Плотность, теплопроводность, теплоемкость кислорода O2

Количество газа в баллоне

С этим вопросом сметчики сталкиваются постоянно, т.к. поставщики в накладных указывают количество то в литрах, то м3, то кг, а то и вообще в баллонах, при этом в смете как на зло стоит не та единица измерения, которая необходима. Предлагаем Вам подсказку как это рассчитывать.

Кислород газообразный технический Параметры и размеры кислородных баллонов можно посмотреть по ГОСТ 949-73 «Баллоны стальные малого и среднего для газов на Рр ≤ 19,7МПа». Наиболее популярными являются баллоны объемами 5, 10 и 40 литров.

По ГОСТ 5583-78 «Кислород газообразный технический и медицинский» (приложение 2), объем газообразного кислорода в баллоне (V) в кубических метрах при нормальных условиях вычисляют по формуле:

Vб — вместимость баллона, дм3;

K1 – коэффициент для определения объема кислорода в баллоне при нормальных условиях, вычисляемый по формуле

Р – давление газа в баллоне, измеренное манометром, кгс/см2;

0,968 – коэффициент для пересчета технических атмосфер (кгс/см2) в физические;

t – температура газа в баллоне, °С;

Z – коэффициент сжигаемости кислорода при температуре t.

Значения коэффициента К1 приведены в таблице 4, ГОСТ 5583-78.

Посчитаем объем кислорода в самом распространенном баллоне в строительстве: объемом 40л с рабочим давлением 14,7МПа (150кгс/см2). Коэффициент К1 определяем по таблице 4, ГОСТ 5583-78 при температуре 15°С:

V = 0,159 • 40 = 6,36м3

Вывод (для рассматриваемого случая): 1 баллон = 40л = 6,36м3

Пропан-бутан технический

Параметры и размеры кислородных баллонов для пропана, бутана и их смесей можно посмотреть по ГОСТ 15860-84. В настоящее время применяются четыре типа данных изделий, объемами 5, 12, 27 и 50 литров.

При нормальных атмосферных условиях и температуре 15°С плотность пропана в жидком состоянии составляет 510 кг/м3, а бутана 580 кг/м3. Пропана в газовом состоянии при атмосферном давлении и температуре 15°С равна 1,9 кг/м3, а бутана — 2,55 кг/м3. При нормальных атмосферных условиях и температуре 15°С из 1 кг жидкого бутана образуется 0,392 м3 газа, а из 1 кг пропана 0,526 м3.

Посчитаем вес пропанобутановой смеси в самом распространенном баллоне в строительстве: объемом 50 с максимальным давлением газа 1,6МПа. Доля пропана по ГОСТ 15860-84 должна быть не менее 60% (примечание 1 к табл.2):

0,05м3 • (510 • 0,6 580 •0,4) = 26,9кг

Но из-за ограничения давления газа 1,6МПа на стенки в баллон этого типа не заправляют более 21кг.

Посчитаем объем пропанобутановой смеси в газообразном состоянии:

21кг • (0,526 • 0,6 0,392 •0,4) = 9,93м3

Вывод (для рассматриваемого случая): 1 баллон = 50л = 21кг = 9,93м3

Ацетилен

Параметры и размеры баллонов для ацетилена можно посмотреть по ГОСТ 949-73 «Баллоны стальные малого и среднего для газов на Рр ≤ 19,7МПа». Наиболее популярными являются баллоны объемами 5, 10 и 40 литров. Корпус ацетиленового баллона отличается от корпуса кислородного баллона меньшим размером.

При давлении 1,0 МПа и температуре 20 °С в 40л баллоне вмещается 5 – 5,8 кг ацетилена по массе ( 4,6 – 5,3 м3 газа при температуре 20 °С и 760 мм.рт.ст.).

Приближенное количество ацетилена в баллоне (определяется взвешиванием) можно определить по формуле:

0,07– коэф., который учитывает количество ацетона в баллоне и растворимость ацетилена.

Е – водяной объем баллона в куб.дм;

Р – давление в баллоне, МПа (давлении 1,9 МПа (19,0 кгс/см2) при 20 °С по ГОСТ 5457-75 «Ацетилен растворенный и газообразный технический»);

0,1 – атмосферное давление в МПа;

Вес 1 м3 ацетилена при температуре 0°С и 760 мм.рт.ст. составляет – 1,17 кг.

Вес 1 куб.м ацетилена при температуре 20°С и 760 мм.рт.ст. составляет 1,09 кг.

Посчитаем объем ацетилена в баллоне объемом 40л с рабочим давлением 1,9МПа (19кгс/см2) при температуре 20°С:

Va = 0,07 • 40 • (1,9 – 0,1) = 5,04м3

Вес ацетилена в баллоне объемом 40л с рабочим давлением 1,9МПа (19кгс/см2) при температуре 20°С:

Вывод (для рассматриваемого случая): 1 баллон = 40л = 5,5кг = 5,04м3

Двуокись углерода (углекислота)

Углекислота (по ГОСТ 8050-85 «Двуокись углерода газообразная и жидкая») применяется как защитный газ для электросварочных работ. Состав смеси: СО2; Ar CO2 ; Ar CO2 O2. Еще производители могут маркировать ее как смесь MIX1 – MIX5.

Параметры и размеры баллонов для ацетилена можно посмотреть по ГОСТ 949-73 «Баллоны стальные малого и среднего для газов на Рр ≤ 19,7МПа». Наиболее популярными являются баллоны объемами 5, 10 и 40 литров.

При рабочем давлении углекислоты в баллоне 14,7 МПа (150 кгс/см2) коэффициент заполнения: 0,60 кг/л; при 9,8 МПа (100 кгс/см2) – 0,29 кг/л; при 12,25 МПа (125кгс/см2) – 0,47 кг/л.

Объемный вес углекислоты в газообразном состоянии равен 1.98 кг/м 3 , при нормальных условиях.

Посчитаем вес углекислоты в самом распространенном баллоне в строительстве: объемом 40л с рабочим давлением 14,7 МПа (150 кгс/см2).

Посчитаем объем углекислоты в газообразном состоянии:

24кг / 1,98 кг / м3 = 12,12м3

Вывод (для рассматриваемого случая): 1 баллон = 40л = 24кг = 12,12м3

Источник

Нахождение в природе

Накопление O

₂

в атмосфере Земли. Зелёный график — нижняя оценка уровня кислорода, красный — верхняя оценка.

1

. (3,85—2,45 млрд лет назад) — O

₂

не производился

2

. (2,45—1,85 млрд лет назад) O

₂

производился, но поглощался океаном и породами морского дна

3

. (1,85—0,85 млрд лет назад) O

₂

выходит из океана, но расходуется при окислении горных пород на суше и при образовании озонового слоя

4

. (0,85—0,54 млрд лет назад) все горные породы на суше окислены, начинается накопление O

₂

в атмосфере

5

. (0,54 млрд лет назад — по настоящее время) современный период, содержание O

₂

в атмосфере стабилизировалось

Кислород — самый распространённый в земной коре элемент, на его долю (в составе различных соединений, главным образом силикатов) приходится около 47 % массы твёрдой земной коры. Морские и пресные воды содержат огромное количество связанного кислорода — 85,82 % (по массе). Более 1500 соединений земной коры в своём составе содержат кислород.

В атмосфере содержание свободного кислорода составляет 20,95 % по объёму и 23,10 % по массе (около 1015 тонн). Однако до появления первых фотосинтезирующих микробов в архее 3,5 млрд лет назад, в атмосфере его практически не было. Свободный кислород в больших количествах начал появляться в палеопротерозое (3—2,3 млрд лет назад) в результате глобального изменения состава атмосферы (кислородной катастрофы).

Наличие большого количества растворённого и свободного кислорода в океанах и атмосфере привело к вымиранию большинства анаэробных организмов. Тем не менее, клеточное дыхание с помощью кислорода позволило аэробным организмам производить гораздо больше АТФ, чем анаэробным, сделав их доминирующими.

С начала кембрия 540 млн лет назад содержание кислорода колебалось от 15 % до 30 % по объёму. К концу каменноугольного периода (около 300 миллионов лет назад) его уровень достиг максимума в 35 % по объёму, который, возможно, способствовал большому размеру насекомых и земноводных в это время.

Основная часть кислорода на Земле выделяется фитопланктоном Мирового океана. Около 60 % кислорода от используемого живыми существами расходуется на процессы гниения и разложения, 80 % кислорода, производимого лесами, уходит на гниение и разложение растительности лесов.

Деятельность человека очень мало влияет на количество свободного кислорода в атмосфере. При нынешних темпах фотосинтеза понадобится около 2000 лет, чтобы восстановить весь кислород в атмосфере.

Кислород входит в состав многих органических веществ и присутствует во всех живых клетках. По числу атомов в живых клетках он составляет около 25 %, по массовой доле — около 65 %.

В 2022 году датские учёные доказали, что свободный кислород входил в состав атмосферы уже 3,8 млрд лет назад.

Предприятия черной металлургии

К числу основных предприятий черной металлургии относятся доменные печи, сталеплавильные цехи, прокатные станы. Одноэтажные здания, строящиеся для этой отрасли, оборудованы опорными мостовыми кранами технологического назначения, в том числе специальными.

Пролеты зданий 18 — 42 м, причем пролеты 18 и 24 м характерны для отдельно стоящих зданий подсобного назначения (ремонтных цехов, складов, подготовительных производств, насосных станций). Кроме этого, пролеты, равные 18 м (и менее), могут быть использованы во вставках подсобного назначения (ремонтных цехов, складов, подготовительных цехов и в травильных отделениях).

Наиболее распространены в отрасли пролеты 36, 30 и 39 м. Шаг колонн, как правило, 12 м, значительно реже 6 м, в трубных цехах — до 72 м. Высота этажа колеблется от 12 до 50 м (в конверторных цехах). Самыми повторяемыми являются высоты в пределах 25 м.

В качестве стропильных конструкций в основных производствах используются металлические фермы, в подсобных — железобетонные. Этот тип конструкций является оптимальным, так как позволяет размещать в своих габаритах различные виды коммуникаций (максимальный диаметр вентиляционных коробов 1250 мм), устраивать галереи, переходные мостики, сети водостоков и улучшить условия для проветривания верхней зоны помещения.

Грузоподъемность опорных мостовых кранов 5—450 т, подвесных кранов (в подсобных производствах) — до 5 т. Грузы из пролета в пролет передаются с помощью передаточных тележек или манипуляторов. В качестве напольных транспортных средств применяются электрокары грузоподъемностью до 300 т, автокары, мульдовые машины. Нагрузка на полы при использовании оборудования и транспортных средств составляет 20 т/м2

Для производства черной металлургии характерно наличие большой сети коммуникаций. Для прокладки электросетей и удаления грязной воды после смыва окалины широко используются подвальные этажи. Вентиляционное оборудование очень громоздкое и выносится в отдельные цехи.

Воздух подается в рабочую зону производственных помещений, а также для охлаждения и обдувки оборудования по специальным тоннелям. В отдельных случаях венткамеры размещаются в подвальных помещениях, под различными участками цехов. Вентиляционные короба иногда подвешиваются к фермам или подкрановым балкам

Ввиду специфических технологических требований основные производственные цехи часто имеют нетиповые конструктивные решения и соответственно неунифицированные привязки колонн к координационным осям. В качестве материала каркасов здания на 95% площадей используется металл, а для наружных ограждений — панели типа “сэндвич”.

Уклон кровли основных производственных цехов назначается в зависимости от используемых конструкций и обычно равен 1/15 или 1/10. В доменных и электросталеплавильных цехах для предотвращения накапливания пыли создаются крутоуклонные кровли. Отметки обрезов фундаментов заглублены и составляют 1,100 м. Наиболее приемлемая разрезка стен — вертикальная

Для одноэтажных зданий отрасли цветной металлургии наиболее часто применяются пролеты, равные 24, 30 и 36 м, реже— 48 м. Шаг колонн — 6м. Здания высотой 10,8, 12 и 18 м проектируются и строятся из железобетона, 40 м — из металла. Все здания многопролетные и имеют большие размеры в плане:

длина от 120—150 м до 400—500 м, ширина до 200 м. Пролеты до 24 м перекрываются железобетонными несущими конструкциями, большие пролеты — металлическими фермами и структурными конструкциями. Все здания оборудованы кранами. В качестве напольного транспорта используются автокары и автопогрузчики

На предприятиях применяются мощные системы вентиляции. Вентустановки размещаются на антресолях, во встройках, вставках (в электролитных цехах — вдоль всего блока), а также в отдельных цехах. Кратность воздухообмена в 1 ч. — 3 — 5 раз. Разводка вентиляционных каналов осуществляется в межферменном пространстве с сосредоточенной раздачей воздуха вниз из форсунок. При наличии в здании опорных мостовых кранов воздуховоды опускают в пространство между колоннами

В здании с типовыми конструктивными решениями привязка колонн крайних рядов к продольным координационным осям принимается нулевой или равной 250 мм, в остальных случаях размеры привязок имеют неунифицированные значения. Используется верхняя разводка коммуникаций.

Кровли в производствах отрасли проектируются малоуклонными и крутоуклонными (только в металлургическом производстве). Наружные стеновые ограждения выполняются из легких металлических конструкций с горизонтальной их разрезкой. Газовая среда в производственных помещениях в сочетании с высокими температурами агрессивно воздействует на строительные конструкции.

В этих условиях расширяется применение стойких к щелочным и кислотным воздействиям полимербетонных конструкций, из которых изготавливают подставки для ванн, где размещаются электролиты. Верх фундаментов каркасов зданий фиксируется на отметках —0,150 и — 0,350 м. Для наружных стен несущими служат цокольные панели, обработанные по низу высокомарочным цементным раствором

Промышленность строительных материалов

В основных производственных цехах одноэтажных зданий в промышленности строительных материалов пролеты равны 18 и 24 м. Наиболее повторяемый шаг колонн — 6 м, хотя оптимальное значение составляет 12 м. Чаще всего назначаются высоты помещений 6; 7,2; 10,8 и 12 м (последняя — для заводов сборного железобетона).

Все производственные здания отрасли многопролетные и оборудованы технологическими опорными мостовыми кранами грузоподъемностью 5…20 тс и реже монтажными подвесными кранами. Грузы передаются из пролета в пролет рельсовыми тележками и транспортерами. Напольными транспортными средствами служат автокары и электрокары

Насыщенность цехов инженерными коммуникациями определяется в основном кратностью воздухообмена в 1 ч. В производствах полимеров и керамики она составляет до 12 раз, в картоноделательном производстве и в производстве железобетонных изделий — до 5 раз.

Вентиляционное оборудование размещается в торцах зданий, реже в межферменном пространстве и в продольных многоэтажных вставках. Разводка воздуховодов выполняется в межферменном пространстве и далее опускается по стенам. В рабочую зону воздух подается только в печных отделениях

Пролеты, равные 18 м, перекрываются железобетонными балками, а 24-метровые — только фермами. Предусмотрена возможность использования в покрытиях железобетонных коробчатых настилов. Подвальные помещения устраиваются в насосных станциях, а также при организации щелевых пропарочных камер. Для несущих или самонесущих наружных стен целесообразна горизонтальная разрезка

Нагрузки на плиты перекрытий не превышают 2500 кгс/м2 и в основном составляют не более 2000 кгс/м2, включая эквивалентную нагрузку oт электропогрузчиков грузоподъемностью до 2,5 тс.В производствах применяются сетки колонн 6х6, 9х6 и 12х6 м.

В наибольшей степени предприятиям отрасли соответствует рамная схема каркаса в двух направлениях, не препятствующая любой расстановке технологического оборудования. Применяются здания со вставками в местах температурных швов. Площадь помещений в местах вставок используется по производственному назначению. Основное производство размещается в зданиях без вставок и имеет небольшие размеры в плане

Рыбная промышленность

В рыбной промышленности одноэтажными строятся холодильники, судоремонтные и рыбоперерабатывающие предприятия. Они оборудованы кранами технологического назначения: опорными мостовыми грузоподъемностью 5 тс и подвесными грузоподъемностью 3,2 и 5 тс. Здания отрасли проектируются двух- и трехпролетными.

Абсолютные значения пролетов 18 и 24 м, а высот помещений — 6 и 8,4 м. Шаг колонн равен 6 м.В 18-метровых пролетах используются железобетонные балки, в 24-метровых — структурные металлические конструкции и иногда железобетонные фермы. Оптимальными решениями для холодильников и рыбоперерабатывающих предприятий являются безбалочные конструкции покрытий. В качестве напольного транспорта применяются электрокары, с помощью которых грузы передаются из пролета в пролет

Рыбоперерабатывающие предприятия (в первую очередь, коптильные цехи) характеризуются большой насыщенностью коммуникациями, включая приточно-вытяжную вентиляцию. Вентиляционное оборудование размещается в зависимости от общей компоновки цехов и технологического оборудования на антресолях, покрытиях, на вторых этажах поперечных двухэтажных встроекРазводка воздуха через магистральные каналы осуществляется в межферменном пространстве.

Воздуховоды опускаются в рабочую зону в местах отсутствия крановых путей. Технологические коммуникации прокладываются по наружным и внутренним стенам или же подвешиваются к несущим конструкциям покрытия. В приямках и небольших подвальных помещениях размещаются электрические сети

Привязка колонн крайних рядов к продольным координационным осям должна быть единой как для одноэтажных, так и для многоэтажных зданий. Это обеспечивает их блокирование. Разрезка наружных стеновых панелей предусматривается в двух вариантах: вертикальная — для холодильников, горизонтальная — для всех остальных цехов отрасли

В рыбной промышленности к числу производств, которые могут размещаться в многоэтажных зданиях, относятся жестяно-баночные фабрики, судоремонтные заводы, рыбоперерабатывающие предприятия (включая холодильники)

Все здания проектируются и строятся с регулярным сочетанием высот этажей, равных 3,6; 4,2; 4,8 и 6,0 м. Оптимальное число этажей — 4…6. Подвесной транспорт имеет ограниченное применение и только на первых этажах. В качестве напольного транспорта используются электропогрузчики.

Состав воздуха

Вес 1 м 3 воздуха составляет 1,29 кг.

Можно ли доказать, что воздух имеет вес? Вполне. Если соорудить весы из обычного карандаша и двух воздушных шаров, закрепив конструкцию на нити, карандаш будет находиться в равновесии, поскольку вес двух накачанных шариков одинаков. Стоит проткнуть один из шаров, перевес окажется в сторону надутого шарика, потому как воздух из поврежденного шарика вышел наружу.

Причин разного веса несколько:

• чем выше поднимается воздух, тем более разряженным он становится, то есть высоко в горах, давление воздуха будет составлять не 1 кг на см 2 , а вполовину меньше, но и содержание необходимого для дыхания кислорода так же уменьшается ровно вполовину, что способно вызвать головокружение, тошноту и боль в ушах;
• содержание воды в воздухе.

В состав воздушной смеси входят:

1. Азот – 75,5% ;
2. Кислород – 23,15% ;
3. Аргон – 1,292% ;
4. Углекислый газ – 0,046% ;
5. Неон – 0,0014% ;
6. Метан – 0,000084% ;
7. Гелий – 0,000073% ;
8. Криптон – 0,003% ;
9. Водород – 0,00008% ;
10. Ксенон – 0,00004% .

Рассмотрим, что из себя представляют газы, которые формируют воздух?

Содержание азота в воздухе – 78% по объему и 75% по массе, то есть этот элемент доминирует в атмосфере, имеет звание одного из самых распространенных на Земле, и, кроме того, содержится и за пределами зоны обитания человека – на Уране, Нептуне и в межзвездных пространствах.

• белков;
• аминокислот;
• нуклеиновых кислот;
• хлорофилла;
• гемоглобина и др.

В среднем около 2% живой клетки составляют как раз атомы азота, что объясняет, зачем столько азота в воздухе в процентах объема и массы.Азот также является одним из инертных газов, добываемых из атмосферного воздуха. Из него синтезируют аммиак, используют для охлаждения и в других целях.

Таблица 4. гост 5583-78.

Температура – кипение – жидкий кислород

Температура кипения жидкого кислорода 182 9 С, аргона – 186 1 С. Из-за близости этих температур разделить их довольно сложно, однако, применяя многократную ректификацию, получают газ с содержанием 45 – 50 % аргона, 45 – 50 % кислорода и около 5 % азота.

Для освобождения аргона от кислорода применяют также цеолит – синтетический силикат алюминия и натрия, являющийся молекулярным ситом. Через поры цеолита молекулы кислорода проходят ( d – 2 8 А), а молекулы аргона задерживаются. Аргон получают также из отходов азотно-туковых заводов.

Аг применяется для световых реклам, как защитная среда. [1]Температура кипения жидкого кислорода при атмосферном давлении – 183 С, критическая температура кислорода равна – 119 С, а критическое давление 50 атм; плотность жидкого кислорода равна 1 13, и, таким образом, он тонет в воде, что легко демонстрировать. [3]

Температура кипения жидкого кислорода равна – 183 С, температура плавления – 219 С. Критическая температура для кислорода – 118 8 С и соответствующее ей критическое давление 49 7 атм. Вязкость жидкого кислорода ( концентрация 90 %) при температуре кипения составляет 0 189 спз, скрытая теплота испарения 1 632 ккал / моль, теплоемкость кислорода в интервале от – 173 до 25 С находится в пределах 7 0 – 6 9 пал / моль. При расчетах следуот учитывать затрату тепла на испарение кислорода и нагревание его паров до 18 С. [5]

При температуре кипения жидкого кислорода ( минус 183 С) – озон растворяется в кислороде, образуя однородную смесь. Растворы озона в жидком кислороде в концентрации до 25 % вполне стабильны и малочувствительны к воздействию внешних импульсов. Практически растворы такой концентрации могут безопасно транспортироваться и применяться в ракетных двигателях. [6]

При повышении температуры кипения жидкого кислорода величина ДГ между кислородом и азотом в конденсаторе уменьшается. [7]

Низкотемпературное разделение воздуха основано на различии температур кипения жидкого кислорода и азота. Предварительно воздух сжимается компрессорами с целью последующего расширения и охлаждения до низкой температуры, при которой воздух переходит в жидкое состояние.

Так как температура кипения жидкого азота ( – 195 8 С) ниже, чем температура кипения жидкого кислорода ( – 183 С), то жидкий воздух относительно скоро обогащается кислородом. [9]

Количества азота ( 1 % по весу) в жидком кисло роде принято, что растворы имеют температуру кипения жидкого кислорода 90 188 К, хотя температура кипения жидкого азота существенно ниже. [10]

Затем трубку устанавливали горизонтально над сосудом с жидким кислородом ( рис. 29) так, чтобы ее поверхность касалась зеркала жидкости и охлаждалась до температуры, близкой к температуре кипения жидкого кислорода . [12]

Температурная депрессия обусловлена тем, что давление внизу конденсатора становится больше, чем на поверхности кипящей жидкости, вследствие действия веса столбе жидкости. В результате температура кипения жидкого кислорода , которая возрастает с повышением давления, в нижних слоях будет больше, чем в верхних.

При понижении температуры прочность и твердость большинства неметаллических материалов возрастают, а пластичность и динамическая вязкость снижаются. Такие материалы как резина при температуре кипения жидкого кислорода становятся хрупкими и практически непригодными для работы в этих условиях.

Это же относится к большинству смазочных материалов, которые затвердевают и теряют антифрикционные свойства. При криогенных температурах пластичность большинства пластмасс снижается незначительно, поэтому их можно использовать для изготовления деталей и узлов криогенного оборудования. [15]

Технический кислород

Транспортирование и хранение кислорода

Кислород из воздуха получают на специальных кислородных заводах. Поэтому существенное значение приобретает транспортирование и хранение кислорода. Кислород обычно хранится и транспортируется в газообразном виде в стальных баллонах под давлением 150 ат.

(1- колпак; 2- вентиль; 3- кольцо; 4- горловина; 5- башмак)

Кислородный баллон (см рис.) представляет собой стальной цилиндр со сферическим днищем и горловиной для крепления запорного вентиля. На нижнюю часть баллона насаживают башмак, позволяющий ставить баллон вертикально. На горловине имеется кольцо с резьбой для навертывания защитного колпака.

Внутренняя коническая резьба горловины необходима для ввертывания вентиля. Баллоны изготовляют из стальных цельнотянутых труб углеродистой стали с пределом прочности не ниже 65 кГ/мм2, пределом текучести не ниже 38 кГ/мм2 и относительным удлинением не ниже 15%.

Кислородные баллоны изготовляют для разных целей, емкостью 0,4-50 л. В сварочной технике применяются главным образом баллоны емкостью 40 л. Такой баллон имеет наружный диаметр 219 мм, длину корпуса 1390 мм, толщину стенки 7 мм; весит баллон без кислорода около 60 кг. Вес баллона из углеродистой стали для рабочего давления 150 ат на 1 л емкости составляет 1,6-1,7 кг.

В последнее время начато освоение производства баллонов из легированных сталей, что дает возможность повысить рабочее давление баллонов и снизить их вес для той же емкости и рабочего давления. Чтобы избежать опасных ошибок при наполнении и использовании баллонов, их для разных газов окрашивают в различные цвета; кроме того, присоединительный штуцер запорного вентиля имеет различные размеры и устройство.

Кислородные баллоны окрашивают снаружи в голубой цвет и делают па них надпись черными буквами «Кислород». Через каждые пять лет кислородный баллон подвергают обязательному испытанию, что отмечается клеймом, насекаемым на верхней’ сферической части баллона. Производится также гидравлическое испытание на полуторное рабочее давление, т. е. на 225 ат

При нарушении правил обращения с баллоном, заполненным кислородом под давлением 150 ат, может произойти взрыв значительной разрушительной силы. Поэтому при обращении с кислородными баллонами необходимо строго соблюдать Установленные правила безопасности.

Обычно в цехе не должно находиться одновременно более десяти баллонов. В цехе баллоны должны прикрепляться хомутом или цепью к стене, колонне стойке и т. п. для устранения возможности падения. На территории завода баллоны нужно переносить на носилках или, лучше, перевозить на специальных тележках; переносить баллоны на руках запрещается.

Баллоны необходимо защищать от нагревания, например от печей, вызывающего опасное повышение давления газа в баллонах. При работах летом на открытом воздухе в солнечную погоду следует прикрывать кислородные баллоны мокрым брезентом. Нельзя допускать загрязнения баллона, в особенности его вентиля, маслами и жирами, которые самовозгораются в кислороде, что может привести к взрыву баллона.

Баллоны с кислородом должны храниться в специально отведенных отдельных складах. Транспортирование газообразного кислорода в баллонах обходится дорого. Нормальный баллон емкостью 40 л, весящий около 60 кг, вмещает 6000 л = 6 м3 кислорода, весящего всего 6 −1,3 = 7,8 кг, так что на вес полезного груза 7,8 кг приходится перевозить тару 60 кг, т. е. вес тары составляет 88 %, а полезного груза 12%.

Обращение с кислородом требует строгого соблюдения правил техники безопасности. Масла и жиры самовоспламеняются при взаимодействии с газообразным кислородом, который дает также взрывчатые смеси с горючими газами и парами. Пористые органические материалы — торф, дерево, ткани и пр., смоченные жидким кислородом образуют сильные взрывчатые вещества — оксиликвиты, специально применяемые для взрывных работ.

Вентиль кислородного баллона изготовляют из латуни. Присоединительный штуцер вентиля имеет правую трубную резьбу 3/4″. При хранении вентиль защищается предохранительным колпаком, который навертывают на наружное кольцо горловины.

Значение кислорода для газовой сварки

К газовой сварке относятся способы, при которых нагрев металла производится высокотемпературным газовым пламенем посредством специальных сварочных горелок. Для сварки многих металлов практически пригодно пламя с температурой не ниже 3000° С. В настоящее время для получения газосварочного пламени практически исключительно сжигают различные горючие в технически чистом кислороде.

Сжигание различных горючих в воздухе дает пламя со слишком низкой температурой (не выше 1800-2000° С), пригодное для сварки лишь самых легкоплавких металлов, например свинца. Низкая температура газовоздушного пламени и малая пригодность его для газовой сварки металлов объясняется большим содержанием в воздухе инертных газов, главным образом азота, не участвующих в процессе- горения и резко снижающих пирометрический эффект и температуру пламени.

При сжигании одного и того же горючего в воздухе и кислороде общий тепловой или калориметрический эффект реакции горения в обоих случаях практически одинаков, но температура пламени резко различна. Для обычных случаев сварки в промышленности применяется лишь пламя, получаемое сжиганием горючего в технически чистом кислороде. Газовоздушное пламя может иметь в сварочной технике очень ограниченное применение.

Технически чистый кислород является важнейшим газом в сварочной технике, для процессов газовой сварки и кислородной резки. Необходим он также и для других процессов, например в химической, металлургической и других отраслях промышленности и т. п. Для многих из этих производств не требуется высокая чистота применяемого кислорода и достаточен дешевый газ, с содержанием в нем кислорода только 50-90%. В сварочной технике применяется кислород высокой степени чистоты, во всяком случае не ниже 98,5%,

Способы производства технически чистого кислорода могут быть различны; промышленное значение имеют два способа получения: а) из воздуха — методом глубокого охлаждения; б) из воды — путем электролиза. В нашей промышленности применяется почти исключительно способ производства кислорода из воздуха, как более экономичный, при котором расходуется 0,5 — 1,6 кВт/ч электроэнергии на 1 м3 кислорода;

на получение 1 м3 кислорода путем электролиза воды с одновременным получением 2 м3 водорода требуется 10-12 кВт/ч. Получение кислорода способом электролиза воды может быть рентабельно лишь при одновременном использовании получаемого водорода. Производство кислорода из воздуха Атмосферный осушенный воздух представляет собой смесь, содержащую по объему кислорода 20,93 % и азота 78,03 %, остальное — аргон и другие инертные газы, углекислый газ и пр.

Содержание водяных паров в воздухе может меняться в широких пределах в зависимости от температуры и степени насыщения. Для получения технически чистого кислорода воздух подвергают глубокому охлаждению и сжижают (температура кипения жидкого воздуха при атмосферном давлении −194,5° С.)

Полученный жидкий воздух подвергают дробной перегонке или ректификации в ректификационных колоннах. Возможность успешной ректификации основывается на довольно значительной разности (около 13°) температур кипения жидких азота (-196° С) и кислорода (-183° С).

Воздух, засасываемый многоступенчатым компрессором, проходит сначала через воздушный фильтр, где очищается от пыли, затем проходит последовательно ступени компрессора. За каждой ступенью компрессора давление воздуха возрастает и доводится до 50-220 ат, в зависимости от системы установки и стадии производства.

После каждой ступени компрессора воздух проходит влагоотделитель, где отделяется вода, конденсирующаяся при сжатии воздуха, и: водяной холодильник, охлаждающий воздух и отнимающий тепло, образующееся при сжатии. Для поглощения углекислоты из воздуха включается аппарат — декарбонизатор, заполняемый водным раствором едкого натра.

Сжатый воздух из компрессора проходит осушительную батарею из баллонов, заполненных кусковым едким натром, поглощающим влагу и остатки углекислоты. Полное удаление влаги и углекислоты из воздуха имеет существенное значение, так как замерзающие при низких температурах вода и углекислота забивают трубки кислородного аппарата и приходится останавливать установку для оттаивания и продувки.

Пройдя осушительную батарею, сжатый воздух поступает в так называемый кислородный аппарат, где происходит охлаждение и сжижение воздуха и его ректификация с разделением на кислород и азот. Газообразный азот чистотой 96-98% обычно не используется и из теплообменника выпускается в атмосферу.

Кислород направляется в газгольдер и подается для наполнения кислородных баллонов под давлением до 165 ат; 1 м3 кислорода при 760 мм рт. ст. и 0° С весит 1,43 кг, и при 20° С 1,31 кг; 1 л жидкого кислорода весит 1,13 кг и, испаряясь, образует 0,79 м3 газообразного кислорода при 0° С и 760 мм рт.ст.;

1 кг жидкого кислорода занимает объем 0,885 л и, испаряясь, образует 0,70 м3 газообразного кислорода при 0° С и 760 мм рт,.ст. По ГОСТу 5583-58 технический кислород для газопламенной обработки металлов выпускается трех сортов; высший сорт, с чистотой не ниже 99,5%;

1-й сорт, не ниже 99,2% и 2-й сорт, не ниже 98,5 % кислорода по объему. Значительный экономический интерес представляет доставка кислорода с кислородного завода потребителям в жидком виде, при котором вес тары составляет около 50% общего веса груза; при том же весе перевозимого груза доставляется жидкого кислорода в 5 раз больше, чем при перевозке его в газообразном виде.

Для возможности использования жидкого кислорода необходимы: 1) транспортный танк для перевозки жидкого кислорода, установленный на автомашине, обычно принадлежащий кислородному заводу; 2) газификатор, служащий для превращения жидкого кислорода в газообразный и устанавливаемый обычно у потребителя кислорода.

Транспортный танк для перевозки жидкого кислорода в основном представляет собой шар из листовой латуни, заключенный в стальной кожух; пространство между шаром и кожухом заполнено теплоизоляционным материалом — порошкообразной углекислой магнезией. Жидкий кислород заливают в танк через приемно-спускной вентиль, заполняя латунный шар.

Отбор кислорода из него производится через гибкий шланг, присоединенный к вентилю. Так как окружающая температура воздуха всегда выше критической температуры кислорода, то жидкий кислород неизбежно испаряется в окружающую атмосферу. При хорошем состоянии теплоизоляции танка эта потеря может составлять до 0,5% в час.

На случай повышения давления танк снабжен предохранительным клапаном. Потребители жидкого кислорода должны иметь газификаторы. Кислородные газификаторы разделяются на стационарные и переносные, а также: а) низкого давления, или холодные, подающие кислород в распределительную трубопроводную сеть при давлении до 15 am, и б) высокого давления, или теплые, дающие кислород для наполнения баллонов под давлением 150-165 am.

Наиболее распространен на наших заводах стандартный стационарный холодный газификатор емкостью 1000 л жидкого или 800 м3 газообразного кислорода. Газификатор устанавливают в отдельном помещении. Он состоит из толстостенного стального шара, внутри которого помещен тонкостенный латунный шар для жидкого кислорода.

Шар газификатора находится в кожухе; пространство между кожухом и шаром заполняют магнезией, как в кислородных танках. Наполняется газификатор жидким кислородом из транспортного танка через вентиль и гибкий шланг. Из газификатора жидкий кислород поступает в змеевик испарителя, и оттуда газообразный кислород направляется в сеть кислородных трубопроводов. Для выравнивания колебаний давления приключают ресивер (реципиент) емкостью около 10 м3.

Дополнительная информация:

Химические свойства

Сильный окислитель, самый активный неметалл после фтора, образует бинарные соединения (оксиды) со всеми элементами, кроме гелия, неона, аргона. Наиболее распространённая степень окисления −2. Как правило, реакция окисления протекает с выделением тепла и ускоряется при повышении температуры (см. Горение). Пример реакций, протекающих при комнатной температуре:

 4Li O₂ → 2Li₂O

 2Sr O₂ → 2SrO

Окисляет соединения, которые содержат элементы с не максимальной степенью окисления:

 2NO O₂ → 2NO₂↑

Окисляет большинство органических соединений в реакциях горения:

 2C₆H₆ 15O₂ → 12CO₂ 6H₂O

 CH₃CH₂OH 3O₂ → 2CO₂ 3H₂O

При определённых условиях можно провести мягкое окисление органического соединения:

 CH₃CH₂OH O₂ → CH₃COOH H₂O

Кислород реагирует непосредственно (при нормальных условиях, при нагревании и/или в присутствии катализаторов) со всеми простыми веществами, кроме Au и инертных газов (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn); реакции с галогенами происходят под воздействием электрического разряда или ультрафиолета.

Кислород образует пероксиды со степенью окисления атома кислорода, формально равной −1.

 2Na O₂ → Na₂O₂

 2BaO O₂ → 2BaO₂

 H₂ O₂ → H₂O₂

 Na₂O₂ O₂ → 2NaO₂

 K O₂ → KO₂

 3KOH 3O₃ → 2KO₃ KOH ∗ H₂O 2O₂↑

 PtF₆ O₂ → O₂PtF₆

В этой реакции, кислород проявляет восстановительные свойства.

Хлебозаводы, прирельсовые базы хранения, кондитерские фабрики, заводы картофелепродуктов, фабрики пищеконцентратов, консервные заводы

Для одноэтажных зданий хлебозаводов, прирельсовых баз хранения, кондитерских фабрик, заводов картофелепродуктов характерны небольшие пролеты (12, 18 м) и шаг колонн. Прирельсовые базы хранения проектируются двухпролетными, а хлебозаводы — четырехпролетными с сетками колонн 6х6, 9х6 и 12х6 м. Наиболее предпочтительны квадратные сетки колонн, равные 9х9 и 12х12 м

Все проектируемые здания бескрановые. Напольным транспортом служат автопогрузчики, электропогрузчики. Несущими стропильными конструкциями зданий являются железобетонные фермы и балки. Наружные стеновые панели из железобетона предусматривают только горизонтальную разрезку, хотя предпочтительнее вертикальная

Производства отрасли характеризуются большой насыщенностью инженерными и технологическими коммуникациями (сахаропроводы и мукопроводы), которые требуют постоянного осмотра. Имеется также разветвленная сеть воздуховодов приточно-вытяжной вентиляции с подачей воздуха в рабочую зону.

Подвальные помещения используются в качестве складов продукции и насосных станций. Все подсобные помещения (в том числе и для размещения вентиляционного оборудования) на предприятиях отрасли блокируются, и в зависимости от мощности производств, выносятся иногда в отдельно стоящие или пристроенные корпуса

На долю многоэтажных зданий при проектировании и строительстве хлебозаводов, кондитерских фабрик, фабрик пищеконцентратов и консервных заводов приходится 80% всех площадейЗдания имеют регулярное сочетание высот этажей 4,8 и 6,0 м (6,0 м только на хлебозаводах).

Нагрузки на ригели перекрытий находятся в пределах 1000…1500 кгс/м2, достигая в отдельных случаях 2500 кгс/м2.В практике проектирования и строительства предприятий отрасли используются трапециевидные или тавровые ригели, рамная или связевая схема каркасов. Сетки колонн в зданиях отрасли — 6х6 м, реже — 9х6 м

Одним из требований технологии производства является наличие гладких поверхностей потолка, что достигается применением многопустотных плит.В качестве транспортных средств на перекрытиях используются электрокары грузоподъемностью до 1 тс. Вставки в местах температурных швов не мешают производственному процессу в цехах

Электротехническая промышленность

Характеризуется большим числом различных производств, выпускающих оборудование, изделия и материалы, необходимые для производства, преобразования и потребления электрической энергии. Предприятия отрасли включают цехи основного производства (литейные, заготовительные, механические, сборочные, сушильно-пропиточные, гальванические, окрасочные) и подсобные (складские, деревоотделочные, ремонтные, инструментальные)

Одноэтажные здания отрасли блокируются, как правило, в корпусах площадью 10 — 40 тыс. м2. Сетки колонн в таких зданиях 18×12 и 24×12 м, высоты этажа 7,2 и 8,4 м. Большинство зданий оборудовано подвесными кранами общего назначения грузоподъемностью до 5 т и подвесными конвейерами.

Стропильными конструкциями являются железобетонные сегментные и безраскосные фермы, позволяющие использовать 30 — 50% межферменного пространства для прокладки приточных и вытяжных систем вентиляции диаметром 500 — 1600 ммВ электротехнической промышленности доля многоэтажных производственных зданий составляет около 40%.

B многоэтажных зданиях с числом этажей три и более располагаются производства легких и малогабаритных изделий (микроэлектродвигателей, низковольтной аппаратуры, полупроводниковых вентилей, светотехнического оборудования, источников света и др.) при эквивалентной нагрузке от оборудования на ригели 1000 — 2000 кгс/м2.

Большинство зданий отрасли проектируется и строится с регулярным сочетанием высот этажей, регламентируемым действующими стандартами. При нерегулярном сочетании высота первого этажа всегда равна 7,2 м. При необходимости увеличить высоту первого этажа до 8,4 м такие производства размещаются в одноэтажных зданиях.

Максимальная длина зданий не превышает 120 м. При устройстве температурных швов вставки не делаются, так как при этом неэкономично компонуются технологические линии.В тяжелом машиностроении в одноэтажных зданиях размещаются штамповочные, окрасочные, сборочные и литейные цехи.

Здания оборудуются опорными мостовыми кранами грузоподъемностью 20 —30 т (максимум 50 т). Оптимальный пролет зданий 24 м при шаге колонн по крайним рядам 6 м и по средним рядам — 12 м. Все здания многопролетные (три и более) и имеют высоты 10,8 (наиболее повторяемая), 12, 14,4 м.

В качестве напольного транспорта используются погрузчики, автокары, конвейеры. Производства отрасли насыщены различными коммуникациями, которые размещаются вдоль цехов, в подпольных каналах или в межферменном пространстве. В практике проектирования предприятий тяжелого машиностроения подвалы специально не устраивают, но если позволяют условия рельефа местности, гаражи и склады выполняют заглубленными. Под оборудование используются приямки, размеры их для насосных станций и станций нейтрализации составляют 9×6 и 12×6 м

Основным материалом каркасов зданий является сборный железобетон. Легкие металлические конструкции применяются сравнительно редко из-за недостаточной приспособленности к технологическим требованиям по условиям организации систем вентиляции, разрушения от коррозии, по числу комплектуемых пролетов.

В наружных ограждающих конструкциях используются горизонтальная и вертикальная разрезки. Устройство цокольных панелей себя не оправдывает, так как в них часто появляются трещины. При отсутствии на местах строительства жестких утеплителей на малоуклонных кровлях образуются лужи, поэтому необходимы кровли с более крутыми уклонами.

Вентиляционное оборудование располагается обычно во встройках в торцах зданий. Используются и продольные двухэтажные вставки, в которых вентоборудование размещается на втором этаже. При проведении реконструкций предприятий вентоборудование размещается на свободных площадях

Значительную часть многоэтажных зданий составляют литейные цехи со стальным каркасом. В этих цехах применяют опорные мостовые краны технологического назначения грузоподъемностью до 10 т, на перекрытиях используют электрокары и конвейеры.Наиболее повторяемая высота этажа зданий в отрасли составляет 7,2 м.

Все сочетания высот этажей регулярные. Для многих производств и, в частности, для литейных цехов, требуется увеличение высоты первого этажа до 8,4 м.Особенно целесообразна рамная схема каркаса зданий в двух направлениях. Связи мешают расстановке как отдельного оборудования, так и технологических линий.

В одноэтажных зданиях электронной промышленности используются подвесные и опорные мостовые краны технологического назначения. Грузы транспортируются из пролета в пролет рельсовыми тележками в торцах пролетов. Напольными транспортными средствами служат электрокары.

Производственные здания в основном многопролетные, складские и подсобные — однопролетные.Наиболее целесообразным, с точки зрения компоновки технологического оборудования, является 24-метровый пролет зданий. Иногда используется сетка колонн 18×12 м.

Самой повторяемой является высота этажа 7,2 м, реже 6 и 8,4 м. Пролеты 18 м перекрываются балками, пролеты 24 м — фермами (при отсутствии типовых балок). На некоторых объектах применяются такие рациональные конструкции покрытия, как оболочки и коробчатые настилы на пролет 18 м.

При проектировании зданий электронной промышленности подвалы обычно не предусматриваются. Цокольные панели используются в проектах (с изменением соответственно отметок обреза фундаментов) для тех районов, где эти конструкции изготавливаются.Вентиляционное оборудование, обеспечивающее в 1 ч кратность воздухообмена 2 — 10 раз (иногда 15 раз), устанавливается на антресолях.

Многоэтажные вставки для него используются редко, так как здания имеют малую протяженность. В зданиях, оборудованных кранами, «чистые» производства не размещаются. При наличии же таких производств подача кондиционированного воздуха осуществляется через подвесной потолок. Технологическое оборудование в электронной промышленности заменяется каждые 5 — 6 лет

Многоэтажные производственные здания в электронной промышленности занимают до 50% всех площадей, 55 — 60% из них приходится па бескрановые здания с укрупненной сеткой колонн верхнего этажа. Однако доля таких зданий сокращается из-за сложности монтажа тяжелых 18- и 24-метровых стропильных конструкций. Кроме того, 24-метровый пролет плохо корреспондируется с набором пролетов в нижних этажах

Высота этажа производственных зданий в отрасли, как правило, 4,8 м и реже 6,0 м.Нагрузка на плиты перекрытий — до 600 кгс/м2. оптимальная сетка колонн — 12×6 м. В перспективе предполагается использовать сетки колонн 12×12 м с обеспечением гибкости расположения технологических линий, возводить здания с техническими этажамиПодъемно-транспортными средствами па перекрытиях являются электрокары, подвесные краны и тали.