Сжатый воздух
Сжатый воздух – это воздух, находящийся под давлением , превышающим атмосферное давление . Сжатый воздух в автомобильных шинах и амортизаторах обычно используется для улучшения сцепления с дорогой и снижения вибрации. Сжатый воздух является важной средой для передачи энергии в промышленных процессах и используется для электроинструментов, таких как пневматические молотки , дрели , гаечные ключи и другие, а также для распыления краски, для управления воздушными цилиндрами для автоматизации, а также может быть используется для приведения в движение транспортных средств. Тормоза, применяемые сжатым воздухом, сделали эксплуатацию больших железнодорожных поездов более безопасной и эффективной. Пневматические тормоза также используются на больших шоссейных транспортных средствах.
Сжатый воздух используется в качестве дыхательного газа водолазами . Дайвер может переносить его в водолазном баллоне высокого давления или подавать с поверхности при более низком давлении через воздуховод или водолазный шлангокабель . [1] Подобные устройства используются в дыхательных аппаратах, используемых пожарными, горноспасателями и промышленными рабочими в опасных атмосферах.
В Европе 10 процентов всего промышленного потребления электроэнергии приходится на производство сжатого воздуха, что составляет 80 тераватт-часов потребления в год. [2] [3]
Промышленное использование сжатого воздуха по трубопроводам для передачи энергии было разработано всередина 19 века; в отличие от пара , сжатый воздух можно транспортировать на большие расстояния без потери давления из-за конденсации. Первым крупным применением сжатого воздуха стало бурение туннеля Мон-Сени в Италии и Франции в 1861 году, где установка сжатого воздуха с давлением 600 кПа (87 фунтов на квадратный дюйм) обеспечивала питанием пневматические дрели , значительно увеличивая производительность по сравнению с предыдущими методами ручного бурения. Пневматические буры применялись на шахтах США в 1870-х годах. Джордж Вестингауз изобрел пневматические тормоза для поездов, начиная с 1869 года; эти тормоза значительно повысили безопасность железнодорожных перевозок. [4] В 19 веке в Париже была установлена система труб для муниципального распределения сжатого воздуха для питания машин и генераторов освещения. Ранние воздушные компрессоры приводились в движение паром, но в некоторых местах тромпе мог напрямую получать сжатый воздух за счет падающей воды. [5]
Дыхание
[ редактировать ]Воздух для дыхания может храниться под высоким давлением и постепенно выпускаться при необходимости, как при подводном плавании с аквалангом , или производиться непрерывно для удовлетворения потребностей, как при подводном плавании с поверхности . Воздух для дыхания не должен содержать масла и других загрязнений; Например, угарный газ в следовых объемных долях, которые могут быть неопасными при нормальном атмосферном давлении, может иметь смертельные последствия при дыхании воздухом под давлением из-за пропорционально более высокого парциального давления . Воздушные компрессоры, фильтры и системы подачи, предназначенные для воздуха для дыхания, обычно также не используются для пневматических инструментов или других целей, поскольку требования к качеству воздуха различаются. [6]
Рабочие, возводящие фундаменты мостов или других сооружений, могут работать в герметичном корпусе, называемом кессоном , где вода не попадает в открытое дно ограждения путем заполнения его воздухом под давлением. Еще в 17 веке было известно, что рабочие, работающие над водолазными колоколами, испытывали одышку и рисковали асфиксией, которая облегчалась выпуском свежего воздуха в колокол. Такие рабочие также испытывали боль и другие симптомы при возвращении на поверхность, поскольку давление было снято. Дени Папен в 1691 году предположил, что время работы водолазного колокола можно увеличить, если в колокол постоянно под давлением подавать свежий воздух с поверхности. К 19 веку кессоны регулярно использовались в гражданском строительстве, но при возвращении на поверхность рабочие испытывали серьезные, иногда смертельные, симптомы, синдром, называемый кессонной болезнью или декомпрессионной болезнью . Многие рабочие погибли от этой болезни на таких проектах, как Бруклинский мост. и мост Идс , и только в 1890-х годах стало понятно, что рабочие должны проводить декомпрессию медленно, чтобы предотвратить образование опасных пузырей в тканях. [7]
Воздух под умеренно высоким давлением, например, используемый при погружениях на глубину ниже 20 метров (70 футов), оказывает усиливающееся наркотическое действие на нервную систему. Азотный наркоз представляет опасность при дайвинге. Для погружений на глубину более 30 метров (100 футов) менее безопасно использовать только воздух, и специальные дыхательные смеси, содержащие гелий. часто используются [8]
Использование
[ редактировать ]
В промышленности сжатый воздух настолько широко используется, что его часто считают четвертым ресурсом после электричества, природного газа и воды. Однако сжатый воздух обходится дороже, чем три других коммунальных предприятия, если оценивать его на единицу поставленной энергии. [9]
Сжатый воздух используется для многих целей, в том числе:
- Пневматика , применение газов под давлением для совершения работы.
- Пневматический пост , использующий капсулы для перемещения бумаги и мелких товаров по трубкам.
- Пневматические инструменты
- Системы управления ОВиК
- покраска распылением
- Движение транспортного средства ( см. транспортное средство на сжатом воздухе )
- Хранение энергии ( см. Хранение энергии сжатого воздуха )
- Отдых – парки развлечений, поля для гольфа (спринклерные системы), гостиничные лифты, горнолыжные курорты (создание снега)
- Пневматические тормоза, в том числе:
- Подводное плавание , для дыхания , для надувания компенсаторов плавучести и подъемных мешков , а также для дноуглубительных работ по воздуху .
- Охлаждение с помощью вихревой трубки
- Системы воздушного запуска двигателей
- Боекомплект силовой установки в:
- Пневматические пистолеты
- Страйкбольное оборудование
- Пейнтбольное оборудование
- Уборка пыли и мелкого мусора в небольших помещениях.
- Абразивоструйная очистка для удаления продуктов коррозии и покрытий.
- Литье под давлением
- Аэрография, используемая моделистами железных дорог и другими любителями для окраски и погодизации автомобилей, лодок, самолетов и поездов.
- продуктов питания и напитков Укупоривание и ферментация [10]
- Сжатый воздух из Люсе-фьорда/ Прекестулена (Норвегия) продается в баллонах, в основном в Китай. [11]
Проектирование систем
[ редактировать ]Компрессорные помещения должны быть оборудованы системами вентиляции для отвода отработанного тепла, выделяемого компрессорами. [12]
Удаление паров воды и масла
[ редактировать ]Когда воздух при атмосферном давлении сжимается, он содержит гораздо больше водяного пара, чем может удержать воздух под высоким давлением. Относительная влажность определяется свойствами воды и не зависит от давления воздуха. [13] После охлаждения сжатого воздуха испаренная вода превращается в сжиженную воду. [14] [15]
Охлаждение воздуха на выходе из компрессора удаляет большую часть влаги до того, как она попадет в трубопровод. Доохладитель, резервуары для хранения и т. д. могут помочь охладить сжатый воздух до 104 °F; две трети воды затем превращаются в жидкость. [16]
Управление избыточной влажностью является требованием системы распределения сжатого воздуха. Проектировщики систем должны обеспечить сохранение наклона трубопроводов во избежание накопления влаги в нижних частях трубопроводной системы. Сливные клапаны могут быть установлены в нескольких точках большой системы, чтобы обеспечить выдувание захваченной воды. Отводы от коллекторов трубопроводов могут располагаться в верхней части труб таким образом, чтобы влага не попадала в ответвления трубопроводов, питающие оборудование. [17] Размеры трубопроводов выбираются таким образом, чтобы избежать чрезмерных потерь энергии в системе трубопроводов из-за избыточной скорости в прямых трубах в периоды пиковой нагрузки. [18] или из-за турбулентности в трубопроводной арматуре. [19]
См. также
[ редактировать ]- Воздушный компрессор – машина для сжатия воздуха.
- Герметизация кабины - процесс поддержания внутреннего давления воздуха в самолете.
- Осушитель сжатого воздуха – системы фильтрации для снижения влажности сжатого воздуха
- Компрессор - машина для увеличения давления газа за счет уменьшения его объема.
- Газовая тряпка – продукт, используемый для обеспыливания устройств – (обычно используются фторуглероды, но в некоторых случаях используется сжатый воздух).
- Роторно-винтовой компрессор - газовый компрессор с ротационным механизмом прямого вытеснения.
- Воздухопроводная арматура - Принцип работы и стили различных международных фитингов.
Примечания
[ редактировать ]- ^ Лейно, Райли (24 февраля 2009 г.). «Сжатый воздух является отходами производства 15 угольных электростанций» (на финском языке). Архивировано из оригинала 17 июля 2011 года . Проверено 24 февраля 2009 г.
- ^ «Результаты аудита систем сжатого воздуха и сравнительного анализа немецкой кампании по сжатому воздуху «Druckluft effizient» » (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 24 декабря 2011 г.
- ^ Лэнс Дэй, Ян МакНил (редактор), Биографический словарь истории технологий , Routledge, 2002, ISBN 1134650205 , с. 1294
- ^ Питер Дарлинг (редактор), Справочник по горному делу для малого и среднего бизнеса, Третье издание Общества горной промышленности, металлургии и геологоразведки (США), 2011 г., ISBN 0873352645 , с. 705
- ^ Руководитель водолазного дела ВМС США (2008 г.). Руководство по водолазному делу ВМС США (PDF) . SS521-AG-PRO-010, редакция 6. Командование морских систем ВМС США. Архивировано из оригинала (PDF) 10 декабря 2014 г. Проверено 21 января 2014 г.
- ^ Э. Хью Снелл, Болезнь сжатого воздуха или так называемая кессонная болезнь Х.К. Льюиса , 1896, стр.
- ^ Беннетт, Питер; Ростен, Жан Клод (2003). «Инертный газовый наркоз». В Брубакке, Альф О; Нойман, Том С. (ред.). Физиология и медицина дайвинга Беннета и Эллиотта (5-е изд.). США: Сондерс. ISBN 0-7020-2571-2 . OCLC 51607923 .
- ^ Юань К., Чжан Т., Рангараджан А., Дорнфельд Д., Зиемба Б. и Уитбек Р. «Анализ моделей использования сжатого воздуха в автомобильном производстве, основанный на принятии решений», Журнал «Производство». Системы, 25 (4), 2006, стр. 293-300.
- ^ «Приложения – Работа со сжатым воздухом – CAGI – Институт сжатого воздуха и газа» . www.cagi.org . Архивировано из оригинала 28 января 2017 г. Проверено 12 января 2017 г.
- ^ «Продажа свежего воздуха с кафедры на eBay» . Ставангер Афтенблад (на норвежском языке). Архивировано из оригинала 18 августа 2016 года . Проверено 15 августа 2016 г.
- ^ «Некоторые любят погорячее… А ваша компрессорная — нет» . Насадки для сжатого воздуха от Kaeser Talks Shop . 5 мая 2015 года. Архивировано из оригинала 13 января 2017 года . Проверено 12 января 2017 г.
- ^ Fluid-Aire Dynamics, Inc. | Относительная влажность в зависимости от точки росы в системах сжатого воздуха
- ^ Куинси Компрессор
- ^ Атлас Копко | Как вода может нанести вред моей системе сжатого воздуха?
- ^ Компрессоры Куинси | Все о системах трубопроводов сжатого воздуха
- ^ ВХОДНОЙ ТРУБОПРОВОД КОМПРЕССОРА, автор: Хэнк ван Ормер, Air Power USA, Передовой опыт в области сжатого воздуха, 06/2012, стр. 26, столбец 2, примечание 12. Архивировано 10 сентября 2015 г. на Wayback Machine.
- ^ «Завод услуг (Сборник 2005 – 2006 гг.) «Устранить мистера Ти» » . п. 5. Архивировано из оригинала 24 ноября 2013 г.
- ^ Мерритт, Рич (май 2005 г.). «10 основных целей аудита сжатого воздуха» (PDF) . Журнал Plant Services . п. 31. Архивировано из оригинала (PDF) 21 декабря 2016 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
СМИ, связанные со сжатым воздухом, на Викискладе?
