stringtranslate.com

Карбидная лампа

Ацетиленовая газовая шахтерская лампа

Карбидная лампа или ацетиленовая газовая лампа — это простая лампа, которая производит и сжигает ацетилен ( C2H2 ) , который образуется в результате реакции карбида кальция (CaC2 ) с водой (H2O ) . [1]

Ацетиленовые газовые лампы использовались для освещения зданий, в качестве маяков , а также в качестве фар на автомобилях и велосипедах. Переносные ацетиленовые газовые лампы, которые носили на шляпе или в руке, широко использовались в горнодобывающей промышленности в начале двадцатого века. Их до сих пор используют спелеологи , охотники и катафилы .

История

Ацетиленовая газовая лампа французского производства, около 1910 года, установленная на велосипеде.

В 1892 году Томас Уилсон открыл экономически эффективный процесс создания карбида кальция в электродуговой печи из смеси извести и кокса. Дуговая печь обеспечивает высокую температуру, необходимую для проведения реакции. [2] Производство карбида кальция было важной частью промышленной революции в химии и стало возможным в Соединенных Штатах в результате огромного количества недорогой гидроэлектроэнергии, вырабатываемой на Ниагарском водопаде до начала двадцатого века. [3] В 1895 году Уилсон продал свой патент компании Union Carbide . Бытовое освещение с использованием ацетиленового газа было представлено около 1894 года, а велосипедные фонари — с 1896 года. Во Франции Гюстав Труве , парижский инженер-электрик, также производил бытовые ацетиленовые лампы и газометры .

Первая карбидная велосипедная лампа, разработанная в Соединенных Штатах, была запатентована в Нью-Йорке 28 августа 1900 года Фредериком Болдуином. [4] Еще одна ранняя конструкция лампы представлена ​​в патенте из Дулута, штат Миннесота, от 21 октября 1902 года. [5] В начале 1900-х годов Густав Дален изобрел лампу Далена . Она объединила два предыдущих изобретения Далена, а именно субстрат Агамассан и солнечный клапан . Изобретения и усовершенствования карбидных ламп продолжались десятилетиями. [6]

После того, как открытый огонь карбидных ламп стал причиной взрыва метана в угольном пласте в Иллинойсе, в результате которого погибло 54 шахтера, и катастрофы на угольной шахте Моуиква в 1932 году [7] , использование карбидных ламп в угольных шахтах США сократилось. Их продолжали использовать в угольных шахтах других стран, в частности, в Советском Союзе .

На заре кинематографа в Икитосе в 1900 году в качестве источника света для показа первого фильма в Каса-де-Фиерро использовалась карбидная лампа .

Механизм

Карбидный ацетиленовый газогенератор, капельного типа (Autocar Handbook, девятое издание)

В шахтерской или пещерной лампе карбид кальция помещается в нижнюю камеру, генератор. Затем верхний резервуар заполняется водой. Резьбовой клапан или другой механизм используется для управления скоростью, с которой вода может капать в камеру, содержащую карбид кальция. Управляя скоростью потока воды, контролируется производство ацетиленового газа. Это, в свою очередь, управляет скоростью потока газа и размером пламени в горелке, и, таким образом, количеством света, которое она производит.

Этот тип лампы обычно имеет отражатель позади пламени, чтобы помочь проецировать свет вперед. Лампа, работающая на ацетилене, дает яркий, широкий свет. Многие спелеологи предпочитают этот тип несфокусированного света, так как он улучшает периферическое зрение в полной темноте. Реакция карбида с водой является экзотермической и производит значительное количество тепла независимо от пламени. В холодных пещерах пользователи карбидных ламп могут использовать это тепло, чтобы помочь предотвратить гипотермию. [8]

Ацетилен получается по реакции: [9]

CaC2 ( т ) + 2H2O ( ж ) → C2H2 ( г ) + Ca ( OH ) 2 ( водн . )

Ацетилен легко воспламеняется в атмосфере :

2C2H2 + 5O2 → 4CO2 + 2H2O + ΔH =  −1300 кДж / моль​​

Когда весь карбид в лампе прореагировал, в карбидной камере находится влажная паста гашеной извести ( Ca(OH) 2 ), которую можно использовать для изготовления цемента . Она выливается в мешок для отходов, а камеру можно снова заполнить.

Использует

Системы освещения

Реклама домашнего ацетиленового газового освещения, 1922 г.

Карбидное освещение использовалось в сельских и городских районах Соединенных Штатов, которые не были электрифицированы . Его использование началось вскоре после 1900 года и продолжалось после 1950 года. Гранулы карбида кальция помещались в контейнер снаружи дома, к контейнеру подавалась вода, которая капала на гранулы, выделяя ацетилен. Этот газ подавался по трубам к осветительным приборам внутри дома, где он горел, создавая очень яркое пламя. Карбидное освещение было недорогим, но было подвержено утечкам газа и взрывам.

Ранние модели автомобилей, мотоциклов и велосипедов использовали карбидные лампы в качестве фар . Ацетиленовый газ, полученный из карбида, позволял первым автомобилям безопасно ездить ночью. Толстые вогнутые зеркала в сочетании с увеличительными линзами проецировали свет ацетиленового пламени. Такие типы ламп использовались до тех пор, пока не стали доступны надежные батареи и динамо-машины, и производители не перешли на электрические лампы.

Ацетиленовые лампы также использовались на речных судах для ночной навигации. В Национальном музее Австралии есть лампа, изготовленная примерно в 1910 году, которая использовалась на борту PS  Enterprise , колесного парохода , который был восстановлен до рабочего состояния и также находится в коллекции музея. [10]

Их также используют для ночной охоты .

Пещера

Карбидная лампа в угольной шахте
Карбидная лампа 1900-х годов в Железнодорожном музее во Фломе , Норвегия.
Хотя светодиодные электрические фонари в основном заменили карбидные лампы, некоторые по-прежнему предпочитают «старый» подход использования карбидных ламп во время любительских экскурсий в пещеры .

Ранние любители спелеологии , еще не имея возможности использовать легкое электрическое освещение, ввели в свое хобби карбидную лампу. [11] Несмотря на то, что ее все чаще заменяют более современными вариантами, значительный процент спелеологов все еще использует этот метод. [ необходима цитата ]

Многие спелеологи отдают предпочтение карбидным лампам за их долговечность и качество освещения. Когда-то их предпочитали за их относительное освещение на единицу массы топлива по сравнению с устройствами на батарейках. [ требуется цитата ] До появления высокоинтенсивного светодиодного освещения (LED) с литий-ионными батареями карбид также имел два важных преимущества по сравнению с альтернативой шахтерских электрических ламп. Шахтерские лампы были предназначены для работы в течение стандартной рабочей смены, в то время как крупные исследования пещер могли быть намного дольше, поэтому карбид можно было пополнять во время поездки. Экспедиции, включающие кемпинг на несколько дней в отдаленных регионах, могли не иметь доступа к электричеству для подзарядки. Лампы, используемые в таких обстоятельствах, состояли из закрепленного на поясе газогенератора, соединенного гибкой трубкой с гарнитурой. [ требуется цитата ]

Реакция получения ацетилена является экзотермической , что означает, что реакторный сосуд лампы станет довольно теплым на ощупь; это можно использовать для согревания рук. Тепло от пламени также можно использовать для согревания тела, позволяя выхлопным газам течь под рубашкой или пончо, снятым с тела, — метод, который почти сразу же обнаружили шахтеры, работающие в условиях холода, и который спелеологи прозвали «печью Палмера». [ требуется цитата ]

Лампы иногда называют «вонючками» из-за их запаха. [12]

Уменьшение бликов

Небольшие карбидные лампы, называемые «карбидными свечами» или «дымителями», используются для чернения прицелов винтовок с целью уменьшения бликов. Иногда их называют «дымителями» из-за дымного пламени, производимого ацетиленом. [13]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Патнаик, Прадьот (2003). Справочник по неорганическим химическим соединениям. McGraw-Hill. ISBN 0-07-049439-8.
  2. ^ Morehead, JT и de Chalmot, G. (1896). «Производство карбида кальция». Журнал Американского химического общества . 18 (4): 311–331. doi :10.1021/ja02090a001.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  3. ^ Фримен, Хорас (1919). «Производство цианамида». The Chemical News и Journal of Physical Science . 117 : 232.
  4. ^ Патент США 656,874
  5. ^ Патент США 711,871
  6. ^ Например, 10 марта 1925 года Эндрю Прадеру из Спокана, штат Вашингтон, был выдан патент США 1 528 848.
  7. ↑ Пятьдесят первый ежегодный отчет по углю Иллинойса, 1932 г., Департамент горнодобывающей промышленности и полезных ископаемых. Journal Printing Co.: Спрингфилд, Иллинойс, 1933 г.
  8. ^ Мэтьюз, CE (1996). Просветляющая реакция. Учитель естественных наук, 63(5), 30.
  9. ^ "Химические характеристики карбида кальция и его реакция с водой". MEL Science . Получено 2018-05-16 .
  10. ^ "Paddle Steamer Enterprise, National Museum of Australia". Архивировано из оригинала 2018-09-23 . Получено 2012-01-30 .
  11. ^ Оборудование и культура спелеологии (из Te Ara: Энциклопедия Новой Зеландии )
  12. ^ "Сленг спелеологов". www-sop.inria.fr .
  13. ^ Использование Super Smoker. ray-vin.com . Получено 11 октября 2015 г.

Ссылки

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме «Карбидные лампы» .