Перевод с английского: Кирилловой Л.А.

Авторы: Проф. Булгаков Ю.Ф., проф. Грядущий, проф. Пашковский П.С.

ГАЗОРАЗДЕЛИТЕЛЬНАЯ  МЕМБРАНА. МОДУЛЬ ДЛЯ СОЗДАНИЯ
ИНЕРТНЫХ ГАЗОВ В МЕСТЕ ОЧАГА  ПОЖАРА

1.Анатация
Новая технология инертизации огня в атмосферу разделена с помощью мембраны из жидкого азота, представленные в докладе. Эта технология разделена на мембранные воздушные подразделения на два потока, сосредоточенного азота (до 99%) и кислорода, соответственно, с последующим предоставлением их в место пожара. Эта технология относится к экологически чистым. .

2.Введение
Как правило, процесс деления газовых смесей с помощью выборочных мембран, можно считать, состоит из трех потоков газа: вставленный в мембрану, пронизывающий мембрану, исходящий из мембраны.
Элементарная ячейка асимметричной мембраны для газовых делений (рис. 1) состоит из диффузионного слоя пористого подслоя, пористой подложки и клапанов в поддержке. Проникший газовый поток мембраны диффузионного слоя, то проходит через пористые слои на мембране и поддержку и течет вдоль каналов поддержки, а затем переходит к коллектору.

Рис.1.Элементарная ячейка асимметричной мембраны.
1. диффузионного слоя 2. пористого подслоя 3. пористой подложки
4.клапана в поддержке.

Разделив емкость мембраны она должна быть охарактеризована значением избирательности R:

J1-расход воздуха просочившийся через мембрану, м3/мин.
J2-потребление азота выход воздуха из мембраны, м3/мин.

Наряду с заданными характеристиками мембраны деления, определяется пронизывыющий коэффициент ρ:

где ΔQ объем проходящий через мембрану газа, м3;
δ величина толщины мембраны, м; S это площадь мембраны, м2;
Δt это проникновение через определённое время, с;

p1, p2 давления по разные стороны мембраны, МПа.
Газовые деления движущей силы на полимерных мембранах, которая является разницей газовой смеси компонентов, порциальной давлению по обе стороны мембраны, которая может быть показана для г-компонента, как:

ΔP_i=P_b*x_i*P_н*y_i,                               (4)

где Pb, Pн газовые смеси, давление под и над мембраной, МПа;
Xi, Yi являются частью i-компонентов в исходной смеси и продуктов, соответственно,%.

Исследование разделения смеси газов с помощью мембран привело к созданию различных способов деления газа в процессе расчета. Использование асимметричной мембраны характеризуются высокой газопроницаемостью. Процесс перемещения разделенного потока аналогичен поршневым. В этом случае скорость разделения потока газа в межэлементном пространстве достигает высокого значения, которое уменьшает обратное смешивание и продольная молекулярная диффузия направлена против разделенного потока. Уравнение материального баланса общего состава мембраны бинарной смеси аппарата показан, как:

                                      G_н=G_k+g,                                (5)    

где Gн общее потребление бинарной смеси, м3 / с;
Gk является сохранённый расход, м3 / с,

g проникающий расход, м3 / с.

Экспериментальное определение параметров и условий эксплуатации регулировка смещения газа. Мембрана деления устройства, была проведена в лаборатории и в реальных условиях. Устройство (рис. 2) состоит из компрессора, пыль-меры, влагомера , воздушного зазора волокна фильтра, MGA-20 / 0,9 деления модуля, трубная система с блокировкой задвижки, манометры, соски для получения образцов и ротаметры. Основным принципом работы является селективное разделения воздуха мембраны на два потока, обогащенного кислородом и азотом соответственно. Чтобы проникнуть через мембрану воздух подается от компрессора под дополнительным давлением.
В этом случае расход воздуха, поступающего в сеть одинаков. Запись газа производится разделительным аппаратом, пронизывают и котролирует потребление кислорода, а также доли в них

3. Методология исследования
           Методика экспериментального исследования заключалась в следующем.Воздух, поступающий от компрессора, проходит через специальные меры обогащения угольной пыли, содержащие 80% частиц размером 75 мкм, с выходом летучих веществ 26 ... 28 и зольностью 10%. В этом случае запыленность воздуха, на выходе, прибора была равна 45... 50 мг/м3. Дополнительно увлажненная в 90-95% водно-воздушной смеси, при помощи волокон фильтра. MGA -20/09 через трубопровод системы и была разделена на две части в потоке обогащенным азотом. В процессе эксперимента измерялись расход и давление воздуха, поступающего в мембранный аппарат, кислорода и азота потребления и доли в проникать и retant. Для измерения воздуха, проникают и retant потребления, который используется ротаметр РМ-40G.the кислорода в части потоков определялся оксиметр "25D", изготовленные фирмой "Дрегеверк", а также находится под контролем хроматографический метод в лабораторных условиях.

Рис.2.Схема разделения мембраны, устройство шахтного воздуха
1. компрессор, 2 пылемеры, 3. воздушный фильтр влажный 4.воздух волокна оформление; 5. блокировка клапана 6. замок-задвижка, 7. манометр воздуха;
8. мембранный модуль деления воздуха 9. Виды образцов

4.Результаты эксперимента

5. Заключение.
          Как видно из приведенных данных, корректировка условий работы устройства показало, что контрольно-измерительное оборудование, газовые деления модуля и газовой трубопроводной арматуры работает в нормальных условиях. Оптимальное давление, которое составило 0325 ... 0,37 МПа, не было найдено. Это позволило сохранить потребление сжатого воздуха от 0,37 до 0495 м3/мин, обеспечивая необходимую безопасность эксплуатации. В этих условиях устройство работает около 320 часов. И одно измерение газа деления параметров устройства были сделаны.
Следует отметить, что в самом начале нашей научно-исследовательской работы (опыты 1-12) часть кислорода в полученного меняется в пределах 11,5 ... 12,5%, а затем начинает расти и в конце работы он поднялся до 13% (опыты 28 ... 36). Позже условия работы газа разделительный модуль был изменен и MGA-20 / 0,9 аппарат работал в течение длительного времени предоставлял значительное количество азота, который составил 99,0, 97,0 95,0% потребления от востановления 168 часами непрерывной работы газа деления параметров.
Адекватность оценки экспериментальных данных на основе вышеприведенных расчетов позволяет рассмотреть вопрос о применении мембранных устройств, как целесообразного сособа разделения для получения азота непосредственно в шахте Эта оценка может быть сделана с помощью математических элементов статистики и теории надежности.