13.7. Transformatorët termikë

Shpesh, për procesin teknologjik është e nevojshme të ruhet një temperaturë e caktuar.

Mënyra më e thjeshtë e një mbështetjeje të tillë është djegia e karburantit dhe transferimi i nxehtësisë nga produktet e djegies së nxehtë ose drejtpërdrejt te konsumatori ose te një ftohës i ndërmjetëm. Në këtë rast, shkëmbimi i nxehtësisë ndodh natyrshëm nga një burim i nxehtë me një temperaturë T 1 më i ftohtë me temperaturë T 2. Me këtë metodë, nuk mund të transferohet një sasi më e madhe nxehtësie se ajo e marrë gjatë djegies së karburantit (dhe për shkak të humbjeve është shumë më e vogël).

Sidoqoftë, është thelbësisht e mundur, duke pasur një sasi të caktuar nxehtësie q" në temperaturë të lartë T 1, merrni më shumë nxehtësi në një temperaturë më të ulët pa koston e punës T 2. Për ta bërë këtë, mjafton të kryhet një cikël i kthyeshëm i drejtpërdrejtë Carnot ndërmjet një burimi me temperaturë të lartë dhe mjedisi me temperaturë T Me, si rezultat i së cilës do të merret puna (shih (7.7)):

Duke e kaluar këtë punë në ciklin Carnot të kthyeshëm të kundërt midis mjedisit me temperaturë T Me dhe konsumatori me temperaturë T 2, ne do t'i transferojmë kësaj të fundit sasinë e nxehtësisë së barabartë me

Duke zëvendësuar në këtë shprehje vlerën e punës l Me nga shprehja e mëparshme, marrim:

ku quhet koeficienti i proporcionalitetit ψ 1.2 faktori i konvertimit të nxehtësisë temperatura T 1 ndaj temperaturës T 2 .

Prandaj, duke marrë q" sasia e nxehtësisë nga një burim me një temperaturë T 1, mund të transferohet në trup me temperaturë T 2 sasia e nxehtësisë ψ 1.2 q" .

Sepse T 2 T 1, atëherë q" >q" .

Për shembull, le t 1 \u003d 1000 rreth C, t 2 \u003d 50 ° C, t Me \u003d 0 ° C. Koeficienti. Kështu, për të marrë, supozojmë, 5 J nxehtësi në një temperaturë prej 50 ° C, duhet shpenzuar vetëm 1 J nxehtësi në 1000 ° C, ndërsa në një instalim konvencional ngrohjeje 1 J nxehtësi në temperaturë të lartë shndërrohet në të njëjtën sasi nxehtësie në temperaturë të ulët.

Prandaj, nga pikëpamja e termodinamikës, një instalim ngrohjeje është 5 herë më pak ekonomik se një instalim i kthyeshëm i konvertimit të nxehtësisë.

Një pajisje që lejon cikle direkte dhe të kundërta të transferimit të nxehtësisë nga një burim me një temperaturë në një konsumator me një temperaturë të ndryshme quhet termotransformator.

Nëse temperatura e kërkuar është më e ulët se temperatura fillestare, atëherë thirret termotransformatori duke u ulur.

Kërkohet ndihma për të mbajtur një temperaturë më të lartë se ajo origjinale në rritje termotransformator, për të cilin, që T 2 > T 1 .

Oriz. 13.7 Fig. 13.8

Një transformator termik është një kombinim i një motori termik dhe një pompë nxehtësie.

Në fig. 13.7 tregon një diagram të një transformatori termik në rënie, dhe në fig. 13.8 është cikli i tij teorik.

Në fig. 13.9 tregon një diagram të një transformatori termik në rritje, dhe në fig. 13.10 - cikli i tij teorik.

Në figurat: I - motor ngrohje, II - pompë nxehtësie.

Nëse një transformator termik është krijuar për të mbajtur temperatura më të ulëta dhe më të larta se origjinali, atëherë quhet termotransformator i tipit të përzier.

Oriz. 13.9 Fig. 13.10

pyetjet e testit

Si funksionon një cikël i kundërt Carnot?

Cili parametër vlerëson efikasitetin termodinamik të një instalimi të pompës së nxehtësisë?

Cili është ndryshimi midis diagrameve të pompës së nxehtësisë dhe qarkut të ftohjes?

14. Përzierja e gazeve dhe avujve

Në pajisje të ndryshme, shpesh është e nevojshme të merret me përzierjen e gazeve, avujve ose lëngjeve të ndryshme. Në këtë rast, kërkohet përcaktimi i parametrave të gjendjes së përzierjes nga parametrat e gjendjes së njohur të përbërësve që përbëjnë këtë përzierje.

Zgjidhja e këtij problemi varet nga kushtet në të cilat kryhet ky proces i përzierjes. Të gjitha metodat për formimin e përzierjeve mund të ndahen në tre grupe:

përzierjen e gazeve në vëllim konstant,

përzierjen e rrymave të gazit,

përzierjen e gazrave gjatë mbushjes së rezervuarit.

14.1. Procesi i përzierjes në vëllim konstant

Kjo metodë e formimit të përzierjes konsiston në faktin se disa gaze me presione R 1 , R 2 , …, R n, temperaturat T 1 , T 2 , …, T n dhe masat G 1 , G 2 , …, G n zënë vëllime të ndryshme V 1 , V 2 , …, V n(Fig. 14.1).

Nëse hiqni ndarjet ndarëse midis gazeve, atëherë gazrat do të përzihen dhe vëllimi i përzierjes

V = V 1 + V 2 + …+ V n ,

dhe masën e përzierjes

G = G 1 + G 2 + …+ G n .

Kur vendoset një gjendje ekuilibri, parametrat e përzierjes do të jenë R, v, T, u.

Meqenëse procesi është adiabatik dhe vëllimi nuk ka ndryshuar, në përputhje me ligjin e parë të termodinamikës, energjia e brendshme sistemet:

U = U 1 + U 2 + …+ U n ose Gu=G 1 u 1 + G 2 u 2 + … + G n u n .

Prandaj, energjia e brendshme specifike e përzierjes përcaktohet si më poshtë:

, (14.1)

ku g i- fraksioni masiv i th gazit.

Dhe vëllimi specifik, sipas përcaktimit të tij, është i barabartë me

. (14.2)

Parametra të tjerë ( R, T) për gazet reale, avujt dhe lëngjet gjenden nga diagramet për këto substanca.

Në rastin e veçantë kur përzihen gaze ideale me kapacitete të vazhdueshme të nxehtësisë, për të cilat du= c v dT, marrim

Në rastin kur pjesë të të njëjtit gaz përzihen, temperatura e përzierjes llogaritet duke përdorur një formulë më të thjeshtë:

.

Presioni i gazit pas përzierjes përcaktohet nga ekuacioni Claiperon-Mendeleev

ku Rështë konstanta e përzierjes së gazit (përcaktuar në seksionin 1.4).

14.2. Procesi i përzierjes

Në këtë rast, përzierja e gazeve ndodh si rezultat i lidhjes së disa rrjedhave në një kanal.

Lëreni tubacionin 1 (Fig. 14.2) gazi me parametra hyn në dhomën e përzierjes fq 1 , v 1 , T 1 , h 1, dhe përmes tubacionit 2 – gaz me parametra fq 2 , v 2 , T 2 , h 2 .

Rrjedha e gazit përmes tubacionit 1 barazohet G 1, përmes tubacionit 2 – G 2. Në hyrjen në dhomën e përzierjes, këto flukse gazi mbyten në mënyrë që presioni në dhomë R ishte më pak se R 1 dhe R 2 (nëse, për shembull, R > R 1, atëherë gazi nga dhoma e përzierjes do të nxitonte në tubacion 1 ).

Duhet theksuar se presioni R në dhomën e përzierjes mund të zgjidhet ndryshe (duke rregulluar valvulat); Në këtë mënyrë, procesi i përzierjes në një rrjedhë ndryshon ndjeshëm nga përzierja në të vëllim konstant, ku presioni përcaktohet në mënyrë unike nga parametrat e gazrave të përzier.

Nga gazi i dhomës së përzierjes me parametra R,v, T shkarkohet përmes tubacionit 3 . Konsumi i gazit në tubacion 3 është padyshim e barabartë me G = G 1 + G 2 .

Meqenëse gazi lëviz në tubacione, atëherë, përveç energjisë së brendshme, ai ka (në tërësi) edhe energji kinetike dhe potenciale. Për thjeshtësi (për shumicën e problemeve teknike është e justifikuar), ne do të supozojmë se

tubacionet janë të vendosura horizontalisht, kështu që ndryshimi i energjisë potenciale mund të neglizhohet;

shpejtësitë e lëvizjes së gazit janë relativisht të vogla, d.m.th. ndryshim energjia kinetike edhe neglizhencë.

Më pas, sipas ligjit të parë për rrjedhën adiabatike (9.3), në kushtet e mësipërme kemi

Nga këtu marrim një shprehje për entalpinë specifike të përzierjes së përftuar si rezultat i përzierjes në rrjedhë:

. (14.3)

Njohja e entalpisë specifike h dhe presioni R gazi pas përzierjes, duke përdorur diagramet e gjendjes, mund të gjeni parametrat e mbetur të përzierjes ( T, v, s dhe etj.).

Për gazet ideale, duke zëvendësuar entalpinë specifike me shprehjen Me R T, marrim

. (14.4)

Në rastin e përzierjes së dy rrjedhave të të njëjtit gaz, formula për temperaturën e përzierjes thjeshtohet:

. (14.5)

Njohja e temperaturës së përcaktuar në këtë mënyrë T, nga ekuacioni i gjendjes për një gaz ideal, mund të gjeni vëllimin specifik:

Formulat (14.3)-(14.5) janë shkruar në mënyrë të ngjashme për një numër arbitrar të rrjedhave të gazit të përzier.

14.3. Përzierja gjatë mbushjes së volumit

Lëreni në rezervuar 1 (Fig. 14.3) vëllimi V ka një gaz (avull, lëng) me një masë G 1 me parametra R 1 , T një. Ky rezervuar ushqehet përmes një tubacioni. 2 gaz me parametra R 2 , v 2 , T 2 (natyrisht, R 2 > R 1) dhe peshën G 2, pas së cilës valvula mbyllet. Rezervuari përmban një përzierje gazesh me një vëllim V dhe peshë G = G 1 + G 2. Është e nevojshme të përcaktohen parametrat e përzierjes që rezulton.

Gjatë procesit të mbushjes, puna e shtytjes kryhet në gazin në tubacion 2 e barabartë me – fq 2 v 2 G 2; nuk bëhet asnjë punë në rezervuar sepse vëllimi i rezervuarit është konstant.

Në një proces adiabatik, puna kryhet për shkak të një ndryshimi në energjinë e brendshme (si më parë, ne e neglizhojmë energjinë kinetike të gazit në hyrje për shkak të shpejtësisë së vogël të rrjedhës):

Prandaj, energjia e brendshme specifike e përzierjes në enë është e barabartë me

Vëllimi specifik i një përzierjeje është, sipas përkufizimit, i barabartë me v = V/ G.

Duke ditur u dhe v, me ndihmën e diagrameve gjeni parametrat e mbetur të përzierjes ( R, T, s, h).

Në rastin e përzierjes së të njëjtit gaz ideal me kapacitete të vazhdueshme të nxehtësisë

ku kështë indeksi adiabatik.

Presioni në rezervuar pas përzierjes është

Dy pjesë të ajrit janë të përziera, dhe masa e komponentit të parë është 10 kg, dhe temperatura e tij është 400 ° C, dhe masa e komponentit të dytë është 90 kg, dhe temperatura është 100 ° C. Përcaktoni temperaturën e përzierje për metoda të ndryshme përzierjeje.

Zgjidhja: Temperatura e përzierjes që rezulton nga procesi i përzierjes në vëllim konstant ose procesi i përzierjes në rrjedhën e gazit do të përcaktohet nga formula t = g 1 t 1 +g 2 t 2. Dhe në shembullin tonë është t\u003d 0,1 ∙ 400 + 0,9 ∙ 100 \u003d 130 o C.

Nëse përzierja është marrë si rezultat i mbushjes së vëllimit në të cilin ndodhet tashmë gazi i parë, atëherë temperatura e tij absolute llogaritet me formulën T = g 1 T 1 +kg 2 T 2. Në shembullin në shqyrtim, indeksi adiabatik i ajrit k= 1.4, dhe temperatura e përzierjes është t\u003d 0,1 (400 +273) +1,4 ∙ 0,9 ∙ (100 +273) - 273 \u003d 264 o C.

14.4. Ndryshimi i entropisë gjatë përzierjes

Entropia e një përzierjeje është shuma e entropive të përbërësve të kësaj përzierjeje, d.m.th.

ose në njësi specifike

Meqenëse procesi i përzierjes është një proces i pakthyeshëm, entropia e sistemit termodinamik (të gjitha substancat që marrin pjesë në përzierjen adiabatike) do të rritet në këtë proces sipas ligjit të dytë të termodinamikës, d.m.th.

Pakthyeshmëria e procesit të përzierjes shpjegohet me përhapjen e përbërësve të përzierjes që shoqërojnë këtë proces. Rritja e entropisë gjatë përzierjes është një masë e kësaj pakthyeshmërie.

pyetjet e testit

Cilat janë metodat kryesore të përzierjes?

Si përcaktohet përzierja?

Si të përcaktohet temperatura e përzierjes me metoda të ndryshme përzierjeje?

Si mund të shpjegohet fakti që me përzierjen adiabatike të gazeve ose avujve, entropia e përzierjes rritet?

15. Bazat e termodinamikës kimike

Një sistem johomogjen përcaktohet nga përbërja e përbërësve të tij. Në kushte të caktuara, kjo përbërje mund të ndryshojë për shkak të transformimeve kimike dhe fiziko-kimike që ndodhin në sistem, në të cilat lidhjet e vjetra shkatërrohen dhe shfaqen lidhje të reja midis atomeve. Këto procese shoqërohen me çlirimin ose thithjen e energjisë si rezultat i forcave të këtyre lidhjeve.

Termodinamika kimike shqyrton zbatimin e ligjeve të parë dhe të dytë të termodinamikës në dukuritë kimike dhe fiziko-kimike.

15.1. Reaksionet kimike

Substanca kimikeështë trup makroskopik me përbërje të caktuar kimike, d.m.th. një trup, në lidhje me të cilin dihet jo vetëm se cilat elemente kimike dhe në çfarë proporcioni përbëhet ( kimike individuale), por dihet gjithashtu nga cilat komponime të elementeve kimike është formuar ( përzierje ose zgjidhje).

Një substancë kimike (përbërje) zakonisht karakterizohet nga një formulë kimike që tregon se nga cilat elementë përbëhet dhe në çfarë raporti kombinohen atomet e këtyre elementeve gjatë formimit të saj.

Quhen proceset e ndërveprimit midis kimikateve individuale, që çojnë në formimin e substancave të reja reaksionet kimike.

Çdo reaksion kimik mund të ndodhë në të dy drejtimet përpara dhe të kundërta.

Në sistemet e mbyllura, reaksionet kimike ndodhin në atë mënyrë që sasia totale e secilit prej elementeve kimike të pranishme në sistem nuk ndryshon. Për këtë arsye në reaksionet kimike marrin pjesë jo sasi arbitrare të substancave, por sasitë e tyre stekiometrike, d.m.th. sasi që i përgjigjen formulave kimike të substancave. Prandaj, reaksionet kimike shkruhen si barazi midis formulave kimike të substancave të përfshira në reaksion dhe formulave kimike të produkteve të këtij reaksioni. Le POR 1 , POR 2 , …, POR n janë materialet fillestare, dhe AT 1 , AT 2 , …, AT m janë produktet përfundimtare të reaksionit. Pastaj reaksioni kimik ndërmjet substancave POR 1 , POR 2 , …, POR n, duke çuar në formimin e substancave AT 1 , AT 2 , …, AT m, do të shkruhet si barazi:

në të cilin α 1 , α 2 , … α n, β 1 , β 2 … β m janë koeficientë stekiometrikë. Për shembull, djegia e metanit prodhon dioksid karboni dhe ujë:

CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O.

1 merret si njësi e sasisë së një lënde në kimi. mol. Kjo sasi përmban një numër të përcaktuar rreptësisht të molekulave (atomeve) të një lënde të caktuar, të barabartë me konstanten Avogadro. N A= 6,02204∙10 23 . Me fjalë të tjera: 1 mol i një substance përcaktohet si sasia e një lënde, masa e së cilës në gram është e barabartë me masën e saj molekulare (atomike) M.

Përbërja e sistemeve komplekse të formuara nga shumë substanca, sasia e secilës prej të cilave është n i nishanet, në kimi jepet fraksionet e nishanit komponenti i sistemit.

Përzierja e gazeve. Difuzioni molekular dhe molar (turbulent).

Difuzioni molekular- procesi i depërtimit të ndërsjellë të molekulave të një gazi në një tjetër, duke çuar në formimin e një përzierjeje të përsosur, vërehet në gazet e palëvizshme dhe në rrjedhat laminare.

Në difuzionin molekular, përzierja e gazeve përcaktohet nga lëvizja termike e molekulave. Edhe pse shpejtësia e molekulave Wështë mesatarisht shumë e madhe, gjatësia e shtegut të lirë / e tyre është e vogël. Prandaj, difuzioni molekular vazhdon mjaft ngadalë. Sasia e gazit që shpërndahet nga një shtresë në tjetrën, sipas ligjit të Fick-ut, është

ku është koeficienti i difuzionit molekular, m 2 /s; dC/dn -

gradienti i përqendrimit të gazit shpërndarës, kg/m 4 .

Me rritjen e temperaturës D dhe shpejtësia e difuzionit rritet. vlera D mund të përcaktohet me formulën Sutherland në modifikimin e N.D. Kosova:

ku D)12 është koeficienti i difuzionit të një gazi (1) në një gaz tjetër (2) në presion pQ dhe temperatura 7o; Q dhe C2 - Koeficientët Sutherland për përbërësit e përzierjes, K (për metanin C = 198, ajrin - 119, azotin - 107,0 2 - 138, C0 2 - 255, ); p 0, G 0 - vlera, përkatësisht, e presionit dhe temperaturës në kushte normale fizike (ro= 1,01 10 5 Pa; T 0= 273 K).

Shpesh përdoret për të përcaktuar koeficientin e difuzionit molekular D përdoret një formulë e thjeshtë e fuqisë

ku P- koeficienti empirik

Varësitë për koeficientët e difuzionit të një përzierjeje me shumë komponentë janë më të ndërlikuara (shih, f. 80).

Në një rrjedhë të turbullt, difuzioni, si dhe transferimi i nxehtësisë dhe fërkimi i brendshëm, shoqërohet me transferimin turbulent dhe përzierjen e masave të fundme makroskopike të gazit - nishaneve të turbullta. Madhësitë e këtyre nishaneve dhe mënyrat e lëvizjes së tyre para përzierjes janë të ndryshme, ka një sërë vlerash të këtyre sasive. Lëvizja e nishaneve është e një natyre pulsuese, shpejtësia e lëvizjes së tyre është shpejtësia e pulsimeve përgjatë rrjedhës. Në numra të ulët Re, vërehen pulsime në shkallë të gjerë dhe shpejtësitë e turbullta ndryshojnë ndjeshëm vetëm në distanca të mëdha. Nën shkallë valëzim(turbulenca) kuptojnë rendin e gjatësisë mbi të cilën ndodh një ndryshim i rëndësishëm në shpejtësi. Frekuencat e pulsimeve në shkallë të gjerë janë të ulëta.

Me një rritje të Re, së bashku me pulsimet në shkallë të gjerë, shfaqen edhe pulsime në shkallë të vogël me frekuencë të lartë. Shkalla e pulsimeve në shkallë të gjerë është e rendit të dimensioneve përcaktuese të sistemit (. D, kanalizoj ose jet falas etj.). Pulsimet në shkallë të gjerë përcaktojnë proceset e përzierjes së turbullt: fërkimi i brendshëm, difuzioni dhe transferimi i nxehtësisë. Pulsimet në shkallë të vogël kryejnë shpërndarje viskoze. Energjia nga nishanet në shkallë të gjerë transferohet në ato në shkallë të vogël dhe shpërndahet prej tyre. Përzierja përfundon me difuzion të turbullt, megjithatë, për shkak të difuzionit molekular.

Duke përdorur konsiderata dimensionale dhe analogji me proceset e transferimit molekular, prezantohet koncepti koeficienti i transportit turbulent A T, që karakterizon fërkimin e brendshëm, difuzionin dhe transferimin e nxehtësisë në një rrjedhë të turbullt:

ku G- shkalla e turbulencës, gjatësia e lëvizjes së turbullt

nishan para përzierjes (analog /); - RMS

shpejtësi pulsuese.

Koeficient Një tështë njëkohësisht koeficienti i difuzionit turbulent D T, difuziviteti termik i turbullt një t dhe viskozitetit (vT). Nuk varet nga vetitë e gazit, përcaktohet nga karakteristikat e turbulencës.

Duke zëvendësuar (3.57) në (3.56), marrim formulën Prandtl

Lidhja (3.58) bën të mundur vlerësimin e koeficientëve të transferimit në një rrjedhë turbulente. Për llogaritjet e proceseve të transferimit (difuzionit), mund të përdoren marrëdhëniet (ekuacionet) që lidhen me proceset molekulare, duke zëvendësuar në to D, a, V në D T, një t, v x. Me një efekt të krahasueshëm të transportit turbulent dhe molekular, futen koeficientët total.

2. Përzierja e gazeve dhe avujve që kanë temperatura të ndryshme.

Kështu formohen mjegullat atmosferike. Më shpesh, mjegulla shfaqet në mot të kthjellët gjatë natës, kur sipërfaqja e Tokës, duke lëshuar intensivisht nxehtësi, ftohet shumë. Ajri i ngrohtë i lagësht bie në kontakt me Tokën ftohëse ose me ajrin e ftohtë pranë sipërfaqes së saj dhe në të krijohen pika të lëngshme. E njëjta gjë ndodh kur pjesët e përparme të ajrit të ngrohtë dhe të ftohtë përzihen.

3. Ftohja e një përzierjeje gazi që përmban avull.

Ky rast mund të ilustrohet me shembullin e një kazan në të cilin uji vlon. Avulli i ujit del nga gryka, i cili është i padukshëm sepse nuk shpërndan dritën. Më tej, avulli i ujit ftohet me shpejtësi, uji në të kondensohet dhe tashmë në një distancë të shkurtër nga gryka e çajnikut shohim një re qumështi - një mjegull që është bërë e dukshme për shkak të aftësisë për të shpërndarë dritën. Një fenomen i ngjashëm vërehet kur hapim dritaren në një ditë të ftohtë. Një aerosol më i fortë formohet kur vaji i zier në një tigan krijon një gaz (aerosol vaji) në dhomë, i cili mund të hiqet vetëm nga dhoma e ajrosur mirë.

Për më tepër, aerosoli i kondensimit mund të formohet si rezultat i reaksioneve të gazit që çojnë në formimin e produkteve jo të paqëndrueshme:

Gjatë djegies së karburantit, formohen gazrat e gripit, kondensimi i të cilave çon në shfaqjen e tymit të furrës;

Kur fosfori digjet në ajër, formohet tym i bardhë (P 2 O 5);

· kur NH 3 dhe HC1 e gaztë ndërveprojnë, formohet tym MH 4 C1 (tv);

Oksidimi i metaleve në ajër, që ndodh në të ndryshme metalurgjike dhe proceset kimike, shoqërohet me formimin e tymrave të përbërë nga grimca të oksideve të metaleve.

METODAT E SHPËRNDARJES

Aerosolet e shpërndarjes formohen gjatë bluarjes (spërkatjes) të lëndëve të ngurta dhe trupa të lëngshëm në një mjedis të gaztë dhe gjatë kalimit të substancave pluhur në gjendje pezull nën veprimin e rrjedhave të ajrit.

Spërkatja e lëndëve të ngurta ndodh në dy faza:

bluarje dhe më pas spërkatje. Transferimi i një substance në një gjendje aerosol duhet të kryhet në kohën e aplikimit të aerosolit, pasi, ndryshe nga sistemet e tjera disperse - emulsionet, pezullimet, aerosolet nuk mund të përgatiten paraprakisht. Në mjediset shtëpiake, pothuajse i vetmi mjet për të marrë aerosolë të lëngshëm dhe pluhur është një pajisje e quajtur "paketimi aerosol" ose "kanaçe aerosol". Substanca në të paketohet nën presion dhe spërkatet duke përdorur gazra të lëngshëm ose të ngjeshur.

KARAKTERISTIKAT E PËRGJITHSHME TË AEROSOLËVE

Vetitë e aerosoleve përcaktohen nga:

Natyra e substancave të fazës së shpërndarë dhe të mjedisit të dispersionit;

Përqendrimi i pjesshëm dhe masiv i aerosolit;

Madhësia e grimcave dhe shpërndarja e madhësisë së grimcave;

Forma e grimcave primare (jo të grumbulluara);

Struktura e aerosolit;

Ngarkesa e grimcave.

Për të karakterizuar përqendrimin e aerosoleve, si dhe sistemet e tjera të shpërndara, përdoren përqendrimi në masë dhe përqendrimi numerik (i pjesshëm).

Përqendrimi në masë - masa e të gjitha grimcave të pezulluara në një njësi vëllimi të gazit.

Përqendrimi numerik - numri i grimcave për njësi vëllimi të aerosolit. Sado i madh të jetë përqendrimi numerik në momentin e formimit të aerosolit, pas disa sekondash ai nuk mund të kalojë 10 3 grimca/cm 3 .

PËRmasat e Grimcave të AEROSOLIT

Madhësia minimale e grimcave përcaktohet nga mundësia e ekzistencës së një substance në gjendjen e grumbullimit. Pra, një molekulë uji nuk mund të formojë as gaz, as lëng dhe as trup i fortë. Për formimin e fazës kërkohen agregate prej të paktën 20-30 molekulash. Grimca më e vogël të ngurta ose lëngu nuk mund të ketë një madhësi më të vogël se 1 10 -3 mikron. Për ta konsideruar një gaz si një mjedis të vazhdueshëm, është e nevojshme që madhësitë e grimcave të jenë shumë më të mëdha se rruga e lirë e molekulave të gazit. Kufiri i sipërm i madhësisë së grimcave nuk është i përcaktuar rreptësisht, por grimcat më të mëdha se 100 mikron nuk janë në gjendje të qëndrojnë pezull në ajër për një kohë të gjatë.

VETITË MOLEKULARO-KINETIKE TË AEROSOLËVE

Karakteristikat e vetive molekulare-kinetike të aerosoleve janë për shkak të:

Një përqendrim i ulët i grimcave të fazës së shpërndarë - kështu që, nëse 1 cm 3 hidrosol ari përmban 10 16 grimca, atëherë në të njëjtin vëllim aerosol ari ka më pak se 10 7 grimca;

Viskoziteti i ulët i mediumit të shpërndarjes - ajri, pra, koeficienti i ulët i fërkimit (B) që lind nga lëvizja e grimcave;

Dendësia e ulët e mediumit të shpërndarjes, pra pjesa ρ » ρ gaz.

E gjithë kjo çon në faktin se lëvizja e grimcave në aerosole është shumë më intensive sesa në liosole.

Le të shqyrtojmë rastin më të thjeshtë, kur aerosoli është në një enë të mbyllur (d.m.th., flukset e jashtme të ajrit janë të përjashtuara) dhe grimcat janë sferike me rreze r dhe densitet p. Një grimcë e tillë ndikohet njëkohësisht nga forca e gravitetit të drejtuar vertikalisht poshtë dhe forca e fërkimit në drejtim të kundërt. Përveç kësaj, grimca është lëvizje browniane, e cila rezulton në difuzion.

Për kuantifikimi proceset e difuzionit dhe sedimentimit në aerosole, ne mund të përdorim vlerat

fluksi i difuzionit specifik i diff i

rrjedhje specifike sedimentimi i sed. .

Për të zbuluar se cila rrjedhë do të mbizotërojë, merrni parasysh raportin e tyre:

Në këtë shprehje, (p - p 0) » 0. Prandaj, madhësia e fraksionit do të përcaktohet nga madhësia e grimcave.

Nëse r > 1 μm, atëherë i sed » i dif, d.m.th., difuzioni mund të neglizhohet - ndodh sedimentimi i shpejtë dhe grimcat vendosen në fund të enës.

Nëse r< 0,01 мкм, то i сед « i диф. В этом случае можно пренебречь седиментацией - идет интенсивная диффузия, в результате которой частицы достигают стенок сосуда и прилипают к ним. Если же частицы сталкиваются между собой, то они слипаются, что приводит к их укрупнению и уменьшению концентрации.

Kështu, grimcat shumë të vogla dhe shumë të mëdha zhduken shpejt nga aerosoli: e para për shkak të ngjitjes në mure ose ngjitjes së bashku, e dyta - si rezultat i vendosjes në fund. Grimcat e madhësive të ndërmjetme kanë qëndrueshmëri maksimale. Prandaj, sado i madh të jetë përqendrimi numerik i grimcave në momentin e formimit të aerosolit, pas disa sekondash ai nuk i kalon 10 3 pjesë/cm 3 .

VETITË ELEKTRIKE TË AEROSOLËVE

Vetitë elektrike të grimcave të aerosolit ndryshojnë ndjeshëm nga vetitë elektrike grimcat në liosol.

1. DEL nuk shfaqet në grimcat aerosol, pasi për shkak të ulët lejueshmëria medium i gaztë, disociimi elektrolitik praktikisht nuk ndodh në të.

2. Ngarkesa mbi grimcat lind kryesisht për shkak të përthithjes pa kriter të joneve, të cilat formohen në fazën e gazit si rezultat i jonizimit të gazit nga rrezet kozmike, ultraviolet ose radioaktive.

3. Ngarkesa e grimcave është e rastësishme dhe për grimcat e së njëjtës natyrë dhe madhësisë së njëjtë mund të jetë e ndryshme si në madhësi ashtu edhe në shenjë.

4. Ngarkesa e një grimce ndryshon në kohë si në madhësi ashtu edhe në shenjë.

5. Në mungesë të adsorbimit specifik, ngarkesat e grimcave janë shumë të vogla dhe zakonisht e tejkalojnë ngarkesën elektrike elementare jo më shumë se 10 herë.

6. Adsorbimi specifik është karakteristik për aerosolet, grimcat e të cilave formohen nga një substancë shumë polare, pasi në këtë rast në sipërfaqen ndërfaqeje ndodh një kërcim mjaft i madh potencial, për shkak të orientimit sipërfaqësor të molekulave. Për shembull, në sipërfaqen ndërfaqesore të aerosoleve të ujit ose borës, ka një pozitiv potencial elektrik rreth 250 mV.

Dihet nga praktika se grimcat e aerosolit të metaleve dhe oksidet e tyre zakonisht mbajnë një ngarkesë negative (Zn, ZnO, MgO, Fe 2 0 3), dhe grimcat e aerosolit të jometaleve dhe oksidet e tyre (SiO 2, P 2 O 5) janë të ngarkuar pozitivisht. NaCl dhe grimcat e niseshtës janë të ngarkuara pozitivisht, ndërsa grimcat e miellit mbartin ngarkesa negative.

STABILITETI AGREGATIVE. KOAGULIMI

Ndryshe nga sistemet e tjera disperse, aerosolët nuk kanë asnjë ndërveprim midis sipërfaqes së grimcave dhe mjedisit të gaztë, që do të thotë se nuk ka forca që pengojnë ngjitjen e grimcave me njëra-tjetrën dhe me trupat makroskopikë gjatë goditjes. Kështu, aerosolet janë sisteme totalisht të paqëndrueshme. Koagulimi në to ndodh sipas llojit të koagulimit të shpejtë, d.m.th., çdo përplasje e grimcave çon në ngjitjen e tyre së bashku.

Shpejtësia e koagulimit rritet me shpejtësi me rritjen e përqendrimit numerik të aerosolit.

Pavarësisht nga përqendrimi fillestar i aerosolit, pas disa minutash ka 10 8 -10 6 grimca në 1 cm 3 (për krahasim - në liosole ~ 10 15 grimca). Pra, kemi të bëjmë me sisteme shumë të holluara.

METODAT PËR SHKATËRRIMIN E AEROSOLËVE

Përkundër faktit se aerosolët janë agregativisht të paqëndrueshëm, problemi i shkatërrimit të tyre është shumë i mprehtë. Problemet kryesore, në zgjidhjen e të cilave bëhet e nevojshme të shkatërrohen aerosolet:

Pastrimi i ajrit atmosferik nga aerosolet industriale;

Kapja e produkteve të vlefshme nga tymi industrial;

Spërkatje ose shpërndarje artificiale e reve dhe mjegullës.

Aerosolet zbërthehen nga

shpërndarje nën veprimin e rrymave të ajrit ose për shkak të ngarkesave të njëjta të grimcave;

· sedimentimi;

Difuzioni në muret e enëve

· koagulimit;

· Avullimi i grimcave të fazës së shpërndarë (në rastin e aerosoleve të substancave të avullueshme).

Nga objektet e trajtimit, më i lashtë është oxhaku. Ata përpiqen të lëshojnë aerosole të dëmshme në atmosferë sa më lart që të jetë e mundur, pasi disa komponimet kimike, duke u futur në shtresën sipërfaqësore të atmosferës nën veprimin e dritës së diellit dhe si rezultat i reagimeve të ndryshme, ato kthehen në substanca më pak të rrezikshme (në Kombinatin e Minierave dhe Metalurgjisë Norilsk, për shembull, një tub me tre kanale ka një lartësi prej 420 m).

Megjithatë, përqendrimi aktual i prodhimit industrial kërkon që emetimet e tymit t'i nënshtrohen trajtimit paraprak. Janë zhvilluar shumë metoda për shkatërrimin e aerosoleve, por secila prej tyre përbëhet nga dy faza:

e para është kapja e grimcave të shpërndara, ndarja e tyre nga gazi,

e dyta është parandalimi i rihyrjes së grimcave në mjedisin e gaztë, kjo për shkak të problemit të ngjitjes së grimcave të bllokuara, formimit të një depozite të fortë prej tyre.

KANSAT AEROSOL

Parimi i funksionimit të kanaçes së aerosolit është që ilaçi i vendosur në paketë të përzihet me lëngun evakuues, presionin avull i ngopur e cila në intervalin e temperaturës në të cilën operohet paketa është mbi atmosferën.

Përzierja nxirret nga cilindri nën veprimin e presionit të avullit të ngopur mbi lëng.

Dihet se presioni i avullit të ngopjes së çdo substance të qëndrueshme përcaktohet vetëm nga temperatura dhe nuk varet nga vëllimi. Prandaj, gjatë gjithë kohës së funksionimit të cilindrit, presioni në të do të mbetet konstant, prandaj, diapazoni i grimcave dhe këndi i konit të spërkatjes do të mbeten praktikisht konstante.

Në varësi të natyrës së ndërveprimit të substancës së spërkatur me lëngun evakuues dhe gjendjes së tij të grumbullimit, sistemet në paketimin e aerosolit do të përbëhen nga një numër i ndryshëm fazash. Në rastin e tretshmërisë së ndërsjellë të përbërësve, formohet një tretësirë ​​e lëngshme homogjene, në raste të tjera, një emulsion ose suspension dhe, së fundi, një sistem heterogjen, kur përgatitja dhe lëngu evakuues formojnë një sistem heterogjen makroskopik. Natyrisht, në rastin e parë, paketa e aerosolit përmban një sistem dyfazor - avull të lëngshëm dhe të ngopur. Kur një emulsion ose suspension lëshohet në atmosferë, vetëm mediumi i shpërndarjes shtypet - grimcat që rezultojnë, në rastin më të mirë, do të kenë përmasat që kishin në fazën e lëngshme.

Kur ilaçi dhe lëngu evakuues nuk përzihen ose përzihen me njëri-tjetrin në një masë të kufizuar, dhe njëri prej lëngjeve shpërndahet në tjetrin në formën e pikave të vogla, formohen emulsione.

Natyra e sistemit të formuar kur produkti del nga paketimi në atmosferë varet nga cili prej lëngjeve është faza e shpërndarë. Nëse faza e shpërndarë është një përgatitje, atëherë formohet një aerosol. Nëse faza e shpërndarë është një lëng evakuues, atëherë fitohet shkumë. Madhësia e grimcave të marra duke përdorur kanaçe aerosol varet nga vetitë fiziko-kimike të substancave që përbëjnë përgatitjen, raporti i përbërësve, tiparet e projektimit të kanaçes dhe kushtet e temperaturës së funksionimit të saj.

Shkalla e dispersionit mund të rregullohet: “duke ndryshuar madhësinë e prizës;

Duke ndryshuar presionin e avullit të ngopur të lëngut evakuues;

Me ndryshimin e raportit sasior të barit dhe agjentit evakuues.

EVAKUON SUBSTANCAT

Komponenti ndihmës më i rëndësishëm është një substancë që siguron lëshimin e ilaçit në atmosferë dhe shpërndarjen e tij pasuese. Këto substanca quhen shtytës (latinisht "pro-peilere" - për të përzënë). Lënda shtytëse duhet të kryejë dy funksione:

Krijoni presionin e nevojshëm për lirimin e drogës;

Shpërndani produktin e lëshuar në atmosferë. Freonet dhe gazrat e ngjeshur përdoren si shtytës. Freonët janë komponime organofluorine me peshë të ulët molekulare të serisë alifatike.

Është miratuar shënimi i mëposhtëm i freonit: shifra e fundit (numri i njësive) nënkupton numrin e atomeve të fluorit në molekulë, shifra e mëparshme (numri i dhjetërave) është numri i atomeve të hidrogjenit të rritur me një, dhe e treta ( numri i qindra) është numri i atomeve të karbonit të reduktuar me një. Për shembull: F-22 është CHC1F 2 , F-114 është C 2 C1 2 F 4 .

Substancat që përbëhen nga molekula të një strukture ciklike kanë gjithashtu një përcaktim numerik, por shkronja "C" vendoset para numrave, për shembull: C318 - C 4 F 8 (oktafluorociklobutan).

Si gazra të ngjeshur përdoren N 2, N 2 O, CO 2 etj.

PËRPARËSITË E PAKOVE AEROSOL

1. Transferimi i barit në një gjendje të shpërndarë imët ndodh për shkak të energji potenciale shtytës i lëngshëm dhe nuk kërkon përdorimin e ndonjë pajisjeje të jashtme.

2. Nuk nevojiten grykë për të krijuar aerosole.

3. Në një njësi kohe, një sasi e konsiderueshme e një substance mund të shpërndahet për të marrë grimca me përmasa të vogla - nëse do të përdoreshin metoda të tjera, do të kërkohej shumë më tepër energji.

4. Mënyra e mjegullimit është e qëndrueshme: madhësia e grimcave të marra, diapazoni i tyre i fluturimit, këndi në majë të konit gjatë gjithë periudhës së funksionimit ndryshojnë pak.

5. Dozimin e substancës së spërkatur mund ta rregulloni paraprakisht.

6. Ju mund të vendosni madhësinë e grimcave.

7. Shkalla e polidispersitetit të aerosolit është e ulët.

8. Të gjitha grimcat kanë të njëjtën gjë përbërje kimike.

9. Sigurohet steriliteti i preparateve të spërkatura.

10. Ilaçi në paketim nuk bie në kontakt me oksigjenin atmosferik, gjë që siguron qëndrueshmërinë e tij.

11. Valvula vetëmbyllëse eliminon mundësinë e humbjes për shkak të derdhjes ose avullimit të pjesës së papërdorur të produktit.

12. Paketimi është gjithmonë gati për t'u nisur.

13. Paketimi është kompakt. Lejon përdorimin individual ose grupor.

Paketat e para të aerosolit u shfaqën në vitet '80. Shekulli 20 në Europë. Gjatë Luftës së Dytë Botërore, Shtetet e Bashkuara morën drejtimin në zhvillimin e tyre. Në vitin 1941, u krijua një paketë aerosoli - një insekticid i paketuar në një enë qelqi. Freon-12 shërbeu si shtytës.

AT shkallë industriale prodhimi filloi pas Luftës së Dytë Botërore në Shtetet e Bashkuara dhe më vonë gjetkë në botë.

APLIKIMET PRAKTIKE TË AEROSOLËVE

Përdorimi i gjerë i aerosoleve është për shkak të efikasitetit të tyre të lartë. Dihet se një rritje në sipërfaqen e një substance shoqërohet me një rritje të aktivitetit të saj. Një sasi e vogël e një lënde të spërkatur në formën e një aerosoli zë një vëllim të madh dhe ka një reaktivitet të lartë. Ky është avantazhi i aerosoleve ndaj sistemeve të tjera të shpërndara.

Përdoren aerosolet:

AT fusha të ndryshme teknologjia, duke përfshirë ushtrinë dhe hapësirën;

AT bujqësia; « në shëndetësi;

Në meteorologji; në jetën e përditshme etj.

Kohët e fundit, në praktikën farmaceutike, është përdorur gjerësisht përgatitja e formave të dozimit në formën e aerosoleve. Përdorimi i substancave medicinale në formën e aerosoleve është i përshtatshëm në rastet kur është e nevojshme të veproni në sipërfaqe të mëdha me ilaçin (sëmundjet akute të frymëmarrjes, djegiet, etj.). Një efekt i madh jepet nga format e dozimit që përmbajnë substanca të lëngshme që formojnë film në përbërjen e tyre. Kur një ilaç i tillë spërkatet në zonën e prekur, ajo mbulohet me një film të hollë transparent që zëvendëson fashën.

Le të ndalemi më në detaje mbi përdorimin e paketimit të aerosolit.

Aktualisht, ka më shumë se 300 lloje të produkteve në pako aerosol.

Grupi i parë: kimikate shtëpiake.

Insekticidet janë preparate për shkatërrimin e insekteve.

Mjetet kundër molës.

Insekticide për kafshët shtëpiake.

Mjete për mbrojtjen e bimëve të brendshme dhe të kulturave të frutave dhe manaferrave nga sëmundjet kërpudhore dhe dëmtuesit.

Llak dhe bojëra.

Freskuesit e ajrit.

c Komponimet lustruese dhe pastruese.

Grupi i dytë:

Parfume dhe kozmetikë. « Produkte për kujdesin e flokëve (llaqe, shampo, etj.).

Shkuma rroje dhe xhel.

Krem për duart dhe këmbët.

Vaj për dhe kundër djegieve nga dielli.

Deodorantët.

Parfume, kolonja, ujë tualeti.

Grupi i tretë: aerosolet mjekësore.

Grupi i katërt: aerosolet teknike.

Vajra lubrifikues.

Veshje kundër korrozionit.

Filmat mbrojtës. lubrifikantë të thatë.

Emulsione për prerëset ftohëse në makinat e shpimit.

Grupi i pestë: aerosolet ushqimore.

AEROSOLET USHQIMORE

Kontejnerët e parë të ushqimit u shfaqën në vitin 1947 në SHBA. Ato përmbanin kremra për të dekoruar ëmbëlsira dhe pasta dhe përdoreshin vetëm nga restorantet që i kthenin për t'u rimbushur. Prodhimi masiv i këtij lloji paketimi aerosol filloi vetëm në 1958.

Paketimi i ushqimit me aerosol mund të ndahet në tre grupe kryesore:

paketim që kërkon ruajtje në temperaturë të ulët;

paketim me trajtim pasues termik;

paketim pa trajtim të mëtejshëm termik.

Në ambalazhe aerosol prodhohen tre lloje të produkteve ushqimore: kremra, lëngje, pasta. Në pako aerosol mund të blini salcë sallate, djathë të përpunuar, lëngje, kanellë, majonezë, lëng domate, krem ​​pana 30%, etj.

Rritja në prodhimin e aerosoleve ushqimore shpjegohet me sa vijon:

avantazhet ndaj llojeve konvencionale të paketimit;

zhvillimi i shtytësve të rinj;

përmirësim në teknologjinë e mbushjes.

Përparësitë e paketimit të aerosolit të ushqimit:

Lehtësinë e përdorimit;

duke kursyer kohë;

ushqimi paketohet në gjendje të përgatitur për konsum dhe shpërndahet nga paketimi në formë homogjene;

nuk ka rrjedhje të produkteve;

lagështia nuk humbet dhe nuk depërton në paketim;

aroma nuk humbet;

produkti mbahet steril.

Kërkesat e mëposhtme vendosen për formulimet e aerosolit ushqimor:

1. Lëndët shtytëse duhet të jenë të pastërtisë së lartë, jo toksike, pa shije dhe pa erë. Aktualisht, përdoren dioksidi i karbonit, oksidi i azotit, azoti, argoni dhe freoni C318.

2. Gazet e ngjeshur, të cilët kanë një tretshmëri shumë të kufizuar në tretësirat ujore, nuk mund të marrin pjesë në formimin e shkumës, e cila është e nevojshme për kremin pana, kremrat dekorativë, shkumet etj. Preferohet përdorimi i freonit C318 me këto produkte, megjithëse është shumë më e shtrenjtë.

Tabela 18.4 Shembuj të formulimeve të aerosoleve të ndryshme ushqimore

3. Përdorimi i freoneve jep një avantazh më shumë: gazrat e lëngshëm futen në formulimet e produkteve që lëshohen në formë shkume, në një sasi jo më shumë se 10% ndaj peshës, ndërsa zënë një vëllim relativisht të vogël. Kjo ju lejon të ngarkoni dukshëm më shumë produkte në cilindër - 90% të kapacitetit të cilindrit (në paketimet me gaz të ngjeshur, vetëm 50%) dhe garanton çlirimin e plotë të produktit nga paketa.

4. Zgjedhja e shtytësit diktohet nga lloji produkt ushqimor dhe forma e synuar e lëshimit të saj (krem, lëng, paste). Përzierjet e CO2 të pastërtisë së lartë dhe oksidit të azotit e kanë provuar veten mirë. Për të marrë shkumë, përdoren përzierjet e freonit C318 me oksid azoti. Kremi për dekorimin e tortës i mbushur me këtë përzierje prodhon një shkumë të qëndrueshme që e ruan mirë ngjyrën. Për shurupet, CO2 konsiderohet shtytësi më i përshtatshëm.

Cilësia e shpërndarjes së përmbajtjes nga cilindri varet nga faktorët e mëposhtëm:

teknologjitë e përgatitjes së produkteve;

Stabilizues (celuloza mikrokristaline përdoret gjerësisht);

Zgjedhja e duhur e cilindrit dhe valvulës.

Për kanellën dhe lëngun e limonit, është krijuar një kokë spërkatëse e kontrollueshme, e cila mund të shpërndajë produkte sipas dëshirës ose në formën e pikave ose në formën e një avioni. Për ëmbëlsuesit artificialë përdoren valvula dozimi, një dozë që ata shpërndajnë korrespondon me një copë sheqer të sharruar, etj.

TRANSPORT AEROSOL

Transporti pneumatik përdoret gjerësisht në industrinë e bluarjes së miellit, drithërave, ushqimit, gjë që krijon kushte për futjen e automatizimit, rritjen e produktivitetit të punës dhe uljen e kostove. Sidoqoftë, përdorimi i transportit pneumatik shoqërohet me një shpenzim të madh të energjisë elektrike për të lëvizur një vëllim të madh ajri (1 kg ajër lëviz 5-6 kg material me shumicë).

Më progresiv është transporti i aerosolit, në të cilin arrihet një përqendrim i lartë i materialit në rrjedhën e ajrit për shkak të ajrimit të miellit në fillim të transportit dhe presionit të lartë të ajrit. Ajrimi thyen ngjitjen midis grimcave të miellit dhe fiton vetinë e rrjedhshmërisë, si një lëng, si rezultat, 1 kg ajër lëviz deri në 200 kg miell.

Impianti i transportit të aerosolit përbëhet nga një ushqyes, një mbingarkues, një tubacion materiali dhe një shkarkues. Elementi kryesor është ushqyesi, në të cilin ajri përzihet me materialin dhe përzierjes i jepet një shpejtësi fillestare, e cila siguron furnizimin e tij në tubacionin e materialit.

Futja e transportit të aerosolit bën të mundur rritjen e produktivitetit të mullinjve dhe reduktimin e konsumit specifik të energjisë.

Transporti aerosol është e ardhmja jo vetëm në mullirin e miellit, por edhe në industri të tjera që lidhen me përdorimin e materialeve me shumicë dhe pluhurave.

Aerosolet janë sisteme mikroheterogjene në të cilat grimcat e ngurta ose pikat e lëngshme janë pezull në një gaz (S/G ose L/G),

Nga gjendja e grumbullimit aerosolet e fazës së shpërndarë ndahen në: mjegull (W/G); tymi, pluhuri (T/G); smog [(W+T)/G)].

Sipas dispersionit, aerosolet janë: mjegulla, tymi, pluhuri.

Ashtu si sistemet e tjera mikroheterogjene, aerosolet mund të merren nga tretësirat e vërteta (metodat e kondensimit) ose nga sistemet e trashë (metodat e dispersionit).

Pikat e ujit në mjegull janë gjithmonë sferike, ndërsa tymi i grimcave mund të ketë formë të ndryshme në varësi të origjinës së tyre.

Për shkak të madhësisë shumë të vogël të grimcave të fazës së shpërndarë, ato kanë një sipërfaqe të zhvilluar në të cilën adsorbimi, djegia dhe reaksionet e tjera kimike mund të vazhdojnë në mënyrë aktive.

Vetitë molekulare-kinetike të aerosoleve janë për shkak të:

përqendrim i ulët i grimcave të fazës së shpërndarë; viskozitet i ulët i mediumit të shpërndarjes; dendësia e ulët e mjedisit të shpërndarjes.

Në varësi të madhësisë së grimcave të fazës së shpërndarë, ato ose mund të sedimentohen me shpejtësi (në r » 1 µm) ose të ngjiten në muret e enës ose të ngjiten së bashku (në r » 0,01 µm). Grimcat me përmasa të ndërmjetme kanë qëndrueshmërinë më të madhe.

Aerosolet karakterizohen nga dukuritë e termoforezës, termoprecipitimit, fotoforezës.

Vetitë optike të aerosoleve janë të ngjashme me ato të liosoleve; megjithatë, shpërndarja e dritës prej tyre është shumë më e theksuar për shkak të dallimeve të mëdha në indekset e thyerjes së fazës së shpërndarë dhe të mjedisit të shpërndarjes.

Specifikimi i vetive elektrike të aerosoleve është se DES nuk shfaqet në grimca, ngarkesa e grimcave është e rastësishme dhe e vogël në madhësi. Kur grimcat i afrohen njëra-tjetrës, nuk ndodh zmbrapsja elektrostatike dhe ndodh koagulimi i shpejtë.

Shkatërrimi i aerosoleve është çështje e rëndësishme dhe kryhet me sedimentim, koagulim, grumbullim të pluhurit dhe metoda të tjera.

Pluhurat janë sisteme disperse shumë të përqendruara në të cilat faza e shpërndarë është grimca të ngurta, dhe mjedisi i shpërndarjes është ajri ose një gaz tjetër. Simboli: T/G.

Në pluhurat, grimcat e fazës së shpërndarë janë në kontakt me njëra-tjetrën. Shumica e materialeve me shumicë referohen tradicionalisht si pluhur, megjithatë, në një kuptim të ngushtë, termi "pluhura" përdoret për sisteme shumë të shpërndara me një madhësi grimcash më të vogël se një vlerë kritike e caktuar në të cilën forcat e ndërveprimit ndër grimcash bëhen proporcionale me masën. të grimcave. Më të zakonshmet janë pluhurat me madhësi grimcash nga 1 deri në 100 mikron. Sipërfaqja specifike ndërfaqesore e pluhurave të tillë varion nga disa minuta më 11 shtator 2011 (blozë) në fraksione m2/g (rërë të imët).

Pluhurat ndryshojnë nga aerosolet me një fazë të ngurtë të shpërndarë (gjithashtu T/G) nga një përqendrim shumë më i lartë i grimcave të ngurta. Pluhuri merret nga një aerosol me një fazë të ngurtë të shpërndarë gjatë sedimentimit të tij. Edhe suspensioni (S/L) kthehet në pluhur kur thahet. Nga ana tjetër, si një aerosol ashtu edhe një pezullim mund të bëhen nga një pluhur.

Klasifikimi i Pluhurit

1. Sipas formës së grimcave:

Ekuaksiale (kanë përafërsisht të njëjtat dimensione përgjatë tre akseve);

Fibroze (gjatësia e grimcave është shumë më e madhe se gjerësia dhe trashësia);

E sheshtë (gjatësia dhe gjerësia janë shumë më të mëdha se trashësia).

2. Nga bashkëveprimi ndërgrimcash:

Të shpërndara në mënyrë të lidhur (grimcat janë të lidhura me njëra-tjetrën, d.m.th., sistemi ka një strukturë të caktuar);

Shpërndarë lirisht (rezistenca në prerje është vetëm për shkak të fërkimit midis grimcave).

3. Klasifikimi sipas madhësisë së grimcave të fazës së shpërndarë:

Rërë (2≤10 -5 ≤ d ≤ 2∙10 -3) m;

Pluhuri (2∙10 -6 ≤ d ≤ 2∙10 -5) m;

Pluhur (d< 2∙10 -6) м.

METODAT E PRODHIMIT TË PLUHURAVE

Pluhurat, si çdo tjetër sistemi dispers, mund të merret me dy grupe metodash:

Nga ana e sistemeve të shpërndara të trashë - me metoda dispersioni;

Nga ana e zgjidhjeve të vërteta - me metoda kondensimi.

Zgjedhja e metodës varet nga natyra e materialit, qëllimi i pluhurit dhe faktorët ekonomikë.

METODAT E SHPËRNDARJES

Lëndët e para grimcohen në mullinj me rul, top, dridhje ose koloid, pasuar nga ndarja në fraksione, pasi si rezultat i bluarjes përftohen pluhura polidisperse (për shembull, mielli i së njëjtës klasë mund të përmbajë grimca nga 5 deri në 60 mikronë).

Shpërndarja efikase mund të arrihet duke bluar suspensione shumë të koncentruara.

Për të lehtësuar shpërndarjen, përdoren reduktuesit e fortësisë, të cilët janë surfaktantë. Në përputhje me rregullin e barazimit të polaritetit, duke u përthithur në sipërfaqen e lëndës së ngurtë të grimcuar, ato zvogëlojnë tensioni sipërfaqësor, duke reduktuar konsumin e energjisë gjatë shpërndarjes dhe duke rritur imtësinë e fazës së grimcuar.

Në disa raste, para-trajtimi i materialit kryhet para shpërndarjes. Pra, titani ose tantal nxehet në një atmosferë hidrogjeni, duke u shndërruar në hidride, të cilat grimcohen dhe nxehen në vakum - fitohen pluhura metalikë të pastër.

Kur merren pluhurat e flakëve, të cilat janë pjesë e bojrave dhe kompozimeve piroteknike, mullinjtë me top përdoren për bluarje. Topthat rrafshojnë dhe rrotullojnë grimcat e materialit të grimcuar.

Pluhurat me grimca të formës sferike nga metalet zjarrduruese (tungsten, molibden, niobium) merren në plazmën e harkut me temperaturë të ulët dhe shkarkimin me frekuencë të lartë. Duke kaluar nëpër zonën e plazmës, grimcat shkrihen dhe marrin një formë sferike, pastaj ftohen dhe ngurtësohen.

Gjatë shpërndarjes, përbërja kimike e materialit nuk ndryshon.

METODAT E KONDENSIMIT

Këto metoda mund të ndahen në dy grupe.

Grupi i parë i metodave shoqërohet me depozitimin e grimcave për shkak të koagulimit të soleve liofobike. Si rezultat i avullimit të tretësirës ose zëvendësimit të pjesshëm të tretësit (zvogëlimi i tretshmërisë), formohet një suspension dhe pasi filtrohet dhe thahet, fitohen pluhurat.

Grupi i dytë i metodave shoqërohet me reaksione kimike (kondensimi kimik). Metodat e kondensimit kimik mund të klasifikohen në bazë të llojit të reaksionit të përdorur:

1. Reaksionet e shkëmbimit ndërmjet elektroliteve. Për shembull, shkumësa e precipituar (pluhur dhëmbi) përftohet si rezultat i reagimit:

Na 2 CO 3 + CaC1 2 \u003d CaCO 3 + 2 NaCl.

2. Oksidimi i metaleve.

Për shembull, oksidi i zinkut shumë i shpërndarë, i cili është përbërësi kryesor i oksidit të zinkut, përftohet nga oksidimi i avullit të zinkut me ajër në 300°C.

3. Oksidimi i hidrokarbureve.

Lloje te ndryshme bloza, e cila përdoret në prodhimin e gomës, plastikës, bojës së shtypjes, fitohet nga djegia e hidrokarbureve të gazta ose të lëngëta me mungesë oksigjeni.

4. Rikuperimi i oksideve të metaleve.

Reduktimi me gaz natyror, hidrogjen ose agjentë reduktues të ngurtë përdoret për të prodhuar pluhura metalikë shumë të shpërndarë.

Dhe shumë më tepër, pa të cilat vetë jeta është e paimagjinueshme. Të gjitha Trupi i njeriutështë një botë grimcash që janë në lëvizje të vazhdueshme në mënyrë rigoroze sipas rregullave të caktuara që i binden fiziologjisë njerëzore. Sistemet koloidale të organizmave kanë një sërë vetive biologjike që karakterizojnë një gjendje të veçantë koloidale: 2.2 Sistemi koloidal i qelizave. Nga pikëpamja e fiziologjisë koloido-kimike...

Lërini enët e veçanta të termostuara nën të njëjtin presion fq ka gazra POR dhe AT të marra në sasi imole. Kur këto enë lidhen, përzierja spontane e gazeve do të ndodhë derisa të krijohet një përbërje homogjene e përzierjes së gazit në të gjithë vëllimin e sistemit. Do të supozojmë se gazrat fillestarë dhe përzierjet e tyre i binden ekuacioneve të gjendjes së gazeve ideale. Pastaj, duke ruajtur një presion të përgjithshëm konstant të gazit fq Presionet e pjesshme të gazeve në përzierjen që rezulton do të jenë të barabarta me

Kur përzihen gazrat idealë, nuk ka efekte termike, kështu që nuk ka shkëmbim nxehtësie midis gazeve dhe termostatit, dhe ndryshimi në entropinë e sistemit do të përcaktohet plotësisht nga pakthyeshmëria e proceseve brenda sistemit.

Për të gjetur ndryshimin e dëshiruar në entropi, është e nevojshme të kundërshtohet procesi spontan i përshkruar me një tranzicion të ekuilibrit mendor midis të njëjtave gjendje fillestare dhe përfundimtare të sistemit.

Për përzierjen në ekuilibër të gazeve, ne përdorim një pajisje hipotetike të veçantë, për analogji me një termostat të quajtur kimiostat. . Kjo pajisje përbëhet nga një cilindër i kontrolluar termostatikisht i pajisur me një piston që lëviz pa fërkime; në bazën e cilindrit është i përshkueshëm në mënyrë selektive vetëm për një individ të caktuar kimike cipë; kjo e fundit ndan substancën individuale të ngarkuar në kemostat nga përzierja e studiuar e substancave të vendosura në një enë tjetër. Ndryshe nga një termostat i krijuar për të mbajtur një temperaturë të caktuar të një trupi të zhytur në të, ose për të ngrohur ose ftohur këtë të fundit në një gjendje ekuilibri, një kimiostat ruan një vlerë të caktuar. potencial kimik të një lënde të caktuar individuale në përzierjen e studiuar të substancave, si dhe furnizimin ekuilibër dhe largimin e substancave nga përzierja. Potenciali kimik i - Komponenti gokimik në një kemostat përcaktohet në mënyrë unike nga temperatura T dhe presioni në piston. Duke ndryshuar presionin në piston, është e mundur të ndryshohet drejtimi i kalimit të një komponenti të caktuar përmes membranës selektive: nëse është potenciali kimik i përbërësit në përzierjen në studim, atëherë në , substanca do të furnizohet në përzierje, në , ajo do të hiqet nga përzierja, dhe në , ekuilibri kimik ruhet midis kemostatit dhe përzierjes. Ndryshimi i kuazi-ekuilibrit në përbërjen e përzierjes korrespondon me transferimin e difuzionit të një substance përmes membranës nën veprimin e një ndryshimi shumë të vogël në vlerat e potencialit kimik në të dy anët e membranës.

Potenciali kimik i një gazi ideal, pavarësisht nëse ky gaz është në gjendje individuale apo në përzierje me gaze të tjera ideale, shprehet me një lidhje të thjeshtë, ku fq iështë ose presioni i një gazi të pastër ose presioni i pjesshëm i tij në përzierje. Prandaj, kur një gaz ideal transferohet përmes një membrane gjysmë të përshkueshme, ekuilibri midis përzierjes dhe kimiostatit karakterizohet nga barazia e presionit në kemostat dhe presioni i pjesshëm i gazit në përzierje.

Oriz. 2.3. Përzierja ekuilibër e dy gazeve duke përdorur kemostatët: aështë gjendja fillestare e sistemit; b– gjendja e sistemit pas zgjerimit izotermik të gazrave; në– gjendja përfundimtare pas përzierjes së gazeve nëpër membrana; 1 – kimiostate për gaze individuale A dhe B ; 2 – membrana gjysmë të përshkueshme; 3 - enë për përzierjen ekuilibër të gazeve.

Përzierja ekuilibër e gazeve ideale A dhe B do të kryhet në një sistem të kontrolluar termostatikisht i përbërë nga dy kimiostate të përbërësve individualë A dhe B, i lidhur me enën e tretë - një kolektor i përzierjes që rezulton, i pajisur, si kimiostatet, me një piston të lëvizshëm (Fig. 2.3).

Lërini që në momentin fillestar kimiostatet të përmbajnë, përkatësisht, nishane të përbërësit A dhe nishanet e komponentit B nën të njëjtin presion fq ; pistoni në kolektorin e përzierjes është në pozicionin zero (vëllimi i gazit nën piston është zero). Procesi i përzierjes kryhet në dy faza. Në fazën e parë, ne kryejmë një zgjerim izotermik të kthyeshëm të gazeve A dhe B; ndërsa presioni A zvogëlojmë nga fq deri në presionin dhe presionin e caktuar B përkatësisht nga fq para . Vëllimet e zëna nga gazrat në kimiostatin e parë dhe të dytë do të ndryshojnë përkatësisht nga në dhe nga në. Puna e bërë nga gazi zgjerues në kemostatin e parë është ; në të dytën . Kështu, në fazën e parë, puna totale kryhet në pajisjen tonë hipotetike. Meqenëse gjatë zgjerimit izotermik të një gazi ideal energjia e tij e brendshme nuk ndryshon, puna e specifikuar kryhet për shkak të furnizimit ekuivalent të nxehtësisë nga termostati. Prandaj, ndryshimi i kthyeshëm i entropisë në sistem do të jetë i barabartë me

Në fazën e dytë të procesit (përzierja aktuale), ne i kalojmë gazrat nga kemostatet përmes membranave selektive në kolektorin e përzierjes me lëvizje të sinkronizuara të tre pistonëve. Në të njëjtën kohë, secili nga pistonët mbështetet presion konstant, respektivisht, si në kimiostate ashtu edhe në kolektor, i cili siguron kalimin ekuilibër të gazeve nëpër membrana (më saktë, në kolektor krijohet një presion pak më i vogël se fq , duke mbajtur jo zero forca lëvizëse difuzioni nëpër membrana). Kthyeshmëria e procesit të përzierjes në këtë rast sigurohet nga mundësia e një ndryshimi sinkron në drejtimin e lëvizjes së të tre pistonëve, gjë që do të çonte në një ndarje të kundërt të përzierjes në përbërës individualë. Pas përfundimit të operacionit, përzierja padyshim do të marrë vëllim në kolektor.

Meqenëse, në rastin e gazeve ideale, përzierja nuk shoqërohet me asnjë efekt termik, nuk ka shkëmbim nxehtësie midis pajisjes sonë dhe termostatit në fazën e dytë të funksionimit. Rrjedhimisht, nuk ka asnjë ndryshim në entropinë e sistemit në këtë fazë, .

Është e dobishme të verifikohet me llogaritje direkte se puna e gazeve në fazën e dytë është zero. Në të vërtetë, puna shpenzohet për lëvizjen e pistonëve në kemostatet, ndërsa në të njëjtën kohë, e njëjta sasi pune prodhohet në kolektor nga gazrat. Nga këtu.

Pra, rritja totale e entropisë gjatë përzierjes së gazeve përcaktohet nga shprehja (2.9), . Nëse, nën variantin e ekuilibrit të përzierjes, kjo rritje shoqërohet me furnizim të kundërt të nxehtësisë dhe prodhimin e një sasie ekuivalente pune. , pastaj me përzierjen e drejtpërdrejtë (të pakthyeshme) të gazeve, ndodh e njëjta rritje e entropisë për shkak të gjenerimit të saj brenda sistemit; sistemi nuk funksionon.

Pas zëvendësimit (2.8), shprehja (2.9) mund të rishkruhet si

. (2.10)

Kësaj relacioni i jepet një vend i detyrueshëm në lëndët e termodinamikës për shkak të paradoksit të tij në dukje. Vlen të përmendet se për ndryshimin e entropisë (kur përzihen gazet ideale!) Nuk ka rëndësi se çfarë përzihet me çfarë, dhe gjithashtu në çfarë presioni dhe temperature. Në thelb, këtu është një derivim jozyrtar i (2.10).

Le të plotësojmë derivacionin (2.10) me pasojat e tij të dobishme. Prezantimi i fraksioneve mole të përbërësve dhe , marrim një shprehje për ndryshimin e entropisë për 1 mol të përzierjes që rezulton:

. (2.11)

Maksimumi i këtij funksioni bie në përzierjen ekuimolare të gazeve, 0,5.

Nga pikëpamja e teorisë së ndarjes së përzierjeve të substancave, është me interes të gjurmohet ndryshimi në prodhimin e entropisë kur shtohet një numër mjaft i madh molesh të përbërësit. B në një mol të komponentit A. Duke supozuar në (2.10) dhe , marrim

Gjatë nxjerrjes (2.12), kemi përdorur paraqitjen matematikore të funksionit logaritmik

.

Formula (2.12) tregon se hollimi i njëpasnjëshëm i përzierjes shoqërohet me një rritje të pafundme të entropisë për mol të përbërësit të papastërtisë.

Formula (2.10) jep vlerën integrale të rritjes së entropisë gjatë përzierjes së sasive të fundme të gazit. Në mënyrë që të arrijmë në një shprehje kompakte diferenciale të ngjashme me formulën (2.7) për transferimin e nxehtësisë, ne modifikojmë modelin e përzierjes së komponentëve (shih Fig. 2.4). Ne do të supozojmë se përzierja ndodh përmes një membrane që është e përshkueshme nga të dy përbërësit, ose përmes një valvule mjaftueshëm të ngushtë që ndan enë të mbushura me përzierje. A dhe B përbërje të ndryshme. Sistemi kontrollohet në mënyrë termostatike dhe presioni konstant mbahet në të dy enët me anë të pistonëve. fq . Me një shkallë të kufizuar përzierjeje, përbërja e përzierjes në secilën prej enëve mund të konsiderohet uniforme në të gjithë vëllimin e enës. Në këtë mënyrë, këtë sistem i ngjashëm me një sistem shkëmbimi nxehtësie me një pengesë përçuese të dobët.

Kapitulli 9. Informacion i përgjithshëm rreth përzierjes së gazeve.

Qëllimet dhe objektivat e kapitullit:

Mësoni rreth rregullave Siguri nga zjarri kur punoni me oksigjen

Mësoni rreth rregullave për trajtimin dhe punën me oksigjen

Mësoni rreth aplikimit të "rregullit 40%"

Mësoni rreth sistemeve të ndryshme të përzierjes së gazit.

Termat e rinj në këtë kapitull.

Trekëndësh i ndezshëm (i ndezshëm).

Lubrifikant i pajtueshëm me oksigjen

Ngrohja adiabatike (procesi me naftë)

pastrimi me oksigjen

Rregulli 40%.

Përzierje me presion të pjesshëm

Përzierje me rrjedhje të vazhdueshme

Thithja me pastrim periodik të absorbuesit

ndarja e membranës.

Si një zhytës që përdor përzierje të pasuruara në zhytjet e tij, ju duhet të jeni në gjendje t'i merrni këto përzierje. Ju nuk keni nevojë të dini se si të përgatisni vetë nitrox, megjithatë, duhet të kuptoni se si përgatiten dhe të jeni të vetëdijshëm për kërkesat e pastrimit për pajisjet tuaja kur përdorni nitrox. Disa nga metodat e pasurimit të përdorura zakonisht janë shqyrtuar në këtë kapitull dhe janë diskutuar avantazhet dhe disavantazhet e tyre. Përzierja që thithni duhet të ketë përmbajtjen e duhur të oksigjenit.

1. Trajtimi dhe puna me oksigjen.

Oksigjeni është një gaz i mahnitshëm. Ai mund të jetë edhe mik edhe armik. Gjatë përzierjes së gazrave për përdorim në skuba, operatori duhet të marrë përmbajtjen e duhur të oksigjenit të përzierjes me presion të lartë. Kjo mund të bëhet duke përzier oksigjenin e pastër me azotin ose ajrin, ose duke hequr një pjesë të azotit nga ajri. problemi kryesor kur përzihet oksigjeni nën presion të lartë - rrezik zjarri. Çdo gjë që nuk është oksiduar plotësisht - që do të thotë pothuajse çdo gjë - do të digjet në oksigjen me presion të lartë kur një burim ndezjeje është i pranishëm. Ekziston një rrezik gjatë trajtimit të përzierjeve, por ekziston një rrezik shumë më i madh kur merret me oksigjen të pastër të kompresuar. Një zhytës që përdor përzierje të pasuruara nuk ka nevojë të jetë në gjendje të trajtojë oksigjenin e pastër, por ai duhet të ketë një kuptim të caktuar të faktorëve të rrezikut që lidhen me të pasi oksigjeni po përdoret ndërsa aktivitetet e zhytësit bëhen më komplekse dhe zgjerohen.

2. Trekëndësh i ndezshëm (i rrezikshëm nga zjarri).

Për të parandaluar një zjarr, është e nevojshme të dihet se cilët përbërës shkaktojnë dhe mbajnë zjarrin. Këta komponentë janë paraqitur në figurë.

në formën e të ashtuquajturit "trekëndëshi i ndezshëm ose i rrezikshëm nga zjarri". Zjarri është një reaksion i shpejtë kimik midis karburantit dhe oksigjenit (oksiduesi) që mund të ndodhë vetëm në prani të një burimi ndezës (nxehtësie). Oksidimi mund të vazhdojë pa ndezje, si, për shembull, në procesin e ndryshkjes. Zjarri ndodh kur ka një burim ndezjeje (nxehtësie). Pas ndezjes gjatë reaksion kimik nga djegia, lirohet energji (nxehtësia), e cila mbështet djegien e mëtejshme. Nëse heqim një nga përbërësit (karburantin, oksigjenin, burimin e ndezjes), nuk mund të lindë zjarr. Prandaj, nëse të tre komponentët nuk janë të pranishëm në të njëjtën kohë, ndezja do të parandalohet. Nëse flaka ekziston tashmë, heqja e njërit prej përbërësve do të bëjë që flaka të shuhet. Këto janë bazat e teorisë së shuarjes së zjarrit. Një pikë tjetër e rëndësishme është se zjarri duhet të përhapet në mënyrë që të mbajë ekzistencën e tij. Ndonjëherë dëshira për të përhapur zjarrin shtohet edhe si një përbërës tjetër i "trekëndëshit" të mësipërm.

3. Oksigjeni.

Në situatat e diskutuara më poshtë, oksigjeni është i pranishëm në përqendrime më të mëdha se përqendrimi i tij në ajër. Kjo do të thotë që agjenti oksidues në "trekëndëshin e ndezshëm" është gjithmonë i pranishëm si parazgjedhje dhe nuk mund të hiqet nga kjo "formulë zjarri". Të gjithë e dinë se oksigjeni atmosferik, në rrethana të përshtatshme, mund të marrë pjesë në mënyrë aktive në reaksionin e djegies, kështu që nuk duhet të jetë befasuese që një përqendrim më i lartë i tij vetëm mund të rrisë rrezikun. Më tej, duhet të mbahet mend se një përmbajtje e shtuar e oksigjenit në ajër nënkupton një përmbajtje të reduktuar të një gazi inert. Për këtë dhe për disa arsye të tjera, intensiteti i djegies nuk varet në mënyrë lineare nga përqindja e oksigjenit. Varet si nga përqindja (pjesa) e oksigjenit në përzierje dhe nga presioni i pjesshëm i tij dhe rritet ndjeshëm me rritjen e këtyre parametrave.

4. Karburanti.

Në këtë paragraf, ne do të flasim për karburantin e disponueshëm në sistemin e gazit që siguron përdorimin e gazit për frymëmarrje. Në presione të larta të oksigjenit, në rast zjarri, vetë sistemi mund të bëhet lëndë djegëse për një reaksion kimik, por nevojitet diçka më e ndezshme për të ndezur një zjarr. Mund të jetë një pjesë e veçantë e sistemit, tretës, lubrifikant, përbërës të butë të sistemit (gome, plastikë).

Disa lloje të lëndëve djegëse të disponueshme në sistemet e gazit mund të jenë praktikisht jo të ndezshme në kushte normale dhe shumë të djegshme në mjedise të pasuruara me oksigjen. Këto lloj karburantesh përfshijnë yndyrat silikoni, gomën silikoni, neoprenin, lubrifikantët e kompresorit, patate të skuqura dhe grila plastike dhe metalike, lëndë dhe materiale organike, pluhur të natyrave të ndryshme, madje edhe yndyrë në rreth. Ndoshta karburantet më të rrezikshme janë lubrifikantët. Ekziston një keqkuptim i zakonshëm që silikoni (ndoshta për shkak të emrit ekzotik) është i sigurt kur përdoret me oksigjen. Në fakt nuk është. Ka lubrifikantë të veçantë të pajtueshëm me oksigjen si Christo-lube, Krytox, Halocarbon. Janë këta vetëlubrifikantë që duhet të përdoren në një mjedis të pasuruar me oksigjen.

5. Ndezja.

Disa burime të ndezjes janë të dukshme, megjithatë, shumica e tyre janë jashtë sistemit të gazit dhe nuk konsiderohen këtu. Dy burimet kryesore të ndezjes brenda një sistemi janë fërkimi dhe ngjeshja e gazit ndërsa ai kalon nëpër sistem. Termi "fërkim" përdoret këtu në një kuptim të përgjithshëm: në kuptimin e pranisë së ndonjë grimce në rrjedhën e gazit ose në kuptimin e lëvizjes së vetë rrymës së gazit dhe përplasjes së tij me qoshet e tubacioneve të gazit ose pengesave të tjera. . Një fenomen tjetër - i njëjti që shkakton ngrohjen e cilindrit - gjithashtu mund të shkaktojë zjarr (nëse lirohet një sasi e mjaftueshme nxehtësie). Ky është i njëjti efekt që ndez karburantin në një motor nafte pa kandele. Ky efekt quhet "ngrohje adiabatike (procesi me naftë)".

Hapja dhe mbyllja e papritur e valvulës së cilindrit gjatë ngjeshjes së gazit mund të shkaktojë një rritje të temperaturës deri në pikën e ndezjes, dhe nëse ka ndotës në rrjedhën e gazit, ndezja vetë. Prandaj, kompresorët nuk përdorin valvola të ndërrimit të shpejtë ("valvulat e topit").

6. Përdorimi i sistemeve të oksigjenit.

Pika e rëndësishme në këtë kapitull është se rreziku në trajtimin e oksigjenit mund të minimizohet duke ndjekur disa rregulla në projektimin dhe trajtimin e sistemit. Në veçanti, është e rëndësishme të shmangni qoshe të mprehta dhe valvulat e ndërrimit të shpejtë dhe përdorni materiale të përshtatshme. Metalet e përdorura për prodhimin e sistemeve të ajrit janë gjithashtu të përshtatshme për prodhimin e sistemeve të oksigjenit. Për sa u përket "pjesëve të buta", si guarnicionet, nyjet fleksibël, diafragmat, ato duhet të zëvendësohen me ato të pajtueshme me oksigjenin. Në disa raste, kriteri kryesor është më pak ndezshmëri në oksigjen, por në shumicën e rasteve, rritja e rezistencës ndaj oksigjenit nën presion të lartë. Komplete speciale janë në dispozicion për të kthyer pajisjet ajrore në pajisje për përdorimin e nitrox.

Në veçanti, është e nevojshme të kryhet pastrimi i saktë i pajisjeve dhe të mbahet pajisja e pastër, të përdoren lubrifikantë të përshtatshëm, të trajtohen gazrat në mënyrë që të mos shkaktojnë ndezje, të hapen valvulat ngadalë dhe pa probleme.

7. Pajisjet e pastrimit për përdorim me oksigjen. Disa konsiderata në lidhje me pastrimin e pajisjeve.

Koncepti i "pastrimit të oksigjenit" shkakton njëfarë konfuzioni në radhët e zhytësve rekreativë. Arsyeja është se nuk është plotësisht e qartë nëse pajisjet duhet të pastrohen për t'u përdorur me përzierje që përmbajnë 21% deri në 40% oksigjen. Ky problem shkon më thellë: nuk ka procedura të zhvilluara dhe të standardizuara të industrisë për trajtimin e përzierjeve që përmbajnë një sasi të ndërmjetme oksigjeni në intervalin nga 21% (ajër) deri në 100% (oksigjen i pastër). Standardet ekzistojnë vetëm për trajtimin e oksigjenit të pastër; Kështu, çdo përzierje që përmban më shumë se 21% oksigjen është, për sa i përket standardeve ekzistuese, ekuivalente me oksigjenin e pastër. Prandaj, për të kryer të gjitha operacionet në përputhje me standardet e industrisë, është e nevojshme të trajtohet çdo përzierje e pasuruar si oksigjen i pastër.

Shoqata e Gazit të Kompresuar (CGA), Shoqata Kombëtare e Mbrojtjes nga Zjarri (NFPA), NASA dhe një numër organizatash të tjera rekomandojnë që gazrat ndërmjet përqendrimeve të trajtohen si oksigjen të pastër. Kjo nuk do të thotë se ata kanë kryer ndonjë studim në këtë gamë përqendrimesh. Kjo vetëm sa tregon se nuk ka norma të zhvilluara dhe të pranuara industrialisht dhe këto organizata preferojnë të mbajnë një qëndrim konservator. Nga ana tjetër, Marina Amerikane ka zhvilluar procedura që deklarojnë se përzierjet deri në 40% të oksigjenit mund të trajtohen si ajër për qëllime trajtimi. Asnjë rezultat i testit nuk është publikuar për të treguar se ky përfundim është i vërtetë, megjithatë, kjo qasje është praktikuar për shumë vite dhe nuk ka pasur raportime për incidente në lidhje me këtë çështje. NOAA ka miratuar këtë kufi përqendrimi kur operohet me përzierje të pasuruara; NAUI, në përgjithësi, gjithashtu, megjithatë, me disa kufizime.

Ajri i pastër i kompresuar.

Një tjetër konfuzion lind në lidhje me konceptin e "ajrit të pastër". "Klasat" e ndryshme të pastërtisë së gazit të frymëmarrjes të përdorura nga shoqata dhe organizata të ndryshme (CGA, Marina e SHBA) janë konfuze kur bëhet fjalë për pastërtinë e pasuruar të gazit. Standardet lejojnë pak avuj vaji (hidrokarbure) në ajrin e kompresuar (zakonisht 5 mg/m3). Kjo sasi është e sigurt nga pikëpamja e frymëmarrjes, por mund të jetë e rrezikshme nga pikëpamja e zjarrit kur punoni me oksigjen të kompresuar.

Kështu, nuk ka gradime përgjithësisht të pranuara dhe të dakorduara të pastërtisë së ajrit që përcaktojnë përshtatshmërinë e tij për përzierjen me oksigjenin e pastër. Ligjvënësit e standardeve të industrisë kanë rënë dakord që niveli i hidrokarbureve të jetë në rendin e 0.1 mg/cu. m mund të konsiderohet i pranueshëm për ajrin, i cili "duhet të përzihet më tej me oksigjen". Në vitet e fundit, sistemet e filtrave (në foto) janë bërë të disponueshme për të prodhuar ajër të kompresuar që plotëson këto kërkesa. Kompresorët që parandalojnë kontaktin e ajrit me lubrifikantin, natyrisht, bëjnë një punë më të mirë, por ato janë dukshëm më të shtrenjta. Një qasje e formalizuar për pastrimin e oksigjenit.

Shprehja "pastrimi i oksigjenit" tingëllon e frikshme edhe për arsyen se zbatimi i tij industrial kërkon respektimin e procedurave mjaft strikte. Këto procedura të kryera në mënyrë periodike publikohen nga CGA dhe organizata të tjera. Ato janë krijuar për të ruajtur sigurinë kur punoni me oksigjen të kompresuar.

NAUI deklaron se çdo pajisje e destinuar për përdorim me oksigjen të pastër ose përzierje që përmbajnë më shumë se 40% oksigjen në presione më të mëdha se 200 psi (afërsisht 13 atm) duhet të jetë e pajtueshme me oksigjenin dhe të pastrohet për përdorim me oksigjen. Cilindri, faza e parë e rregullatorit dhe të gjitha zorrët duhet të pastrohen. Disa pajisje mund të konvertohen për të punuar me këto përzierje duke përdorur përbërës nga komplete speciale.

8. Qasje joformalizuar për pastrimin e oksigjenit: "rregulli 40%"

Pavarësisht mungesës së testimit formal, i ashtuquajturi “rregulli 40%” është aplikuar me mjaft sukses në industrinë e zhytjes dhe aplikimi i tij nuk ka nxjerrë në pah asnjë problem. Zjarre të shumta në sistemet e përzierjes së zhytjes kanë ndodhur, por janë shkaktuar nga përqendrimet më të larta të oksigjenit.

NAUI e pranon këtë rregull, por kërkon që pajisjet të pastrohen me oksigjen dhe të përdorin lubrifikantë të pajtueshëm me oksigjen. Kjo qasje është më pak e rreptë se ajo formale, megjithatë, kur bëhet siç duhet, është shumë efektive. Pastrimi duhet të kryhet nga teknikë të kualifikuar.

Pajisja duhet të pastrohet nga të gjitha papastërtitë dhe yndyrat e dukshme, më pas të pastrohet me furçë ose të pastrohet me ultratinguj duke përdorur një detergjent të fortë në ujë i nxehtë. Pastrues të mirë të lëngshëm për përdorim shtëpiak si Joy. Pastërtia nuk duhet të jetë më e keqe se ajo që pritet nga pjatat dhe takëm argjendi. Pas tharjes, përbërësit e butë duhet të zëvendësohen me ato të përputhshme me oksigjenin, pas së cilës pajisja lubrifikohet me një lubrifikant të pajtueshëm me oksigjen.

Pas pastrimit, pajisja duhet të përdoret vetëm për përzierje të pasura dhe nuk duhet të përdoret me ajër të kompresuar, përndryshe do të duhet të pastrohet përsëri.

9. Përgatitja e përzierjeve të pasuruara.

Skema tradicionale për ndërtimin e një sistemi të përzierjes së gazit bazohet në shtimin e oksigjenit në ajër në një mënyrë ose në një tjetër. Kohët e fundit janë zhvilluar dhe vënë në dispozicion dy metoda të reja që pasurojnë ajrin në një mënyrë tjetër - duke hequr azotin. Në këtë paragraf do të shqyrtohen 3 metoda me shtimin e oksigjenit: përzierja sipas peshës, përzierja e presioneve të pjesshme, përzierja me prurje konstante; dhe 2 metoda të heqjes së azotit: thithja me pastrim periodik të absorbuesit, ndarja e membranës (Ballantyne dhe Delp, 1996).

Lloji i sistemit të përzierjes së gazit të përdorur është i rëndësishëm për përdoruesin përfundimtar në atë që përcakton procedurat e mbushjes së cilindrit dhe gamën e përqendrimeve të mundshme të oksigjenit në përzierjen që rezulton.

Përzierja e gazeve sipas peshës.

Metoda më e thjeshtë dhe më e besueshme e marrjes së përzierjeve që janë të sakta në përbërje është blerja e përzierjeve të gatshme. Prodhuesit industrialë të gazit zakonisht përziejnë oksigjen të pastër dhe azot të pastër sesa oksigjen të pastër dhe ajër.

Gazrat përzihen sipas peshës. Kjo bën të mundur injorimin e shumë anomalive në sjelljen e gazeve të shkaktuara nga ndryshimi i tyre nga ato ideale dhe siguron një përbërje shumë të saktë të gazit të përzierjeve. Përzierja mund të bëhet në shishe, kanaçe me shishe ose tanke. Është e nevojshme të keni peshore të sakta, të cilat kushtojnë shumë, pasi ato duhet të jenë në gjendje të matin ndryshimet e vogla me një peshë të madhe. Kjo metodë e përzierjes së gazeve është më e sakta, dhe përzierjet që rezultojnë analizohen me kujdes për pajtueshmërinë me përbërjen aktuale të deklaruar. Gjatë formulimit të përzierjeve të tilla, kompania industriale detyrohet të përdorë oksigjen të pastër, por shitësi i përzierjes mund ta shmangë këtë. Kjo metodë është mjaft e shtrenjtë, dhe kostoja e saj rritet nga fakti se kontejnerët për ruajtjen e përzierjeve i përkasin furnizuesit të përzierjeve, dhe për këtë arsye janë marrë me qira nga shitësi i përzierjeve.

Përzierja e presioneve të pjesshme.

Siç thotë emri i metodës, ajo bazohet në raportin e presioneve të pjesshme. Tekniku e mbush cilindrin me një sasi të paracaktuar oksigjeni (i cili matet me presion), më pas e mbush atë me ajër ultra të pastër deri në presionin përfundimtar të dëshiruar. Oksigjeni pompohet fillimisht kur cilindri është ende bosh, gjë që zvogëlon rrezikun e zjarrit të procedurës, pasi nuk ka nevojë të manipulohet oksigjeni në presionin e plotë të cilindrit të mbushur. Meqenëse përdoret oksigjen i pastër, i gjithë sistemi, duke përfshirë cilindrin që mbushet, duhet të jetë i pajtueshëm me oksigjen dhe të pastrohet. Meqenëse presioni varet nga temperatura dhe baloni nxehet gjatë mbushjes, ose duhet ta lini balonin të ftohet ose të merrni parasysh efektin e temperaturës kur matni presionin. Meqenëse rregullimi përfundimtar i përbërjes kryhet shpesh pas ftohjes përfundimtare të cilindrit, i gjithë procesi i përgatitjes së përzierjes kërkon mjaft kohë. Ky proces mund të përdoret gjithashtu për të mbushur një enë me një përzierje të një përbërjeje të njohur në një përzierje të së njëjtës ose një përbërje të ndryshme të përcaktuar.

Një kompresor për përzierje me këtë metodë nuk kërkohet nëse ajri furnizohet me një presion të mjaftueshëm për të mbushur rezervuarët e skuba pa kompresim shtesë. Për të maksimizuar përdorimin e bankës së cilindrave mbushës, përdoret e ashtuquajtura "teknologji kaskadë", e cila konsiston në përdorimin fillimisht të cilindrit mbushës me presionin më të ulët, pas së cilës cilindri me presion i madh e kështu me radhë. Ndonjëherë vetë metoda quhet "metoda e përzierjes së kaskadës".

Kompresorët gjithashtu përdoren shpesh në këtë metodë. Ata nuk duhet të përdorin lubrifikim me vaj ose duhet të ofrojnë ajër me pastërti ultra të lartë të përshtatshëm për përzierje me oksigjen. Një mënyrë tjetër për të pompuar ajrin në cilindër është përdorimi i një pompe pneumatike që ngjesh ajrin në një grup cilindrash me diametra të ndryshëm, pistonët e të cilëve janë të lidhur me një bosht me gunga. Zjarri i modeleve më të njohura - Haskel.

Përzierja me presion të pjesshëm është shumë e popullarizuar në qendrat e zhytjes, të cilat përgatisin shumë përzierje të ndryshme në vëllime të vogla për qëllime të ndryshme rekreative dhe teknike zhytjeje, duke përfshirë përzierjet me një përmbajtje oksigjeni prej më shumë se 40%. Në këtë rast, një pjesë e konsiderueshme e kostos së sistemit është një matës presioni me precizion të lartë. Në këtë rast, përdorimi i një pompë pneumatike është shumë efektiv. Kjo metodë përdoret në vendet e largëta të zhytjes. Për shkak se oksigjeni shtohet në presion të ulët, disa teknikë nuk pastrojnë cilindrat e oksigjenit. Kjo praktikë duhet të shmanget: cilindri duhet të pastrohet gjithmonë për përdorim me oksigjen.

10.Përzierja me rrjedhje konstante.

Kjo metodë (e quajtur edhe metoda e ngarkimit të ajrit të ambientit) u krijua nga NOAA (1979, 1991) dhe është metoda më miqësore për përdoruesit (Fig. 9-7). Në këtë metodë, oksigjeni me presion të ulët shtohet në rrymën hyrëse të ajrit në kompresorin e hequr shumë nga vaji. Rrjedha e daljes analizohet vazhdimisht për përbërjen dhe rezultati i kësaj analize përdoret për të rregulluar përzierjen e oksigjenit në rrjedhën hyrëse në përputhje me rrethanat. Rryma e daljes mund të anashkalojë bregun e cilindrave mbushës gjatë rregullimit të përzierjes. Pasi përzierja të jetë pompuar në cilindrat e mbushjes, ajo më pas mund të transferohet në cilindrat e skuba duke anashkaluar ose duke përdorur një pompë ajri. Në një impiant me rrjedhje konstante, një nënsistem absorbues me pastrim periodik të absorbuesit PSA mund të përdoret gjithashtu si një burim oksigjeni.

Ekziston një klasë tjetër instalimesh me rrjedhje konstante që furnizojnë ajrin një zhytës tregtar përmes një zorrë furnizimi me ajër. Instalime të tilla kanë mjete për monitorimin e qëndrueshmërisë së përbërjes së përzierjes - matësa të ndryshëm të rrjedhës dhe rregullatorë. Presioni i tyre i daljes është zakonisht në rajonin më pak se 200 psi (13 atm).

11. Absorbimi me pastrim periodik të absorbuesit (PSA).

Kjo metodë bazohet në përdorimin e një materiali të quajtur "sitë molekulare" - një material sintetik poroz i ngjashëm me argjilën, poret e të cilit ofrojnë një sipërfaqe shumë të madhe. Kjo sipërfaqe thith gazrat ("adsorb" do të thotë "thith në sipërfaqe"). Azoti absorbohet më shpejt se oksigjeni, kështu që ajri që kalon nëpër adsorbent bëhet më i pasur me oksigjen (më saktë, më i varfër në azot). Përdoren dy pllaka thithëse, ndërmjet të cilave kalon rryma e ajrit. Kur rrjedha drejtohet në një pjatë, ajo thith azotin, pllaka e dytë në këtë kohë pastrohet nga azoti i përthithur më parë. Pastaj pllakat ndryshojnë rolet.

Duke ndryshuar presionin dhe frekuencën e pastrimit të pllakave, është e mundur të merren vlera të ndryshme të përmbajtjes së oksigjenit në përzierjen dalëse. Përmbajtja maksimale e arritshme e oksigjenit është 95%, pjesa tjetër është argon. Argoni në lidhje me këtë lloj adsorbent sillet pothuajse si oksigjeni (d.m.th., ai nuk absorbohet), prandaj do të përmbahet në përzierjen e daljes në pothuajse të njëjtin proporcion me oksigjenin si në ajrin e hyrjes. Ky argon nuk ka asnjë efekt te zhytësi.

Bimët e këtij lloji nuk kërkojnë oksigjen nën presion të lartë, por janë komplekse dhe mjaft të shtrenjta për sa i përket përvetësimit dhe mirëmbajtjes; Efluenti duhet të pompohet në cilindra duke përdorur një kompresor të pastruar të përputhshëm me oksigjen ose pompë pneumatike (në foto).

12. Ndarja e membranës.

Kjo metodë bazohet në përdorimin e një membrane që, kur ajri i pastër kalon nëpër të, i kalon molekulat e oksigjenit më mirë se azoti. Përzierja e daljes pasurohet kështu me oksigjen dhe përqendrimi i oksigjenit përcaktohet nga rryma hyrëse. Vlera maksimale e arritshme e përmbajtjes së oksigjenit në sistemet e disponueshme komerciale është rreth 40%. E njëjta teknologji, nga rruga, përdoret për nxjerrjen e heliumit dhe në disa procese të tjera.

Ngjashëm me njësitë PSA, nuk ka nevojë të përdoret oksigjen me presion të lartë. Efluenti duhet të pompohet në cilindra duke përdorur një kompresor të pastruar ose pompë pneumatike të pajtueshme me oksigjen. Sistemet e membranës janë mjaft të besueshme dhe nuk kërkojnë shumë mirëmbajtje, me kusht që pastërtia e rrymës hyrëse të jetë e mjaftueshme.

gazet Arkivi

Një përzierje gazi e hidrogjenit dhe oksigjenit, nëse ato fraksionet masive 1 dhe 2 janë përkatësisht të barabarta ... parametrat që karakterizojnë individuale Vetitëgazi, dhe prandaj është... T=400 K. 8 KAPITULLI 1 THEMELE FIZIKE TË MEKANIKËS KAPITULLI 1 THEMELE FIZIKE TE MEKANIKES...