Технология использования сжатых газов (стр. 11 )

3) Третий метод уменьшения скорости газовой коррозии заключается в защите поверхности металла специальными термостойкими покрытиями: термодиффузионными железоалюминиевыми покрытиями (процессы нанесения этих покрытий известны под названием «алитирование» и «термохромирование»), металлокерамическими покрытиями, или керметами, металлоокисными покрытиями, для получения которых в качестве неметаллических компонентов применяют тугоплавкие окислы, например Al2O3, MgO, и соединения типа нитридов и карбидов. Металлическими компонентами служат металлы группы железа, хром, вольфрам и молибден.

Контрольные вопросы к теме 3

1 Какие два вида взаимодействия газов с твёрдыми телами?

2 Поясните принцип работы абсорберов.

3 Каков механизм удаления газов, растворённых в жидкостях и от каких параметров он зависит?

4 Поясните, в чём состоит негативное воздействие газов на смазочные масла?

5 Что такое газовая коррозия металлов и как она проявляется?

6 Перечислите основные виды газовой коррозии металлов.

7 Опишите механизм развития окисления металлов.

8 Перечислите методы борьбы с газовой коррозией.

Список литературы

1.  Кучеренко газов/ - К.: Вища школа, 1981.- 96с.

2.  Розенфельд и защита металлов/ –М.: Металлургия, 1970.

3.  Борьба с коррозией в химической и нефтеперерабатывающей промышленности/под ред. . –М.: Машиностроение, 1967.

Раздел 2

ВОЗДУХ И УГЛЕВОДОРОДНЫЕ ГАЗЫ

Тема 4 ВОЗДУХ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ

4.1 Воздух: состав и свойства

4.1.1 Общие сведения

Воздух наиболее распространенный газ в природе. Воздух имеет множество применений в промышленности, транспорте, системах жизнеобеспечения и т. д. Воздух используется при различных давлениях: от разрежения (системы пневмотранспорта) до небольшого избыточного давления (вентиляция, кондиционирование, дутьё), среднего давления (пневмосистемы промышленных предприятий) и высокого давления (химия, двигатели внутреннего сгорания).

Атмосферный воздух – это естественная смесь газов, составляющая земную атмосферу. Воздух является источником кислорода, необходимого для существования живых организмов. Сжиганием топлив в среде воздуха человечество получает необходимое для жизни и производственной деятельности тепло. Воздух – важнейший и неисчерпаемый источник химического сырья.

Стандартный состав: N – 78%;O – 20,9%;Ar – 0,9%;CO2 – 0,03%. Воздух не только в атмосфере, но и проникает в почву, составляет от 10 до 30% её объема, растворен в водах Мирового океана, рек и озер.

В индустриальных зонах, в крупных городах, вблизи предприятий металлургической и химической промышленности состав воздуха может включать углекислый газ и другие газообразные выбросы и примеси.

Очень важной характеристикой воздуха для его технического применения является влажность, т. е. содержание в нем паров и капель воды. Атмосферный воздух всегда влажный. Почему?

Влагооборот на Земле – непрерывный процесс перемещения воды в оболочке Земли, сопровождающийся ее фазовыми преобразованиями. При этом происходят следующие процессы: главным образом испарение, перенос водяного пара, конденсация образования облаков; выпадение осадков, инфильтрация в грунт, стоки.

Рисунок 4.1 – Влагооборот на Земле

Вода испаряется с поверхности водоемов, почвы, растительности и поступает в атмосферу в виде пара, где он путем турбулентной диффузии распространяется вверх, а затем воздушными течениями разносится в различные места на планете. Воздух всегда влажный в той или иной мере.

При понижении температуры влажного воздуха водяной пар конденсируется, переходя в жидкое или твердое состояние, образуются облака и туманы. Осадки выпадают, круговорот воды продолжается.

Общее количество воды на Земле постоянно, среднее влагосодержание атмосферы также постоянно, т. е. осадки равны испарениям в целом, но по областям по разному, в зависимости от атмосферных условий. Содержание водяного пара в воздухе в среднем равно 0,2% по объему, а в тропиках достигает 2,5 %. На каждый 1 м2 поверхности Земли приходится около 28,5 кг водяного пара.

Точка росы – температура, до которой должен охладиться воздух, чтобы достичь состояния насыщения водяным паром при данном влагосодержании и неизменном давлении. При этом в объеме воздуха или на предметах, с которыми он соприкасается, начинается конденсация водяного пара. Точка росы – одна из характеристик влажного воздуха.

Если относительная влажность меньше 100 %, то точка росы всегда ниже фактической температуры воздуха, и тем ниже, чем меньше относительная влажность.

При насыщении, т. е. когда j =100 %, фактическая температура совпадает с точкой росы.

Для tатм =15оС:

j, %	100	80	60	40
tт. р, 0С	15	11,6	7,3	1,5

Практически всегда воздух в той или иной мере содержит влагу в виде равномерно распределенных по объему частичек жидкости различных размеров. Жидкость в газах может быть в виде капельной влаги, аэрозоли, тумана, паров, крупных молекул (рис. 4.2).

Рисунок 4.2 – Классификация влагосодержания в газах

в зависимости от размеров частиц жидкости в

Количество влаги, присутствующей в воздухе, характеризуется следующими величинами:

-  влагосодержанием – масса влаги в граммах, приходящаяся на 1 кг сухого воздуха: d = mв. п/mс. в, г/кг;

-  абсолютной влажностью jабс – масса водяного пара, содержащаяся в 1м3 влажного воздуха, г/м3;

-  относительной влажностью j - отношение действительного количества влаги в воздухе к максимально возможному при данных параметрах (давлении, температуре), выраженное в процентах.

В каждый момент времени при данной температуре в воздухе содержится определенное количество влаги. Избыток влаги выпадает из воздуха в виде росы независимо от величины давления воздуха. Значения абсолютной влажности насыщенного атмосферного воздуха jабсs для различных температур приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 – Абсолютная влажность насыщенного атмосферного воздуха при j =100% (для определения температуры точки росы)

t, 0С	jабс s, г/м3	t, 0С	jабс s, г/м3	t, 0С	jабс s, г/м3	t, 0С	jабс s, г/м3
-45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10	0,105 0,177 0,292 0,473 0,699 1,114 1,597 2,391	-5 0 5 10 15 20 25 30	3,479 4,903 7,020 9,731 13,252 17,3 23,0 30,0	35 40 45 50 55 60 65 70	39,0 51 65 83 104 130 161 198	75 80 85 90 95 100 - -	242 293 353 423 504 597 - -

Например, если температура всасываемого воздуха 30°С при относительной влажности j=80%, то абсолютная влажность воздуха равна

jабс = jабс s × j = 30,0 × 0,8 = 24 г/м3.

Влагосодержание воздуха определяется с учетом плотности воздуха:

d = jабс/r = 24/1,127 = 21,29 г/кг.

Параметры сжатого влажного воздуха: влагосодержание и объем, определяют в зависимости от температуры и давления по психометрическим таблицам, графикам или измеряют специальными приборами.

При сжатии воздуха происходит уменьшение его объема, и влагосодержание его повышается. На рис. 4.3 приведены диаграммы для определения влагосодержания сжатого воздуха в состоянии насыщения (j =100%) при различных давлениях. Если, например, винтовой компрессор всасывает атмосферный воздух при j =80% и сжимает его до 8 кгс/см2 и 80 °С, то влагосодержание насыщенного сжатого воздуха из диаграммы на рис. 4.3 равно ds = 40 г/кг, а ис­тинное влагосодержание его равно
d = ds × j = 40 × 0,8 = 32 г/кг.

Рисунок 4.3 – Зависимость влагосодержания сжатого воздуха

от температуры и давления при j=100%

4.1.2 Физические и химические свойства воздуха

В древности воздух считали индивидуальным веществом – одним из 4 элементов – стихий (огонь, вода, земля, воздух). Француз Лавуазье в 1777г. Показал, что в состав воздуха входят азот и кислород, а в 1984г. англичанин Рэлей обнаружил в нем аргон.

В XVII веке Галилей, Торричелли, Бойль и Мариотт изучали свойства воздуха и открыли ряд закономерностей – уменьшение давления вверх от Земли, связь между давлением и объемом воздуха.

Долгое время не удавалось сжижать воздух. Лишь после того, как Менделеев установил понятие критической температуры и давления, в 1887г. Нальете (Париж) удалось превратить воздух в жидкость. А в 1985г. немец Линде построил установку для сжижения.

При t=0ºС и p=0,1 МПа (1атм или 760 мм рт. ст.) плотность воздуха 1,292 г/л.

Критическая температура – 140,7ºС, критическое давление - 3,72 МПа.

Скорость звука в воздухе около 330 м/с.

Жидкий воздух – голубая жидкость с плотностью
0,96 г/см² (t =-192ºC и р = 0,1 МПа). Свободно испаряется при температуре t =-190ºC, при этом состав его изменяется, т. к. N2 и Ar улетучиваются быстрее кислорода. Это свойство используется для получения чистых О2, N2, Ar.