来说,满足一台最小的2t级实验氧吹炉单位耗氧量,即180立方米每小时氧气产量,得直接乘以五倍。
如果是真正意义上的30吨级工业氧吹炉,那就更加夸张了。
30吨级氧吹炉不仅意味着钢水容积增加,而且单位耗氧量急剧上升,达到每吨金属3.5立方米/每分钟!
这是什么概念?
每小时供氧强度要达到6300立方米,然后再乘以5,得到3.15万立方米空气的天文数字。
当然,余华没有好高骛远,准备直接上马7000立方米每小时的空分设备,脚踏实地,从小出发,目标定在每小时200立方米氧气的空分设备。
“现阶段全世界空分设备的氧气产量不高,主要原因在于压缩机进气量不够,而这取决于进气机组的进气效率……”余华右手握着铅笔,简单几笔,便画出一个具有极简风格的进气机组结构,脑海高速运转思考。
进气机组与进气效率!
工业级空分设备的研发难度之所以高,在于超高制氧效率。
由于压缩机必须每时每刻需要获得巨量空气,进气机组的设计至关重要,已知进气效率越高,压缩机进气量越高。
一个新的问题由此诞生,什么结构设计的进气机组效率最高?
没人知道,这是氮肥工厂老板和氧气切割工程师最关心的事情。
当然,余华还是知道的,已知进气效率最高的进气机组,唯有f-22‘勐禽’身上f119失量涡扇发动机用的压气机,这玩意儿进气效率之高令人感到可怕,每秒进气量达到上千立方米以上,令这款小涵道比涡扇发动机的进气效率,却丝毫不弱于大涵道比涡扇发动机,推力更是达到航空发动机之最。
嗯,理论上这是一款超理想的压缩机进气机组,如果余华能造出来的话。
用f119涡扇发动机的压气机太过遥远,回到压缩机草图上,余华权衡考虑,仔细思索过后,认为现阶段最适合压缩机的进气机组,就是由离心式压气机与涡轮构成的涡轮增压技术。
是的,大名鼎鼎的涡轮增压。
涡轮增压技术可以有效提升进气效率,进而满足压缩机的进气量需求,在整个空分设备中起到至关重要的作用。
余华握着铅笔,画出涡轮增压机组和压缩机的概念图,与此同时,脑海开始计算数据,分别对单级压气机和多级压气机进行不同的数据计算,数分钟过后,余华得到一系列数据结果。
计算模拟结果显示:
单级压气机和涡轮令进气效率有效提升,但总进气量不足,只有每小时780立方米,依旧无法满足2t实验炉的供氧强度需求。
二级离心压气机和涡轮令进气效率相较单级提升30%以上,总进气量及格,达
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