在地面環(huán)境重力場的作用下,為了使重力勢能(能量)最小,密度(質(zhì)量)小的在上、大的在下將處于穩(wěn)態(tài)。在地面環(huán)境的氣液混合體中,密度小的氣體會自發(fā)上升,而密度大的液體會自發(fā)下降,并形成明確的界面,自然實(shí)現(xiàn)氣液分離。因此地面應(yīng)用的氣液分離技術(shù)都利用了這個(gè)自然現(xiàn)象,即氣體出口在上,液體出口在下,并且氣液分離裝置較簡單。
空間環(huán)境沒有重力場這樣的優(yōu)越條件,要實(shí)現(xiàn)氣液分離必須利用其他途經(jīng)創(chuàng)造條件。空間氣液分離技術(shù)主要利用親水/憎水材料、電機(jī)旋轉(zhuǎn)或渦旋管路產(chǎn)生的離心力場等來實(shí)現(xiàn)氣液分離?臻g氣液分離技術(shù)主要可分為兩大類。1)靜態(tài)分離技術(shù):氣液分離設(shè)備中不存在運(yùn)動部件,利用管路的幾何形狀、材料的親水/憎水特性等,實(shí)現(xiàn)氣液分離。2)動態(tài)分離技術(shù):氣液分離設(shè)備中存在運(yùn)動部件,利用運(yùn)動產(chǎn)生對流體的力場作用,如離心力等,而實(shí)現(xiàn)氣液分離。
靜態(tài)氣液分離技術(shù)又可分為以下3 種:基于毛細(xì)作用的氣液分離技術(shù),主要利用親水/憎水材料的特性和表面張力產(chǎn)生的毛細(xì)管效應(yīng);旋流氣液分離技術(shù),主要利用氣液混合流在設(shè)計(jì)好的渦旋管路中流動產(chǎn)生的離心作用;慣性氣液分離技術(shù),主要利用氣體與液體的慣性差異很大,液體不易改變運(yùn)動方向而被親水膜收集。動態(tài)氣液分離技術(shù)主要是離心氣液分離技術(shù),利用電機(jī)帶動流體旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力場實(shí)現(xiàn)氣液的分離。作者將具體介紹各種空間氣液分離技術(shù)及其在空間研究與探索中的應(yīng)用。
未來航天科技的發(fā)展趨勢是載人航天及深空探測。航天器中人類活動區(qū)域的環(huán)境要求將更嚴(yán)厲,溫度、濕度等的控制,人類賴以生存的氧氣、水的獲得等,都需要?dú)庖悍蛛x裝置,特別是水循環(huán)再生系統(tǒng)氣液分離裝置是必不可少的?臻g氣液分離器是物化再生環(huán)控生保系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分,空間氣液分離技術(shù)的研究無疑將對我國未來航天事業(yè)更好的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
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