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水解制氧,氢气发电,海水补氧气?潜艇主要用的啥空气循环系统?
潜艇,氧气,核潜艇水解制氧,氢气发电,海水补氧气?潜艇主要用的啥空气循环系统?
发布时间:2019-02-08加入收藏来源:互联网点击:
空调和通风系统:控制舱室内空气的温度和湿度,保持舒适的环境,对空气进行搅拌使各舱室空气成分保持一致,不会局部恶化。
3. 潜艇有的要海里待93天,比如我国的潜艇干过这事
根据题主的提问,讨论限定在核潜艇领域。因为只有核潜艇可以水下待93天。
空气再生系统:
潜艇的制氧技术及其适用范围,请参考我之前的回答:https://www.wukong.com/question/6569082880113246471/
二氧化碳清除技术:
碱石灰吸收:利用CaO、Ca(OH)2和NaOH吸收CO2,毒性小,使用方便、价格便宜。超氧化物吸收:利用过氧化物、超氧化物吸收CO2,同时放出氧气。LiOH吸收:利用LiOH吸收CO2,单位重量吸收能力大,效果最佳,受温度影响小。分子筛吸收:通过物理方法,将CO2吸附到分子筛的微孔的内表面上,如陶土。MEA、固体胺吸收:用MEA、固态胺装置吸收,吸收能力强,需要泵、风机的配合。空气净化系统
潜艇舱室有害气体主要有无机物包括:H2、CO、NO2、SO2、NH3、H2SO4等气体;有机物包括:脂肪烃、芳香族化合物、含卤化合物、含氧化合物等;以及气溶胶。
主要净化技术:
空气滤器:用来清除空气中的有害气体和气溶胶,以活性炭和纤维过滤层装填,根据吸附、化学吸着、催化和过滤的原理,将一种物质的原子吸附到另一种物质的表面。潜艇常见的滤器如:厕所滤器、厨房滤器、蓄电池舱滤器、CO滤器、油雾滤器、舱室综合滤器等。有害气体催化燃烧。通过催化剂的作用,使有害气体在一定温度下加速氧化和燃烧,从而达到净化目的。主要净化CO、H2和碳氢化合物,其产物是水和二氧化碳。(催化燃烧原理示意)
低温等离子技术。低温等离子体内部富含电子、离子、自由基和激发态分子,其中高能电子与气体分子发生碰撞,使气体处于活化状体。通过一系列的物理化学过程将复杂的大分子污染物变为小分子的安全物质,或使有毒有害物质变为无毒、无害或低毒低害物质,从而达到降解去污。纳米光催化技术。纳米光催化是指光化学和催化剂的有机结合。光和催化剂引发和促进氧化还原反应,促进有机物的合成或者降解,可氧化去除空气中的中低浓度的氮氧化物和含硫化物。空气环境监测
单一气体监测:如氧气测量仪、氢气测量仪等,对于不同气体,采用不同的测量原理,测量精度高、测量方法简单。潜艇上监测设备多,布置分散。色谱仪监测:利用分离复杂混合样品技术,实现对舱室O2、H2、CO2、CO等多种气体成分的监测。质谱仪监测:通过对样品离子的质子和电荷比实现对样品定性和定量分析的一种方法。可以连续监测和智能化管理、可靠性高。(质谱仪原理)
空调和通风系统
空调技术:对舱室进行降温除湿,维持舱室舒适的空调环境。常用的有直冷式氟利昂制冷机组、间冷式氟利昂冷水机组、间冷式溴化锂冷水机组。
通风技术:在水下状态,对全艇的空气进行搅拌,使全艇各舱室空气组分和气象参数比较一致,不致因局部区域空气很快恶化而影响全艇的战斗力。搅拌同时也保证了呼吸供氧和二氧化碳浓度的均匀性。
(溴化锂制冷机组)
总结
潜艇上随着艇员的呼吸和其他消耗,需要不断补充氧气和吸收二氧化碳,随着潜艇在水下时间的增加,舱室内污染物不断累积,有的有毒性、有的有腐蚀性、有的易燃易爆,需要对有害物质进行处理,通过相应的再生、净化、空调、通风设备改善舱室空气品质,维持舱室舒适的环境,保持艇员的身体健康和战斗力。
本文限于篇幅,相关技术仅作简介不做展开,有兴趣的读者可以自行搜索。
回答于 2019-09-11 08:43:50
制氧机,通过电解水制氧,应急时用氧气蜡烛
在二战时期,潜艇水下补充氧气还是要靠氧气瓶携带,二战后则使用制氧机。潜艇制氧机主要是通过电解水的方式来生产氧气,通过电解分离出氧气和氢气,其中氢气通过管道排放出潜艇,因为氢气非常危险,在密封环境下非常容易爆炸。而氧气则由环境控制系统控制进行配送,像美国核潜艇设定的氧气浓度阀值是18%,接近这个浓度就加大供氧。
美国洛杉矶级与俄亥俄级核潜艇装备的制氧机,Treadwell公司制造,该设备每小时可以生产150立方米的氧气。
需要说明的是两点,一是制氧机的电解制氧的水并非直接使用海水,因为海水含有太多的杂质。核潜艇吸入海水后,通过制水机净化而来的纯净水,早期核潜艇是将核反应堆冷却管经过海水冷却交换热量,通过强迫蒸发法获取。现在美国的海狼级、弗吉尼亚级等核潜艇都是通过质子交换膜来生产。
二是尽管核潜艇内安装过渡塔,用胺溶液过滤回收人们呼出去的二氧化碳。但是核潜艇内二氧化碳浓度最终还是会比外界大气高好几倍,并且时间久了空气中会弥漫着一股润滑油的味道,在这种情况下艇员会感到精神疲惫、食欲差、难以入眠、脾气暴躁、甚至会引发腹泻等症状。所以正常情况下,核潜艇海水会上浮到靠近水面,伸出通气管,把艇内空气全部换一下。
潜艇通气管是二战时期的技术,常规潜艇使用较多,核潜艇主要用来换气
制氧机毕竟是个机器,有时会碰到发生难以解决的故障,所以核潜艇还会带上氧气蜡烛以应急。氧气蜡烛是通过高氯酸纳与铁燃烧,发生化学反应来生产氧气。其携带方便,使用安全,我们乘坐民航客机遇到空中紧急情况下,会自动掉下氧气面罩以,这种氧气面罩就是通过氧气蜡烛来生产制氧的。
美军的氧气蜡烛,2011年美国海军弗吉尼亚级核潜艇新罕布什尔州号在北冰洋冰盖下遇到制氧机故障,依靠600多根氧气蜡烛,一路回到美国本土的母港。
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