Development of gas mixture separation method by using thermally driven pumps

开发利用热驱动泵的气体混合物分离方法

基本信息

  • 批准号:
    18560168
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.53万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    2006
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2006 至 2007
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

In a rarefied gas, where the mean free path of the gas molecule is not negligible compared with the scale of the system, the temperature field of the gas is deeply related to gas motion. Several works has been done to develop a pump without a moving part by using these flows. Such types of pumps are valuable in modern technologies, especially in the fields related to micro-scaled devices. In 2006, we have found by the numerical simulation that these pumps.-thermally driven pumps-has a gas separation effect. In some case there appears a concentration gradient in the pump, and in some case two different species flow in opposite direction. The present study aims to contribute to the development of this new method of gas mixture separation.One of the requirements of the thermally driven pump is that it should consist of channels with diameter of order of the mean free path of gases. Thus micron or sub-micron channel is required for the pumps that work at atmospheric pressure, which would be the minimum pressure for the gas separation system in many cases. In this study we have developed an effective method to construct such micro-scaled channel that has driving force of gas flows. It is just a two parallel wire meshes with different temperatures. In the present work we have succeeded to observe experimentally the gas flows through the pair of meshes when the scale of inner structure of the mesh is the order of the mean free path of the gas.Another result of present research is on the gas separation effect of thermally driven pump. In this research, by using the macro-scale thermal edge compressor and He-Ar mixture, we have succeeded to measure the concentration gradient in the pump as expected in the previous numerical results.
在稀疏气体中,与系统的尺度相比,气体分子的平均自由路径不能忽略不计,气体的温度场与气体运动密切相关。通过使用这些流量,已经完成了几项工程来开发泵而无需移动零件的泵。这种类型的泵在现代技术中很有价值,尤其是在与微型设备相关的领域中。在2006年,我们通过数值模拟发现了这些泵。热式泵的气体分离效果。在某些情况下,泵中似乎有浓度梯度,在某些情况下,两个不同的物种朝相反的方向流动。本研究的目的是为这种新的气体混合物分离方法的发展做出贡献。热驱动泵的要求之一是,它应由平均气体平均自由路径的频道组成。因此,在大气压下工作的泵需要微米或亚微米通道,这在许多情况下是气体分离系统的最小压力。在这项研究中,我们开发了一种有效的方法来构建具有气流驱动力的微尺度通道。它只是两个平行线网格,具有不同的温度。在目前的工作中,当网格的内部结构的尺度是气体的平均自由路径的顺序时,我们成功地通过实验观察了气体流过的气体。目前的研究结果是热驱动泵的气体分离效应。在这项研究中,通过使用宏观热边缘压缩机和HE-AR混合物,我们成功地测量了泵中预期的泵中的浓度梯度。

项目成果

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专利数量(0)
Numerical Analysis of the Rarefied Flow in a Vacuum Pump Driven by Thermal Edge Flow
热边缘流驱动真空泵稀薄流动的数值分析
Gas separation effect of the pump driven by the thermal edge flow
热边流驱动泵的气体分离效果
Rarefied gas Bows induced by the temperature fields and their applications
温度场引起的稀薄气体弓形及其应用
  • DOI:
  • 发表时间:
    2007
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    H.;Sugimoto
  • 通讯作者:
    Sugimoto
Numerical Analysis of the Rarefied Flow in the Thermal Edge Compressor
热边缘压缩机稀薄流动的数值分析
  • DOI:
  • 发表时间:
    2007
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    H.;Sugimoto
  • 通讯作者:
    Sugimoto
Rarefied gas flows induced by temperature fields and their applications
温度场诱导的稀薄气体流动及其应用
  • DOI:
  • 发表时间:
    2007
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    H.;Sugimoto;Hiroshi Sugimoto;H. Sugimoto
  • 通讯作者:
    H. Sugimoto
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    $ 2.53万
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