{"id":1134,"date":"2015-12-22T22:04:54","date_gmt":"2015-12-22T21:04:54","guid":{"rendered":"http:\/\/www.knichip.pw.edu.pl\/?page_id=1134"},"modified":"2019-11-03T15:41:35","modified_gmt":"2019-11-03T14:41:35","slug":"nitrogenos","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/www.knichip.pw.edu.pl\/?page_id=1134","title":{"rendered":"Nitrogenos"},"content":{"rendered":"

Nitrogenos<\/strong> – Mobilna Wytwornica Ciek\u0142ego Azotu<\/strong><\/h4>\n

\"\"<\/p>\n

Celem projektu by\u0142o stworzenie mobilnej instalacji zasilanej powietrzem atmosferycznym, s\u0142u\u017c\u0105cej do wytwarzania ciek\u0142ego azotu metod\u0105 Lindego. Prace nad projektem obj\u0119\u0142y wykonanie oblicze\u0144 projektowych poszczeg\u00f3lnych element\u00f3w instalacji, ich weryfikacj\u0119 poprzez symulacje komputerowe, a nast\u0119pnie budow\u0119 instalacji na podstawie sporz\u0105dzonej dokumentacji.<\/p>\n

Powsta\u0142a instalacja s\u0142u\u017cy nie tylko do wytwarzania ciek\u0142ego azotu na potrzeby Ko\u0142a Naukowego i\u00a0pracownik\u00f3w wydzia\u0142u, ale dzi\u0119ki mobilno\u015bci ca\u0142ej instalacji mo\u017ce by\u0107 r\u00f3wnie\u017c prezentowana w\u00a0trakcie imprez masowych, na kt\u00f3rych pojawia si\u0119 Ko\u0142o (np. targi i pikniki naukowe), a tak\u017ce w\u00a0czasie zaj\u0119\u0107 edukacyjnych organizowanych przez Ko\u0142o Naukowe In\u017cynierii Chemicznej i\u00a0Procesowej.<\/p>\n

Schemat instalacji<\/strong><\/h5>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Opis pracy instalacji<\/strong><\/h5>\n
    \n
  1. Powietrze na wlocie trafia na filtr gazu, a nast\u0119pnie jest spr\u0119\u017cane do ci\u015bnienia oko\u0142o 10 [bar] za pomoc\u0105 spr\u0119\u017carki bezolejowej.<\/li>\n
  2. Powietrze nast\u0119pnie jest podawane na filtr cz\u0105stek sta\u0142ych oraz odkraplacz w kt\u00f3rym nast\u0119puje wykroplenie cz\u0119\u015bci wilgoci z powietrza atmosferycznego.<\/li>\n
  3. Tak przygotowany gaz trafia na modu\u0142 membranowy gdzie na zasadzie r\u00f3\u017cnic w\u00a0dyfuzyjno\u015bci nast\u0119puje separacja azotu i tlenu. Znajduj\u0105cy si\u0119 w retentacie azot pod ci\u015bnieniem oko\u0142o 7 [bar] jest nast\u0119pnie podawany na zaw\u00f3r redukcyjny.<\/li>\n
  4. Osuszony i oczyszczony do oko\u0142o 90% azot jest nast\u0119pnie rozpr\u0119\u017cany i mieszany ze strumieniem powracaj\u0105cym z wymiennika ciep\u0142a pod ci\u015bnieniem bliskim ci\u015bnieniu atmosferycznemu.<\/li>\n
  5. Po uzyskaniu azotu odpowiedniej czysto\u015bci jest on podawany do kompresora wysokiego ci\u015bnienia o wydajno\u015bci oko\u0142o 100 [l\/min]. Ci\u015bnienie gazu na wylocie to\u00a0200-225 [bar], a spr\u0119\u017cony gaz jest podawany dalej do kapilary.<\/li>\n
  6. Gaz pod wysokim ci\u015bnieniem ze wzgl\u0119du na charakterystyk\u0119 spr\u0119\u017carki oraz w\u0142asno\u015bci termodynamiczne ma wysok\u0105 temperatur\u0119 i trzeba go och\u0142odzi\u0107. W pierwszym wymienniku ciep\u0142a gaz jest ch\u0142odzony przez ch\u0142odnic\u0119 ociekow\u0105. Kapilara jest omywana wod\u0105 sp\u0142ywaj\u0105c\u0105 ze zbiornika naporowego. Zamontowany u g\u00f3ry ch\u0142odnicy wentylator wymusza ruch powietrza w przeciwpr\u0105dzie do sp\u0142ywaj\u0105cej wody. W\u00a0wyniku tego procesu temperatura zostanie obni\u017cona do ok. 30\u00a0o<\/sup><\/li>\n
  7. Azot jest nast\u0119pnie podawany na kolejny wymiennik ciep\u0142a, kt\u00f3ry stanowi uk\u0142ad z\u00a0ciecz\u0105 ch\u0142odz\u0105c\u0105 (roztworem wodnym glikolu etylenowego) o temperaturze -20\u00a0o<\/sup> Temperatura w wymienniku jest utrzymywana za pomoc\u0105 parownika zatopionego w\u00a0roztworze. Parownik jest cz\u0119\u015bci\u0105 obiegu ch\u0142odniczego o mocy ch\u0142odniczej oko\u0142o 230 [W]. Przewiduje si\u0119, \u017ce temperatura gazu na wylocie b\u0119dzie wynosi\u0107 w\u00a0przybli\u017ceniu -20\u00a0o<\/sup>C.<\/li>\n
  8. Nast\u0119pnie gaz pod wysokim ci\u015bnieniem b\u0119dzie podawany do przeciwpr\u0105dowego wymiennika ciep\u0142a, gdzie czynnikiem ch\u0142odniczym b\u0119dzie nieskroplony azot (ok. -196\u00a0o<\/sup>C). Przewiduje si\u0119 uzyskanie temperatury na ko\u0144cu wymiennika oko\u0142o -108o<\/sup> Du\u017ca r\u00f3\u017cnica temperatur pomi\u0119dzy wymiennikiem a\u00a0otoczeniem wymusza zastosowanie grubej warstwy izolacji w postaci we\u0142ny mineralnej b\u0105d\u017a piany poliuretanowej\/polistyrenu, kt\u00f3ra b\u0119dzie otacza\u0107 uk\u0142ad.<\/li>\n
  9. Sch\u0142odzony gaz b\u0119dzie podawany na zaw\u00f3r d\u0142awi\u0105cy, gdzie b\u0119dzie zachodzi\u0107 efekt Joule\u2019a-Thomsona, czyli zmiany temperatury przep\u0142ywaj\u0105cego medium w skutek nag\u0142ej zmiany przekroju przewodu (d\u0142awienie). B\u0119dzie tu zastosowany zaw\u00f3r iglicowy do pracy pod wysokimi ci\u015bnieniami, kt\u00f3ry obni\u017cy je z 200-225 [bar] do oko\u0142o 6 [bar]. W\u00a0skutek obni\u017cenia si\u0119 temperatury do oko\u0142o -196\u00a0o<\/sup>C nast\u0105pi cz\u0119\u015bciowe wykroplenie azotu, kt\u00f3ry zostanie zgromadzony w naczyniu Dewara. Nieskroplony gaz zostanie skierowany do wymiennika ciep\u0142a (punkt 8), a nast\u0119pnie ogrzany gaz b\u0119dzie mieszany przed wlotem do kompresora.<\/li>\n<\/ol>\n

    Ciek\u0142y azot ma g\u0119sto\u015b\u0107 807 [g\/dm3<\/sup>]. Po ustaleniu si\u0119 warunk\u00f3w pracy instalacji b\u0119dzie mo\u017cliwe wykroplenie oko\u0142o 1000 [g\/h] = 1,24 [dm3<\/sup>\/h] cieczy o sk\u0142adzie oko\u0142o 90% azotu i 10% tlenu.<\/p>\n

    Efekt Joule’a-Thomsona<\/strong><\/h5>\n

    Odwzorowanie obiegu na wykresie T-S:<\/p>\n

    \"wykres\"<\/a><\/p>\n

    1-2 Spr\u0119\u017canie (pkt 4 opisu), 2-3 obni\u017canie temperatury (punkty: 5,6,7 opisu), 3-4 d\u0142awienie (punkt 8 opisu), 4-5 rozdzia\u0142 faz w naczyniu dewara, 5-1 ogrzanie nieskroplonego azotu w\u00a0wymienniku ciep\u0142a.<\/p>\n

    Procesem, dzi\u0119ki kt\u00f3remu uzyskuje si\u0119 obni\u017cenie temperatury czynnika w ch\u0142odziarce Joule\u2019a-Thomsona jest d\u0142awienie. D\u0142awieniem nazywa si\u0119 taki proces, kt\u00f3ry realizuje si\u0119 w\u00a0przep\u0142ywaj\u0105cym p\u0142ynie wskutek nag\u0142ej zmiany przekroju przewodu. Zaburzenie jakie powstaje w p\u0142ynie w miejscu przew\u0119\u017cenia przekroju powoduje niestatyczno\u015b\u0107 procesu i tym samym nieokre\u015blono\u015b\u0107 parametr\u00f3w i funkcji stanu przep\u0142ywaj\u0105cego p\u0142ynu. Je\u015bli przew\u00f3d, w\u00a0kt\u00f3rym zachodzi d\u0142awienie, jest adiabatycznie izolowany, wtedy proces jest izoenergetyczny.<\/p>\n

    Fanpage projektu:\u00a0https:\/\/www.facebook.com\/wytwornica.cieklego.azotu\/<\/a><\/p>\n

    Koordynator projektu:<\/strong><\/p>\n