Optimisation of vortex tubes and the potential for use in atmospheric separation
Optimisation of vortex tubes and the potential for use in atmospheric separation
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涡流管的优化及其在大气分离中的应用潜力
DOI：
10.1088/1361-6463/abb977
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发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Agarwal G
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Agarwal G
气候变化要求我们在接下来的几十年里从大气中提取数千亿吨二氧化碳。这需要我们开发和扩大可行的技术，从高度稀释的大气浓度中隔离二氧化碳。二氧化碳气体在−78.5℃时冻结，因此，原则上可以从空气中分离出来，其中的氮气在−2 10℃开始冻结。通过一系列几何和程序优化，研究了涡流管作为一种潜在的碳捕获方法。由于涡流管的作用，环境空气被压缩，然后被温度分离。这些优化确定了在冷质量分数为40%时，系统压力和长度的增加导致了冷却的增加。管道的热分布表明，随着涡旋的传播，辐射冷却。优化后的单管最大冷却温度为39.9±2℃，从而提供了一种分离和捕获大气组分的方法。随着进一步的工作，例如成功地将管串联在一起，涡流管有望被证明是一种可扩展的解决方案，能够通过太阳能旋风塔来提供这项任务所需的能量和气流，从而有助于减少大气中的二氧化碳。
Climate change requires us to extract hundreds of gigatonnes of CO 2 from the atmosphere over the next few decades. This requires we develop and scale up viable technologies to sequester CO 2 from the highly dilute atmospheric concentrations. CO 2 gas freezes at− 78.5 C and thus, in principle, can be separated from air, the nitrogen in which begins to freeze at− 210 C. Vortex tubes were investigated as a potential method of carbon capture through a series of geometrical and procedural optimisations. Ambient air is compressed and then separated by temperature due to the action of the Vortex Tube. These optimisations determined an increase in system pressure and length at cold mass fraction of 40% led to increased cooling. The heat profile of pipes suggested radiative cooling as the vortex propagated. An optimised single tube reached a maximum cooling of 39.9±2 C. Vortex tubes thus present a method of separating and capturing components of the atmosphere. With further work, such as the successful combination of tubes in series, it is hoped that vortex tubes may prove to be a scalable solution capable of contributing to the reduction in atmospheric CO 2 using the solar cyclone tower to provide the energy and air flows required for this task.
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DOI：
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影响因子：
--
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