Kadangi visos dujos turi keletą agregacijos būsenų ir gali būti suskystintos, oras, sudarytas iš dujų mišinio, taip pat gali tapti skysčiu. Iš esmės skystas oras gaminamas siekiant iš jo išgauti gryną deguonį, azotą ir argoną.
Šiek tiek istorijos
Iki XIX amžiaus mokslininkai manė, kad dujos turi tik vieną agregacijos būseną, tačiau jau praėjusio šimtmečio pradžioje išmoko paversti orą į skystą būseną. Tai buvo padaryta naudojant „Linde“mašiną, kurios pagrindinės dalys buvo kompresorius (elektros variklis su siurbliu) ir šilumokaitis, pateikiami dviejų vamzdžių, susuktų į spiralę, pavidalu, kurių vienas eina į kitą. Trečias konstrukcijos komponentas buvo termosas, o jo viduje buvo surinktos suskystintos dujos. Mašinos dalys buvo padengtos šilumą izoliuojančiomis medžiagomis, kad šilumos dujos nepatektų iš išorės. Vidinis vamzdis, esantis šalia kaklo, baigėsi droseliu.
Dujų darbas
Suskystinto oro gavimo technologija yra gana paprasta. Pirma, dujų mišinys išvalomas nuo dulkių, vandens dalelių, taip pat nuo anglies dioksido. Yra dar vienas svarbus komponentas, be kurio nebus įmanoma pagaminti skysto oro – slėgis. Kompresoriaus pagalba oras suspaudžiamas iki 200-250 atmosferų,aušinant vandeniu. Toliau oras praeina per pirmąjį šilumokaitį, po kurio jis yra padalintas į du srautus, iš kurių didesnis patenka į plėtiklį. Šis terminas reiškia stūmoklinę mašiną, kuri veikia plečiant dujas. Jis paverčia potencialią energiją į mechaninę energiją, o dujos atvėsta, nes jos veikia.
Be to, oras, išplovęs du šilumokaičius ir taip atvėsęs antrąjį srautą, einantį link jo, išeina į lauką ir susirenka į termosą.
Turbo plėtiklis
Nepaisant akivaizdaus paprastumo, plėtiklio naudoti pramoniniu mastu neįmanoma. Dujos, gautos droseliuojant per ploną vamzdelį, pasirodo per brangios, jų gamyba nepakankamai efektyvi ir daug energijos reikalaujanti, todėl pramonei nepriimtina. Praėjusio amžiaus pradžioje buvo kalbama apie geležies lydymo supaprastinimą, todėl buvo pateiktas pasiūlymas pūsti orą iš oro, kuriame yra daug deguonies. Taigi iškilo klausimas dėl pastarųjų pramoninės gamybos.
Stūmoklinis plėtiklis greitai užsikemša vandens ledu, todėl pirmiausia reikia išdžiovinti orą, todėl procesas tampa sunkesnis ir brangesnis. Problemą padėjo išspręsti turboekspanderio sukūrimas naudojant turbiną, o ne stūmoklį. Vėliau turboekspanderiai buvo naudojami gaminant kitas dujas.
Programa
Pats skystas oras niekur nenaudojamas, tai tarpinis produktas gaunant grynas dujas.
Sudedamųjų dalių atskyrimo principas pagrįstas virimo skirtumumišinio dalys: deguonis verda -183 °, o azotas -196 °. Skysto oro temperatūra yra žemesnė nei du šimtai laipsnių, o jį kaitinant galima atskirti.
Kai skystas oras pradeda lėtai garuoti, pirmiausia išgaruoja azotas, o jau išgaravus pagrindinei jo daliai deguonis užverda -183 ° temperatūroje. Faktas yra tai, kad kol azotas lieka mišinyje, jis negali toliau kaisti, net jei naudojamas papildomas šildymas, tačiau kai tik išgaruos didžioji dalis azoto, mišinys greitai pasieks kitos mišinio dalies virimo temperatūrą. mišinys, t.y. deguonis.
Valymas
Tačiau tokiu būdu per vieną operaciją neįmanoma gauti gryno deguonies ir azoto. Pirmajame distiliavimo etape skystame ore yra apie 78% azoto ir 21% deguonies, tačiau kuo toliau procesas vyksta ir kuo mažiau azoto lieka skystyje, tuo daugiau deguonies su juo išgaruos. Azoto koncentracijai skystyje nukritus iki 50%, deguonies kiekis garuose padidėja iki 20%. Todėl išgarintos dujos vėl kondensuojamos ir distiliuojamos antrą kartą. Kuo daugiau buvo distiliuota, tuo švaresni bus gauti produktai.
Pramonėje
Garavimas ir kondensacija yra du priešingi procesai. Pirmuoju atveju skystis turi sunaudoti šilumą, o antruoju atveju šiluma išsiskirs. Jei šilumos nuostolių nėra, tai šių procesų metu išsiskirianti ir sunaudota šiluma yra lygi. Taigi kondensuoto deguonies tūris bus beveik lygus tūriuiišgaravęs azotas. Šis procesas vadinamas ištaisymu. Dviejų dujų mišinys, susidaręs dėl skysto oro išgaravimo, vėl praleidžiamas per jį, o dalis deguonies patenka į kondensatą, išskirdami šilumą, dėl kurios dalis azoto išgaruoja. Procesas kartojamas daug kartų.
Pramoninė azoto ir deguonies gamyba vyksta vadinamosiose distiliavimo kolonėlėse.
Įdomūs faktai
Kai liečiasi su skystu deguonimi, daugelis medžiagų tampa trapios. Be to, skystas deguonis yra labai stiprus oksidatorius, todėl jame patekusios organinės medžiagos išdega, išskirdamos daug šilumos. Impregnuotos skystu deguonimi, kai kurios iš šių medžiagų įgauna nekontroliuojamų sprogstamųjų savybių. Toks elgesys būdingas naftos produktams, įskaitant įprastą asf altą.
