我国企业所制造的新型工业废氦气提纯循环利用设备采用工业化的PLC对系统中氦气的纯度、测量、压力、温度等进行监测。但GIS中六氟化硫气体的用量也是惊人的,其一个气室的用气量就会达到数百公斤。由此实现对压缩机、干燥净化装置、纯化器、各控制阀门的全自动化监控,完成设备自动化操作。全智能化、安全、可靠的自动控制技术亦是项目的一项关键技术和特点。
氦气提纯是一项国际前沿研究领域,采用的方法有低温冷凝、膜分离、变压吸附、化学吸附等方法。氦气提纯是一项国际前沿研究领域,采用的方法有低温冷凝、膜分离、变压吸附、化学吸附等方法。我国企业在低温研究的基础上,突破低温冷凝分离法的研究技术瓶颈,开发工业氦气膜分离提纯技术和设备,与国际巨头在氦气提纯技术和设备方面展开竞争,并积极研究膜分离+低温分离的复合氦气分离方法,结合膜分离性和低温分离高回收率和高纯度的特点,将氦气首先经过膜分离技术进行粗提纯,然后采用低温分离技术进行精提纯,满足工业领域节能与高纯的多重需要。
氦主要用于制冷、半导体、管道检漏、焊接、金属制造、深海潜水、光电子产品生产、气球载、科研、军事等领域。下面结合氦资源主要应用对氦资源用户进行分析。
制冷(家用电器)领域
氦气主要用于冷凝器、蒸发器、管道系统的检漏。
半导体、光纤领域
氦气主要用于半导体工业中生长锗和硅晶体的保护气,光纤预制棒制作和光纤拉丝工艺中冷却和保护性氛围气体。
焊接保护气
用途:当一些金属在加热或熔化时,为了阻止其和大气中的氧和氮反应,必须用惰性气氛保护。4、切割、焊接的介质,应用于电光源工业、玻璃制造、机械加工、航空航、建设等。金属焊接加工中消耗了大量的氦。在惰性气体保护的钨电弧焊(TIG)中,不熔化的钨电、灼热的金属填充物和焊接区域要用连续的氦或氦-混合进行保护。保护焊接所用的气体混合物,可以用氦按不同比例配制。根据焊接工艺、焊丝和被焊的母材的不同,混合气的组成可以不同,通常氦-混合气中氦的含量为15%-70%。
低温工程领域
用途:由于氦的化学惰性和极低的液化点,它在除极低温度外的所有温度下都接近理想气体行为,且单位质量的热容量高,黏度低和热导率高等特性,所以氦通常被用做封闭循环低温制冷机的工作介质、***重大科学工程中低温超导磁体和超导腔的冷却介质以及大专院校科研实验等。***早激光投影技能是选用气体激光器作为光源,如He-Ne、ya离子、ke气和铜蒸汽激光器等,别离辐射红、蓝、绿色激光,完成全五颜六色激光投影,但气体激光器电光功率很低且作业可靠性相对较差。
航天航空领域
用途:在火箭和空间飞行器燃料系统中,氦气用于清洗低温燃料和氧化贮槽,以及加压低温贮槽液面上部空间,以提供直接输送液体氢和液体氧的压力或者仅给输液泵提供净吸入正压,氦常用于气动控制系统中作为工作介质。待蜡烛熄灭后,往其中放入少量的磷,磷仍能燃烧一会,对除掉空气中的助燃气来说,效果是好的。在火箭发射之前,为了在点火的初几分钟内得到的推进效率,低温氦已用于预冷上一级液氢火箭发动机。液氦还广泛用于低温辐射检测器以及用于空间探索计划中其他专门仪表。
气球载(浮空器)
用途:民用或浮空器、飞艇、气球等充装气体。
汽车制造领域
用途:氦气用于汽车安全气囊中、在汽车铝合金轮毂气密性检漏中、汽车空调蒸发器、压缩机及冷凝器的气密性检漏中、氦气在车架激光焊接中的应用。
其它领域
核反应堆、电光源、冶金和金属加工工艺、分析测试载气等。这部分气一般不回收。
我们为何需要氦气
氦原子核质量只有4,仅由两个质子和两个中子构成,是一种非常稳定的元素。根据称量法***标准制备氮中lv气混合气体,并基于称量结果对其进行定值。氦重要的特性包括:极难发生化学反应、不具有性、不可燃烧、***,关键的一点是,它的沸点低至4.2开尔文,即零下268摄氏度,十分接近宇宙中的温度下限——零度。其它元素在该温度下都不可能保持液体状态。氦气是目种具有这些特性、且能够为我们所用的的物质。
装满惰性气体的玻璃管受到高强度电流激发,会发出不同颜色和强度的光线。图中从左至右分别为氦气、氙气。
氦的价格相对来说并不贵。很多工业应用根本找不到更合适的替代品。对航天、科技、高科技制造业、火箭引擎测试、焊接、商业潜水、粒子磁铁、光纤、半导体芯片而言,氦气的作用都不可或缺。
然而,氦气重要的用途还当属***成像,尤其是磁共振成像技术(MRI),以及利用高强度磁场的技术(NMR)。若不是因为氦气沸点极低,这些技术都不可能诞生。
氦是所有元素中不活泼的元素,极难形成化合物,这是因为氦的原子核到电子层距离很小,并且达到了稳定结构。当下,氦气广泛应用于制冷、管道检漏、高精度焊接、金属制造、气球载、科研、军事等各个领域。它的性质便决定了用途,氦的应用主要是作为保护气体、气冷式核反应堆的工作流体和超低温冷冻剂等等。2017年2月6日,中国南开大学的王慧田、周向锋团队及其合作者在《Nature Chemistry》上发表了有关在高压条件下合成氦钠化合物——Na2He的 ,结束了氦元素无化合物的历史,标志着我国在稀有气体化学领域走到了前沿。
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