Tiv Thaiv Kev Ua Phem: Cov Khoom Tswj Xyuas Tsim Rau CO₂ Uas Muaj Kev Huv Si Siab Tshaj Plaws

Hauv ntiaj teb ntawm cov pa roj tshwj xeeb thiab kev tsim khoom tseem ceeb, qhov sib txawv ntawm cov txheej txheem ua haujlwm thiab cov khoom ua tsis tiav feem ntau yog cov khoom ib billion. Tsis muaj qhov twg qhov no muaj tseeb dua li hauv cov ntawv thov siv Ultra-High Purity (UHP) Carbon Dioxide (CO₂). Txawm siv rau kev rho tawm cov kua dej supercritical, kev txias semiconductor, lossis kev tshuaj xyuas hauv chaw kuaj mob tseem ceeb, CO₂ yuav tsum xa mus rau qhov chaw siv yam tsis muaj kev qhia txog cov hlau ions, particulates, lossis hydrocarbon contaminants.

Txawm li cas los xij, lub xeev tine feem ntau yog qhov kev hem thawj loj tshaj plaws rau lub pris no uas tsim los tswj nws: lub regulator siab. Cov regulators txheem, nrog lawv cov kev kam rau siab dav thiab kev ua tiav hauv kev lag luam, ua haujlwm ua cov twj tso kua mis, tshem tawm cov khoom me me thiab nqus cov dej noo. Txhawm rau kom tau raws li qhov xav tau ntawm cov lag luam niaj hnub no, xav tau cov khoom siv tshiab. Tsab xov xwm no tshawb nrhiav kev tsim kho tom qab kev tshwj xeeb UHP CO₂ tus tswj, tsom mus rau cov yam ntxwv tseem ceeb ntawm kev tsim qauv uas ua kom muaj kev dawb huv: qhov chaw sab hauv tiav ntawm 10 Ra (microinches) lossis zoo dua, thiab qhov xau hermetically kaw tsawg dua 1 × 10⁻⁹ scc / sec.

Tus Yeeb Ncuab Sab Hauv: Vim Li Cas CO₂ Thiaj Li Xav Tau Kev Huv Si Kawg Nkaus

Ua ntej peb yuav tshuaj xyuas qhov kev daws teeb meem no, peb yuav tsum nkag siab txog qhov kev hem thawj. Cov pa roj carbon dioxide, tshwj xeeb tshaj yog nyob rau hauv cov xwm txheej siab lossis supercritical, yog cov kuab tshuaj hnyav. Txawm hais tias nws yog cov roj xaiv rau cov txheej txheem ntsuab, nws cov khoom siv lub cev tsim cov teeb meem tshwj xeeb:

1. Kev coj cwj pwm ntawm cov kuab tshuaj: Supercritical CO₂ (scCO₂) muaj qhov ceev ntawm cov kua thiab qhov viscosity ntawm cov roj, uas tso cai rau nws nkag mus rau hauv cov qhov me me thiab yaj cov khoom uas lwm cov roj yuav tso tseg.

2. Kev ua xua nrog dej: Thaum CO₂ sib xyaw nrog cov dej noo me ntsis, nws tsim cov pa roj carbonic. Cov kua qaub no tuaj yeem tawm tsam cov hlau stainless hlau, thiab cov hlau hnyav ions ncaj qha mus rau hauv cov pa roj.

3. Kev Khov Kho: Thaum cov CO₂ siab siab nthuav dav thoob plaws lub rooj zaum valve, qhov cuam tshuam Joule-Thomson tuaj yeem ua rau qhov kub thiab txias poob qis heev. Qhov no ua rau muaj cov dej khov qhuav lossis cov hydrate plugs, uas tuaj yeem ua rau lub rooj zaum valve puas tsuaj thiab tsim cov khoom me me.

Yog li ntawd, tus tswj uas tsim los rau UHP CO₂ yuav tsum yog lub chaw ruaj khov. Nws yuav tsum tiv thaiv kev nkag mus ntawm cov pa phem sab nraud (hauv-leakage) thiab tiv thaiv kev tsim cov pa phem sab hauv (tawm-gassing thiab cov khoom me me shedding).

Txoj Kev Ua Kom Tiav: Kev Ua Kom Tiav Ntawm Qhov Chaw Ua Ib Txoj Kev Tswj Kev Ua Phem

Sab hauv ntawm lub tshuab tswj tus qauv, thaum saib hauv qab lub tshuab microscope, zoo li lub roob uas nyuaj. Cov roob siab thiab hav (asperities) no yog qhov chaw tseem ceeb rau kev ua qias tuaj. Lawv ntes cov dej noo, cov roj ua haujlwm, thiab cov kab mob. Thaum cov pa roj ceev ceev ntws los ntawm, cov khoom me me no tuaj yeem raug tshem tawm, nkag mus rau hauv cov txheej txheem. Ntxiv mus, cov chaw ntxhib no muab thaj chaw loj rau cov pa roj reactive xws li CO₂ los cuam tshuam nrog cov hlau tseem ceeb.

rau UHP CO₂ Tus Tswj Xyuas kev pabcuam, qhov kev daws teeb meem yog electropolishing sab hauv.

Kev Tshawb Fawb Txog Kev Siv Hluav Taws Xob

Kev siv hluav taws xob (electropolishing) yog ib txoj kev siv hluav taws xob (electrochemical) uas tshem tawm ib txheej nyias nyias ntawm cov khoom siv los ntawm ib feem hlau. Tsis zoo li kev siv tshuab polishing, uas tsuas yog zom cov ncov xwb, kev siv hluav taws xob rov qab ua rau cov txheej txheem plating rov qab. Cov khoom siv raug muab tso rau hauv lub dab dej electrolyte thiab raug rau hluav taws xob ncaj qha. Qhov no xaiv tshem tawm "cov chaw siab" lossis cov ncov ntawm qhov chaw me me, tsim kom muaj qhov chaw du, sib xws, thiab tsis muaj zog.

Cov txiaj ntsig ntawm 10 Ra (lossis Zoo Dua) ​​Qhov Tiav

Tus qauv kev lag luam rau cov khoom UHP yog qhov tiav sab hauv ntawm 10 microinches Ra (Arithmetic Average Roughness) lossis du dua. Cov lus qhia no tsis yog random; nws muab cov txiaj ntsig ntsuas tau:

1. Kev Tshem Tawm Cov Khoom Me Me Uas Tau Nkag Mus: Los ntawm kev ua kom cov "roob" du thiab tiaj tus, kev siv hluav taws xob polishing tshem tawm cov chaw uas cov khoom me me tuaj yeem nkaum. Qhov no ua rau muaj tus tswj uas "ntxuav" sai sai. Tsis tas yuav siv sijhawm ntau hnub ntxuav kom huv si, tus tswj electropolished ruaj khov hauv ob peb teev.

2. Txo Outgassing: Nrog rau qhov chaw me dua (cov chaw ntxhib muaj qhov chaw ua haujlwm zoo dua li cov chaw du), muaj qhov chaw tsawg dua rau cov dej noo thiab cov hydrocarbons uas nqus tau los lo rau. Qhov no txo ​​cov pa tawm ntau heev, ua kom cov pa CO₂ tseem qhuav thiab huv.

3. Kev Tiv Thaiv Kev Xeb (Txheej Passive): Cov txheej txheem electropolishing ua rau cov txheej saum npoo nplua nuj hauv chromium. Rau cov hlau tsis xeb (feem ntau 316L lossis 316L VIM / VAR), qhov no txhais tau tias tsim cov txheej txheem ruaj khov, nplua nuj chromium. Cov txheej txheem no yog qhov kev tiv thaiv tseem ceeb tiv thaiv cov pa roj carbonic uas tsim los ntawm CO₂ thiab dej noo, tiv thaiv cov hlau ion tsiv mus rau hauv cov pa roj.

4. Cleanability: Hauv cov ntawv thov uas yuav tsum tau ntxuav lub tshuab tswj tsis tu ncua, qhov chaw du yuav tso cai rau cov kuab paug kom yooj yim yaug tawm es tsis txhob ci rau ntawm cov chaw ntxhib.

Rau tus tswj hwm uas npaj los tiv thaiv kev ua qias tuaj, qhov chaw sab hauv uas ci ntsa iab yog thawj kab tiv thaiv thiab tseem ceeb tshaj plaws.

Lub Hermetic Seal: Ua tiav qhov Leak Rate ntawm <1 × 10⁻⁹ scc / sec

Ib qho chaw du sab hauv yuav tsis muaj txiaj ntsig yog tias huab cua nkag mus rau hauv cov roj. Hauv cov ntawv thov UHP, tus yeeb ncuab tsis yog tsuas yog yam nyob hauv lub regulator xwb, tab sis kuj yog yam nyob sab nraud. Cov pa roj hauv huab cua - nitrogen, oxygen, thiab tshwj xeeb tshaj yog cov pa dej - tuaj yeem kis mus rau hauv txoj kev roj los ntawm cov foob tsis zoo.

Qhov no yog qhov uas qhov kev qhia txog tus nqi xau dhau los ua qhov tseem ceeb: <1 × 10⁻⁹ scc/sec (tus qauv cubic centimeters ib ob) ntawm Helium.

Yuav kom muab tus lej no tso rau hauv kev xam pom, qhov kev xau no yog ntau qhov kev txiav txim ntawm qhov loj dua li cov qauv kev lag luam. Nws txhais tau tias lub foob "npuas-nruj" uas mus txog qhov txwv permeability ntawm cov hlau nws tus kheej. Ua tiav qhov no yuav tsum tau rov xav txog tag nrho ntawm kev tsim qauv tswj hwm.

1. Kev Sib Txuas Lus Diaphragm vs. Kev Ntim Khoom

Cov khoom siv tswj hwm ib txwm siv cov qauv ntim, qhov twg lub qia txav mus los hla lub txiv ntoo yas ntim khoom los kaw lub hau. Lub foob dynamic no yog txoj hauv kev xau tseem ceeb. Thaum lub qia txav mus los, cov khoom ntim khoom hnav, tsim txoj hauv kev rau cov pa roj hauv huab cua nkag mus.

Yuav kom ua tiav qhov xau ntawm 1 × 10⁻⁹ scc / sec, tus tswj hwm yuav tsum siv tus qauv tsim uas kaw nrog diaphragm.

• Qhov Teeb Meem: Ib daim hlau diaphragm (feem ntau yog ua los ntawm cov hlau nickel-cobalt lossis cov hlau stainless ntau txheej) raug clamped ntawm lub hood thiab lub cev. Qhov no tsim ib lub foob hlau-rau-hlau uas tsis txav chaw - nws tsis txav.

• Kev Ua Haujlwm: Lub tes tuav nias lub caij nplooj ntoos hlav, uas thawb rau ntawm lub pob ntawm lub diaphragm, uas tom qab ntawd thawb lub qia mus rau hauv lub rooj zaum. Lub diaphragm khoov, tab sis cov pa roj txheej txheem raug kaw hermetically los ntawm huab cua thiab cov xov ntawm lub hau.

Tus qauv tsim no tshem tawm qhov xav tau cov foob pob hluav taws xob tag nrho, kom ntseeg tau tias tsuas yog txoj kev xau dej yog los ntawm cov hlau nws tus kheej lossis cov kev sib txuas welded / brazed.

2. Kev Siv Tshuab Siab Tshaj Plaws rau Lub Rooj Zaum Valve

Lub foob ntawm lub qia (poppet) thiab lub nozzle yog qhov tseem ceeb tshaj plaws hauv lub regulator. Hauv kev pabcuam UHP CO₂, lub rooj zaum no ntsib peb qhov kev hem thawj ntawm kev ua qias tuaj, kev tawm tsam tshuaj lom neeg, thiab txias heev.

Yuav kom tswj tau qhov foob kom tsis txhob xau sab hauv (uas tso cai rau tus tswj kom xauv tsis txhob nkag mus) thiab sab nraud, yuav tsum muaj cov khoom siv siab heev:

• PCTFE (Polychlorotrifluoroethylene): Rau kev pabcuam CO₂, tshwj xeeb tshaj yog qhov chaw uas muaj kua lossis roj siab, PCTFE yog cov khoom siv xaiv. Nws muaj kev ruaj khov zoo heev, cov yam ntxwv tsis muaj pa tawm, thiab tswj nws cov khoom kaw txawm tias nyob rau ntawm qhov kub cryogenic uas ntsib thaum lub sijhawm CO₂ nthuav dav. Tsis zoo li cov ntaub ntawv mos dua, nws tiv taus kev hloov pauv thiab kev tawm mus.

• Cov Rooj Zaum Hlau: Rau qhov kawg ntawm kev tso pa tawm tsawg thiab kev tiv taus kub siab, qee qhov kev siv purity siab heev txav mus rau cov rooj zaum hlau mos (piv txwv li, nyiaj lossis nickel), txawm hais tias cov no xav tau lub zog ua haujlwm siab dua thiab tsis zam txim rau cov khoom me me.

Qhov kev sib xyaw ua ke ntawm lub diaphragm rhiab heev thiab cov khoom siv rooj zaum ruaj khov ua kom ntseeg tau tias lub regulator tuaj yeem kaw tag nrho (lub foob sab hauv) yam tsis pub muaj kev sib kis los ntawm sab nraud (lub foob diaphragm).

Kev Tsim Tshwj Xeeb rau Daim Ntawv Thov rau CO₂

Dhau li ntawm cov yam ntxwv UHP dav dav, tus tswj hwm mob siab rau CO₂ yuav tsum suav nrog cov roj thermodynamic quirks.

Kev them nyiaj rau Joule-Thomson Effect

Raws li tau hais lawm, CO₂ txias heev thaum nws txo qis. Yog tias lub tshuab tswj tsis tau tsim los rau qhov no, cov dej noo hauv huab cua ib puag ncig tuaj yeem ua kom sib sau ua ke thiab khov rau ntawm lub qia lossis diaphragm, ua rau lub tshuab tswj lo lossis ua tsis tiav. Ntxiv mus, qhov txias tuaj yeem ua rau lub rooj zaum valve ntsws, ua rau muaj kev xau sab hauv.

Yuav kom tawm tsam qhov no, cov neeg tswj hwm CO₂ UHP tshwj xeeb feem ntau muaj cov yam ntxwv no:

• Cov kaus mom ntev: Ua kom qhov deb ntawm txoj kev roj txias thiab cov khoom siv diaphragm/caij nplooj ntoos hlav rhiab heev.

• Cov Kev Xaiv Mounting Vaj Huam Sib Luag: Tso cai rau kev cais lub cev txias ntawm lub tshuab tswj, lossis pab txhawb kev siv cov tsho tiv cua sov.

Kev Txheeb Xyuas Cov Khoom Siv: VIM/VAR Hlau

Rau cov qib purity siab tshaj plaws (piv txwv li, kev ua semiconductor), cov hlau stainless hlau nws tus kheej yuav tsum yog pure. Cov hlau stainless hlau 316L txheem muaj cov khoom me me thiab cov khoom tsis yog hlau. Rau UHP CO₂, cov chaw tsim khoom teev cov hlau VIM/VAR (Vacuum Induction Melting / Vacuum Arc Remelting). Cov txheej txheem ob-yaj no tsim cov hlau uas muaj qhov ceev thiab homogeneity siab heev, txo cov peev xwm tawm hauv cov qauv hlau nws tus kheej.

Kev Tshawb Fawb thiab Ntawv Pov Thawj

Ib qho lus qhia tshwj xeeb tsuas yog zoo li nws qhov kev txheeb xyuas xwb. Thaum xaiv lub regulator nrog tus nqi xau ntawm <1 × 10⁻⁹ scc / sec, cov txheej txheem tsim khoom yuav tsum suav nrog kev sim ua tib zoo.

1. Helium Mass Spectrometry: Txhua lub tshuab yuav tsum tau sim nrog lub tshuab ntsuas pa tawm. Lub tshuab tswj tau muab Helium (uas muaj cov molecule me me, ua rau nws nyuaj rau ntim dua li Nitrogen lossis Argon) nias thiab muab tso rau hauv lub tshuab nqus tsev. Lub tshuab ntsuas pom cov Helium molecule uas tawm hauv lub tshuab, thiab ntsuas qhov nrawm ntawm cov pa tawm los ntawm digital.

2. Surface Finish Verification: Cov chaw tsim khoom yuav tsum siv profilometry los xyuas qhov tiav ntawm qhov chaw sab hauv, kom ntseeg tau tias tus nqi Ra ua tau raws li 10 microinch specification.

3. Daim Ntawv Pov Thawj Kev Huv Si: Tus tswj yuav tsum tau muab sib dhos ua ke hauv chav huv Class 100 (ISO 5), ntim rau hauv lub hnab ob chav, uas muaj nitrogen purged, thiab nrog daim ntawv pov thawj ntawm kev tshuaj xyuas uas lees paub tias tsis muaj hydrocarbon thiab particulate contamination.

xaus

Raws li cov txheej txheem kev lag luam txuas ntxiv thawb cov ciam teb ntawm kev ua kom raug, cov khoom siv txhawb nqa lawv yuav tsum hloov pauv. Rau cov ntawv thov siv Tus Tswj CO₂ Uas Muaj Kev Ntshiab Siab Tshaj Plaws, lub tshuab tswj siab tsis yog ib qho khoom siv passive tab sis yog ib tus neeg koom nrog hauv kev tswj cov roj zoo.

Los ntawm kev teev tus tswj uas muaj qhov tiav ntawm qhov chaw electropolished sab hauv (10 Ra lossis zoo dua) kom tshem tawm cov khoom me me thiab txo cov pa tawm, thiab tus qauv tsim diaphragm-sealed tau txheeb xyuas tias tus nqi helium xau tsawg dua 1 × 10⁻⁹ scc / sec kom tiv thaiv kev nkag mus rau hauv huab cua, cov engineers tuaj yeem lav qhov kev ncaj ncees ntawm lawv cov txheej txheem.

Qhov no tsis yog tsuas yog kev tsim kho ntau dhau xwb; nws yog tus qauv tsim nyog rau lub sijhawm uas ib feem ntawm ib txhiab lab tus kab mob tuaj yeem ua rau tag nrho kev tsim khoom tsis muaj txiaj ntsig. Hauv kev tawm tsam kev ua qias tuaj, lub tshuab tswj hwm uas tau ci ntsa iab thiab kaw zoo yog riam phom zoo tshaj plaws.

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