原理为利用氧气与氮气不同的沸点进行制氧，制氧流程大致分为压缩—净化—换热—制冷—精馏。</p>

要从空气中制取氧气，首先第一步，也是最重要的步骤，压缩空气。</p>

问题来了，如何压缩空气？</p>

很简单，上一个拥有内部空间且封闭的金属体，加上往复运转表面光滑的铸铁金属，就能实现压缩空气，它在机械工程领域可以称之为气缸与活塞。</p>

光有气缸与活塞还不够，为了能传动能量让活塞运转起来，肯定要加装曲柄连杆，连接能量供应核心，这个点由把电能转化为机械能的电机负责提供，此后，再加装完全密封的铸铁壳体与进排管道，一个可以压缩空气的机器设备就做好了。</p>

这，就是空气压缩机。</p>

从机械工程角度讲，压缩机工作原理非常简单，对后世任何一名理科高中生而言，只要听了课，随便掰扯理解，动手能力强的学生，都能造个简易压缩机。</p>

而压缩机更是遍布千家万户，举个最简单的例子，后世家家户户全都有的空调和冰箱，全靠压缩机制冷。</p>

不过，作为工业级空分设备的心脏，研发道路上的第一只拦路虎，具有不可替代性的压缩机，工作要求和指标却远远超过空凋压缩机和冰箱压缩机，而且，对压缩机而言，想要整台空分设备生产出足够的氧气，必须付出五倍以上的努力。</p>

原因很简单，空气中的氧气体积分数为21%。</p>

制取一份氧气，需要五份空气。</p>

对压缩机来说，满足一台最小的2T级实验氧吹炉单位耗氧量，即180立方米每小时氧气产量，得直接乘以五倍。</p>

如果是真正意义上的30吨级工业氧吹炉，那就更加夸张了。</p>

30吨级氧吹炉不仅意味着钢水容积增加，而且单位耗氧量急剧上升，达到每吨金属3.5立方米/每分钟！</p>

这是什么概念？</p>

每小时供氧强度要达到6300立方米，然后再乘以5，得到3.15万立方米空气的天文数字。</p>

当然，余华没有好高骛远，准备直接上马7000立方米每小时的空分设备，脚踏实地，从小出发，目标定在每小时200立方米氧气的空分设备。</p>

“现阶段全世界空分设备的氧气产量不高，主要原因在于压缩机进气量不够，而这取决于进气机组的进气效率……”余华右手握着铅笔，简单几笔，便画出一个具有极简风格的进气机组结构，脑海高速运转思考。</p>

进气机组与进气效率！</p>

工业级空分设备的研发难度之所以高，在于超高制氧效率。</p>

由于压缩机必须每时每刻需要获得巨量空气，进气机组的设计至关重要，已知进气效率越高，压缩机进气量越高。</p>

一个新的问题由此诞生，什么结构设计的进气机组效率最高？</p>

没人知道，这是氮肥工厂老板和氧气切割工程师最关心的事情。</p>

当然，余华还是知道的，已知进气效率最高的进气机组，唯有F-22‘勐禽’身上F119失量涡扇发动机用的压气机，这玩意儿进气效率之高令人感到可怕，每秒进气量达到上千立方米以上，令这款小涵道比涡扇发动机的进气效率，却丝毫不弱于大涵道比涡扇发动机，推力更是达到航空发动机之最。</p>

嗯，理论上这是一款超理想的压缩机进气机组，如果余华能造出来的话。</p>

用F119涡扇发动机的压气机太过遥远，回到压缩机草图上，余华权衡考虑，仔细思索过后，认为现阶段最适合压缩机的进气机组，就是由离心式压气机与涡轮构成的涡轮增压技术。</p>

是的，大名鼎鼎的涡轮增压。</p>

涡轮增压技术可以有效提升进气效率，进而满足压缩机的进气量需求，在整个空分设备中起到至关重要的作用。</p>

余华握着铅笔，画出涡轮增压机组和压缩机的概念图，与此同时，脑海开始计算数据，分别对单级压气机和多级压气机进行不同的数据计算，数分钟过后，余华得到一系列数据结果。</p>

计算模拟结果显示：</p>

单级压气机和涡轮令进气效率有效提升，但总进气量不足，只有每小时780立方米，依旧无法满足2T实验炉的供氧强度需求。</p>

二级离心压气机和涡轮令进气效率相较单级提升30%以上，总进气量及格，达到每小时1014立方米，满足2T实验炉需求。</p>

三级离心压气机和涡轮令进气效率相较二级提升45%以上，总进气量优秀，达到每小时1470立方米。</p>

这个诞生于1885年的涡轮增压技术，顷刻间令空分设备研究产生翻天覆地的变化，至于四级压气机和五级压气机，考虑到加工难度和材料的限制，完全没有计算模拟的必要。</p>

三级以上的离心压气机，对于1937年的机械制造业而言，就像是F119相对于黎明航发那般遥不可及。</p>

“一级不够，三级离心压气机对制造工艺和材料的要求特别高，成本高昂，不划算，二级虽然进气效率不如三级涡轮增压机组，但已经适合。”余华对采用三种不同结构的压缩机进行选择，毫无疑问，二级离心压气机和涡轮的组合，最适合应用于当前的压缩机。</p>