stringtranslate.com

Сжатый воздух

Сжатый воздух – это воздух , находящийся под давлением , превышающим атмосферное давление . 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 носить его в водолазном баллоне высокого давления или подавать с поверхности при более низком давлении через воздуховод или шлангокабель дайвера . [1] Аналогичные 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 получило развитие в середине 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-Сенис 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 силовых машин и для работы 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

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 вдыхании воздуха 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 водолазных колоколов 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 продлить, 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 рабочим необходимо медленно декомпрессировать, 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 часто используются специальные дыхательные смеси, содержащие гелий. [8]

Использование

Воздушная компрессорная станция на электростанции

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]

Техническая иллюстрация портативного одноступенчатого воздушного компрессора
Двухступенчатый воздушный компрессор, смонтированный на горизонтальном резервуаре и оснащенный рефрижераторным осушителем сжатого воздуха типа Джоуля-Томсона (JT).

Сжатый воздух используется для многих целей, в том числе:

Проектирование систем

Компрессорные помещения должны быть оборудованы системами вентиляции для отвода отработанного тепла, выделяемого компрессорами. [12]

Удаление паров воды и масла

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 трубопроводных фитингах. [19]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ ВМС США (1 декабря 2016 г.). Руководство ВМС США по дайвингу, редакция 7 SS521-AG-PRO-010 0910-LP-115-1921 (PDF) . Вашингтон, округ Колумбия: Командование морских систем ВМС США. Архивировано (PDF) из оригинала 28 декабря 2016 года.
  2. ↑ Лейно, Райли (24 февраля 2009 г.). «Paineilma hukkaa 15 hiilivoimalan tuotannon» (на финском языке). Архивировано из оригинала 17 июля 2011 года . Проверено 24 февраля 2009 г.
  3. ^ «Результаты аудита систем сжатого воздуха и сравнительного анализа немецкой кампании по сжатому воздуху «Druckluft effizient»» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 24 декабря 2011 г.
  4. ^ Лэнс Дэй, Ян МакНил (редактор), Биографический словарь истории технологий , Routledge, 2002, ISBN 1134650205 , стр. 1294 
  5. ^ Питер Дарлинг (редактор), Справочник по горному делу для малых и средних предприятий, Третье издание Общества горной промышленности, металлургии и геологоразведки (США), 2011 г., ISBN 0873352645 , стр. 705 
  6. ^ Руководитель дайвинга ВМС США (2008). 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.
  7. ^ Э. Хью Снелл, Болезнь сжатого воздуха или так называемая кессонная болезнь Х. К. Льюиса , 1896, стр.
  8. ^ 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. ОСЛК  51607923.
  9. ^ 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.
  10. ^ «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.
  11. ^ "Сельгер Фриск прибыл из Прекестулена на eBay" . Ставангер Афтенблад (на норвежском языке). Архивировано из оригинала 18 августа 2016 года . Проверено 15 августа 2016 г.
  12. ^ «Некоторым нравится погорячее… А в вашей компрессорной 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.
  13. ^ Fluid-Aire Dynamics, Inc. | Относительная влажность в зависимости от точки росы в системах сжатого воздуха
  14. ^ Куинси Компрессор
  15. ^ Атлас Копко | Как вода может нанести вред моей системе сжатого воздуха?
  16. ^ Компрессоры Куинси | Все о системах трубопроводов сжатого воздуха
  17. ^ 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.
  18. ^ «Заводские услуги (Сборник 2005–2006 гг.) «Устранить мистера Ти»» . п. 5. Архивировано из оригинала 24 ноября 2013 г.
  19. ^ 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