制氧设计
2.3制取氧气自制简易制氧机教学设计-2023-2024学年九年级化学人教版上册
首先，我注意到在讲授实验室制取氧气的原理和方法时，学生对于过氧化氢分解和氯酸钾分解的化学反应方程式理解起来有一定难度。为了更好地帮助学生理解，我采用了生动的实验现象和具体的案例分析，使学生能够更直观地感受到化学反应的实质。
二、新课讲授（用时10分钟）
1.理论介绍：首先，我们要了解制取氧气的基本概念。制取氧气是通过特定的化学反应将空气中的氧气分离出来。在生活中，制取氧气可以用于许多方面，如医疗急救、实验室研究等。
2.案例分析：接下来，我们来看一个具体的案例。这个案例展示了制取氧气在实际中的应用，以及它如何帮助我们解决问题。
5.学习任务单：准备学习任务单，内容包括本节课的学习目标、学习内容、实验操作步骤等。学生可以根据学习任务单进行自主学习和实验操作，有助于学生明确学习目标，提高学习效果。
6.安全提示：在教室内张贴安全提示标志，提醒学生在实验过程中注意安全，如佩戴防护眼镜、手套等。同时，教师要加强对学生的安全教育，确保实验过程的安全进行。
2.3制取氧气自制简易制氧机教学设计-2023-2024学年九年级化学人教版上册
科目
授课时间节次
--年—月—日（星期——）第—节
指导教师
授课班级、授课课时
授课题目
（包括教材及章节名称）
2.3制取氧气自制简易制氧机教学设计-2023-2024学年九年级化学人教版上册
教学内容
本节课的教学内容选自2023-2024学年九年级化学人教版上册第二章第三节“制取氧气——自制简易制氧机”。主要内容包括：
20立方米制氧机技术方案设计详细
第一篇项目概述 (3)第二篇技术方案 (4)一.前言 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 41.气站系统设计方案------------------------------------------------------------------------------ 4二.氮气系统设计方案 --------------------------------------------------------------------------- 5三.单体设备技术参数 --------------------------------------------------------------------------- 5第三篇供货围 (8)空压机 (8)压缩空气净化系统 (8)空气储罐 (8)技术文件 (10)第四篇双方责任及其它 (10)一、双方设计容 --------------------------------------------------------------------------------- 10二、双方责任 ------------------------------------------------------------------------------------ 10三、设计标准和规 _______________________________________________________________________ 11四、性能考核与质量保证 _______________________________________________________________ 12五、服务体系 ------------------------------------------------------------------------------------ 14第一篇项目概述1、采用规、标准及法规本工程采用国际或国现行最新的国家和行业施工及验收规标准及检验评定标准。
高原车辆制氧系统设计方案
高原车辆制氧系统设计方案
概述
高原地区气压低，氧气含量少，给高原驾驶者造成极大的困扰。
为此，开发高
原车辆制氧系统，可为车辆载体提供适量的氧气，解决高原地区驾驶员氧气不足的问题。
设计方案
高原车辆制氧系统主要由氧气发生装置、氧气储存装置、气路流控装置、氧气
分配装置和氧气监测装置构成。
氧气发生装置
氧气发生装置是制氧系统的核心组成部分，由高分子材料制成，放置在发生装
置中，可自动控制放氧量大小。
氧气储存装置
氧气储存装置用于存放制氧后的氧气，一般采用高压钢瓶或液态氧储罐，氧气
储存装置的数量和容量根据车辆载体的尺寸和驾驶员人数来确定。
气路流控装置
气路流控装置用于调节气体流速，保证氧气流量的稳定性和控制灵敏度。
气路
流控装置主要包括比例阀、安全阀、减压阀等。
氧气分配装置
氧气分配装置用于将储存装置中的氧气分配至驾驶员座位并控制氧气流量大小。
氧气分配装置采用氧气透析技术，可有效控制氧气含量，确保氧气浓度和流量达到标准。
氧气监测装置
氧气监测装置可实时监测车内氧气浓度和流量，当氧气浓度和流量低于标准值时，自动报警，确保驾驶员的安全。
应用场景
高原车辆制氧系统适用于所有高海拔地区，如高原、山区、高速公路等地。
它
可以为车辆载体提供适量的氧气，解决高原地区驾驶员氧气不足的问题。
结论
高原车辆制氧系统可以中和高原地区的低氧环境，保证驾驶员的身体健康和车辆的正常运行。
这个系统的设计和应用为高原地区的路况和速度变化提供了更加可靠的安全保障。
制氧机系统设计方案
航空领域
在航空领域，制氧机系统被用于为 飞机提供氧气，保证乘客和机组人 员的生命安全。
系统设计目标
提高制氧效率
保证系统可靠性
通过优化制氧机的设计和制造工艺，提高制 氧机的效率，降低能耗和成本。
确保制氧机系统能够长期稳定运行，提高系 统的可靠性和耐久性。
案例二：便携式制氧机的设计与应用
总结词
便携式制氧机轻便易携，适用于家庭、旅行和户外运动等领 域。
详细描述
便携式制氧机通常采用分子筛制氧法，通过变压吸附技术将 空气中的氧气和氮气分离。设计时需要考虑便携性、噪音、 耗电量和使用寿命等因素。应用领域包括家庭、旅行、户外 运动和医疗等。
案例三：工业用制氧机的设计与应用
热分离系统测试
要点一
总结词
高效分离、安全可靠
要点二
详细描述
热分离系统是制氧机系统的核心环节，其性能直接影响 到制氧机的效率和产品质量。因此，需要对热分离系统 进行全面的测试，以验证其是否能够高效分离气体，并 确保整个过程安全可靠。测试内容包括检查加热器、分 离器、冷凝器等设备的性能，以及热分离效果和产品氧 的纯度等。
当前制氧机系统的现状
目前，市场上的制氧机系统品牌众多，广泛应用于各个领域，如钢铁、化工、医疗、航空等。
Hale Waihona Puke 系统应用领域钢铁领域
在钢铁领域，制氧机系统被用于提 高炼钢效率和降低能耗，如高炉富 氧鼓风、转炉吹氧等。
化工领域
在化工领域，制氧机系统被用于生 产氨、尿素等化肥以及甲醇、甲醛 等有机化学品。
医疗领域
安全稳定运行。
产品输出与储存控制程序
制氧设计计算书15
Qa=（Qn×C）/（20.9%×η）
=（15×93%）/（20.9%×35.2%）
＝190（Nm3/h）
式中Qa——压缩空气流量（Nm3/h）
Qn——氧气流量（Nm3/h）
C——氧气纯度（%）
η——氧气回收率 （%）
2、系统主管路管径da的计算
H缓=4（V`缓－2V封）/πD2缓
=4(0.465－2×0.0352)/(3.14×0.62)
=1.4 (m)
园整为：H缓=1.4 m
③氧气缓冲罐容积V缓的计算和校核缓冲系数Ka
V缓=πD2缓H缓/4+2V封
=(3.14×0.62×1.4)/4+2×0.0352
=0.466(m3)
Ka= V缓/Qn=0.466/15=0.031
选择空压机排气量时要将Qa折算到空压机吸入口的状态。
V空=QaT0/264（P0-ψPb）
=(190×293)/[264×(1.01-65%×0.0238)]
=55670/262.55
=212.04(m3/h)=3.54(m3/min)
式中Pb——吸入温度下饱和水蒸汽分压（kgf/cm2）
3、AC空气净化组件的选型
PSAHG295-200制氧设备
第5张
共5张
设计计算书
①氧气缓冲罐容积V`缓的初步计算
V`缓=KaQn
= 0.031×15
=0.465 (m3)
式中Ka——缓冲系数,按经验取0.030~0.04 (h)
注：Ka=(5.5/0.5)/(60×6) 1h=60min(0.5+0.101)/0.101
② 氧气缓冲罐结构设计
制氧站设计流程
制氧站设计流程1 制氧站厂区总图位置选择：1.1 从工程设计人员来说，选定总图位置时，应明确制氧车间与一些污染源及相关建、构筑物之间的安全距离。
参考《制氧站设计规范》GB50030-91中“第二章氧气站的布置”和《氧规》GB16912-2008中“4.2总图布置”。
2 制氧站厂区内平面布置2.1 各车间平面布置工程设计人员应明确各车间建、构筑物的生产类别、防火等级及建、构筑物与其它工业、民用设施的防火间距（1）生产车间各建、构筑物的生产类别及最低防火等级按照《氧规》GB16912-2008中“4.3.1表2”的内容进行设计。
补充：氧气站室外布置的空分塔或惰性气体贮罐，应按一、二级耐火等级的乙类生产建筑（空分塔）或戊类生产建筑（惰性气体贮罐）确定其与其他各类建筑之间的最小防火间距。
（选自《制氧站设计规范》GB50030-91中“第二章氧气站的布置第2.0.3（11）条”）注意：氧气贮罐（包括液氧储罐）、惰性气体贮罐、室外布置的工艺设备与其制氧厂房的间距，可按工艺布置要求确定。
（2）生产车间各建、构筑物与特定地点的最小防火间距参见《氧规》GB16912-2008中“4.3.2表3”的内容。
（3）生产车间各建、构筑物与其它工业、民用设施的防火间距还应符合《建筑设计防火规范》GB50016-2006中的有关规定。
2.2各车间内、外部设备布置根据设备厂家提供的设备制造图纸布置设备。
要求符合工艺布置要求、安全规范并便于设备操作检修。
2.3各设备之间管道的连接按照设备厂家提供的工艺流程图布置管道。
要求符合工艺流程要求、布置合理并便于操作维修。
其中氧气管道按照《氧规》 GB16912-2008中“8 氧气管道”的内容进行设计。
3 土建，电气，仪表，给排水及暖通专业提资3.1 土建专业提资（1）各车间类别（包括主厂房，控制室，变配电室，调压间）、防雷防火等级，厂区位置，车间结构尺寸及开孔情况（包括车间门、窗及管道预留孔等）（2）各设备基础静、动荷载，位置，尺寸，预埋螺栓或预留螺栓孔大小。
制氧工程电气设计方案
制氧工程电气设计方案一、项目概况随着现代医疗技术的发展和人口老龄化趋势，氧气成为医院、诊所和急救中心等医疗机构必不可少的重要物品，而制氧工程是保障医疗机构氧气供应的关键。
本项目旨在为医疗机构提供稳定可靠的氧气供应，满足医疗机构日常运行所需。
二、设计目标1. 提供可靠、稳定的氧气供应，确保医疗机构的正常运行。
2. 减少能源消耗，降低运行成本。
3. 提高设备效率，延长设备寿命。
4. 设备运行安全，减少安全隐患。
三、设计原则本项目的设计原则包括：1. 安全性：保障氧气设备运行的安全性，确保员工和患者的安全。
2. 可靠性：确保氧气供应的连续性和稳定性，降低设备故障率。
3. 高效性：提高设备的能效比，降低能源消耗和运行成本。
4. 可维护性：设计合理的维护保养方案，延长设备使用寿命。
四、设计方案1. 电气设备选型根据氧气生产设备的工作原理和特点，选用稳定可靠的电气设备，包括电气控制柜、变频器、接线端子等。
在选型过程中，考虑设备的耐用性、安全性和成本效益。
2. 配电系统设计制氧工程的配电系统应该考虑到供氧设备的高功率和稳定性需求，设计方案应包括：- 主配电柜：承担整个制氧工程的电力供应，并具备过载和短路保护功能。
- 供氧设备配电柜：独立供电，确保设备的稳定运行。
- 配电线路：选用优质的导线和电缆，设计合理的线路布局，减小线损。
3. 控制系统设计氧气生产设备需要通过控制系统实现自动化运行，控制系统应具备以下功能：- 自动调节供氧设备的运行模式和输出量。
- 对设备的运行状态进行监控和报警处理。
- 实现远程监控和控制功能，方便管理人员对设备的监控和调节。
4. 照明系统设计医疗机构的制氧工程需要考虑到操作人员的舒适性和工作效率，设计方案应包括：- 照明选型：选用符合医疗环境要求的LED照明灯具，确保充足的照明强度和均匀性。
- 照明布局：根据氧气生产区域的实际布局和需求，设计合理的照明布局，确保人员的工作安全。
五、设计实施1. 设计方案审查将设计方案提交给专业团队进行审核，确保设计方案符合相关的规范和标准，并对可能存在的安全隐患、技术难点进行充分沟通和讨论。
微型制氧机设计指标
微型制氧机设计指标1.制氧效率：制氧效率是指制氧机能有效地将空气中的氧气分离出来并提供给使用者的能力。
高制氧效率意味着机器能更快地提供足够的氧气，满足用户的需求。
因此，设计中需要优化分离器结构和工艺参数，以提高制氧效率。
2.氧气流量和浓度：氧气流量是指制氧机每分钟产生的氧气的体积。
流量越大，意味着能够为用户提供更多的氧气。
同时，需要确保制氧机产生的氧气浓度足够高，以满足用户特定的医疗或日常需求。
因此，设计中需要合理选择氧气分离膜的材料和厚度，以提高流量和浓度。
3.噪音水平：噪音是指制氧机在运行过程中产生的声音。
由于微型制氧机通常用于家庭环境或公共场所，需要尽量降低机器运行时的噪音水平，以提高用户的舒适度和使用体验。
设计中可以采用减震材料、优化风道结构等方式来降低噪音。
4.体积和重量：微型制氧机的优势之一就是其小巧便携的特点，因此设计中需要尽量减小机器的体积和重量，以增加其携带和使用的便利性。
可以通过精简结构、采用轻量化材料等方式来降低机器的体积和重量。
5.能耗：能耗是指制氧机在运行过程中消耗的能量。
由于微型制氧机通常需要长时间连续运行，设计中需要尽量降低机器的能耗，以减少能源消耗和运行成本。
可以通过改进电路设计、优化控制策略等方式来降低能耗。
6.可靠性和安全性：微型制氧机用于医疗和日常生活中的氧气供应，因此需要具备较高的可靠性和安全性。
设计中需要考虑机器的结构强度、材料耐久性、电气安全等方面，确保机器在长时间运行中能够稳定、可靠地提供氧气，并且不会对使用者的安全造成威胁。
综上所述，设计一个高性能的微型制氧机需要综合考虑制氧效率、氧气流量和浓度、噪音水平、体积和重量、能耗以及可靠性和安全性等指标。
通过合理选择材料和工艺、优化结构和控制策略等方式，可以实现微型制氧机的高性能设计。
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制氧机设计
变压吸附空分制氧包括PSA 和VSA 循环过程，医用制氧机两种循环均由一系列基本步骤组成。
而最典型的变压吸附制氧过程是双塔结构的Skarstrom 循环，循环过程由加压、吸附、解析和冲洗四步组成，它是设计更复杂变压吸附的基础，详细循环过程见图2-2在Skarstrom 中，首先，经压缩机压缩后的空气进入吸附塔1，强吸附组分（氮气）被吸附而弱吸附组分（氧气）流出床层1，一部分经阀门流向储气罐，少量氧气流向吸附塔2，冲洗解析中的氮气；其次，原料气对吸附塔2 进行冲压到吸附压力和吸附塔 1 逆向放空到冲洗压力进行解析；第三、四步与第一、二操作相同，只是吸附塔1 和吸附塔2 分别重复吸附塔 2 和吸附塔1 的过程。
此即为一个完整的Skarstrom 循环。
3.2 工艺影响因素一套变压吸附装置的性能及效率，除了同吸附剂的性能有关外，还取决于吸附塔相关参数，如吸附压力、温度、吸附塔高径比、切换时间、均压时间等。
研究各种因素对变压吸附的影响，对提高氧气的产量及纯度具有重要意义。
3.2.1 温度
在空气湿度一定时，随着进气温度的逐渐升高，氧气纯度先上升后下降，存在一个最高值，在30～32℃时达到最高。
这是“因为随着原料气温度的升高，吸附等温线斜率减小，吸附剂的饱和吸附量降低，其结果是在产氧量不变的情况下，产品气浓度降低，其次，分子筛床层及气相流体的温度增加，氧气分子热运动速度加快，从而影响产品气纯度，有提高氧气纯度的趋势”。
3.2.2 吸附压力
吸附压力是影响制氧效果的重要因素之一。
在吸附塔及分子筛量一定的前提下，提高吸附压力，可增加氮气在分子筛吸附床上的吸附量，从而有利于氮氧分离；其次，变压吸附系统的能耗与吸附压力有关，压力越大，能耗越高。
同时气体压力提高后要增加吸附塔的机械强度，导致分子筛粉化加速。
吸附压力对产品气的纯度影响较小，而随着吸附压力的升高，产品回收率反而呈下降趋势。
这是因为，分子筛对氮气和氧气的吸附属于平衡吸附，达到一定压力后，如果压力继续升高，氧气和氮气的平衡吸附量变化不大，从而产品气纯度提高不明显，而随着吸附压力的升高，解析阶段损失气量增加，从而导致产品回收量下降。
3.2.3 均压时间
均压步骤就是完成吸附的高压床层与再生后的低压床层之间进行的压力均衡，是循环过程中必备的步骤。
引入均压过程可以充分利用已完成吸附的吸附塔中的较高压力，从而降低变压吸附过程的能耗。
同时由于吸附塔进口端未吸附的高压空气在均压时进入另一吸附塔进行重新吸附分离，从而提高了氧气的回收率。
同样，氧气纯度随均压时间的增加先升高后降低，存在一个最佳均压时间。
珠海智领医疗科技有限公司
余志军
2013年4月26日。