Քանի որ բոլոր գազերն ունեն մի քանի ագրեգացման վիճակներ և կարող են հեղուկացվել, գազերի խառնուրդից բաղկացած օդը կարող է նաև հեղուկ դառնալ։ Հիմնականում հեղուկ օդը արտադրվում է դրանից մաքուր թթվածին, ազոտ և արգոն հանելու համար։
Մի քիչ պատմություն
Մինչև 19-րդ դարը գիտնականները կարծում էին, որ գազն ունի միայն մեկ ագրեգացման վիճակ, բայց նրանք սովորեցին, թե ինչպես օդը հասցնել հեղուկ վիճակի արդեն անցյալ դարասկզբին։ Դա արվում էր Linde մեքենայի միջոցով, որի հիմնական մասերն էին կոմպրեսորը (էլեկտրական շարժիչ, որը հագեցած է պոմպով) և ջերմափոխանակիչ, որը ներկայացված էր պարույրի մեջ գլորված երկու խողովակների տեսքով, որոնցից մեկն անցնում էր մյուսի ներսում: Դիզայնի երրորդ բաղադրիչը թերմոսն էր, որի ներսում հեղուկ գազ էր հավաքվում։ Մեքենայի մասերը ծածկվել են ջերմամեկուսիչ նյութերով՝ արտաքինից ջերմային գազի մուտքը կանխելու համար: Պարանոցի մոտ գտնվող ներքին խողովակն ավարտվում էր շնչափողով։
Գազի աշխատանք
Հեղուկ օդի ստացման տեխնոլոգիան բավականին պարզ է։ Նախ, գազերի խառնուրդը մաքրվում է փոշուց, ջրի մասնիկներից, ինչպես նաև ածխաթթու գազից։ Կա ևս մեկ կարևոր բաղադրիչ, առանց որի հնարավոր չի լինի արտադրել հեղուկ օդ՝ ճնշում։ Կոմպրեսորի օգնությամբ օդը սեղմվում է մինչև 200-250 մթնոլորտ,ջրով հովացնելիս։ Հաջորդը, օդը անցնում է առաջին ջերմափոխանակիչով, որից հետո այն բաժանվում է երկու հոսքի, որոնցից ավելի մեծը գնում է դեպի էքսպանդերը: Այս տերմինը վերաբերում է մխոցային մեքենային, որն աշխատում է գազի ընդլայնմամբ: Այն փոխակերպում է պոտենցիալ էներգիան մեխանիկական էներգիայի, և գազը սառչում է, քանի որ այն աշխատում է:
Այնուհետև, օդը, լվանալով երկու ջերմափոխանակիչները և դրանով իսկ սառեցնելով դեպի իրեն գնացող երկրորդ հոսքը, դուրս է գալիս և հավաքվում թերմոսում։
Տուրբո ընդարձակող
Չնայած ակնհայտ պարզությանը, ընդարձակիչի օգտագործումն անհնար է արդյունաբերական մասշտաբով: Նիհար խողովակով շնչափողով ստացված գազը, պարզվում է, չափազանց թանկ է, դրա արտադրությունը բավականաչափ արդյունավետ չէ և էներգատար, հետևաբար անընդունելի է արդյունաբերության համար։ Անցյալ դարասկզբին երկաթի ձուլման գործընթացը պարզեցնելու հարց կար, և դրա համար առաջարկ արվեց օդ փչել թթվածնի բարձր պարունակությամբ օդից։ Այսպիսով, հարց առաջացավ վերջինիս արդյունաբերական արտադրության մասին։.
Մխոցի ընդարձակիչը արագ խցանվում է ջրային սառույցով, ուստի օդը պետք է նախ չորացնել՝ գործընթացը դարձնելով ավելի դժվար և թանկ: Խնդիրը լուծելու համար օգնեց տուրբոէքսպանդերի մշակումը մխոցի փոխարեն տուրբին օգտագործելով։ Հետագայում տուրբոէքսպանդերները օգտագործվել են այլ գազերի արտադրության մեջ։
Դիմում
Հեղուկ օդը ինքնին ոչ մի տեղ չի օգտագործվում, այն միջանկյալ արտադրանք է մաքուր գազեր ստանալու համար։
Բաղադրիչների տարանջատման սկզբունքը հիմնված է եռման տարբերության վրա.խառնուրդի մասերը՝ թթվածինը եռում է -183 °, իսկ ազոտը՝ -196 °: Հեղուկ օդի ջերմաստիճանը երկու հարյուր աստիճանից ցածր է, և այն տաքացնելով կարելի է տարանջատում։
Երբ հեղուկ օդը սկսում է դանդաղ գոլորշիանալ, առաջինը գոլորշիանում է ազոտը, իսկ հիմնական մասի արդեն գոլորշիանալուց հետո թթվածինը եռում է -183 ° ջերմաստիճանում։ Փաստն այն է, որ քանի դեռ ազոտը մնում է խառնուրդում, այն չի կարող շարունակել տաքանալ, նույնիսկ եթե լրացուցիչ ջեռուցում օգտագործվի, բայց հենց որ ազոտի մեծ մասը գոլորշիանա, խառնուրդն արագորեն կհասնի հաջորդ մասի եռման կետին։ խառնուրդ, այսինքն՝ թթվածին։
մաքրում
Սակայն այս կերպ անհնար է մեկ գործողության ընթացքում ստանալ մաքուր թթվածին և ազոտ։ Թորման առաջին փուլում հեղուկ վիճակում օդը պարունակում է մոտ 78% ազոտ և 21% թթվածին, բայց որքան գործընթացը շարունակվի և որքան քիչ ազոտ մնա հեղուկում, այնքան ավելի շատ թթվածին կգոլորշիանա դրա հետ: Երբ հեղուկում ազոտի կոնցենտրացիան նվազում է մինչև 50%, գոլորշիներում թթվածնի պարունակությունը մեծանում է մինչև 20%: Հետեւաբար, գոլորշիացված գազերը կրկին խտացվում և թորվում են երկրորդ անգամ: Որքան շատ լինեն թորումները, այնքան ավելի մաքուր կլինեն ստացված արտադրանքը:
Արդյունաբերության մեջ
Գոլորշիացումը և խտացումը երկու հակադիր գործընթացներ են: Առաջին դեպքում հեղուկը պետք է սպառի ջերմություն, իսկ երկրորդ դեպքում ջերմությունը կթողարկվի։ Եթե ջերմության կորուստ չկա, ապա այդ գործընթացների ընթացքում թողարկված և սպառված ջերմությունը հավասար է։ Այսպիսով, խտացրած թթվածնի ծավալը գրեթե հավասար կլինի ծավալինգոլորշիացված ազոտ: Այս գործընթացը կոչվում է ուղղում: Հեղուկ օդի գոլորշիացման արդյունքում առաջացած երկու գազերի խառնուրդը կրկին անցնում է դրանով, իսկ թթվածնի մի մասը անցնում է կոնդենսատ՝ միաժամանակ ջերմություն տալով, ինչի պատճառով ազոտի մի մասը գոլորշիանում է։ Գործընթացը կրկնվում է բազմիցս։
Ազոտի և թթվածնի արդյունաբերական արտադրությունը տեղի է ունենում այսպես կոչված թորման սյունակներում։
Հետաքրքիր փաստեր
Հեղուկ թթվածնի հետ շփվելիս շատ նյութեր դառնում են փխրուն: Բացի այդ, հեղուկ թթվածինը շատ հզոր օքսիդացնող նյութ է, հետևաբար, դրա մեջ մտնելուց հետո օրգանական նյութերը այրվում են՝ ազատելով մեծ ջերմություն: Հեղուկ թթվածնով ներծծվելիս այդ նյութերից մի քանիսը ձեռք են բերում չվերահսկվող պայթուցիկ հատկություններ։ Այս վարքագիծը բնորոշ է նավթամթերքներին, որոնք ներառում են սովորական ասֆալտը:
