9025-751530 【同人】深冷在临高 - 6.6 第一章

北朝旧贴 | abc950309 | 共 4922 字 | 2018-07-01 | | 编辑本页

abc950309 于 2018-5-7 21:28:50 发表了:

本帖最后由 abc950309 于 2018-6-6 16:45 编辑 本文托管在 Github,欢迎提交 Pull requests深冷在临高临高启明同人,尝试使用 POV 方式进行。主要人物

  • 高林德:穿越前为某某制氧机集团工程师;名字来源 Carl Paul Gottfried Linde

背景空气分离有两个基本方法,分别是吸附和深冷。吸附技术并非完全不可行,从原料和工艺上将,临高现有材料能够达到旧时空我国吸附分子筛刚刚起步时的水平。但因吸附无法提供低温环境,且在当前材料科技下,无法分离氩气,深冷技术应当有更高的优先级。在深冷技术成功复原后,黑色和有色金属的冶炼、气体供应、气体纯化等方面都会有长足进步,极大缓解临高工业材料跟不上加工手段的问题。临高工业现在存在着没有惰性气体就无法提供先进材料,没有先进材料就无法提供惰性气体的循环。为了打破这个循环,需要利用现有条件建立立足于临高的深冷工业。技术综述空气液化分离和很多气体的纯化都用到了深冷技术。深冷技术在 19 世纪末、20 世纪初就有了应用。深冷技术的核心部件,是膨胀机。膨胀机通过等熵膨胀的方式,为系统提供冷量来液化空气。在某些高压空气液化系统中没有膨胀机,具体情况还在研究。活塞膨胀机在 19 世纪末已进入实用。透平膨胀机的设计在 1939 年由卡皮察进行了完善,他制造的透平机使用 Monel 合金。直径仅 8cm,转速 60000rpm,流量 1000 立方米每小时。后期有较低转速的透平式膨胀机出现。材料材料方面,主要要解决的是低温合金的问题。初期使用的材料 Monel 合金是一种镍铜合金,现代使用的一般是 9%Ni 钢或奥氏体低温钢。9%Ni 钢对杂质较为敏感,假设铬问题已得到解决,可以使用奥氏体低温钢;如铬尚未解决,则可以使用铜、黄铜、铅黄铜或铜镍合金,但投资将大大提高。部分关键部件,如透平机可以使用原时空材料,在获取了氮、氩等气体的情况下,能够进行复原。绝热可以使用真空粉末绝热。只需要在容器内壁和外壁间充满绝热粉末,再充入工作温度下能够冷凝于内壁的气体,比如二氧化碳,就可以了。绝热粉末可以使用硅藻土;二氧化碳可以使用酸与纯碱反应,再用浓硫酸洗气干燥的方法得到。测量温度使用热电偶,选择铜 - 康铜(60% 铜 + 40% 镍)。净化用分子筛采用燃烧灰与碱水混合煅烧得到的人工沸石。密封、粘接可以用小牛皮和沥青基、蜡基粘接剂。制造如采用活塞膨胀机,制造较为容易,与蒸汽机类似。低温润滑可以采用石墨润滑、脱脂烧焦的皮革(有碳化)等来实现。 如采用透平膨胀机,高转速情况下,一般采用空气轴承。虽然听起来很先进,但是这个技术在 19 世纪末 20 世纪初就已经出现,器件又比较小。临高的工业一向是材料跟不上加工手段,在材料许可的情况下,不会有显著问题。技术大纲

  • 主体结构仿造江西制氧机厂生产的 KFS-860-2,加工空气量 860 立方/小时,启动压力 45at,工作压力 20~25at,精馏塔高 9m 左右。根据黄铜的结构强度进行重新设计,可在后期添加氩塔。

  • 主体材料使用铜及其与锌、铅的合金。考虑明代的黄铜、铜和锌的生产已较成规模。明嘉靖、万历年间,已开始使用黄铜或铅黄铜铸造钱币,直至清宣统年间方终止。

  • 绝热使用真空粉末绝热。使用硅藻土时,当气压为千分之一大气压,导热率比充氢堆积绝热的方法小一到两个数量级。这个气压使用双级旋片式真空泵(极限压力百万分之一大气压)即可达到。如真空泵不过关,可以使用可冷凝气体来制造真空,但须定期停机重新充气。

  • 采用活塞膨胀机,使用脱脂烧焦的皮革为密封/润滑材料。


深潜者 于 2018-5-7 21:32:02 发表了:

貌似膨胀机可以用节流阀代替?关键应该是压缩机能做到什么程度吧?


abc950309 于 2018-5-7 21:33:32 发表了:

深潜者 发表于 2018-5-7 21:32

貌似膨胀机可以用节流阀代替?

上面有写哈,没有膨胀机的一般是高压小流量的设备,不符合使用场景。


深潜者 于 2018-5-7 21:43:46 发表了:

abc950309 发表于 2018-5-7 21:33

上面有写哈,没有膨胀机的一般是高压小流量的设备,不符合使用场景。

那预冷通常靠什么?如果是自备动力的话,感觉选择余热回收型吸收式制冷机会更好吧?


某食肉动物2 于 2018-5-7 21:45:07 发表了:

哇,等到空分大佬了。求氦气


深潜者 于 2018-5-7 21:46:05 发表了:

某食肉动物2 发表于 2018-5-7 21:45

哇,等到空分大佬了。求氦气

等开拓米帝的时候,再找高氦天然气田吧


晚到的约瑟 于 2018-5-7 22:03:04 发表了:

空分氦气成本太大!我要氩气冶金!要纯氧上侧吹转炉和电焊!要氮气做热处理保护气和填充灯泡!我要!我要!


某食肉动物2 于 2018-5-7 22:08:08 发表了:

晚到的约瑟 发表于 2018-5-7 22:03空分氦气成本太大!我要氩气冶金!要纯氧上侧吹转炉和电焊!要氮气做热处理保护气和填充灯泡!我要!我要! …

支持,但是什么时候才能搞出铱铂合金呢?


abc950309 于 2018-5-8 08:51:13 发表了:

深潜者 发表于 2018-5-7 21:43

那预冷通常靠什么?如果是自备动力的话,感觉选择余热回收型吸收式制冷机会更好吧?

其实根本不需要其他制冷剂参与预冷的,空气自身的等熵膨胀就足以制冷了


深潜者 于 2018-5-8 09:38:11 发表了:

abc950309 发表于 2018-5-8 08:51其实根本不需要其他制冷剂参与预冷的,空气自身的等熵膨胀就足以制冷了

用一级预冷不是能提高效率吗?反正自备动力的制冷机组一定有大量余热,干嘛不利用呢?


abc950309 于 2018-5-8 10:43:00 发表了:

深潜者 发表于 2018-5-8 09:38

用一级预冷不是能提高效率吗?反正自备动力的制冷机组一定有大量余热,干嘛不利用呢? …

如非必要,勿增实体嘛


深潜者 于 2018-5-8 11:44:08 发表了:

abc950309 发表于 2018-5-8 10:43如非必要,勿增实体嘛

那为啥不用简单的节流阀,而是选用复杂的膨胀机?


abc950309 于 2018-5-8 13:09:50 发表了:

深潜者 发表于 2018-5-8 11:44

那为啥不用简单的节流阀,而是选用复杂的膨胀机?

再回答一遍,没有膨胀机的一般是高压小流量的设备,不符合使用场景。


cqduoluo 于 2018-5-8 20:23:57 发表了:

关键就是材料啥,临高连合金钢都没几样,透平膨胀机叶片高强度铝合金洗洗睡吧,就算活塞式,KFS-860-2的很多材料也不要想。

其实工艺也是问题,临高带的现代设备不是万能的,什么都能加工,这么想的明显没去过工厂现场。


abc950309 于 2018-5-10 10:46:53 发表了:

cqduoluo 发表于 2018-5-8 20:23

关键就是材料啥,临高连合金钢都没几样,透平膨胀机叶片高强度铝合金洗洗睡吧,就算活塞式,KFS-860-2的很 …

材料用黄铜、铸黄铜就可以,后世因为成本较高才不用的。


cqduoluo 于 2018-5-10 20:00:48 发表了:

abc950309 发表于 2018-5-10 10:46

材料用黄铜、铸黄铜就可以,后世因为成本较高才不用的。

这一套没你说的那么简单吧,虽然我也不太了解,但是几十个大气压的设备,各种阀和仪器肯定不是19世纪的材料和技术能搞定的。

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2018-5-10 19:57 上传

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abc950309 于 2018-5-10 21:44:15 发表了:

cqduoluo 发表于 2018-5-10 20:00

这一套没你说的那么简单吧,虽然我也不太了解,但是几十个大气压的设备,各种阀和仪器肯定不是19世纪的材 …

空气的第一次液化是在 19 世纪末,但材料在 19 世纪中叶就已经具备了,只是低温润滑没有实现。而最终实现的低温润滑方案,是脱脂、烧焦皮革,这个很明显之前就可以实现,只是没有被想到而已。

之所以后世对材料的要求比较高,是因为铜合金的成本比较高。而成本较低的材料(奥氏体不锈钢、镍钢等)都需要保护气才能进行冶炼。所以从铜合金开始,是唯一可行的方案。

出于材料强度可能的问题,可以“傻大黑粗”化来进行解决。


abc950309 于 2018-6-6 16:44:14 发表了:

第一章 高林德元老百仞城,大图书馆下属某机房。顺着通风管道隐隐约约传来了咣咣声,似乎是新安装的蒸汽动力风机。 自从随船带过来的空调坏掉后,机械口用吸收式冷库的设备配合蒸汽动力的鼓风机,做了一套非常草率的中央空调,以适应机房对湿度和温度的双重要求。 偏西的太阳透过玻璃窗,照在地板上。 一个看起来还很青涩的男生,推着一个装满 LTO 磁带的小推车,间或从磁带架子中拿出一两盘,或放回一两盘。 磁带管理员身后的某个隔间里,高林德元老左手边放着一摞正方形的磁带,右手握着一只打了油光的鼠标,左手放在一块年久失修的键盘上,正对着对着一块 17 吋的液晶屏幕皱眉头。 时不时地,他从屏幕左侧的磁带驱动器里取出磁带,从左手边换做另外一盘,仔细的看了看脊上的标记,塞到驱动器里,然后拿起一本很厚的书看了起来,等待磁带倒到需要的文件的位置。 右侧的小桌子上,摆着一台 Thinkpad W700ds,右侧的小屏幕已经有些接触不良,偶尔需要晃一下才会正常显示。 笔记本电脑屏幕上显示的,正是元老院政权的第一套空气液化分离设备。高元老来临高前,在杭州的某氧集团做画图、改图一类的枯燥工作。 天天两点一线,虽然不常加班,但也可以一眼从毕业望到退休。 本想来了临高,可以过一过做统治阶级的瘾。 没想到来了临高,虽然算是做了统治阶级,但真正做的还是画图、改图。 来临高前,他从公司悄悄带出来了若干套空气液化设备的图纸:从几十立方每小时到几万立方每小时,从小型到大型;新一些是 CAD 格式的,老些的还是偷偷扫描、翻拍的。 更惨的是,不像机械口的很多小机械厂出身的元老,他还是更适应大型工厂,尤其是那种「只需要干自己的事情」的细化分工。 导致他每次到了设计工艺的时候,都会想起刚刚毕业时被借调到工艺部门时「毫无创造力」的感觉。 现在,我们的高元老在机械口混了好长时间之后,终于可以从各种小型专用机械的复原中脱离出来,回到他最熟悉的空气液化领域了。元老院政权长期以来,只有一部随船带来的小型变压吸附空气分离装置。 一部机器,出产的其他被好几个部门哄抢,稍微大型的项目就完全不够用了。 虽然变压吸附的投资更低,更节省能源,从原料和工艺上将,临高现有材料也可以达到旧时空我国吸附分子筛刚刚起步时的水平。 但变压吸附无法提供低温环境,且在当前材料科技下,无法分离氩气,无法满足材料工业的升级需要。 因此,空气液化分离技术应当有更高的优先级。在旧时空,空气液化分离设备中的很多部件是用铝合金和奥氏体钢做的。 由于一般的铁素体钢存在明显的低温脆性,无法在深冷温度下使用,在旧时空的空气分离设备中,会大量地使用专用的钢材。 高元老本准备等冶金口能提供奥氏体低温钢之后,再来申请做空气分离相关的工作。 但是在十分兴奋的参观了菲律宾运来的铬矿石后,却被冶金口的元老告知:没有氛围气体,奥氏体低温钢基本就不用想了。 而期盼了好久的电解铝车间,因为较大的初始投资和狭窄的用途,还没有被批准。 如果使用其他方法来制造铝的话,以钠还原法为例,成本远高于铜。 所以,新时空的第一套空气液化分离设备,最后决定使用电解铜和黄铜来制造。由于小型的空分装置,往往是高压设计,从制造和安全的角度被排除了。 大型的空分装置,结构复杂,部件多,初始投资大,也不适合「第一套」的现状。 所以,高元老选择了江西制氧机厂设计的 KFS-860,根据现有的材料,进行重新核算设计。 细说起来,江西制氧机厂算得上是高元老前东家的老对手了。 KFS-860 算的上是旧时空中国第一批国产化的空气液化分离设备,很多厂子都生产过,图纸很详细。 技术规格加工空气量 860 立方/小时,启动压力最高 45at,工作压力 20~25at,精馏塔高 9m 左右。 工作压力中等,且对材料强度和精度的要求不是很高。 使用的压缩机和膨胀机,有完善的设计、生产资料,而且都是活塞式的,符合元老院的生产力水平。 根据需求,还可以加装氩塔,制取氩气。凌晨三点。 高元老从机房中走出来,走廊门上的玻璃,只剩几个屋子零星亮着。 按照新时空可以获得的材料特性,更改过的空分装置图纸,正在包中电脑的某个文件夹中。 连接件、膨胀机、氧气加压泵等使用奥氏体钢的部件,需要重新进行强度核算,根据黄铜较低的强度,增加数量或加粗加厚。 虽然防锈铝和黄铜的强度差不多,但使用铝的容器壳体,也要使用黄铜,对工艺进行重新设计。 经过重新强度计算后,整套设备的体积变成了原来的 1.5 倍多,是临高造傻大黑粗的又一明证。出了机房大楼,嗅了嗅热带潮湿而温暖的空气。 高林德拍了拍靠着墙已经有些打瞌睡的警卫,警卫脸腾地红了,掩饰似得跑去把角落里的二八大杠推了过来。 高元老骑上二八大杠,回到了公寓,搂着已经入睡多时的女仆,穿越以来第一次地快速陷入了香甜而无梦的睡眠。


xuelindiao 于 2018-6-29 13:25:52 发表了:

支持新同人

github.com 竟然也能干这个!!


没事乱溜达 于 2018-6-30 22:13:08 发表了:

天气越来越热,急需制冷


liutom2 于 2018-6-30 23:44:18 发表了:

没事乱溜达 发表于 2018-6-30 22:13

天气越来越热,急需制冷

都热了好几年了


没事乱溜达 于 2018-7-1 10:15:08 发表了:

liutom2 发表于 2018-6-30 23:44都热了好几年了

楼主睡了这许多天,我来叫醒他


繁华烬燃 于 2018-7-1 11:00:42 发表了:

支持,支持


liutom2 于 2018-7-1 11:35:17 发表了:

没事乱溜达 发表于 2018-7-1 10:15

楼主睡了这许多天,我来叫醒他

我估计我在临高初期的日子肯定十分难熬,大概来自北方的胖子基本上都这样