
【機】 air liquefying apparatus
air; airspace; atmosphere
【化】 air
【醫】 aer-; aero-; air; physo-
【化】 liquefying plant
空氣液化裝置(Air Liquefaction Plant)是一種通過深冷技術将空氣分離并液化成液态氧、液态氮、液态氩等工業氣體的關鍵設備。其核心原理是利用空氣中各組分沸點差異,通過壓縮、預冷、膨脹和精餾等步驟實現氣體液化分離。
漢英對照定義
“空氣液化裝置”對應英文術語為“Air Liquefaction Plant”,指基于低溫分離技術(Cryogenic Separation)的工業系統。其工作原理遵循林德循環(Linde Cycle)或克勞德循環(Claude Cycle),通過等焓膨脹或等熵膨脹實現溫度驟降,使空氣組分在-196°C以下相變為液态(來源:國際标準化組織ISO 14111:2019 術語标準)。
熱力學過程
典型流程包含:
(依據:美國機械工程師協會ASME PTC 34-2021 流程規範)
系統模塊 | 功能描述 | 關鍵技術參數 |
---|---|---|
空氣壓縮機 | 提供初始壓力能 | 出口壓力 0.5-1.0 MPa |
純化系統 | 吸附H₂O/CO₂等雜質 | 分子篩吸附容量 ≥18% |
主換熱器 | 冷熱流體能量交換 | 換熱效率 ≥95% |
膨脹機 | 産生低溫冷量 | 等熵效率 80-85% |
雙級精餾塔 | 分離液氧/液氮 | 氧提取率 99.6% |
液氧用于呼吸支持與ICU設備(世界衛生組織WHO醫療氣體指南)。
高純氮氣保護半導體晶圓生産(國際半導體技術路線圖ITRS 2024)。
液氧/煤油火箭燃料組合(NASA技術報告NASA-TM-107017)。
液氮儲能系統(LNES)實現電網調峰(國際能源署IEA儲能白皮書)。
權威參考文獻:
空氣液化裝置是一種通過降溫和壓縮将氣态空氣轉化為液态的工業設備,屬于物理變化過程。以下是其核心要點:
1. 基本原理 通過等焓膨脹或等熵膨脹技術持續移除空氣中的熱量,使其溫度降低至臨界點以下。由于氧氣和氮氣的冷凝溫度不同(氧90.2K,氮77.3K),混合氣體在81.5K時開始液化,液态空氣中的氧比例較高,隨着溫度繼續降低,氮含量逐漸增加()。
2. 主要組成部分
3. 典型工作流程 ① 從空分裝置提取氮氣 → ② 多級壓縮 → ③ 分流為膨脹氣流和節流氣流 → ④ 膨脹降溫與換熱 → ⑤ 液化儲存()。啟動階段常借助液氮加速精餾過程。
4. 應用領域
該裝置運行需嚴格控制溫度梯度,不同組分的相變特性決定了液化過程的階段性。具體參數如液空沸點78.6K,實際應用中會根據需求調整組分比例()。
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