اختلاط گازها در حجم و دمای ثابت. اختلاط گاز

فصل 9. اطلاعات کلی در مورد اختلاط گازها.

اهداف و مقاصد فصل:

با قوانین ایمنی آتش نشانی هنگام کار با اکسیژن آشنا شوید

با قوانین کار با اکسیژن آشنا شوید

درباره کاربرد "قانون 40%" بیاموزید

با سیستم های مختلف اختلاط گازها آشنا شوید.

اصطلاحات جدید در این فصل.

مثلث قابل اشتعال (خطرناک حریق).

گریس سازگار با اکسیژن

گرمایش آدیاباتیک (فرایند دیزل)

تمیز کردن اکسیژن

قانون 40 درصد

مخلوط کردن فشارهای جزئی

اختلاط جریان ثابت

جذب با تمیز کردن دوره ای جاذب

جداسازی غشا.

به عنوان یک غواص که از مخلوط های غنی شده در غواصی های خود استفاده می کنید، باید بتوانید این مخلوط ها را بدست آورید. نیازی نیست خودتان طرز تهیه نیتروکس را بدانید، با این حال، باید درک درستی از نحوه تهیه آن و نیازهای تمیز کردن تجهیزات خود داشته باشید. برخی از روش‌های رایج برای تولید مخلوط‌های غنی‌شده در این فصل بررسی می‌شوند و مزایا و معایب آن‌ها مورد بحث قرار می‌گیرند. مخلوطی که تنفس می کنید باید دارای اکسیژن مناسب باشد.

1. دست زدن و کار با اکسیژن.

اکسیژن یک گاز شگفت انگیز است. او می تواند هم دوست باشد و هم دشمن. هنگام مخلوط کردن گازها برای استفاده در غواصی، اپراتور باید محتوای اکسیژن مناسب را در مخلوط فشار بالا بدست آورد. این کار را می توان با مخلوط کردن اکسیژن خالص با نیتروژن یا هوا، یا با حذف مقداری از نیتروژن از هوا انجام داد. مشکل اصلی مخلوط کردن اکسیژن با فشار بالا، خطر آتش سوزی است. هر چیزی که کاملاً اکسید نشده باشد - و این به معنای عملاً همه چیز است - در صورت وجود منبع احتراق در اکسیژن پرفشار می سوزد. هنگام کار با مخلوط ها خطراتی وجود دارد، اما کار با اکسیژن خالص فشرده خطر بسیار بیشتری دارد. غواصی که از مخلوط های غنی شده استفاده می کند نیازی به مهارت در کار با اکسیژن خالص ندارد، اما باید از خطرات مرتبط با آن آگاهی داشته باشد زیرا از اکسیژن استفاده می شود زیرا فعالیت های غواص پیچیده تر و گسترده تر می شود.

2. مثلث قابل اشتعال (خطر آتش سوزی).

برای جلوگیری از آتش سوزی، باید بدانید که چه اجزایی باعث ایجاد آتش سوزی و پشتیبانی آن می شوند. این اجزا در شکل نشان داده شده است

به شکل یک مثلث به اصطلاح "قابل اشتعال یا آتش سوزی". آتش یک واکنش شیمیایی سریع بین سوخت و اکسیژن (اکسیدکننده) است که تنها در صورت وجود منبع اشتعال (گرما) می تواند رخ دهد. اکسیداسیون می تواند بدون احتراق رخ دهد، به عنوان مثال، در طول فرآیند زنگ زدن. آتش زمانی رخ می دهد که منبع اشتعال (گرما) وجود داشته باشد. پس از احتراق، یک واکنش احتراق شیمیایی انرژی (گرما) آزاد می کند که از احتراق بیشتر پشتیبانی می کند. اگر یکی از اجزاء (سوخت، اکسیژن، منبع احتراق) را حذف کنیم، آتش سوزی نمی تواند رخ دهد. بنابراین، اگر هر سه جزء به طور همزمان وجود نداشته باشند، از آتش سوزی جلوگیری می شود. اگر شعله از قبل وجود داشته باشد، حذف یکی از اجزاء باعث خاموش شدن شعله می شود. اینها اصول تئوری آتش نشانی هستند. نکته مهم دیگر این است که آتش برای حفظ موجودیت خود باید گسترش یابد. گاهی اوقات میل به گسترش آتش حتی به عنوان یکی دیگر از اجزای "مثلث" که در بالا توضیح داده شد اضافه می شود.

3. اکسیژن.

در شرایطی که در زیر بحث می شود، اکسیژن در غلظت های بیشتر از غلظت آن در هوا وجود دارد. این بدان معنی است که اکسید کننده در "مثلث قابل اشتعال" همیشه به طور پیش فرض وجود دارد و نمی توان آن را از این "فرمول آتش" حذف کرد. همه می دانند که اکسیژن اتمسفر می تواند تحت شرایط مناسب به طور فعال در واکنش های احتراق شرکت کند، بنابراین جای تعجب نیست که غلظت های بالاتر تنها می تواند خطر را افزایش دهد. علاوه بر این، لازم به یادآوری است که افزایش محتوای اکسیژن در هوا به معنای کاهش محتوای گاز بی اثر است. به این دلیل و برخی دلایل دیگر، شدت احتراق به صورت خطی به درصد اکسیژن بستگی ندارد. هم به درصد (سهم) اکسیژن در مخلوط و هم به فشار جزئی آن بستگی دارد و با افزایش این پارامترها به میزان قابل توجهی افزایش می یابد.

4-سوخت

در این پاراگراف در مورد سوخت موجود در سیستم گاز که استفاده از گاز را برای تنفس فراهم می کند صحبت خواهیم کرد. در فشارهای بالای اکسیژن، اگر آتش‌سوزی رخ دهد، خود سیستم می‌تواند سوخت یک واکنش شیمیایی شود، اما برای شروع آتش به چیزی قابل اشتعال‌تر نیاز است. این می تواند بخشی جداگانه از سیستم، یک حلال، یک روان کننده یا اجزای نرم سیستم (لاستیک، پلاستیک) باشد.

برخی از سوخت های موجود در سیستم های گازی ممکن است در شرایط عادی عملاً غیر قابل اشتعال و در محیط های غنی شده با اکسیژن بسیار قابل اشتعال باشند. این نوع سوخت ها عبارتند از: گریس سیلیکون، لاستیک سیلیکون، نئوپرن، روان کننده های کمپرسور، براده ها و براده های پلاستیکی و فلزی، مواد و مواد آلی، گرد و غبار از انواع مختلف، حتی گریس روی حلقه ها. شاید خطرناک ترین سوخت ها روان کننده های مختلف باشند. یک تصور غلط رایج وجود دارد که سیلیکون (احتمالاً به دلیل نام عجیب و غریب) هنگام استفاده با اکسیژن بی خطر است. در واقع، این صحیح نیست. روان کننده های ویژه سازگار با اکسیژن مانند کریستو لوب، کریتاکس، هالوکربن وجود دارد. دقیقاً این خود روان کننده ها هستند که باید در یک محیط غنی شده با اکسیژن استفاده شوند.

5. احتراق.

برخی از منابع اشتعال واضح هستند، با این حال، اکثر آنها خارج از سیستم گاز هستند و مورد توجه ما نیستند. دو منبع اصلی اشتعال در یک سیستم عبارتند از اصطکاک و فشرده سازی گاز هنگام عبور از سیستم. اصطلاح "اصطکاک" در اینجا به معنای کلی به کار می رود: به معنای وجود هرگونه ذره در جریان گاز یا به معنای حرکت خود جریان گاز و برخورد آن با گوشه های خطوط لوله گاز یا سایر موانع. . پدیده دیگری - همان چیزی که باعث گرم شدن سیلندر می شود - نیز می تواند باعث آتش سوزی شود (اگر گرمای کافی آزاد شود). این همان اثری است که باعث می شود سوخت در سیلندرهای موتور دیزل بدون شمع مشتعل شود. این اثر "گرمایش آدیاباتیک (فرآیند دیزل)" نامیده می شود.

باز و بسته شدن ناگهانی شیر سیلندر در حین فشرده سازی گاز می تواند باعث افزایش دما تا نقطه اشتعال شود و اگر آلاینده هایی در جریان گاز وجود داشته باشد، خود جرقه است. بنابراین، کمپرسورها از شیرهای تغییر سریع ("شیرهای توپی") استفاده نمی کنند.

6. استفاده از سیستم های اکسیژن.

پیام مهم این فصل این است که با رعایت قوانین خاصی در طراحی و جابجایی سیستم‌ها می‌توان خطر انتقال اکسیژن را به حداقل رساند. به ویژه اجتناب از گوشه های تیز و شیرهای تعویض سریع و استفاده از مواد مناسب بسیار مهم است. فلزات مورد استفاده در ساخت سیستم های هوا نیز برای ساخت سیستم های اکسیژن مناسب هستند. در مورد "اجزای نرم" مانند واشرها، اتصالات انعطاف پذیر، دیافراگم ها، آنها باید با قطعات سازگار با اکسیژن جایگزین شوند. در برخی موارد ملاک اصلی اشتعال پذیری کمتر در اکسیژن است، اما در بیشتر موارد افزایش مقاومت در برابر اکسیژن تحت فشار بالا است. کیت های ویژه ای موجود است که به شما امکان می دهد تجهیزات هوا را به تجهیزات استفاده از نیتروکس تبدیل کنید.

این موارد شامل تمیز کردن و نگهداری مناسب تجهیزات، استفاده از روان کننده های مناسب، جابجایی گازها به گونه ای است که باعث اشتعال نشود و باز کردن آهسته و روان دریچه ها.

7. تجهیزات تمیز کردن برای استفاده با اکسیژن. برخی از ملاحظات در مورد تمیز کردن تجهیزات.

مفهوم "تمیز کردن اکسیژن" باعث سردرگمی غواصان آماتور می شود. دلیل آن این است که کاملاً مشخص نیست که آیا تجهیزات برای استفاده با مخلوط های حاوی 21٪ تا 40٪ اکسیژن باید تمیز شوند یا خیر. این مشکل ریشه‌های عمیق‌تری دارد: هیچ روش صنعتی توسعه‌یافته و استاندارد شده‌ای برای جابجایی مخلوط‌های حاوی مقداری متوسط ​​اکسیژن در محدوده ۲۱٪ (هوا) تا ۱۰۰٪ (اکسیژن خالص) وجود ندارد. استانداردها فقط برای استفاده از اکسیژن خالص وجود دارد. بنابراین، هر مخلوطی که حاوی بیش از 21 درصد اکسیژن باشد، بر اساس استانداردهای فعلی معادل اکسیژن خالص است. بنابراین، برای انجام کلیه عملیات مطابق با استانداردهای صنعت، هر مخلوط غنی شده باید به عنوان اکسیژن خالص در نظر گرفته شود.

انجمن گاز فشرده CGA، انجمن ملی حفاظت از آتش NFPA، ناسا و چندین سازمان دیگر توصیه می کنند که گازهای با غلظت متوسط ​​را به عنوان اکسیژن خالص درمان کنند. این بدان معنا نیست که آنها هیچ مطالعه ای در این محدوده غلظت انجام داده اند. این تنها به این معنی است که استانداردهای توسعه یافته و پذیرفته شده صنعتی وجود ندارد و این سازمان ها ترجیح می دهند موضع محافظه کارانه ای اتخاذ کنند. از سوی دیگر، نیروی دریایی ایالات متحده رویه هایی را توسعه داده است که بیان می کند مخلوط هایی با غلظت اکسیژن تا 40 درصد می توانند به عنوان هوا برای اهداف جابجایی در نظر گرفته شوند. هیچ نتیجه آزمایشی منتشر نشده است که حاکی از صحت این نتیجه گیری باشد، با این حال، این رویکرد برای سالیان متمادی انجام شده است و گزارشی از تصادفات مرتبط با این موضوع گزارش نشده است. NOAA این محدودیت غلظت را هنگام کار با مخلوط های غنی شده اتخاذ کرده است. NAUI، به طور کلی، بیش از حد، با این حال، با برخی از محدودیت ها.

هوای فشرده را تمیز کنید.

سردرگمی دیگری در رابطه با مفهوم "پاکسازی هوا" ایجاد می شود. درجات مختلف خلوص گاز تنفسی که توسط انجمن ها و سازمان های مختلف (CGA، نیروی دریایی ایالات متحده) استفاده می شود، وقتی صحبت از خلوص مخلوط غنی شده به میان می آید، گیج کننده است. استانداردها وجود مقداری بخار روغن (هیدروکربن) را در هوای فشرده (معمولاً 5 میلی گرم در متر مربع) مجاز می دانند. این مقدار از نظر تنفس بی خطر است، اما از نظر آتش سوزی هنگام کار با اکسیژن فشرده می تواند خطرناک باشد.

بنابراین، هیچ درجه بندی پذیرفته شده و مورد توافق کلی در مورد درجه خلوص هوا وجود ندارد که مناسب بودن آن را برای اختلاط با اکسیژن خالص تعیین کند. تنظیم کنندگان استانداردهای صنعتی توافق کرده اند که سطوح هیدروکربن در حد 0.1 میلی گرم بر متر مکعب باشد. m را می توان برای هوا قابل قبول در نظر گرفت که "باید بیشتر با اکسیژن مخلوط شود." در چند سال اخیر، سیستم های فیلتر (تصویر) برای تولید هوای فشرده که این الزامات را برآورده می کند، در دسترس قرار گرفته اند. کمپرسورهایی که از تماس هوا با روان کننده جلوگیری می کنند، البته با این کار بهتر کنار می آیند، اما به طور قابل توجهی گران تر هستند. رویکرد رسمی برای تمیز کردن اکسیژن.

عبارت "تمیز کردن اکسیژن" نیز ترسناک به نظر می رسد به این دلیل که اجرای صنعتی آن مستلزم رعایت رویه های نسبتاً دقیق است. این رویه های دوره ای توسط CGA و سایر سازمان ها منتشر می شود. آنها برای حفظ ایمنی هنگام کار با اکسیژن فشرده طراحی شده اند.

NAUI بیان می‌کند که هر تجهیزاتی که برای استفاده با اکسیژن خالص یا با مخلوط‌های حاوی بیش از 40 درصد اکسیژن در فشارهای بیشتر از 200 psi (تقریباً 13 اتمسفر) در نظر گرفته شده است، باید با اکسیژن سازگار و برای استفاده با اکسیژن خالص شده باشد. سیلندر، مرحله اول رگلاتور و تمام شیلنگ ها باید تمیز شوند. برخی از تجهیزات را می توان با استفاده از اجزای کیت های ویژه برای جابجایی چنین مخلوط هایی تبدیل کرد.

8. رویکرد غیررسمی به تمیز کردن اکسیژن: "قانون 40٪"

علیرغم عدم آزمایش رسمی، قانون به اصطلاح "40%" با موفقیت در صنعت غواصی مورد استفاده قرار گرفته است و کاربرد آن هیچ مشکلی را نشان نداده است. آتش سوزی های متعددی در سیستم های اختلاط گاز غواصی رخ داده است اما به دلیل غلظت بالاتر اکسیژن ایجاد شده است.

NAUI این قانون را می پذیرد، اما نیاز دارد که تجهیزات با اکسیژن تمیز شوند و از روان کننده های سازگار با اکسیژن استفاده شود. این رویکرد نسبت به روش رسمی سختگیری کمتری دارد، اما اگر به درستی انجام شود بسیار مؤثر است. نظافت باید توسط تکنسین های ماهر انجام شود.

تجهیزات باید از تمام کثیفی ها و چربی های قابل مشاهده تمیز شوند، سپس با استفاده از مواد شوینده قوی در آب داغ، مسواک زده یا به روش اولتراسونیک تمیز شوند. محصولات پاک کننده مایع مانند جوی برای مصارف خانگی مناسب هستند. تمیزی نباید کمتر از چیزی باشد که از بشقاب ها و ظروف نقره انتظار می رود. پس از خشک شدن، اجزای نرم باید با قطعات سازگار با اکسیژن جایگزین شوند، پس از آن تجهیزات با روان کننده سازگار با اکسیژن روانکاری می شوند.

پس از تمیز کردن، تجهیزات فقط باید برای مخلوط های غنی شده استفاده شود و نباید با هوای فشرده استفاده شود، در غیر این صورت باید دوباره تمیز شود.

9. تهیه مخلوط های غنی شده.

طرح سنتی برای ساخت یک سیستم اختلاط گاز مبتنی بر افزودن اکسیژن به هوا به روشی است. دو روش جدید اخیرا توسعه یافته و در دسترس قرار گرفته اند که هوا را به روشی متفاوت - با حذف نیتروژن - غنی می کنند. این بخش 3 روش افزودن اکسیژن را پوشش می دهد: مخلوط کردن وزن، اختلاط با فشار جزئی، اختلاط جریان ثابت. و 2 روش با حذف نیتروژن: جذب با تمیز کردن دوره ای جاذب، جداسازی غشا (بالانتین و دلپ، 1996).

نوع سیستم اختلاط گاز مورد استفاده برای کاربر نهایی مهم است زیرا روش های پر کردن سیلندر و محدوده غلظت های احتمالی اکسیژن در مخلوط حاصل را تعیین می کند.

اختلاط گازها بر حسب وزن

ساده ترین و مطمئن ترین روش برای به دست آوردن مخلوط هایی که از نظر ترکیب دقیق هستند، خرید مخلوط های آماده است. تولیدکنندگان گاز صنعتی معمولاً اکسیژن خالص و نیتروژن خالص را به جای اکسیژن و هوا مخلوط می کنند.

گازها با وزن مخلوط می شوند. این امر نادیده گرفتن بسیاری از ناهنجاری ها در رفتار گازها ناشی از تفاوت آنها با گازهای ایده آل را ممکن می سازد و ترکیب گازی بسیار دقیقی از مخلوط ها ارائه می دهد. مخلوط کردن را می توان در سیلندر، بانک سیلندر یا مخازن انجام داد. داشتن ترازوهای دقیق، که بسیار گران هستند، ضروری است، زیرا باید بتوانند تغییرات کوچک را با وزنه های بزرگ اندازه گیری کنند. این روش اختلاط گازها دقیق ترین است و مخلوط های حاصل به دقت تجزیه و تحلیل می شوند تا اطمینان حاصل شود که ترکیب واقعی با ترکیب اعلام شده مطابقت دارد. هنگام تهیه چنین مخلوط هایی، شرکت صنعتی مجبور به استفاده از اکسیژن خالص است، اما خرده فروش مخلوط ها می تواند از این امر اجتناب کند. این روش بسیار گران است و هزینه آن با این واقعیت افزایش می یابد که ظروف نگهداری مخلوط ها متعلق به تامین کننده مخلوط ها است و بنابراین توسط فروشنده مخلوط ها اجاره می شود.

اختلاط فشارهای جزئی

همانطور که از نام خود روش می گوید، بر اساس نسبت فشارهای جزئی است. تکنسین مخزن را با مقدار مشخصی از اکسیژن پر می کند (اندازه گیری شده با مقدار فشار)، سپس آن را با هوای فوق العاده خالص تا فشار نهایی مورد نظر پر می کند. اول از همه، هنگامی که سیلندر هنوز خالی است، اکسیژن به داخل پمپ می شود، که خطر آتش سوزی را کاهش می دهد، زیرا نیازی به دستکاری اکسیژن در فشار کامل سیلندر پر شده نیست. از آنجایی که از اکسیژن خالص استفاده می شود، کل سیستم، از جمله سیلندر در حال پر شدن، باید با اکسیژن سازگار و تمیز شود. از آنجایی که فشار به دما بستگی دارد و سیلندر هنگام پر شدن گرم می شود، لازم است یا اجازه دهید سیلندر خنک شود یا هنگام اندازه گیری فشار، تأثیر دما را در نظر بگیرید. از آنجایی که تنظیم نهایی ترکیب اغلب پس از خنک شدن کامل سیلندر انجام می شود، کل فرآیند آماده سازی مخلوط زمان زیادی می برد. این فرآیند همچنین می تواند برای پر کردن ظرفی از مخلوطی از ترکیب شناخته شده برای به دست آوردن مخلوطی از همان ترکیب خاص یا متفاوت استفاده شود.

اگر هوا با فشار کافی برای پر کردن مخازن غواصی بدون فشرده سازی اضافی تامین شود، نیازی به کمپرسور برای اختلاط با استفاده از این روش نیست. برای دستیابی به حداکثر استفاده از بانک سیلندرها، از فناوری به اصطلاح آبشار استفاده می کنند که عبارت است از استفاده از سیلندر با کمترین فشار ابتدا و سپس سیلندر با بیشترین فشار و غیره. گاهی اوقات خود روش "روش اختلاط آبشاری" نامیده می شود.

کمپرسورها نیز اغلب با این روش استفاده می شوند. آنها نباید از روان کننده های روغن استفاده کنند یا باید هوای با خلوص فوق العاده بالا و مناسب برای اختلاط با اکسیژن فراهم کنند. روش دیگر برای پمپاژ هوا به داخل سیلندر استفاده از پمپ پنوماتیکی است که هوا را در مجموعه ای از سیلندرها با قطرهای مختلف که پیستون های آن به یک میل بادامک متصل هستند فشرده می کند. اوگنا از محبوب ترین مدل هاسکل است.

اختلاط با فشار جزئی در میان مراکز غواصی بسیار محبوب است که مخلوط های مختلفی را در حجم های کم برای اهداف مختلف غواصی تفریحی و فنی تهیه می کنند، از جمله مخلوط هایی با محتوای اکسیژن بیش از 40%. در این مورد، بخش قابل توجهی از هزینه سیستم یک فشارسنج با دقت بالا است. در این مورد استفاده از پمپ پنوماتیک بسیار موثر است. این روش در سایت های غواصی از راه دور استفاده می شود. از آنجایی که اکسیژن در فشار کم اضافه می شود، برخی از تکنسین ها سیلندرهای اکسیژن را تمیز نمی کنند. از این عمل باید اجتناب شود: سیلندر باید همیشه برای استفاده با اکسیژن تمیز شود.

10. اختلاط جریان ثابت.

این روش (که روش بارگذاری اتمسفر نیز نامیده می شود) اولین بار توسط NOAA (1979، 1991) توسعه یافت و کاربرپسندترین روش است (شکل 9-7). در این روش اکسیژن در فشار کم با درجه بالایی از حذف بخار روغن به جریان هوای ورودی وارد شده به کمپرسور اضافه می شود. جریان پساب به طور مداوم برای ترکیب آنالیز می شود و از نتیجه این تجزیه و تحلیل برای تنظیم مخلوط اکسیژن در جریان ورودی استفاده می شود. جریان خروجی می تواند از کنار سیلندرهای پرکننده عبور کند در حالی که ترکیب مخلوط تنظیم می شود. هنگامی که مخلوط به داخل سیلندرهای پرکننده پمپ می شود، می توان آن را با بای پس یا با استفاده از پمپ هوا به سیلندرهای غواصی منتقل کرد. یک کارخانه جریان ثابت همچنین ممکن است از یک زیرسیستم جذب به عنوان منبع اکسیژن با خالص سازی دوره ای جاذب PSA استفاده کند.

دسته دیگری از واحدهای جریان ثابت وجود دارند که هوا را از طریق شیلنگ تامین هوا در اختیار غواص تجاری قرار می دهند. چنین تاسیساتی دارای ابزاری برای نظارت بر پایداری ترکیب مخلوط - کنتورها و تنظیم کننده های مختلف است. فشار خروجی آنها معمولاً کمتر از 200 psi (13 atm) است.

11. جذب با تمیز کردن دوره ای جاذب (PSA).

این روش مبتنی بر استفاده از ماده ای به نام "الک مولکولی" است - یک ماده متخلخل مصنوعی مانند خاک رس که منافذ آن سطح بسیار زیادی را ایجاد می کند. این سطح گازها را جذب می کند ("جذب" به معنای "جذب روی سطح" است). نیتروژن سریعتر از اکسیژن جذب می شود، بنابراین هوای عبوری از جاذب از نظر اکسیژن غنی تر می شود (به طور دقیق تر، از نظر نیتروژن فقیرتر). دو صفحه جاذب استفاده می شود که جریان هوا بین آنها تغییر می کند. هنگامی که جریان به یک صفحه هدایت می شود، نیتروژن را جذب می کند، در حالی که صفحه دوم در این زمان از نیتروژن قبلاً جذب شده پاک می شود. سپس صفحات نقش ها را تغییر می دهند.

با تغییر فشار و فرکانس تمیز کردن صفحات، می توان مقادیر مختلفی از محتوای اکسیژن در مخلوط خروجی را بدست آورد. حداکثر میزان اکسیژن قابل دستیابی 95٪ است، بقیه آرگون است. آرگون در رابطه با این نوع جاذب تقریباً مانند اکسیژن رفتار می کند (یعنی جذب نمی شود) بنابراین تقریباً به همان نسبت اکسیژن در هوای ورودی در مخلوط خروجی وجود دارد. این آرگون هیچ تاثیری روی غواص ندارد.

تاسیسات از این نوع تحت فشار بالا نیازی به اکسیژن ندارند، اما از نظر خرید و نگهداری بسیار پیچیده و گران هستند. جریان خروجی باید با استفاده از یک کمپرسور تصفیه شده سازگار با اکسیژن یا پمپ هوا (تصویر) به سیلندرها پمپ شود.

12. جداسازی غشایی.

این روش مبتنی بر استفاده از غشایی است که وقتی هوای تمیز از آن عبور می کند، به مولکول های اکسیژن بهتر از مولکول های نیتروژن عبور می کند. بنابراین مخلوط خروجی با اکسیژن غنی می شود و غلظت اکسیژن توسط جریان ورودی تعیین می شود. حداکثر میزان اکسیژن قابل دستیابی در سیستم های تجاری موجود حدود 40 درصد است. اتفاقاً از همین فناوری برای جداسازی هلیوم در برخی فرآیندهای دیگر استفاده می شود.

مشابه واحدهای PSA، نیازی به استفاده از اکسیژن با فشار بالا نیست. پساب باید با استفاده از کمپرسور تصفیه شده سازگار با اکسیژن یا پمپ هوا به سیلندرها پمپ شود. سیستم های غشایی کاملا قابل اعتماد هستند و نیازی به نگهداری خاصی ندارند، مشروط بر اینکه خلوص جریان ورودی کافی باشد.

گازها بایگانی

مخلوط گازی از هیدروژن و اکسیژن، اگر آنهاکسرهای جرمی 1 و 2 به ترتیب برابر هستند... پارامترهای مشخص کننده فرد خواصگاز، و بنابراین ... T=400 K. 8 فصل 1 مبانی فیزیکی مکانیک فصل 1 مبانی فیزیکی مکانیک...

مقدمه 3 فصل 1 دانشمندان و اکتشافات آنها

چکیده پایان نامه

... فصل ها. معرفی فصل 1: دانشمندان و آنهااکتشافات - تجربه پریستلی فصل 2. تاریخچه فتوسنتز. فصل 3: اهمیت فتوسنتز در طبیعت. فصل... دی اکسید کربن گازبه اکسیژن کربنیک گازمورد نیاز ... پتانسیل الکتروشیمیایی. خواصغشای تیلاکوئید ...

بگذارید مخلوط شوند n از نظر شیمیایی بدون واکنش بین خودشان ایده آل گازها فرض بر این است که پارامترهای ترمودینامیکی اولیه وضعیت همه اجزا قبل از اختلاط و شرایط اختلاط (شرایط برهمکنش با محیط) مشخص است. نیاز به پیدا کردن تعادل پارامترهای وضعیت گازها پس از اختلاط

اجازه دهید دو مورد از اختلاط را در نظر بگیریم، برای سادگی با فرض اینکه این فرآیند اتفاق می افتد بدون تبادل حرارت با محیط .

2.1. مخلوط کردن در W=Const

در این حالت شرایط اختلاط به گونه ای است که حجم مخلوط حاصل می شود دبلیوسانتی متر برابر است با مجموع حجم های اولیه اجزای مخلوط W H i:

(نباید اشتباه گرفته شود W H iبا حجم های جزئی W i، در بند 1.4.3 مورد بحث قرار گرفت.)

بیایید نشان دهیم:

پی اچ آی- فشار اولیه منگاز هفتم؛

T H i,t H i- دمای اولیه منگاز -امین به ترتیب در 0 بهیا 0 با.

زیرا کل سیستم از nگازها وقتی تحت شرایط مخلوط شوند W=Constکار خارجی انجام نمی دهد، پس مطابق با قانون اول ترمودینامیک برای این مورد () می توانیم بنویسیم:

اینجا: Uسانتی متر - انرژی داخلی مخلوطی از گازها با وزن مترسانتی متر کیلوگرم

با دما T 0 K;

U H i- انرژی درونی منتوده گازی m iکیلوگرم

با دمای اولیه T H i .

اجازه دهید نماد زیر را معرفی کنیم:

توسانتی متر - انرژی داخلی ویژه مخلوطی از گازها در دما T 0 K;

u H i –انرژی داخلی خاص من-مین گاز با دمای اولیه T H i .

سپس معادله (2.1.1) به شکل زیر در می آید:

(2.1.2)

همانطور که مشخص است، برای یک گاز ایده آل du=C v dT، از کجا، هنگام شمارش انرژی داخلی از 0 0 Kمی توان نوشت:

در اینجا: - میانگین در محدوده 0 T 0 Kظرفیت گرمایی ایزوکوریک جرمی مخلوطی از گازها؛

میانگین در محدوده 0 T H i 0 Kظرفیت گرمایی ایزوکوریک جرمی منگاز.

پس از جایگزینی (2.1.3) به (2.1.2) به دست می آید:

اما مطابق با بند 1.4.10، ظرفیت گرمایی جرمی واقعی مخلوطی از گازها بر حسب کسر جرمی اجزا بیان می شود. g iو ظرفیت حرارتی واقعی آنها به شرح زیر است:

به طور مشابه، میانگین در محدوده 0 T 0 Kظرفیت گرمایی ایزوکوریک جرمی مخلوطی از گازها به صورت زیر تعیین می شود:

با جایگزینی این عبارت در سمت چپ معادله (2.1.4) به دست می آوریم:

از کجا (2.1.5)

زیرا از معادله حالت، سپس پس از جایگزینی m iدر رابطه (2.1.5) در نهایت فرمول دمای مخلوط را بدست می آوریم nگازها:

همانطور که مشخص است، بنابراین فرمول (2.1.6) را می توان به شکل زیر نوشت:

(لازم به یادآوری است که محصول میانگین در محدوده 0- T H i 0 Kمولر ظرفیت گرمایی ایزوکوریک منگاز.)

در ادبیات مرجع، وابستگی تجربی ظرفیت گرمایی به دما اغلب برای محدوده ارائه شده است 0 t 0 C .

پس از جایگزینی (2.1.8) و (2.1.9) به معادله (2.1.2) به دست می آوریم:

جایگزین کردن m iمقدار آن، در نهایت فرمول دمای مخلوط گاز را بر حسب درجه بدست می آوریم درجه سانتیگراد :

بیان کننده R iاز طریق جرم مولکولی، فرمول دیگری بدست می آوریم:

مخرج فرمول های (2.1.6)، (2.1.7)، (2.1.10) و (2.1.11) دارای ظرفیت گرمایی متوسط ​​هستند که دمای مخلوط به عنوان حد بالایی میانگین گیری استفاده می شود. تییا تی) مشخص شود. به همین دلیل دمای مخلوط با این فرمول ها تعیین می شود روش تقریب های متوالی .

2.1.1. موارد خاص اختلاط گاز در طول W=Const

اجازه دهید چندین مورد خاص از فرمول های (2.1.6)، (2.1.7)، (2.1.10) و (2.1.11) را در نظر بگیریم.

1. اجازه دهید گازها مخلوط شوند، که برای آن وابستگی توان آدیاباتیک است ک مندما را می توان نادیده گرفت

(در حقیقت بهبا افزایش دما کاهش می یابد، زیرا

جایی که s o r , آضرایب مثبت تجربی هستند.

برای محاسبات فنی در محدوده 0 تا 2000 0 C می توانید از فرمول های زیر استفاده کنید:

الف) برای گازهای دو اتمی به 1,40 - 0,50 10 -4 تی;

ب) برای محصولات احتراق به 1,35 - 0,55 10 -4 تی.

از این فرمول ها مشخص است که تأثیر دما بر شاخص آدیاباتیک بهفقط در دماهای صدها درجه سانتیگراد قابل توجه است.)

بنابراین، اگر فرض کنیم که

سپس فرمول (2.1.6) به شکل زیر خواهد بود:

فرمول (2.1.12) را می توان به عنوان اولین تقریب برای فرمول های (2.1.6)، (2.1.7)، (2.1.10) و (2.1.11) استفاده کرد.

2. اجازه دهید گازهایی مخلوط شوند که ظرفیت حرارتی ایزوکوریک مولی آنها برابر است و وابستگی این ظرفیت های حرارتی به دما را می توان نادیده گرفت، یعنی:

سپس معادله (2.1.7) شکل بسیار ساده ای به خود می گیرد:

اگر گازها دارای ظرفیت حرارتی ایزوکوریک مولی برابر باشند، مطابق با معادله مایر است

ظرفیت های گرمایی ایزوباریک مولی باید با یکدیگر برابر باشند، و بنابراین، توان های آدیاباتیک باید برابر باشند، یعنی.

در این شرایط معادله (2.1.12) به (2.1.13) تبدیل می شود.

2.1.2. فشار پس از اختلاط گازها در W=Const

فشار ایجاد شده پس از اختلاط گازها را می توان با فرمول های بند 1.4.2 یا از شرایط زیر تعیین کرد:

آرسانتی متر دبلیوسانتی متر = مترسانتی متر آرسانتی متر تی= مترسانتی متر تی.

حل تعداد زیادی از مسائل فنی اغلب شامل اختلاط گازهای مختلف (مایعات) یا مقادیر متفاوتی از همان گاز (مایع) در حالت های ترمودینامیکی مختلف است. برای سازماندهی فرآیندهای جابجایی، طیف نسبتا زیادی از طیف گسترده ای از دستگاه ها و دستگاه های اختلاط ایجاد شده است.

در تجزیه و تحلیل ترمودینامیکی فرآیندهای اختلاط، وظیفه معمولاً به تعیین پارامترهای حالت مخلوط از پارامترهای شناخته شده وضعیت اجزای اختلاط اولیه می رسد.

راه حل این مشکل بسته به شرایطی که این فرآیند در آن انجام می شود متفاوت خواهد بود. تمام روش های تشکیل مخلوط گازها یا مایعات که در شرایط واقعی رخ می دهند را می توان به سه گروه تقسیم کرد: 1) فرآیند اختلاط در یک حجم ثابت. 2) فرآیند اختلاط در یک جریان؛ 3) مخلوط کردن هنگام پر کردن حجم.

فرآیندهای اختلاط معمولاً بدون تبادل حرارت بین سیستم اختلاط و محیط اتفاق می‌افتند، یعنی به صورت آدیاباتیک رخ می‌دهند. اختلاط در حضور تبادل حرارتی را می توان به دو مرحله تقسیم کرد: اختلاط آدیاباتیک بدون تبادل حرارت و تبادل حرارت در مخلوط حاصل با محیط.

به منظور ساده کردن نتیجه گیری، اجازه دهید اختلاط دو گاز واقعی را در نظر بگیریم. اختلاط همزمان سه یا چند گاز را می توان با استفاده از فرمول های محاسبه برای دو گاز با افزودن متوالی یک جزء جدید یافت.

همه موارد اختلاط فرآیندهای برگشت ناپذیری هستند، البته فقط به این دلیل که جداسازی مخلوط به اجزای آن لزوماً مستلزم هزینه کاری است. مانند هر فرآیند برگشت ناپذیر، در طول اختلاط افزایش آنتروپی وجود دارد اسسیستم های c و کاهش عملکرد مربوطه (اگزرژی): د = تی o.s. اسج، کجا تیо.с – دمای محیط.

هنگام اختلاط گازهایی که فشارها و دماهای متفاوتی دارند، تلفات اضافی در عملکرد ناشی از تبادل حرارتی برگشت ناپذیر بین گازهای مخلوط و عدم استفاده از اختلاف فشار آنها است. بنابراین، افزایش آنتروپی در حین اختلاط هم در نتیجه اختلاط (نشر) واقعی گازها یا مایعاتی که ماهیت متفاوتی دارند و هم به دلیل یکسان شدن دما و فشار مواد مخلوط رخ می دهد.

بیایید روش های اختلاط احتمالی را بررسی کنیم.

2.1. فرآیندهای اختلاط حجمی ثابت

مقداری ظرف حجمی عایق حرارتی بگذارید Vتوسط یک پارتیشن به دو قسمت تقسیم می شود که یکی از آنها حاوی گاز (مایع) با پارامترها است پ 1، u 1، تی 1 , U 1، در دیگری - گاز دیگر (مایع) با پارامترها پ 2، u 2، تی 2 , U 2، (شکل 2.1).

پ 1 , تی 1، u 1، U 1 , متر 1

پ 2 , تی 2، u 2، U 2 , متر 2

پ, تیتو U, متر

برنج. 2.1. نمودار فرآیند اختلاط

در حجم ثابت

جرم گاز در یک محفظه و حجم آن را به ترتیب نشان می دهیم متر 1 و V 1، و در محفظه دیگر - متر 2 و V 2. هنگامی که بخش تقسیم کننده برداشته شود، هر گاز از طریق انتشار به کل حجم پخش می شود و حجم حاصل از مخلوط به وضوح برابر با مجموع خواهد بود. V = V 1 + V 2. در نتیجه اختلاط، فشار، دما و چگالی گاز در کل حجم ظرف یکسان می شود. اجازه دهید مقادیر پارامترهای حالت گاز را پس از اختلاط مشخص کنیم پتو تی, U.

بر اساس قانون بقای انرژی، مخلوط گازهای حاصل انرژی داخلی برابر با مجموع انرژی های داخلی هر گاز خواهد داشت:

U = U 1 + U 2

متر 1 تو 1 + متر 2 تو 2 = (متر 1 + متر 2) تو = مو. (2.1)

انرژی داخلی ویژه گاز پس از اختلاط به صورت زیر تعیین می شود:

. (2.2)

به طور مشابه، حجم مخصوص مخلوط برابر است با:

. (2.3)

در مورد پارامترهای باقیمانده گاز پس از اختلاط ( پ, تی, اس، سپس برای گازها و مایعات نمی توان آنها را به صورت کلی از طریق مقادیر پارامترهای اجزای مخلوط به صورت تحلیلی محاسبه کرد. برای تعیین آنها باید استفاده کنید U، نمودار u که بر روی آن ایزوبارها و ایزوترم ها رسم شده است یا U, تی- نموداری با ایزوکورها و ایزوبارها که روی آن مشخص شده است (برای مخلوط کردن همان گاز) یا جداول خواص ترمودینامیکی گازها و مایعات. با تعیین روابط (2.2) و (2.3) u گاز پس از اختلاط، می توان از نمودارها یا جداول پیدا کرد. پ, تی, اس.

ارزش های پ, تیو اسگازها پس از اختلاط را می توان مستقیماً از طریق مقادیر شناخته شده پارامترهای حالت بخش های مخلوط فقط برای گازهای ایده آل بیان کرد. اجازه دهید مقدار متوسط ​​ظرفیت گرمایی اولین گاز را در محدوده دمایی از نشان دهیم تی 1 به تیاز طریق ، و گاز دیگری در محدوده دمایی از تی 2 به تیاز طریق
.

با توجه به اینکه
;
;
از عبارت (2.2)، به دست می آوریم:

تی =
یا تی =
, (2.4)

جایی که g 1 و g 2- کسر جرمی گازهای ایده آل مخلوط را تشکیل می دهند.

از معادله حالت گازهای ایده آل به دست می آید:

متر 1 = ;متر 2 = .

پس از جایگزینی مقادیر جرم به (2.4)، دمای مخلوط گاز را می توان از عبارت پیدا کرد.

تی =
. (2.5)

ما فشار مخلوطی از گازهای ایده آل را به عنوان مجموع فشارهای جزئی اجزای مخلوط گاز تعریف می کنیم.
، جایی که فشارهای جزئی و با استفاده از معادله کلاپیرون تعیین می شوند.

افزایش آنتروپی اسسیستم های c حاصل از اختلاط برگشت ناپذیر با تفاوت در مجموع آنتروپی گازهای موجود در مخلوط پس از اختلاط و اجزای اولیه قبل از اختلاط یافت می شوند:

اس = اس – (متر 1 اس 1 + متر 2 اس 2).

برای مخلوطی از گازهای ایده آل وقتی دو گاز با هم مخلوط می شوند.

اس ج = متر[(g 1 سی پ 1 + g 2 سی پ 2) ln تی – (g 1 آر 1 + g 2 آر 2) ln پ]–

– [متر 1 (سی پ 1 ln تی 1 – آرلوگاریتم پ 1) + متر 2 (سی پ 2 ln تی 2 – آرلوگاریتم پ 2)]–

–متر(آر 1 g 1 ln r 1 + آر 2 g 2 ln r 2),

جایی که r من- کسر حجمی گازهای ایده آل که مخلوط را تشکیل می دهند.

آر- ثابت گاز مخلوط که با معادله تعیین می شود:

آر = g 1 آر 1 + g 2 آر 2 .

نمودار اگزرژی و آنرژی برای اختلاط در یک حجم ثابت در شکل نشان داده شده است. 2.2.

برنج. 2.2. نمودار اگزرژی و آنرژی در

مخلوط کردن در حجم ثابت:
- از دست دادن اگزرژی خاص در طول اختلاط

2. اختلاط گازها و بخارات با دماهای مختلف.

به این ترتیب مه های جوی تشکیل می شوند. اغلب، مه در هوای صاف در شب ظاهر می شود، زمانی که سطح زمین، به شدت گرما می دهد، تا حد زیادی خنک می شود. هوای گرم و مرطوب با زمین خنک کننده یا با هوای سرد نزدیک سطح آن تماس پیدا می کند و قطرات مایع در آن تشکیل می شود. همین اتفاق زمانی می افتد که جبهه هوای گرم و سرد با هم ترکیب شوند.

3. خنک کردن مخلوط گاز حاوی بخار.

این مورد را می توان با مثال کتری که آب در آن جوشیده است، نشان داد. بخار آب از دهانه خارج می شود که به دلیل اینکه نور را پراکنده نمی کند نامرئی است. سپس بخار آب به سرعت سرد می شود ، آب موجود در آن متراکم می شود و در فاصله کوتاهی از دهانه کتری ما یک ابر شیری رنگ را مشاهده می کنیم - مه که به دلیل توانایی پراکندگی نور قابل مشاهده است. هنگامی که پنجره را در یک روز یخبندان باز می کنیم، پدیده مشابهی مشاهده می شود. آئروسل بادوام‌تر زمانی تشکیل می‌شود که روغن در ماهیتابه به جوش آید و گاز (آئروسل روغن) در اتاق ایجاد کند که تنها با تهویه خوب اتاق می‌توان آن را خارج کرد.

علاوه بر این، آئروسل تراکم می تواند در نتیجه واکنش های گازی که منجر به تشکیل محصولات غیرفرار می شود تشکیل شود:

· در حین احتراق سوخت، گازهای دودکش تشکیل می شود که تراکم آنها منجر به ظهور دود احتراق می شود.

· هنگامی که فسفر در هوا می سوزد، دود سفید تشکیل می شود (P 2 O 5).

· برهمکنش گازی NH 3 و HC1 دود MH 4 C1 (sv) تولید می کند.

· اکسیداسیون فلزات در هوا که در فرآیندهای متالورژی و شیمیایی مختلف اتفاق می افتد، با تشکیل دودهای متشکل از ذرات اکسیدهای فلزی همراه است.

روشهای پراکندگی

آئروسل های پراکنده هنگام سنگ زنی (پاشیدن) اجسام جامد و مایع در یک محیط گازی و در هنگام انتقال مواد پودری به حالت های معلق تحت اثر جریان هوا تشکیل می شوند.

سمپاشی مواد جامد در دو مرحله انجام می شود:

آسیاب و سپس سمپاشی. انتقال یک ماده به حالت آئروسل باید در زمان استفاده از آئروسل انجام شود، زیرا برخلاف سایر سیستم های پراکنده - امولسیون ها، سوسپانسیون ها، آئروسل ها را نمی توان از قبل آماده کرد. در شرایط خانگی، تقریباً تنها وسیله برای به دست آوردن آئروسل های مایع و پودر، دستگاهی به نام "بسته آئروسل" یا "قطو آئروسل" است. ماده موجود در آن تحت فشار بسته بندی شده و با استفاده از گازهای مایع یا فشرده پاشیده می شود.

خصوصیات عمومی ذرات معلق در هوا

خواص آئروسل ها با موارد زیر تعیین می شود:

ماهیت مواد فاز پراکنده و محیط پراکندگی؛

غلظت جزئی و جرمی آئروسل؛

اندازه ذرات و توزیع اندازه ذرات؛

شکل ذرات اولیه (غیر انباشته)؛

ساختار آئروسل؛

بار ذرات

برای مشخص کردن غلظت ذرات معلق در هوا، مانند سایر سیستم های پراکنده، از غلظت جرمی و غلظت عددی (جزئی) استفاده می شود.

غلظت جرمی جرم تمام ذرات معلق در واحد حجم گاز است.

غلظت عددی تعداد ذرات در واحد حجم آئروسل است. مهم نیست که غلظت عددی در لحظه تشکیل آئروسل چقدر زیاد باشد، پس از چند ثانیه نمی تواند از 103 ذره در سانتی متر مکعب تجاوز کند.

اندازه ذرات آئروسل

حداقل اندازه ذرات با احتمال وجود ماده در حالت تجمع تعیین می شود. بنابراین، یک مولکول آب نمی تواند گاز، مایع یا جامد تشکیل دهد. برای تشکیل یک فاز، مصالح حداقل 20-30 مولکول مورد نیاز است. کوچکترین ذره جامد یا مایع نمی تواند اندازه ای کمتر از 110-3 میکرون داشته باشد. برای در نظر گرفتن گاز به عنوان یک محیط پیوسته، لازم است که اندازه ذرات بسیار بزرگتر از مسیر آزاد مولکول های گاز باشد. حد بالایی اندازه ذرات دقیقاً تعریف نشده است، اما ذرات بزرگتر از 100 میکرون قادر به معلق ماندن در هوا برای مدت طولانی نیستند.

خواص مولکولی- جنبشی ذرات معلق در هوا

ویژگی های خواص جنبشی مولکولی ذرات معلق در هوا به این دلیل است:

غلظت کم ذرات فاز پراکنده - بنابراین، اگر 1 سانتی متر مکعب هیدروسل طلا حاوی 10 16 ذره باشد، همان حجم آئروسل طلا حاوی کمتر از 10 7 ذره است.

ویسکوزیته کم محیط پراکندگی - هوا، بنابراین، ضریب اصطکاک کم (B) که در طول حرکت ذرات ایجاد می شود.

چگالی کم محیط پراکندگی، بنابراین ρ بخش » ρ گاز.

همه اینها به این واقعیت منجر می شود که حرکت ذرات در آئروسل ها بسیار شدیدتر از لیوسول ها اتفاق می افتد.

بیایید ساده ترین حالت را در نظر بگیریم، زمانی که آئروسل در یک ظرف بسته است (یعنی جریان هوای خارجی حذف می شود) و ذرات شکل کروی با شعاع r و چگالی p دارند. چنین ذره ای به طور همزمان توسط یک نیروی گرانشی که به صورت عمودی به سمت پایین هدایت می شود و یک نیروی اصطکاک در جهت مخالف بر روی آن اثر می گذارد. علاوه بر این، ذره در حرکت براونی است که پیامد آن انتشار است.

برای تعیین کمیت فرآیندهای انتشار و ته نشینی در ذرات معلق در هوا، می توانید از مقادیر استفاده کنید.

شار انتشار خاص i diff و

شار رسوبی خاص من sed. .

برای اینکه بفهمید کدام جریان غالب خواهد بود، نسبت آنها را در نظر بگیرید:

در این عبارت (p - p 0) » 0. در نتیجه، اندازه کسر با اندازه ذرات تعیین خواهد شد.

اگر r> 1 میکرومتر باشد، آنگاه i sed »i diff، یعنی انتشار را می توان نادیده گرفت - رسوب سریع رخ می دهد و ذرات در ته ظرف می نشینند.

اگر ر< 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.

بنابراین، ذرات بسیار کوچک و بسیار بزرگ به سرعت از آئروسل ناپدید می شوند: اولی به دلیل چسبندگی به دیواره ها یا چسبندگی، دومی در نتیجه ته نشین شدن به پایین. ذرات با اندازه های متوسط ​​حداکثر پایداری را دارند. بنابراین، مهم نیست که غلظت عددی ذرات در لحظه تشکیل آئروسل چقدر زیاد باشد، پس از چند ثانیه از 10 3 قسمت در سانتی متر مکعب تجاوز نمی کند.

خواص الکتریکی ذرات معلق در هوا

خواص الکتریکی ذرات آئروسل به طور قابل توجهی با خواص الکتریکی ذرات در لیوزول متفاوت است.

1. EDL روی ذرات آئروسل رخ نمی دهد، زیرا به دلیل ثابت دی الکتریک پایین محیط گازی، عملاً تفکیک الکترولیتی در آن رخ نمی دهد.

2. بار روی ذرات عمدتاً به دلیل جذب بی رویه یون هایی است که در فاز گاز در نتیجه یونیزاسیون گاز توسط پرتوهای کیهانی، فرابنفش یا رادیواکتیو تشکیل می شوند.

3. بار ذرات در طبیعت تصادفی است و برای ذرات هم ماهیت و هم اندازه می تواند هم از نظر قدر و هم از نظر علامت متفاوت باشد.

4. بار یک ذره در طول زمان هم از نظر قدر و هم از نظر علامت تغییر می کند.

5. در غیاب جذب خاص، بارهای ذرات بسیار کوچک است و معمولاً بیش از 10 برابر از بار الکتریکی اولیه فراتر نمی رود.

6. جذب خاص مشخصه ذرات معلق در هوا است، ذرات آن توسط یک ماده بسیار قطبی تشکیل شده است، زیرا در این مورد یک جهش بالقوه نسبتاً بزرگ در سطح بین فاز رخ می دهد، به دلیل جهت گیری سطحی مولکول ها. برای مثال، در سطح سطحی ذرات معلق آب یا برف، پتانسیل الکتریکی مثبتی در حد 250 میلی ولت وجود دارد.

از روی عمل مشخص شده است که ذرات ذرات آئروسل فلزات و اکسیدهای آنها معمولاً دارای بار منفی (Zn، ZnO، MgO، Fe 2 0 3) و ذرات ذرات آئروسل غیر فلزات و اکسیدهای آنها (SiO2، P2O هستند. 5) بار مثبت دارند. ذرات NaCl و نشاسته دارای بار مثبت هستند، در حالی که ذرات آرد دارای بار منفی هستند.

پایداری تجمعی انعقاد

بر خلاف سایر سیستم های پراکنده، در آئروسل ها هیچ برهمکنشی بین سطح ذرات و محیط گازی وجود ندارد، به این معنی که هیچ نیرویی وجود ندارد که مانع از چسبیدن ذرات به یکدیگر و اجسام ماکروسکوپی در هنگام برخورد شود. بنابراین، آئروسل‌ها سیستم‌هایی به‌طور کل ناپایدار هستند. انعقاد در آنها با توجه به نوع انعقاد سریع اتفاق می افتد، یعنی هر برخورد ذرات منجر به چسبیدن آنها به یکدیگر می شود.

سرعت انعقاد با افزایش غلظت عددی آئروسل به سرعت افزایش می یابد.

صرف نظر از غلظت اولیه آئروسل، پس از چند دقیقه 10 8 - 10 6 ذره در 1 سانتی متر مکعب وجود دارد (برای مقایسه، در لیوسول ها ~ 10 15 ذره وجود دارد). بنابراین، ما با سیستم های بسیار رقیق سر و کار داریم.

وابستگی سرعت انعقاد به افزایش تعداد غلظت آئروسل
غلظت عددی اولیه در 1 سانتی متر 3	زمان لازم برای کاهش غلظت آئروسل به میزان 2 برابر
	کسری از ثانیه
	15-30 ثانیه
	30 دقیقه
	چندین روز

روش‌های تخریب آئروسل

با وجود این واقعیت که ذرات معلق در هوا به طور کلی ناپایدار هستند، مشکل تخریب آنها بسیار حاد است. مشکلات اصلی که حل آنها مستلزم تخریب ذرات معلق در هوا است:

تصفیه هوای اتمسفر از آئروسل های صنعتی؛

گرفتن محصولات با ارزش از دود صنعتی؛

پاشیدن مصنوعی یا پراکندگی ابرها و مه.

ذرات معلق در هوا توسط

پراکندگی تحت تأثیر جریان هوا یا به دلیل بارهای ذرات به همین نام.

· رسوب گذاری؛

انتشار به دیواره های رگ.

· انعقاد؛

· تبخیر ذرات فاز پراکنده (در مورد آئروسل های مواد فرار).

قدیمی ترین امکانات درمان دودکش است. آنها سعی می کنند آئروسل های مضر را تا حد امکان در جو آزاد کنند، زیرا برخی از ترکیبات شیمیایی که تحت تأثیر نور خورشید و در نتیجه واکنش های مختلف وارد لایه زمینی جو می شوند، به مواد کمتر خطرناک (در معدن نوریلسک) تبدیل می شوند. و کمباین متالورژی، به عنوان مثال، یک لوله سه کاناله دارای ارتفاع 420 متر است.

با این حال، تمرکز مدرن تولید صنعتی مستلزم آن است که انتشار دود از قبل تصفیه شود. روش های زیادی برای از بین بردن ذرات معلق در هوا ایجاد شده است، اما هر یک از آنها شامل دو مرحله است:

اولین مورد جذب ذرات پراکنده، جداسازی آنها از گاز است.

دوم جلوگیری از ورود مجدد ذرات به محیط گازی که به دلیل مشکل چسبندگی ذرات جذب شده و تشکیل رسوب بادوام از آنهاست.

سیلندرهای آئروسل

اصل کار یک قوطی آئروسل این است که داروی قرار داده شده در بسته با مایع تخلیه کننده مخلوط می شود که فشار بخار اشباع آن در محدوده دمایی که بسته در آن کار می کند بالاتر از اتمسفر است.

این مخلوط تحت تأثیر فشار بخار اشباع بالای مایع از سیلندر آزاد می شود.

مشخص است که فشار بخار اشباع هر ماده پایدار فقط با دما تعیین می شود و به حجم بستگی ندارد. بنابراین در تمام طول کار سیلندر، فشار در آن ثابت می ماند، بنابراین، محدوده پرواز ذرات و زاویه مخروط پاشش تقریبا ثابت می ماند.

بسته به ماهیت برهمکنش ماده اسپری شده با مایع تخلیه کننده و وضعیت تجمع آن، سیستم های بسته بندی آئروسل از تعداد فازهای متفاوتی تشکیل می شوند. در صورت حلالیت متقابل اجزاء، یک محلول مایع همگن تشکیل می شود، در موارد دیگر - یک امولسیون یا سوسپانسیون، و در نهایت، یک سیستم ناهمگن، زمانی که دارو و مایع تخلیه یک سیستم ناهمگن ماکروسکوپی تشکیل می دهند. بدیهی است که در مورد اول، بسته آئروسل حاوی یک سیستم دو فازی - مایع و بخار اشباع شده است. هنگامی که یک امولسیون یا سوسپانسیون در اتمسفر آزاد می شود، فقط محیط پراکندگی خرد می شود - ذرات حاصل در بهترین حالت، ابعادی را خواهند داشت که در فاز مایع داشتند.

هنگامی که دارو و مایع تخلیه به میزان محدودی با یکدیگر مخلوط یا مخلوط نمی شوند، در حالی که یکی از مایعات به صورت قطرات کوچک در دیگری پراکنده می شود، امولسیون تشکیل می شود.

ماهیت سیستمی که هنگام خروج محصول از بسته بندی در اتمسفر شکل می گیرد به این بستگی دارد که کدام یک از مایعات فاز پراکنده است. اگر فاز پراکنده یک دارو باشد، آئروسل تشکیل می شود. اگر فاز پراکنده یک مایع تخلیه کننده باشد، فوم به دست می آید. اندازه ذرات به دست آمده با استفاده از قوطی های آئروسل به خواص فیزیکی و شیمیایی مواد موجود در آماده سازی، نسبت اجزاء، ویژگی های طراحی قوطی و شرایط دمایی عملکرد آن بستگی دارد.

درجه پراکندگی را می توان تنظیم کرد: "با تغییر اندازه خروجی.

با تغییر فشار بخار اشباع مایع تخلیه؛

با تغییر نسبت کمی دارو و عامل تخلیه.

دفع مواد

مهمترین جزء کمکی ماده ای است که آزاد شدن دارو در جو و پراکندگی بعدی آن را تضمین می کند. این مواد را پیشران می نامند (لاتین "pro-peilere" - راندن). پیشرانه باید دو عملکرد را انجام دهد:

ایجاد فشار لازم برای آزادسازی دارو؛

محصول منتشر شده در جو را پراکنده کنید. فریون ها و گازهای فشرده به عنوان پیشران استفاده می شوند. فریون ها ترکیبات آلی فلورین با وزن مولکولی کم از سری آلیفاتیک هستند.

سیستم علامت گذاری زیر برای فریون ها اتخاذ شده است: رقم آخر (تعداد واحدها) به معنی تعداد اتم های فلوئور در مولکول، رقم قبلی (تعداد ده ها) به معنای تعداد اتم های هیدروژن یک افزایش یافته است و رقم سوم به معنای تعداد اتم های فلوئور در مولکول است. (تعداد صدها) یعنی تعداد اتم های کربن یک عدد کاهش یافته است. به عنوان مثال: F-22 CHC1F 2 است، F-114 C 2 C1 2 F 4 است.

مواد متشکل از مولکول های یک ساختار حلقوی نیز دارای نام عددی هستند، اما حرف "C" قبل از اعداد قرار می گیرد، به عنوان مثال: C318 - C 4 F 8 (octafluorocyclobutan).

از N2، N2O، CO2 و غیره به عنوان گازهای فشرده استفاده می شود.

مزایای بسته بندی آئروسل

1. انتقال دارو به حالت پراکنده ریز به دلیل انرژی پتانسیل پیشران مایع شده اتفاق می افتد و نیازی به استفاده از هیچ وسیله جانبی ندارد.

2. برای ایجاد ذرات معلق در هوا نیازی به اتصال نیست.

3. در یک واحد زمان، مقدار قابل توجهی از ماده را می توان برای تولید ذرات کوچک پراکنده کرد - اگر از روش های دیگر استفاده می شد، انرژی بسیار بیشتری مورد نیاز بود.

4. حالت مه پاش است: اندازه ذرات حاصل، محدوده پرواز آنها و زاویه در راس مخروط در طول کل دوره عملیات کمی تغییر می کند.

5. می توانید دوز ماده اسپری شده را از قبل تعیین کنید.

6. می توانید اندازه ذرات را تنظیم کنید.

7. درجه چند پراکندگی آئروسل کم است.

8. همه ذرات دارای ترکیب شیمیایی یکسانی هستند.

9. از عقیمی داروهای اسپری شده اطمینان حاصل می شود.

10. داروی داخل بسته با اکسیژن هوا تماس پیدا نمی کند که پایداری آن را تضمین می کند.

11. بسته شدن خودکار شیر، احتمال تلفات ناشی از ریختن یا تبخیر قسمت استفاده نشده محصول را از بین می برد.

12. بسته بندی همیشه آماده استفاده است.

13. بسته بندی فشرده است. اجازه استفاده فردی یا جمعی را می دهد.

اولین بسته های آئروسل در دهه 80 ظاهر شد. قرن XX در اروپا. در طول جنگ جهانی دوم، ایالات متحده ابتکار عمل در توسعه آنها را به دست گرفت. در سال 1941، بسته بندی آئروسل ایجاد شد - یک حشره کش بسته بندی شده در یک ظرف شیشه ای. پیشرانه فریون-12 بود.

تولید در مقیاس صنعتی پس از جنگ جهانی دوم در ایالات متحده و سپس در سایر کشورهای جهان آغاز شد.

کاربرد عملی ذرات معلق در هوا

استفاده گسترده از آئروسل ها به دلیل کارایی بالای آنها است. مشخص است که افزایش سطح یک ماده با افزایش فعالیت آن همراه است. مقدار کمی از ماده اسپری شده به شکل آئروسل حجم زیادی را اشغال می کند و واکنش پذیری بالایی دارد. این مزیت آئروسل ها نسبت به سایر سیستم های پراکنده است.

از آئروسل ها استفاده می شود:

در زمینه های مختلف فناوری از جمله نظامی و فضایی؛

در کشاورزی؛ "در مراقبت های بهداشتی؛

در هواشناسی؛ در زندگی روزمره و غیره

اخیراً تهیه اشکال دارویی به شکل ذرات معلق در هوا به طور گسترده ای در عمل دارویی مورد استفاده قرار گرفته است. استفاده از مواد دارویی به شکل ذرات معلق در هوا در مواردی که لازم است دارو را روی سطوح بزرگ اعمال کنید (بیماری های حاد تنفسی، سوختگی ها و غیره) راحت است. فرم های دارویی حاوی مواد تشکیل دهنده فیلم مایع تأثیر زیادی دارند. هنگامی که این دارو بر روی ناحیه آسیب دیده اسپری می شود، با یک فیلم نازک و شفاف که جایگزین بانداژ می شود، پوشانده می شود.

اجازه دهید در مورد استفاده از بسته بندی آئروسل با جزئیات بیشتری صحبت کنیم.

در حال حاضر بیش از 300 نوع محصول در بسته بندی آئروسل وجود دارد.

گروه اول: مواد شیمیایی خانگی.

حشره کش ها آماده سازی برای کشتن حشرات هستند.

محصولات ضد شب پره.

حشره کش برای معالجه حیوانات اهلی.

وسیله ای برای محافظت از گیاهان داخلی و محصولات میوه و توت از بیماری های قارچی و آفات.

لاک و رنگ.

خوشبو کننده های هوا.

ج ترکیبات پولیش و تمیز کننده.

گروه دوم:

عطرسازی و آرایشی و بهداشتی. محصولات مراقبت از مو (اسپری، شامپو و غیره).

فوم و ژل اصلاح.

کرم های مخصوص دست و پا.

روغن برای و ضد برنزه شدن.

دئودورانت ها

عطر، ادکلن، ادو تویلت.

گروه سوم: آئروسل های طبی.

گروه چهارم: آئروسل های فنی.

روغن های روان کننده.

پوشش های ضد خوردگی.

فیلم های محافظ "روان کننده های خشک.

امولسیون های خنک کننده برش در ماشین های حفاری.

گروه پنجم: آئروسل های غذایی.

ذرات معلق در هوا

اولین ظروف غذا در سال 1947 در ایالات متحده ظاهر شد. آنها حاوی کرم هایی برای تکمیل کیک و شیرینی بودند و فقط توسط رستوران ها استفاده می شد و آنها را برای پر کردن مجدد برمی گردانند. تولید انبوه این نوع بسته بندی آئروسل تنها در سال 1958 آغاز شد.

بسته بندی مواد غذایی آئروسل را می توان به سه گروه اصلی تقسیم کرد:

بسته هایی که نیاز به نگهداری در دمای پایین دارند.

بسته بندی با عملیات حرارتی بعدی؛

بسته بندی بدون عملیات حرارتی بعدی

سه نوع فرآورده غذایی در بسته بندی های آئروسل تولید می شود: خامه، مایع، خمیر. در بسته های آئروسل می توانید سس سالاد، پنیر فرآوری شده، آب میوه، دارچین، سس مایونز، آب گوجه فرنگی، خامه فرم گرفته 30% و غیره را خریداری کنید.

رشد تولید آئروسل غذایی به دلیل موارد زیر است:

مزایای نسبت به انواع معمولی بسته بندی؛

توسعه پیشرانه های جدید؛

بهبود فناوری پر کردن

مزایای بسته بندی مواد غذایی آئروسل:

راحتی در استفاده؛

صرفه جویی در زمان؛

غذا در حالت آماده برای خوردن بسته بندی شده و به شکل یکنواخت از بسته بندی خارج می شود.

بدون نشت محصول؛

رطوبت از بین نمی رود یا به داخل بسته بندی نفوذ نمی کند.

عطر از بین نمی رود؛

محصول استریل نگهداری می شود.

الزامات زیر برای فرمولاسیون آئروسل غذایی اعمال می شود:

1. پیشرانه باید خلوص بالا، غیر سمی، بی مزه و بی بو باشد. در حال حاضر از دی اکسید کربن، اکسید نیتروژن، نیتروژن، آرگون و فریون C318 استفاده می شود.

2. گازهای فشرده که حلالیت بسیار محدودی در محلول های آبی دارند نمی توانند در تشکیل کف شرکت کنند و این امر برای خامه فرم گرفته، خامه های تزئینی، موس ها و ... لازم است و ترجیحاً از فریون C318 همراه با این محصولات استفاده شود. بسیار گران تر است

جدول 18.4 نمونه هایی از فرمولاسیون برای آئروسل های غذایی مختلف

مواد موجود در آئروسل ها	مقدار، % جرم
1. کرم برای ساندویچ میان وعده
پنیر کوتاژ با خامه	50-60
	25-30
روغن نباتی و افزودنی های معطر	6-10
فریون S318	7
2. لعاب شکر برای تکمیل محصولات قنادی
قند	55-60
اب	15-25
روغن سبزیجات
سخت	9-14
مایع	3-5
نمک سفره	0,1-0,3
سلولز های میکروکریستالی	1,0
عطرها	1-4
امولسیفایرها	0,5-1
فریون S318	7
3. موس
شربت عسل یا میوه	78-83
اب	7-9
روغن نباتی (جامد)	3-5
سلولز های میکروکریستالی	1-2
مونوگلیسریدها	0,5-1
پلی استرهای سوربیتول	0,05-1
فریون SZ18	7
ادامه از جدول 18.4
مواد موجود در آئروسل ها		مقدار، % جرم
4. سس تزئینی به صورت فوم
خردل (پودر ریز آسیاب شده)		0,94
آب لیمو		4,72
سرکه		9,44
اب		34
پلی سوربات 80		0,5
مخلوط امولسیون کننده		2,25
سلولز های میکروکریستالی		2,5
مواد افزودنی - تثبیت کننده های فوم		4,59
فریون C318 + اکسید نیتروژن (P=8 atm)		7
5. سس روغن سرکه به صورت فوم
اب		11,80
نمک		1,96
قند		1,47
سرکه		22,81
روغن زیتون		61,75
پلی سوربات 80		0,10
روغن سیر		0,12
روغن فلفل سیاه		0,10
فریون S318		10,0
6. سس برای دانه های ذرت بوداده
نمک (اضافی)		10,00
روغن سبزیجات		58,97
سایر مواد افزودنی روغن		0,03
رنگ		1,00
فریون-S318		10,00

3. استفاده از فرئون ها مزیت دیگری را فراهم می کند: گازهای مایع به فرمول های محصول وارد می شوند که به شکل فوم آزاد می شوند و به مقدار بیش از 10٪ وزنی ندارند، در حالی که حجم نسبتا کمی را اشغال می کنند. این به شما امکان می دهد تا محصولات بیشتری را در سیلندر بارگیری کنید - 90٪ ظرفیت سیلندر (در بسته های با گاز فشرده فقط 50٪) و خروج کامل محصول از بسته را تضمین می کند.

4. انتخاب پیشرانه بر اساس نوع محصول غذایی و فرم تحویل مورد نظر (خامه، مایع، خمیر) تعیین می شود. مخلوط CO2 و اکسید نیتروژن با خلوص بالا خود را به خوبی ثابت کرده است. برای به دست آوردن فوم از مخلوط فریون C318 با اکسید نیتروژن استفاده می شود. خامه تکمیل کیک بسته بندی شده با این مخلوط، کفی پایدار تولید می کند که رنگ را به خوبی حفظ می کند. برای شربت ها، CO2 مناسب ترین پیشران در نظر گرفته می شود.

کیفیت پخش محتویات از سیلندر به عوامل زیر بستگی دارد:

فن آوری های آماده سازی محصول؛

تثبیت کننده (سلولز میکرو کریستالی به طور گسترده استفاده می شود)؛

انتخاب صحیح سیلندر و سوپاپ

برای دارچین و آب لیمو، یک سر اسپری کنترل شده ساخته شده است که می تواند محصولات را به صورت قطره یا به صورت جریان به دلخواه پخش کند. برای شیرین کننده های مصنوعی از دریچه های دوز استفاده می شود، یک دوز آنها مربوط به یک تکه شکر اره شده و غیره است.

حمل و نقل آئروسل

حمل و نقل پنوماتیک به طور گسترده ای در صنایع آسیاب آرد، غلات و آسیاب خوراک استفاده می شود که شرایطی را برای معرفی اتوماسیون، افزایش بهره وری نیروی کار و کاهش هزینه ها ایجاد می کند. با این حال، استفاده از حمل و نقل پنوماتیک با هزینه زیادی برق برای جابجایی حجم زیادی از هوا همراه است (1 کیلوگرم هوا 5-6 کیلوگرم مواد فله را جابجا می کند).

انتقال آئروسل پیشروتر است که در آن به دلیل هوادهی آرد در ابتدای حمل و فشار زیاد هوا، غلظت زیادی از مواد در جریان هوا حاصل می شود. هوادهی چسبندگی بین ذرات آرد را می شکند و مانند مایع خاصیت سیالیت پیدا می کند و در نتیجه 1 کیلوگرم هوا تا 200 کیلوگرم آرد حرکت می کند.

تاسیسات حمل و نقل آئروسل شامل یک فیدر، یک سوپرشارژر، یک خط لوله مواد و یک تخلیه کننده است. عنصر اصلی فیدر است که در آن هوا با مواد مخلوط می شود و سرعت اولیه به مخلوط منتقل می شود که تامین آن را به خط لوله مواد تضمین می کند.

معرفی حمل و نقل آئروسل باعث افزایش بهره وری آسیاب ها و کاهش مصرف انرژی ویژه می شود.

حمل و نقل آئروسل نه تنها در آسیاب آرد، بلکه در سایر صنایع مرتبط با استفاده از مواد فله و پودر آینده را در اختیار دارد.

آئروسل ها سیستم های ریزهتروژنی هستند که در آنها ذرات جامد یا قطرات مایع در یک گاز (S/G یا L/G) معلق هستند.

با توجه به وضعیت کل فاز پراکنده، ذرات معلق در هوا به موارد زیر تقسیم می شوند: مه (L/G). دود، گرد و غبار (T/G)؛ مه دود [(F+T)/G)].

با توجه به پراکندگی آنها، آئروسل ها به مه، دود، گرد و غبار تقسیم می شوند.

مانند سایر سیستم‌های ریزهتروژن، آئروسل‌ها را می‌توان از محلول‌های واقعی (روش‌های تراکم) یا از سیستم‌های پراکنده درشت (روش‌های پراکندگی) به‌دست آورد.

قطرات آب در مه همیشه کروی هستند، در حالی که ذرات دود جامد بسته به منشا آنها می توانند اشکال مختلفی داشته باشند.

با توجه به اندازه ذرات بسیار کوچک فاز پراکنده، آنها سطح توسعه یافته ای دارند که جذب، احتراق و سایر واکنش های شیمیایی می توانند به طور فعال روی آن رخ دهند.

خواص مولکولی-سینتیکی ذرات معلق در هوا توسط:

غلظت کم ذرات فاز پراکنده؛ ویسکوزیته کم محیط پراکندگی؛ چگالی کم محیط پراکندگی

بسته به اندازه ذرات فاز پراکنده، آنها می توانند به سرعت رسوب کنند (در r<1 میکرومتر)، یا به دیواره های ظرف بچسبند یا به هم بچسبند (در r <0.01 میکرومتر). ذرات با اندازه های متوسط ​​بیشترین پایداری را دارند.

آئروسل ها با پدیده های ترموفورز، گرما رسوب گذاری و فوتوفورز مشخص می شوند.

خواص نوری ذرات معلق در هوا شبیه به خواص لیوسول است، اما پراکندگی نور توسط آنها به دلیل تفاوت زیاد در ضرایب شکست فاز پراکنده و محیط پراکندگی بسیار بارزتر است.

ویژگی خاصیت الکتریکی ذرات معلق در هوا این است که هیچ EDL روی ذرات رخ نمی دهد، بار ذرات تصادفی و از نظر بزرگی کوچک است. هنگامی که ذرات به یکدیگر نزدیک می شوند، دافعه الکترواستاتیکی رخ نمی دهد و انعقاد سریع رخ می دهد.

تخریب ذرات معلق در هوا یک مشکل مهم است و با روش های ته نشینی، انعقاد، جمع آوری گرد و غبار و روش های دیگر انجام می شود.

پودرها سیستم های پراکنده بسیار غلیظی هستند که در آنها فاز پراکنده ذرات جامد و محیط پراکندگی هوا یا گازهای دیگر است. نماد: T/G.

در پودرها، ذرات فاز پراکنده با یکدیگر در تماس هستند. به طور سنتی، بیشتر مواد حجیم به عنوان پودر طبقه بندی می شوند، با این حال، به معنای محدود، اصطلاح "پودرها" به سیستم های بسیار پراکنده با اندازه ذرات کمتر از یک مقدار بحرانی خاص که در آن نیروهای برهمکنش بین ذرات متناسب با جرم می شوند، اطلاق می شود. از ذرات رایج ترین آنها پودرهایی با اندازه ذرات از 1 تا 100 میکرون هستند. سطح سطحی ویژه چنین پودرهایی از چندین m11.09.2011 (دوده) تا کسری از m2/g (ماسه های ریز) متغیر است.

تفاوت پودرها با ذرات معلق در هوا با فاز پراکنده جامد (همچنین T/G) با غلظت بسیار بالاتر ذرات جامد. پودر از یک آئروسل با فاز پراکنده جامد در طول رسوب آن به دست می آید. سوسپانسیون (S/L) نیز پس از خشک شدن به پودر تبدیل می شود. از سوی دیگر، هم آئروسل و هم سوسپانسیون را می توان از پودر به دست آورد.

طبقه بندی پودرها

1. با توجه به شکل ذرات:

هم محوری (دارای ابعاد تقریباً یکسان در امتداد سه محور)؛

فیبری (طول ذرات بسیار بیشتر از عرض و ضخامت است).

مسطح (طول و عرض بسیار بیشتر از ضخامت است).

2. با توجه به برهمکنش بین ذرات:

به صورت اتصالی پراکنده (ذرات به یکدیگر متصل هستند، یعنی سیستم دارای ساختاری است).

آزادانه پراکنده می شود (مقاومت برشی فقط به دلیل اصطکاک بین ذرات است).

3. طبقه بندی بر اساس اندازه ذرات فاز پراکنده:

ماسه (2≤10 -5 ≤ d ≤ 2∙10 -3) متر؛

گرد و غبار (2∙10 -6 ≤ d ≤ 2∙10 -5) متر؛

پودر (د< 2∙10 -6) м.

روشهای به دست آوردن پودر

پودرها مانند هر سیستم پراکنده دیگری را می توان با دو گروه روش بدست آورد:

از طرف سیستم های درشت - با روش های پراکندگی؛

از طرف راه حل های واقعی - با روش های تراکم.

انتخاب روش بستگی به ماهیت ماده، هدف پودر و عوامل اقتصادی دارد.

روشهای پراکندگی

مواد خام در آسیاب های غلتکی، گلوله ای، ارتعاشی یا کلوئیدی خرد می شوند و به دنبال آن به کسری تقسیم می شوند، زیرا در نتیجه آسیاب، پودرهای پلی دیسپرس به دست می آید (به عنوان مثال، آرد از همان نوع ممکن است حاوی ذرات 5 تا 60 میکرون باشد). .

پراکندگی موثر را می توان با آسیاب کردن سوسپانسیون های بسیار غلیظ به دست آورد.

برای تسهیل پراکندگی، از کاهنده های سختی استفاده می شود که سورفکتانت هستند. مطابق با قانون یکسان سازی قطبی، هنگامی که روی سطح جامد زمین جذب می شوند، کشش سطحی را کاهش می دهند، مصرف انرژی در هنگام پراکندگی را کاهش می دهند و پراکندگی فاز زمین را افزایش می دهند.

در برخی موارد، مواد قبل از پراکندگی از قبل درمان می شوند. بنابراین، تیتانیوم یا تانتالیوم در اتمسفر هیدروژن گرم می شود، به هیدرید تبدیل می شود، که خرد شده و در خلاء گرم می شود - پودرهای فلز خالص به دست می آید.

هنگام تولید پودرهای پولکی که در رنگ ها و ترکیبات پیروتکنیک موجود است، از آسیاب گلوله ای برای آسیاب استفاده می شود. گلوله ها صاف می شوند و ذرات مواد خرد شده را رول می کنند.

پودرهایی با ذرات کروی ساخته شده از فلزات نسوز (تنگستن، مولیبدن، نیوبیم) در پلاسمای کم دمای قوس و تخلیه با فرکانس بالا به دست می آیند. با عبور از ناحیه پلاسما، ذرات ذوب شده و شکل کروی به خود می گیرند، سپس سرد و جامد می شوند.

در طول پراکندگی، ترکیب شیمیایی مواد تغییر نمی کند.

روشهای تراکم

این روش ها را می توان به دو گروه تقسیم کرد.

روش های گروه اول با رسوب ذرات به دلیل انعقاد سل های لیوفوبیک همراه است. در نتیجه تبخیر محلول یا جایگزینی جزئی حلال (کاهش حلالیت) سوسپانسیونی تشکیل می شود و پس از تصفیه و خشک شدن آن پودرهایی به دست می آید.

گروه دوم روش ها با واکنش های شیمیایی (تراکم شیمیایی) همراه است. روش های تراکم شیمیایی را می توان بر اساس نوع واکنش مورد استفاده طبقه بندی کرد:

1. تبادل واکنش بین الکترولیت ها. به عنوان مثال، گچ رسوبی (پودر دندان) در نتیجه واکنش به دست می آید:

Na 2 CO 3 + CaC1 2 = CaCO 3 + 2 NaCl.

2. اکسیداسیون فلزات.

به عنوان مثال، اکسید روی بسیار پراکنده، که جزء اصلی سفید روی است، از اکسید کردن بخار روی با هوا در دمای 300 درجه سانتی گراد به دست می آید.

3. اکسیداسیون هیدروکربن ها.

انواع مختلفی از دوده که در تولید لاستیک، پلاستیک و جوهر چاپ استفاده می شود، از سوزاندن هیدروکربن های گازی یا مایع در غیاب اکسیژن تولید می شود.

4. احیای اکسیدهای فلزی.

احیا با گاز طبیعی، هیدروژن یا مواد کاهنده جامد برای تولید پودرهای فلزی بسیار پراکنده استفاده می شود.

و خیلی بیشتر، بدون آن زندگی خود غیرقابل تصور است. کل بدن انسان دنیایی از ذراتی است که دقیقاً طبق قوانین خاصی که از فیزیولوژی انسان پیروی می کنند در حرکت ثابت هستند. سیستم های کلوئیدی موجودات دارای تعدادی ویژگی بیولوژیکی هستند که یک حالت کلوئیدی خاص را مشخص می کند: 2.2 سیستم کلوئیدی سلول ها. از دیدگاه فیزیولوژی کلوئیدی-شیمیایی ...

اجازه دهید سه لایه افقی A، B و C از ستون گاز خود را تصور کنیم، با لایه B در بالای A، و A در بالای C. همیشه ممکن است با مخلوط کردن یک حجم معین از لایه C، هر مقدار از مخلوط ترکیب A را به دست آوریم. با حجمی از لایه B. برعکس، هر مقدار از مخلوط ترکیب A را می توان به دو مخلوط ترکیب B و C تقسیم کرد.

این اختلاط و جداسازی دو گاز را می توان با تقویت لوله های افقی در A، B و C به صورت برگشت پذیر نیز انجام داد. انتهای هر یک از این لوله ها که از ستون گاز خارج می شود با یک پیستون بسته می شود. اکنون پیستون ها را در لایه های B و C به سمت داخل هل می دهیم و آنها را مثلاً از چپ به راست حرکت می دهیم و در نقطه A، برعکس، پیستون را به سمت بیرون فشار می دهیم، یعنی از راست به چپ. سپس در B و C مقداری گاز از ستون خارج می شود و در A برعکس مقداری حجم از مخلوط وارد می شود. فرض می کنیم که هر یک از این لوله ها حاوی جرم خاصی از مخلوطی با همان ترکیب لایه افقی ستون گاز است که این لوله با آن ارتباط برقرار می کند.

سپس مقادیر از معادلات تعیین می شوند

نتیجه می شود که

اکنون مخلوط را به روشی برگشت پذیر تقسیم می کنیم و کار صرف شده را محاسبه می کنیم.

اجازه دهید واحد حجم مخلوط را به A وارد کنیم و بر این اساس از B حجم ها را استخراج می کنیم

کل کار صرف شده در این فرآیند برابر است با

با جایگزینی مقادیر در اینجا می بینیم که این کار برابر با صفر است.

در اینجا ظرافت‌هایی وجود دارد: مخلوط‌های B و مخلوط A که در آن شکسته شد، به ارتفاعات متفاوتی بالا رفتند و بنابراین انرژی پتانسیل متفاوتی به دست آوردند. اما از آنجایی که کار صفر و دمای سیستم ثابت است، این امر تنها در صورتی امکان پذیر است که سیستم مقدار معینی گرما داده یا دریافت کرده باشد. با دانستن تغییر انرژی پتانسیل، مقدار گرمای وارد شده به سیستم و در نتیجه تغییر آنتروپی را خواهیم یافت.

افزایش انرژی پتانسیل خواهد بود

اما برابر با مقدار گرمای داده شده به سیستم است، بنابراین افزایش آنتروپی برابر خواهد بود

با این مقدار، مجموع آنتروپی های حجم مخلوط B و حجم مخلوط C بیشتر از آنتروپی یک واحد حجم مخلوط A است. از اینجا می توانیم حجم مخلوط B و C را پیدا کنیم، مجموع آنتروپی های آن برابر با آنتروپی یک واحد حجم مخلوط A است. برای این کار، حجم مخلوط‌های B و C را به روش همدما برگشت‌پذیر به حجم می‌آوریم و مجموع افزایش‌های آنتروپی هر دو مخلوط را در طول این فرآیند با علامت مخالف برابر می‌کنیم (75).

افزایش آنتروپی برای مخلوط B خواهد بود

اجازه دهید بیان فشارها را بر حسب چگالی در معادله (76) جایگزین کنیم