Ferlisflæði loftaðskilnaðareininga

Ferlisflæði loftskiljueininga samanstendur fyrst og fremst af nokkrum lykilþrepum: loftþjöppun, lofthreinsun, hitaskipti og leiðréttingu.

Fyrsta stigið er loftþjöppun. Loft fer inn í loftþjöppuna í gegnum loftsíu; virkar eins og öflug vélræn dæla, þjöppan eykur þrýsting loftsins verulega. Þetta er nauðsynlegt vegna þess að síðari aðskilnaðarferlar starfa á skilvirkasta hátt við sérstakar þrýstingsaðstæður. Þrýstingur þjappaðs lofts getur náð stigum á bilinu frá nokkrum til jafnvel tugum lofthjúps.

Þjappað loftið ber umtalsvert magn af hita, sem gerir það að verkum að það þarf að fara inn í lofthreinsunarstigið. Meginmarkmið lofthreinsunar er að fjarlægja óhreinindi-eins og raka, koltvísýring og ryk-úr þjappað lofti. Ef þessi óhreinindi eru ekki fjarlægð geta þau frosið eða stíflað leiðslur innan búnaðarins sem er aftast og truflað þar með eðlilega starfsemi. Algengar hreinsunaraðferðir fela í sér aðsog sameinda sigti og kælingu aðskilnað. Sameindasigti virka eins og „ofur-gleypnir svampar,“ aðsogandi raka og koltvísýring; öfugt, kælingarskilnaður nýtir mismunandi vökvunarpunkta ýmissa lofttegunda við lágt hitastig, sem veldur því að ákveðin óhreinindi vökva og skiljast út fyrst.

Hreinsað loft streymir síðan inn í aðalvarmaskiptinn. Hér fer það í gegnum hitaskiptaferli þar sem frystilofttegundirnar fara út úr leiðréttingarsúlunni. Heita loftið flytur varmaorku sína til köldu lofttegundanna sem veldur því að eigin hitastig lækkar á meðan köldu lofttegundirnar taka til sín þennan hita og hækka í hita. Þessu ferli má líkja við að tveir félagar deili hlýju og hjálpi hvor öðrum að ná heppilegra hitastigi. Í kjölfar þessara hitaskipta lækkar hitastig loftsins verulega og færir það nálægt vökvamarki.

 

Því næst fer kælt loft inn í leiðréttingarsúluna. Leiðréttingarsúlan þjónar sem kjarnaaðskilnaðarhluti allrar loftskilunareiningarinnar. Hann virkar svipað og töfrandi turn, sem getur aðskilið efni eins og súrefni og köfnunarefni frá loftstraumnum sem kemur inn. Innan súlunnar er aðskilnaður náð með því að nýta muninn á suðumarki milli súrefnis og köfnunarefnis. Þar sem köfnunarefni hefur lægra suðumark en súrefni hækkar köfnunarefnið innan súlunnar á meðan súrefnið fer niður. Hið hækkandi köfnunarefni gengur í gegnum mörg stig leiðréttingar og þéttingar og eykst smám saman í hreinleika þar til það verður að lokum köfnunarefnisafurð; á sama hátt fer súrefnið sem lækkar í samhliða ferli til að verða lokaafurð súrefnis. Samtímis myndast ákveðið magn af argon við leiðréttingarferlið; þetta er dregið af í gegnum sérstakt argon hlið-dragport og síðan sett í frekari aðskilnað og hreinsun til að fá endanlega argonafurð.

Af frostgasinu sem fer út úr leiðréttingarsúlunni rennur hluti til aðalvarmaskiptisins til að auðvelda varmaskipti, en annar hluti þjónar sem frostgjafi til að kæla annan búnað-eins og millikælara loftþjöppunnar-áður en hann fer aftur í leiðréttingarsúluna til að taka þátt í aðskilnaðarferlinu aftur og lýkur þar með stöðugri hringrás.