- Автомобильная перевозка кислорода
- История открытия
- Компонент ракетного топлива
- Меры безопасности при работе с жидким кислородом
- Нахождение в природе
- Прокладки редуктора кислород
- Расчет параметров установки
- Свойства криогенных жидкостей при криогенных температурах. гелий, водород, неон, азот, аргон, кислород — таблицы
- Сферы применения кислорода
- Термостойкая прокладка для фланцевого соединения гост р 52376-2005
- Физические свойства
- Химические свойства
Автомобильная перевозка кислорода
Основные требования, предъявляемые к оборудованию и комплектации автотранспорта, предназначенного для перевозки опасных грузов, прописаны в ДОПОГ.
- Все тягачи и прицепы обязаны иметь действующее свидетельство о допуске к перевозке опасных веществ, дважды в год проходят техосмотр, в ходе которого получают диагностическую карту о пригодности и возможности дальнейшего использования.
- Автотранспортные средства, предназначенные для транспортировки грузов повышенной опасности, в том числе легковоспламеняющихся сжиженных газов в цистернах под давлением, должны быть включены в Реестр категорированных объектов транспортной инфраструктуры и средств Федерального дорожного агентства.
- Согласно приказу Минтранса №20 автомобили, перевозящие опасные грузы должны иметь в оснащении аппаратуру спутниковой навигации (GPS или ГЛОНАСС), тахографы.
- Обязательно проходят предрейсовый и послерейсовый техосмотр.
- Дополнительно транспортное средство для перевозки горючих газов должно иметь защиту топливного бака, установленные проблесковые маячки оранжевого цвета, дополнительные фонари (оранжевые) с автономным питанием и защитным кожухом;
- обязательно наличие противооткатных устройств.
Автомобиль и прицеп обязательно маркируются соответствующими знаками опасности:
- Впереди на тягаче обязательно крепится информационная табличка оранжевого цвета, содержащая вверху идентификационный номер опасности – 225, внизу – порядковый номер ООН 1073 (жидкий кислород);
- сзади на цистерне помещается аналогичная табличка и знак опасности согласно правилам маркировки: ромб оранжевого цвета, вверху — пламя над окружностью, внизу номер класса — 2;
- при транспортировке баллонов с газом в кузове автомобиля, прицепе, контейнере дополнительно табличка ромб с символом газового баллона.
Экипаж транспортного средства должен пройти обучение, быть аттестован по программе ДОПОГ для соответствующего класса опасных грузов, о чем свидетельствует наличие удостоверения.
При транспортировке криогенных веществ, водителям требуется дополнительная экипировка: криогенные перчатки, антистатическая одежда, специальная обувь, каска, наушники, очки.
История открытия
Официально считается, что кислород был открыт английским химиком Джозефом Пристли 1 августа 1774 года путём разложения оксида ртути в герметично закрытом сосуде (Пристли направлял на это соединение солнечные лучи с помощью мощной линзы).2HgO →ot 2Hg O2↑
Однако Пристли первоначально не понял, что открыл новое простое вещество, он считал, что выделил одну из составных частей воздуха (и назвал этот газ «дефлогистированным воздухом»). О своём открытии Пристли сообщил выдающемуся французскому химику Антуану Лавуазье.
Несколькими годами ранее (в 1771 году) кислород получил шведский химик Карл Шееле. Он прокаливал селитру с серной кислотой и затем разлагал получившийся оксид азота. Шееле назвал этот газ «огненным воздухом» и описал своё открытие в изданной в 1777 году книге (именно потому, что книга опубликована позже, чем сообщил о своём открытии Пристли, последний и считается первооткрывателем кислорода). Шееле также сообщил о своём опыте Лавуазье.
Важным этапом, который способствовал открытию кислорода, были работы французского химика Пьера Байена, который опубликовал работы по окислению ртути и последующему разложению её оксида.
Наконец, окончательно разобрался в природе полученного газа А. Лавуазье, воспользовавшийся информацией от Пристли и Шееле. Его работа имела громадное значение, потому что благодаря ей была ниспровергнута господствовавшая в то время и тормозившая развитие химии флогистонная теория.
Лавуазье провёл опыт по сжиганию различных веществ и опроверг теорию флогистона, опубликовав результаты по весу сожжённых элементов. Вес золы превышал первоначальный вес элемента, что дало Лавуазье право утверждать, что при горении происходит химическая реакция (окисление) вещества, в связи с этим масса исходного вещества увеличивается, что опровергает теорию флогистона.
Таким образом, заслугу открытия кислорода фактически делят между собой Пристли, Шееле и Лавуазье.
Компонент ракетного топлива
Жидкий кислород является широко распространённым окислительным компонентом ракетного топлива, обычно в сочетании с ним используют керосин. Использование кислорода обусловлено высоким удельным импульсом, который получается при применении этого окислителя в ракетных двигателях.
Кислород — самый дешёвый из применяемых компонентов ракетных топлив. Первое применение имело место в германской БРФау-2, позднее в американских БР «Редстоун» и РН «Атлас», а также в советской МБРР-7.
Жидкий кислород активно использовался в ранних МБР, но в более поздних образцах этих ракет его не применяют из-за очень низкой температуры и необходимости регулярной дозаправки для компенсации выкипания окислителя, что затрудняет быстрый запуск. Многие современные ЖРД используют ЖК в качестве окислителя, например РД-180, RS-25.
Меры безопасности при работе с жидким кислородом
- Кислород — не ядовит, но при работе с ним должны применяться защитные средства, предохраняющие от возможного обморожения: летом — хлопчатобумажный комбинезон, рукавицы, кожаные сапоги, очки; зимой — валенки, подшитые кожей, тёплые рукавицы, очки.
- Кислород — весьма пожароопасен и даже взрывоопасен при соприкосновении с органическими веществами при наличии даже небольшого теплового импульса. Едва тлеющий на воздухе тепловой очаг разгорается ярким пламенем в атмосфере кислорода. Известны трагические последствия курения на месте недавнего пролива жидкого кислорода на почву. Для воспламенения таких материалов, как паронит, резина, хлопчатобумажная ткань, полиэтилен и др. в атмосфере кислорода достаточно нагрева их всего до 200—300°С. Даже резкое сжатие органического материала, пропитанного кислородом (например, при падении тяжелого предмета на асфальт, облитый жидким кислородом), может вызвать возгорание и взрыв. При соприкосновении с маслами кислород может образовывать с некоторыми их компонентами активные эндотермичные перекисные соединения, накопление которых может приводить к взрыву, поэтому контакт кислорода с такими веществами в любых вариантах, работа в промасленной одежде, замасленными руками или приспособлениями недопустима. По окончании работ в контакте с жидким или газообразным кислородом запрещается ранее, чем через 20—30 минут подходить к открытому огню, закуривать и тому подобное, так как кислород длительное время удерживается в складках одежды, волосах, что при наличии огня создает пожарную опасность.
- Сварочные и ремонтные работы в ёмкостях и помещениях, где хранится жидкий кислород, должны производиться только после двух-трёхчасового проветривания их тёплым воздухом (70—80°С). Перед заливкой кислорода в новую ёмкость последняя обезжиривается.
- При перекачке жидкого кислорода производится предварительное «захолаживание» системы малым расходом продукта. Без этого в «горячей» системе образуется сильный поток газифицированного кислорода, который при наличии резких поворотов и перепадов давления на элементах системы (вентили и тому подобное) может вызвать возгорание металла.
Нахождение в природе
Накопление O2 в атмосфере Земли. Зелёный график — нижняя оценка уровня кислорода, красный — верхняя оценка. 1
. (3,85—2,45 млрд лет назад) — O2 не производился
2
. (2,45—1,85 млрд лет назад) O2 производился, но поглощался океаном и породами морского дна
3
. (1,85—0,85 млрд лет назад) O2 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 O2 в атмосфере
5
. (0,54 млрд лет назад — по настоящее время) современный период, содержание O2 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 2020 году датские учёные доказали, что свободный кислород входил в состав атмосферы уже 3,8 млрд лет назад.
Прокладки редуктора кислород
Сам делаю из полиэтилена, знаю что так делать нельзя и никому, так делать не советую. Есть два варианта, что бы ни о чём не переживать. Когда-то только так и делал, потом пофигизм преодолел здравый смысл. Паронит потолще, и две просечки или вырубки, прокладка делается за два удара. Второй, медная прокладка, толщиной три миллиметра где-то, может толще. Сейчас скажут что надо каждый раз отжигать, не надо. Надо только проверять что бы на привалочной части вентиля не было глубоких забоин. Их легко убрать личневым напильником, про чистоту Вы и сами понимаете. И тянуть со всей богатырской силы тоже не надо, медь легко раздавить.
По штатному материалу прокладки. В книжке он назван фиброй (Соколов. Газовая сварка и резка металлов) Когда-то давно обзывали эти прокладки косточковыми, почему никто объяснить не мог.
§
Значится выяснил на заводе БАМЗ: прокладки можно использовать(все обезжиренные есно) из полиамида ПА 6, фторопласта 4, фибры кислородоустойчивой(не электроизоляционной). Фторопласт можно любой(но Ф4 помякше, а Ф3 типа не продавить гайкой). Резину тоже вроде можно вполне, т.к. мембрана в редукторах таки РЕЗИНОВАЯ 🙂 Про кожу не сказали ничё — не смогли. Кста.. на клапанах вентилей раньше использовали медные прокладки, а ща поликарбонатныи.
Так шаа, вариантов иметь прокладки для редуктора полно. всё доступно. В мазазинах оне есть по цене 14-16р/шт
ЗЫ редуктор грят луче отдавать в ремонт случ что в соответствующие организации. самопальный ремонт возлагает всю ответственность за последствия исключительно на самопальщика.
Расчет параметров установки
Баланс установки.
,
где плотность воздуха при нормальных условиях[*],
плотность азота при нормальных условиях,
плотность кислорода при нормальных условиях,
адиабатный перепад в детандере,
адиабатный КПД детандера[9],
теплоприток из окружающей среды, задается по производительности установки[9],
теплоприток к блоку комплексной очистки и осушки, задается по производительности установки[9],
разность температур на теплом конце теплообменника — ожижителя,
теплоемкость азота при и .
кДж/кг,
кДж/кг,
кДж/кг,
Из выражения определяется энтальпия точки [1],
где 492,99 кДж/кг,
, где
кДж/кг;
* — здесь и далее все теплофизические свойства веществ находятся по данным, приведенным в [7].
кДж/(кг·К);
кДж/(кг·К);
кДж/кг;
кДж/(кг·К).
кДж/кг
кДж/кг кДж/кг.
энтальпия газообразного кислорода при и
кДж/кг,
кДж/кг,
энтальпия жидкого кислорода при и
температура жидкого кислорода заданной концентрации при выходе из испарителя.
93,5 К,
кДж/кг,
кДж/кг,
Из основного баланса установки выражается — доля воздуха, идущего на расширение в турбодетандер:
= 0,564 кг/кг.
Баланс переохладителя азотной флегмы.
,
где — теплоемкость азотной флегмы при и
изменение температуры азотной флегмы при прохождении ее через переохладитель,
плотность азотной флегмы при нормальных условиях,
кДж/кг,
кДж/кг — К.
Баланс переохладителя кубовой жидкости
,
где — теплоемкость кубовой жидкости при и
— теплоемкость кислорода при нормальных условиях,
изменение температуры кубовой жидкости при прохождении ее через переохладитель,
плотность кубовой жидкости при нормальных условиях,
кДж/кг,
кДж/кг — К.
Баланс переохладителя жидкого кислорода
,
изменение температуры жидкого кислорода при прохождении ее через переохладитель,
Из баланса переохладителя жидкого кислорода находим :
, где
;
;
— степень сухости кубовой жидкости.
кДж/кг.
Баланс теплообменника-ожижителя
,
где кДж/кг,
Из баланса теплообменника-ожижителя находим :
кДж/кг — К.
Баланс основного теплообменного аппарата
.
Из баланса основного теплообменного аппарата находим :
кДж/кг — К.
Баланс смешения.
кДж/кг.
Проверка степени сухости
, где
;
.
Полученная степень сухости отличается от принятой в процессе расчета ректификации на 0,6%.
Нахождение недостающих параметров узловых точек.
Найдем параметры точки 2D из уравнения степени сухости, задаваемой в термодинамическом расчете верхней колонны:
, где
;
;
— степень сухости азотной флегмы.
— К.
кДж/кг.
—
Проверка основного теплообменника на работоспособность.
Для проверки строятся температурные кривые.
,
,
,
,
Таблица 2
, кДж/кг | , кДж/кг | ТВ, К | ТН, К | , К | 1/ | |
0-0 | 492,99 | 515,32 | 280 | 258,3 | — | — |
1-1 | 464,274 | 497,806 | 259 | 241,6 | 19,5 | 0,051 |
2-2 | 435,558 | 480,292 | 239,3 | 224,8 | 16 | 0,063 |
3-3 | 406,842 | 462,778 | 220,9 | 207,9 | 13,5 | 0,074 |
4-4 | 378,126 | 445,264 | 204,1 | 191,2 | 12,5 | 0,08 |
5-5 | 349,41 | 427,75 | 188,3 | 174,4 | 13 | 0,076 |
6-6 | 320,694 | 410,236 | 173,4 | 157,7 | 15 | 0,067 |
7-7 | 291,978 | 392,722 | 158,8 | 141 | 16,5 | 0,061 |
8-8 | 263,262 | 375,208 | 144,1 | 124,4 | 18 | 0,056 |
9-9 | 234,546 | 357,694 | 129,2 | 107,9 | 20,5 | 0,049 |
10-10 | 205,83 | 340,18 | 114 | 91,8 | 22 | 0,045 |
Свойства криогенных жидкостей при криогенных температурах. гелий, водород, неон, азот, аргон, кислород — таблицы
Таблица 1 Температуры кипения жидких хладагентов (при нормальном давлении)
Таблица 2 Справочно — состав сухого атмосферного воздуха
| Компонент | Объемная доля | Азот, кислород, аргон, неон, криптон, ксенон – это основные продукты разделения воздуха, извлекаемые из него в промышленных масштабах методами низкотемпературной ректификации и сорбции. В таблице 1.2 приведены объемные доли различных компонентов сухого воздуха у поверхности Земли. Несмотря на большое разнообразие возможных жидких хладагентов, в научной практике в основном применяются жидкий гелий и жидкий азот. Водород и кислород чрезвычайно взрывоопасны, а жидкие инертные газы не позволяют получать достаточно низкие температуры (таблица 1). В области температур около 70-100К с успехом используется жидкий азот как безопасный и относительно дешевый хладагент (объемная доля в сухом атмосферном воздухе составляет примерно 78 % ). Для получения температур ниже 70К, как правило, используют гелий. Гелий имеет два устойчивых изотопа – 3Не и 4Не. Оба изотопа гелия инертны. Основным источником 4Не является природный газ, в котором его содержание может достигать 1-2 %. Обычно промышленной переработке для извлечения 4Не, заключающейся в последовательной очистке исходного сырья, подвергают природный газ с содержанием гелия более 0,2 %. Доля легкого изотопа 3Не в 4Не обычно составляет 10-4 – 10-5 %, поэтому 3Не получают при радиоактивном распаде трития, образующегося в ядерных реакторах. Поэтому когда говорят о гелии или жидком гелии, подразумевают 3Не, если это не оговорено особо. Жидкий гелий 3Не используется в низкотемпературных устройствах, рассчитанных на работу при температуре ниже 1К. |
| Азот N2 | 78,09 | |
| Кислород O2 | 20,95 | |
| Аргон Ar | 0,93 | |
| Оксид углерода CO2 | 0,03 | |
| Неон Ne | 1810-4 | |
| Гелий He | 5,24×10-4 | |
| Углеводороды | 2,03×10-4 | |
| Метан СН4 | 1,5×10-4 | |
| Криптон Kr | 1,14×10-4 | |
| Водород H2 | 0,5×10-4 | |
| Оксид азота N2O | 0,5×10-4 | |
| Ксенон Xe | 0,08×10-4 | |
| Озон O3 | 0,01×10-4 | |
| Радон Rn | 6,0×10-18 |
Все вещества, используемые в качестве хладагентов, не имеют цвета и запаха ни в жидком, ни в газообразном состоянии. Они не обладают магнитными свойствами и при обычных условиях не проводят электрический ток. В табл. 3 приведены основные характеристики наиболее распространенных хладагентов – азота и гелия.
Таблица 3 Физические параметры жидкого и газообразного азота и гелия
| Параметр, свойство | Азот | Гелий | ||
| Температура кипения, К | 77,36 | 4,224 | ||
| Критическая точка |
| |||
| Тройная точка |
|
| ||
| Отношение разницы энтальпий газа при Т=300К и Т=4,2К к теплоте парообразования, Δi/r | 1,2 | 70 | ||
| ||||
| Диэлектрическая постоянная жидкости | 1,434 | 1,049 | ||
| Газ при нормальных условиях (t= 0 °C, p=101,325кПа) | ||||
| ||||
| ||||
Обратим внимание на ряд важных моментов: — жидкий гелий намного легче азота (плотности различаются почти в 6,5 раз); — жидкий гелий имеет очень низкую удельную теплоту парообразования r = 20,2Дж/г, в то время как для азота r = 197,6Дж/г. Это значит, что для испарения 1г азота требуется в 9,8 раз больше подводимого тепла. Учитывая большую разницу между плотностями жидкого гелия и жидкого азота, теплоты парообразования на литр различаются еще сильнее – в 63,3 раза! Как следствие, одинаковая подводимая мощность приведет к испарению существенно разных объемов жидкого гелия и жидкого азота. Нетрудно убедиться, что при подводимой мощности в 1Вт за один час испарится примерно 1,4л жидкого гелия и 0,02л жидкого азота; — путем откачки паров можно понизить температуру жидкого азота до тройной точки Ттр = 63,15К при ркр = 12,53кПа. При переходе через тройную точку жидкий азот замерзнет – перейдет в твердое состояние. При этом возможна дальнейшая откачка паров азота над кристаллом и, как следствие, понижение температуры системы. В таблице 4 приведены значения давления насыщенных паров азота в широком диапазоне температур. Тем не менее на практике, как правило, для получения более низких температур используют либо жидкий гелий, либо устройства под названием “криокулеры”.
Таблица 4 Давление насыщенных паров азота при криогенных температурах
| Т, К | p, гПа | Т, К | p, МПа |
| над кристаллом | над жидкостью | ||
| 20,0 | 1,44×10-10 | 63,15 * | 0,0125* |
| 21,2 | 1,47×10-10 | 64 | 0,0146 |
| 21,6 | 3,06×10-10 | 66 | 0,0206 |
| 22,0 | 6,13×10-10 | 68 | 0,0285 |
| 22,5 | 1,59×10-9 | 70 | 0,0386 |
| 23,0 | 3,33×10-9 | 72 | 0,0513 |
| 24,0 | 1,73×10-8 | 74 | 0,0670 |
| 25,0 | 6,66×10-8 | 76 | 0,0762 |
| 26,0 | 2,53×10-7 | 77,36** | 0,1013** |
| 26,4 | 4,26×10-7 | 80 | 0,1371 |
| 30,0 | 3,94×10-5 | 82 | 0,1697 |
| 37,4 | 1,17×10-2 | 84 | 0,2079 |
| 40,0 | 6,39×10-2 | 86 | 0,2520 |
| 43,5 | 1,40×10-1 | 88 | 0,3028 |
| 49,6 | 3,49 | 90 | 0,3608 |
| 52,0 | 7,59 | 92 | 0,4265 |
| 54,0 | 13,59 | 94 | 0,5006 |
| 56,0 | 23,46 | 96 | 0,5836 |
| 58,0 | 39,19 | 98 | 0,6761 |
| 60,0 | 69,92 | 100 | 0,7788 |
| 62,0 | 98,11 | 102 | 0,8923 |
| 104 | 1,0172 | ||
| 106 | 1,1541 | ||
| 108 | 1,3038 | ||
| 110 | 1,4669 | ||
| 116 | 2,0442 | ||
| 120 | 2,5114 | ||
| 124 | 3,0564 | ||
| 126,2 *** | 3,4000*** | ||
Примечание: * — тройная точка; ** — точка нормального кипения; *** — критическая точка
Таблица 5 Давление насыщенных паров гелия при криогенных температурах
| Гелий-4 | Гелий-3 | ||
| Т, К | p, гПа | Т, К | p, МПа |
| 0,1 | 5,57×10-32 | 0,2 | 0,016×10-3 |
| 0,2 | 10,83×10-16 | 0,3 | 0,00250 |
| 0,3 | 4,51×10-10 | 0,4 | 0,03748 |
| 0,4 | 3,59×10-7 | 0,5 | 0,21225 |
| 0,5 | 21,8×10-6 | 0,6 | 0,72581 |
| 0,6 | 37,5×10-5 | 0,7 | 1,84118 |
| 0,7 | 30,38×10-4 | 0,8 | 3,85567 |
| 0,8 | 15,259×10-3 | 0,9 | 7,07140 |
| 0,9 | 55,437×10-3 | 1,0 | 11,788 |
| 1,0 | 0,1599 | 1,1 | 18,298 |
| 1,5 | 4,798 | 1,2 | 26,882 |
| 2,0 | 31,687 | 1,3 | 37,810 |
| 2,177* | 50,36* | 1,4 | 51,350 |
| 2,5 | 103,315 | 1,5 | 67,757 |
| 3,0 | 242,74 | 1,6 | 87,282 |
| 3,5 | 474,42 | 1,8 | 136,675 |
| 4,0 | 821,98 | 2,0 | 201,466 |
| 4,215** | 1013,25** | 2,2 | 283,540 |
| 4,5 | 1310,6 | 2,4 | 384,785 |
| 5,0 | 1971,2 | 2,6 | 507,134 |
| 5,2*** | 2274,7*** | 2,8 | 652,677 |
| 3,0 | 823,806 | ||
| 3,195** | 1013,25** | ||
| 3,3 | 1135,11 | ||
| 3,324 | 1165,22 | ||
Примечание: * — λ-точка; ** — точка нормального кипения; *** — критическая точка
Таблица 6 Плотность жидких хладагентов азота и гелия при различных криогенных температурах
| Гелий-4 | Азот | ||
| Т, К | ρ, кг/м3 | Т, К | ρ, кг/м3 |
| 1,2 | 145,47 | 63,15 | 868,1 |
| 1,4 | 145,50 | 70 | 839,6 |
| 1,6 | 145,57 | 77,35 | 807,8 |
| 1,8 | 145,72 | 80 | 795,5 |
| 2,0 | 145,99 | 90 | 746,3 |
| 2,177 | 146,2 | 100 | 690,6 |
| 2,2 | 146,1 | 110 | 622,7 |
| 2,4 | 145,3 | 120 | 524,1 |
| 2,6 | 144,2 | 126,25 | 295,2 |
| 2,8 | 142,8 | ||
| 3,0 | 141,1 | ||
| 3,2 | 139,3 | ||
| 3,4 | 137,2 | ||
| 3,6 | 134,8 | ||
| 3,8 | 132,1 | ||
| 4,0 | 129,0 | ||
| 4,215 | 125,4 | ||
| 4,4 | 121,3 | ||
| 4,6 | 116,3 | ||
| 4,8 | 110,1 | ||
| 5,0 | 101,1 | ||
| 5,201 | 69,64 | ||
Температуру жидкого гелия можно также понизить с помощью откачки, причем температура жидкости однозначно соответствует давлению пара (таблица 5). Например, давлению p=16Па соответствует температура Т = 1,0К. Необходимо помнить, что гелий имеет не тройную, а λ-точку (при Т = 2,172К) – переход в сверхтекучую фазу. При наличии оптического криостата переход через λ-точку нетрудно обнаружить визуально по прекращению объемного кипения жидкого гелия. Это связано с резким увеличением теплопроводности жидкости – от 24мВт/(м°К) до 86 кВт/(м°К). При понижении температуры кипения хладагентов (с помощью откачки паров) увеличивается плотность жидкости (см. табл. 6). Этот эффект может быть существен для корректного термометрирования, так как холодный, а значит более тяжелый гелий или азот будут опускаться на дно сосуда. Стоимость жидкого гелия в несколько раз превышает стоимость жидкого азота (примерное соотношение между рыночными ценами жидкого гелия и жидкого азота – 20:1). Поэтому при охлаждении криогенных устройств требуется разумное сочетание использования жидкого азота для предварительного охлаждения и жидкого гелия. Также существенную роль играет использование для охлаждения возвратного потока испарившегося газообразного гелия. На это указывает большая величина отношений энтальпий газа при Т = 300К и Т = 4,2К к теплоте парообразования прим.=70. То есть на нагрев газообразного гелия от 4,2К до 300К потребуется в 70 раз больше теплоты, чем на испарение жидкого гелия.
Таблица 7 Удельная теплоемкость некоторых материалов криогенной техники, Дж/(г°К)
| Т, К | Алюминий | Медь М1 | Латунь | Нержавеющая сталь 12Х18Н10Т |
| 10 | 0,014 | 0,00122 | 0,0040 | — |
| 20 | 0,010 | 0,00669 | 0,0201 | 0,0113 |
| 40 | 0,0775 | 0,0680 | 0,0795 | 0,0560 |
| 60 | 0,214 | 0,125 | 0,167 | 0,105 |
| 80 | 0,357 | 0,190 | 0,234 | 0,202 |
| 100 | 0,481 | 0,260 | 0,280 | 0,262 |
| 120 | 0,580 | 0,280 | 0,310 | 0,305 |
| 140 | 0,654 | 0,300 | 0,335 | 0,348 |
| 160 | 0,718 | 0,320 | 0,351 | 0,378 |
| 180 | 0,760 | 0,340 | 0,368 | 0,397 |
| 200 | 0,797 | 0,357 | 0,372 | 0,417 |
| 220 | 0,826 | 0,363 | 0,381 | 0,432 |
| 260 | 0,869 | 0,375 | 0,385 | 0,465 |
| 300 | 0,902 | — | 0,385 | — |
Таблица 8 Расход хладагента на охлаждение различных металлов криогенной техники
| Хладагент | Температура металла, К | Расход хладагента, л на 1 кг металла | ||
| Алюминий | Нержавеющая сталь | Медь | ||
| При использовании теплоты парообразования | ||||
| Не | 300 до 4,2 | 64,0 | 30,4 | 28,0 |
| 77 до 4,2 | 3,2 | 1,44 | 2,16 | |
| N2 | 300 до 77 | 1,0 | 0,53 | 0,46 |
| При использовании теплоты парообразования и холода пара | ||||
| Не | 300 до 4.2 | 1,60 | 0,80 | 0,80 |
| 77 до 4,2 | 0,24 | 0,11 | 0,16 | |
| N2 | 300 до 77 | 0,64 | 0,34 | 0,29 |
На практике получается промежуточный результат, причем он зависит как от конструкции криостата, так и от мастерства экспериментатора. Наконец, если криостат предварительно охлаждается жидким азотом, то количество гелия, необходимого для заливки криостата, сокращается примерно в 20 раз. Это объясняется тем, что теплоемкость твердых тел в интересующем нас диапазоне температур изменяется приблизительно, как Т3 Поэтому при предварительном охлаждении экономится большое количество гелия. Хотя одновременно, конечно же, увеличивается расход жидкого азота. При использовании жидкого азота для промежуточного охлаждения и ,вообще, при работе с жидким азотом следует иметь в виду следующее. В процессе наполнения жидким азотом теплого сосуда сначала имеет место бурное кипение, наблюдается разбрызгивание жидкости (в открытых сосудах) или быстрый рост давления в закрытых сосудах. Затем, по мере охлаждения сосуда или объекта, кипение становится менее бурным. На этой стадии заполнения поверхность сосуда отделена от жидкости слоем газа, теплопроводность которого в 4,5 раза меньше теплопроводности жидкости. Если продолжать переливание жидкости, слой газа и поверхность под ним будут постепенно охлаждаться, пока газовая пленка не исчезнет и основная масса жидкости не придет в соприкосновение с поверхностью сосуда. При этом начинается второй период быстрого выкипания. И снова может иметь место разбрызгивание жидкости и быстрое повышение давления. Следует отметить, что белые клубы пара, которые часто можно видеть при переливании жидкого азота или гелия, представляют собой сконденсировавшуюся из атмосферы влагу, а не газообразные азот или гелий, так как последние бесцветны.
Сферы применения кислорода
Основные химические свойства кислорода:
- способствует протеканию процессов дыхания, горения, гниения;
- является сильным окислителем, но не воздействует на Au и Pt;
- взаимодействует со всеми HeMe, кроме галогенов, за исключением F.
Такие характеристики данного газа обусловили его использование сегодня в самых разнообразных технологических процессах. Любое оборудование для проведения газопламенных работ не может функционировать без кислорода. К газопламенным работам относятся:
- пайка металлов,
- газовая сварка,
- резка металла.
В металлургической промышленности использование газообразного кислорода позволяет ощутимо повысить эффективность производства. Кислород технический в работе с металлом востребован в достаточно значительной степени. Без его использования многие виды работ попросту невозможны.
Также он широко применяется в химической, нефтехимической и нефтегазовой промышленности. Применение кислорода помогает повысить производительность предприятий, занимающихся выращиванием рыбы и морепродуктов. В стекольной промышленности и при утилизации отходов данный газ также востребован.
Кислород участвует в окислительно-восстановительных реакциях, широко применяется в медицине. Медицинский кислород востребован в медицинских учреждениях. Так, аппараты искусственного дыхания используют медицинский кислород в чистом виде или же в качестве одной из составляющих воздушной смеси.
Жидкий кислород удобен в хранении на складе и транспортировке. Перед использованием его извлекают со склада и посредством специального процесса газификации жидкий кислород переводят в газообразное состояние.
Термостойкая прокладка для фланцевого соединения гост р 52376-2005
Согласно с этим документом, производятся спирально-навитые термостойкие прокладки с уплотнительным кольцом в виде навитой спирали из V-образных чередующихся слоев нержавеющей стальной ленты и наполнителя из терморасширенного графита или с ограничительным кольцом снаружи, внутри или с обеих сторон уплотнительного кольца для соединений арматуры, соединительных частей и трубопроводов с уплотнительными поверхностями исполнений 1-5, 8,9 по ГОСТ 12815, номинальным (условным)
Эти прокладки производятся нескольких типов:
• без ограничительных колец;
• с внутренним ограничительным кольцом;
• с наружным ограничительным кольцом;
• с наружным и внутренним ограничительными кольцами.
Прокладки типа «Графлекс» из терморасширенного графита
Прокладки типа «Графлекс» производятся из терморасширенного графита по ТУ 3799-001-48948122-98. Прокладки типа «Графлекс» выпускаются в виде лент и набивок. Используются для уплотнения фланцев и соединительных частей трубопроводов, а также присоединительных фланцев арматуры, машин, приборов, аппаратов и резервуаров.
Рабочая среда: жидкость, воздух, пар, пароводяная масса, газы с высокой проникающей способностью (водород, гелий и т. п.), минеральные кислоты, органические кислоты, спирты, альдегиды, эфиры и другие органические продукты, хлор-неорганические и хлорорганические.
https://www.youtube.com/watch?v=_EING_B8boA
«Графлекс» стоек к агрессивному воздействию этих сред. Графлекс нестоек к азотной кислоте, концентрации 10 %, серной кислоте, концентрации 60 %, царской водке, хромовой кислоте, соединениям, содержащим ион хрома VI валентности, растворам щелочных, щелочноземельных материалов, жидкому аммиаку, расплавам солей алюминия.
Фланцевая лента «Графлекс»
Используется для герметизации неподвижных разъемных соединений диаметром более 400 мм: фланцев трубопроводов, присоединительных фланцев арматуры, машин, приборов, аппаратов и резервуаров, нестандартных фланцевых соединений различной формы и размеров.
Фланцевая лента «Графлекс» также используется для изготовления плоских прокладок. Прокладка набирается из нескольких слоев ленты, гофры позволяют укладывать ленту по диаметру фланца. Применяется для фланцевых соединений типа шип-паз, выступ-впадина.
Выпускается такая лента нескольких видов. Каждый вид имеется свои отличительные особенности.
• Фланцевая лента «Графлекс» гофрированная. Обладает повышенной гибкостью. Гофрированная структура позволяет придать ленте требуемый радиус кривизны.
• Фланцевая лента «Графлекс» с заданным радиусом кривизны. Ленту с заданным радиусом кривизны гораздо легче укладывать в труднодоступных местах, снижается риск повреждения ленты при монтаже.
• Фланцевая лента «Графлекс» плакированная фторопластом. Имеет верхний слой из экспандированного фторопласта, что повышает ее стойкость к агрессивным средам.
‘Лента фторопластовая «Графлекс» с клеевым слоем. Основным отличием этой ленты является то, что клеевой слой, входящий в состав ленты, позволяет в короткие сроки формировать многослойную уплотнительную ленту благодаря надежной фиксации.
Прокладки фланцевые на стальном основании «Графлекс-ПОГФ». Прокладки применяются в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, газовой промышленности, тепловой и ядерной энергетике для герметизации фланцевых соединений арматуры, теплообменников, сосудов и трубопроводов при температуре от -190 до 800 °С
• Прокладка «Графлекс-ПОГФ» на стальном зубчатом основании используется для герметизации соединительных фланцев с гладкой уплотнительной поверхностью, а также типа «шип-паз» и «выступ-впадина».
• Прокладка «Графлекс-ПОГФ» на стальном основании с буртами используется для герметизации соединительных фланцев с гладкой уплотнительной поверхностью и типа «выступ-впадина».
Графито-фторопластовые
Появление новейшего оборудования с более высокими характеристиками (высокие показатели по мощности, давлению, температуре и т. д.) обусловило повышение требований к уплотнительным деталям. Для решения проблем безопасности работы систем на таких предприятиях был разработан новый вид уплотнительного материала — графито-фторопласт.
Этот вид прокладки фторопластовые для фланцев выдерживает широкий диапазон температур и давления, обладает жаропрочностью, устойчивостью к агрессивному воздействию рабочей среды. Прокладки смогут выдержать температуру от -60 до 260 °С, а выдерживаемое ей давление — до 25 МПа (250 кгс/см2).
На основе этого материала производятся: прокладки фторопластовые для фланцев, фланцевые ленты с фторопластовым покрытием, сальниковые кольца и сальниковая набивка с фторопластовым покрытием.
Физические свойства
В мировом океане содержание растворённого O2 больше в холодной воде, а меньше — в тёплой
В мировом океане содержание растворённого O2 больше в холодной воде, а меньше — в тёплой
Жидкий кислород
При нормальных условиях кислород — это газ без цвета, вкуса и запаха.
1 л его имеет массу 1,429 г. Немного тяжелее воздуха. Слабо растворяется в воде (4,9 мл/100 г при 0 °C, 2,09 мл/100 г при 50 °C) и спирте (2,78 мл/100 г при 25 °C). Хорошо растворяется в расплавленном серебре (22 объёма O2 в 1 объёме Ag при 961 °C). Хорошо растворяется в перфторированных углеводородах (20-40 об/об %).
Межатомное расстояние — 0,12074 нм. Является парамагнетиком. В жидком виде притягивается магнитом.
При нагревании газообразного кислорода происходит его обратимая диссоциация на атомы: при 2000 °C — 0,03 %, при 2600 °C — 1 %, 4000 °C — 59 %, 6000 °C — 99,5 %.
Жидкий кислород (температура кипения −182,98 °C) — это бледно-голубая жидкость.
Фазовая диаграмма O2
Твёрдый кислород (температура плавления −218,35 °C) — синие кристаллы. Известны 6 кристаллических фаз, из которых три существуют при давлении в 1 атм.:
- α-O2 — существует при температуре ниже 23,65 K; ярко-синие кристаллы относятся к моноклинной сингонии, параметры ячейки a
=5,403 Å,
b
=3,429 Å,
c
=5,086 Å; β=132,53°. - β-O2 — существует в интервале температур от 23,65 до 43,65 K; бледно-синие кристаллы (при повышении давления цвет переходит в розовый) имеют ромбоэдрическую решётку, параметры ячейки a
=4,21 Å, α=46,25°. - γ-O2 — существует при температурах от 43,65 до 54,21 K; бледно-синие кристаллы имеют кубическую симметрию, период решётки a
=6,83 Å.
Ещё три фазы образуются при высоких давлениях:
- δ-O2 — интервал температур 20—240 K и давление 6—8 ГПа, оранжевые кристаллы;
- ε-фаза, содержит молекулы O4 или O8, существует при давлении от 10 и до 96 ГПа, цвет кристаллов от тёмно-красного до чёрного, моноклинная сингония;
- ζ-On — давление более 96 ГПа, металлическое состояние с характерным металлическим блеском, при низких температурах переходит в сверхпроводящее состояние.
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:
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.
- Например, пероксиды получаются при сгорании щелочных металлов в кислороде:
2Na O2 → Na2O2
- Некоторые оксиды поглощают кислород:
2BaO O2 → 2BaO2
- По теории горения, разработанной А. Н. Бахом и К. О. Энглером, окисление происходит в две стадии с образованием промежуточного пероксидного соединения. Это промежуточное соединение можно выделить, например, при охлаждении пламени горящего водорода льдом, наряду с водой, образуется пероксид водорода:
H2 O2 → H2O2
- В надпероксидах
кислород формально имеет степень окисления −½, то есть один электрон на два атома кислорода (ион O− 2). Получают взаимодействием пероксидов с кислородом при повышенных давлении и температуре:
Na2O2 O2 → 2NaO2
- Калий K, рубидий Rb и цезий Cs реагируют с кислородом с образованием надпероксидов:
K O2 → KO2
- Неорганические озониды
содержат ион O− 3 со степенью окисления кислорода, формально равной −1/3. Получают действием озона на гидроксиды щелочных металлов:
3KOH 3O3 → 2KO3 KOH ∗ H2O 2O2↑
- В ионе диоксигенила
O2 кислород имеет формально степень окисления ½. Получают по реакции:
PtF6 O2 → O2PtF6В этой реакции, кислород проявляет восстановительные свойства.