[发明专利]一种基于中空纤维膜实现空气氮氧分离的方法

说明书

本发明公开了一种基于中空纤维膜实现空气氮氧分离的方法，包括以下步骤：S1、在入膜气体温度以及膜出气口氧浓度相同的条件下，分别测量出在膜出气口的氧气的气体流量值不同的情况下，所需的入膜气体压力的不同值；S2、根据不同的膜出气口的氧气的气体流量值以及不同的入膜气体压力值，计算出β₀和β₁的值；S3、得出函数关系式y＝β₀+β₁x；S4、测量出在膜出气口氧浓度以及膜出气口的氧气的气体流量值相同的情况下，入膜气体温度不同时所需的入膜气体压力的不同值；S5、根据步骤S3中得到的入膜气体压力的不同值计算出公差d；S6、得出函数关系式y_T＝y_t+(T‑t)d；S7、根据函数关系式y＝β₀+β₁x以及y_T＝y_t+(T‑t)d计算实际情况下所需的入膜气体的压力值。

技术领域

本发明涉及空气氮氧分离技术领域，尤其涉及一种基于中空纤维膜实现空气氮氧分离的方法。

背景技术

氮气占比78％，氧气占比21％，其余1％的其他气体构成我们人类生存的空气。随着人类的发展和科技的进步，现发明基于一种高分子材料中空纤维膜进行分离空气中氮氧成分，并且通过一种有效的控制方法任意调出气口的氮氧气体浓度比例。空气压缩压缩空气后进入中空纤维膜进气口，膜有两个出气口，一个是富氮出气口(即富氮口)另一个是富氧出气口(即富氧口)。经过有关科研从事者的不懈努力，得出影响中空纤维膜工作效率的主要因素是入膜气体温度、入膜气体压力、出口气体流量。在中空纤维膜的实际使用过程中，一般是要求恒定膜出气口的气体氧浓度，而去改变入膜气体温度、入膜气体压力和出气口流量。针对中空纤维膜使用各行业中，而现有技术研究没有找到入膜气体温度、入膜气体压力、出口气体流量影响出气口气体氧浓度值的关系，因而无法实现自动化无极稳定控制。而目前国内外采用是粗糙的点对点控制，需针对每一根膜进行大量的实测，取得压力、流量、浓度、温度的对应点。本发明所阐述的就是通过将入膜气体温度、入膜气体压力、出口气体流量等影响中空纤维膜出气口气体浓度的因素构建一种数学模型。通过建立的数学模型实现简单有效、稳定性好、控制出气口气体浓度误差低的自动化闭环控制。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种基于中空纤维膜实现空气氮氧分离的方法。

本发明提出的基于中空纤维膜实现空气氮氧分离的方法，包括以下步骤：

S1、在进入中空纤维膜进气口的测定气体的温度为t₀、中空纤维膜出气口处的氧浓度为C₀的条件下，分别测量出将中空纤维膜出气口处氧气的气体流量值设定为x₁、x₂、x₃……x_n时，所需的进入中空纤维膜进气口的测定气体的压力y₁、y₂、y₃……y_n；

S2、将x₁、x₂、x₃……x_n、y₁、y₂、y₃……y_n代入下述公式，计算出β₀和β₁的值；所述公式为：

其中，

S3、得出进入中空纤维膜进气口的测定气体的压力y与中空纤维膜出气口处氧气的气体流量x的函数关系式：

y＝β₀+β₁x；