ვინაიდან ყველა გაზს აქვს აგრეგაციის რამდენიმე მდგომარეობა და შეიძლება გათხევადდეს, ჰაერი, რომელიც შედგება აირების ნარევისგან, ასევე შეიძლება გახდეს თხევადი. ძირითადად, თხევადი ჰაერი იწარმოება მისგან სუფთა ჟანგბადის, აზოტისა და არგონის გამოსაყვანად.
ცოტა ისტორია
მე-19 საუკუნემდე მეცნიერებს სჯეროდათ, რომ გაზს აქვს აგრეგაციის მხოლოდ ერთი მდგომარეობა, მაგრამ მათ ისწავლეს ჰაერის თხევად მდგომარეობაში მიყვანა უკვე გასული საუკუნის დასაწყისში. ეს გაკეთდა Linde აპარატის გამოყენებით, რომლის ძირითადი ნაწილები იყო კომპრესორი (ელექტროძრავა აღჭურვილია ტუმბოთი) და სითბოს გადამცვლელი, წარმოდგენილი ორი მილის სახით, რომელიც შემოვიდა სპირალში, რომელთაგან ერთი გადიოდა მეორეში. დიზაინის მესამე კომპონენტი იყო თერმოსი და მასში თხევადი აირი გროვდებოდა. მანქანების ნაწილები დაფარული იყო თბოიზოლაციის მასალებით, რათა თავიდან აიცილონ სითბურ გაზზე წვდომა გარედან. კისრის მახლობლად მდებარე შიდა მილი მთავრდებოდა დროლით.
გაზის სამუშაო
თხევადი ჰაერის მიღების ტექნოლოგია საკმაოდ მარტივია. პირველ რიგში, აირების ნარევი გაწმენდილია მტვრისგან, წყლის ნაწილაკებისგან და ასევე ნახშირორჟანგისაგან. არის კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი კომპონენტი, რომლის გარეშეც შეუძლებელი იქნება თხევადი ჰაერის გამომუშავება – წნევა. კომპრესორის დახმარებით ჰაერი შეკუმშულია 200-250 ატმოსფერომდე,წყლით გაგრილებისას. შემდეგი, ჰაერი გადის პირველ სითბოს გადამცვლელში, რის შემდეგაც იგი იყოფა ორ ნაკადად, რომელთაგან უფრო დიდი მიდის ექსპანდერისკენ. ეს ტერმინი ეხება დგუშის მანქანას, რომელიც მუშაობს გაზის გაფართოებით. ის პოტენციურ ენერგიას გარდაქმნის მექანიკურ ენერგიად და გაზი კლებულობს, რადგან ის მუშაობს.
შემდეგ, ჰაერი, რომელმაც გარეცხა ორი სითბოს გადამცვლელი და ამით გააცივა მისკენ მიმავალი მეორე ნაკადი, გადის გარეთ და გროვდება თერმოსში.
ტურბო ექსპანდერი
მიუხედავად მისი აშკარა სიმარტივისა, ექსპანდერის გამოყენება სამრეწველო მასშტაბით შეუძლებელია. თხელ მილში ჩახშობის შედეგად მიღებული გაზი ზედმეტად ძვირი გამოდის, მისი წარმოება არასაკმარისად ეფექტური და ენერგომოხმარებაა და, შესაბამისად, მიუღებელია მრეწველობისთვის. გასული საუკუნის დასაწყისში დადგა საკითხი რკინის დნობის გამარტივების შესახებ და ამისთვის წამოაყენეს წინადადება ჰაერიდან ჰაერიდან ჟანგბადის მაღალი შემცველობით აფეთქება. ამრიგად, გაჩნდა კითხვა ამ უკანასკნელის სამრეწველო წარმოების შესახებ.
დგუშის გამაფართოებელი სწრაფად იკეტება წყლის ყინულით, ამიტომ ჰაერი ჯერ უნდა გაშრეს, რაც ამ პროცესს უფრო რთულს და ძვირს ხდის. დგუშის ნაცვლად ტურბინის გამოყენებით ტურბოექსპანდერის შემუშავება დაეხმარა პრობლემის მოგვარებას. მოგვიანებით, ტურბოექსპანდერები გამოიყენეს სხვა გაზების წარმოებაში.
აპლიკაცია
თხევადი ჰაერი თავისთავად არსად არ გამოიყენება, ის არის შუალედური პროდუქტი სუფთა გაზების მისაღებად.
შემადგენლების გამოყოფის პრინციპი ემყარება დუღილში განსხვავებასნარევის ნაწილები: ჟანგბადი დუღს -183°-ზე, ხოლო აზოტი -196°-ზე. თხევადი ჰაერის ტემპერატურა ორას გრადუსზე დაბალია და მისი გახურებით შესაძლებელია განცალკევება.
როდესაც თხევადი ჰაერი იწყებს ნელ-ნელა აორთქლებას, აზოტი პირველი აორთქლდება და მას შემდეგ რაც მისი ძირითადი ნაწილი უკვე აორთქლდება, ჟანგბადი დუღს -183 ° ტემპერატურაზე. ფაქტია, რომ სანამ აზოტი რჩება ნარევში, ის ვერ გააგრძელებს დათბობას, თუნდაც დამატებითი გათბობა იყოს გამოყენებული, მაგრამ როგორც კი აზოტის უმეტესი ნაწილი აორთქლდება, ნარევი სწრაფად მიაღწევს დუღილის წერტილს შემდეგი ნაწილის. ნარევი, ანუ ჟანგბადი.
განწმენდა
თუმცა, ამ გზით შეუძლებელია სუფთა ჟანგბადისა და აზოტის მიღება ერთი ოპერაციის დროს. დისტილაციის პირველ ეტაპზე ჰაერი თხევად მდგომარეობაში შეიცავს დაახლოებით 78% აზოტს და 21% ჟანგბადს, მაგრამ რაც უფრო წინ მიდის პროცესი და რაც უფრო ნაკლები აზოტი რჩება სითხეში, მით მეტი ჟანგბადი აორთქლდება მასთან ერთად. როდესაც სითხეში აზოტის კონცენტრაცია ეცემა 50%-მდე, ორთქლში ჟანგბადის შემცველობა იზრდება 20%-მდე. ამიტომ, აორთქლებული აირები კვლავ შედედებულია და მეორედ იხსნება. რაც უფრო მეტი დისტილაცია იქნება, მით უფრო სუფთა იქნება მიღებული პროდუქტები.
ინდუსტრიაში
აორთქლება და კონდენსაცია ორი საპირისპირო პროცესია. პირველ შემთხვევაში სითხემ უნდა მოიხმაროს სითბო, მეორე შემთხვევაში კი სითბო გამოიყოფა. თუ სითბოს დაკარგვა არ არის, მაშინ ამ პროცესების დროს გამოთავისუფლებული და მოხმარებული სითბო თანაბარია. ამრიგად, შედედებული ჟანგბადის მოცულობა თითქმის ტოლი იქნება მოცულობისაორთქლებული აზოტი. ამ პროცესს გამოსწორება ეწოდება. თხევადი ჰაერის აორთქლების შედეგად წარმოქმნილი ორი აირის ნარევი კვლავ გადის მასში და ჟანგბადის ნაწილი გადადის კონდენსატში, სითბოს გამოყოფისას, რის გამოც აზოტის ნაწილი აორთქლდება. პროცესი ბევრჯერ მეორდება.
აზოტისა და ჟანგბადის სამრეწველო წარმოება ხდება ეგრეთ წოდებულ დისტილაციურ სვეტებში.
საინტერესო ფაქტები
თხევად ჟანგბადთან შეხებისას ბევრი მასალა მყიფე ხდება. გარდა ამისა, თხევადი ჟანგბადი არის ძალიან ძლიერი ჟანგვის აგენტი, ამიტომ, მასში ერთხელ, ორგანული ნივთიერებები იწვება, ათავისუფლებს უამრავ სითბოს. თხევადი ჟანგბადით გაჟღენთილი ამ ნივთიერებების ნაწილი იძენს უკონტროლო ასაფეთქებელ თვისებებს. ეს ქცევა დამახასიათებელია ნავთობპროდუქტებისთვის, რომელიც მოიცავს ჩვეულებრივ ასფალტს.
