การผสมก๊าซ การผสมของก๊าซ การผสมของก๊าซที่ปริมาตรและอุณหภูมิคงที่

ลองจินตนาการถึงสามชั้นในแนวนอน A, B และ C ของคอลัมน์ก๊าซของเรา โดยมีชั้น B อยู่เหนือ A และ A เหนือ C เป็นไปได้เสมอที่จะได้ส่วนผสมขององค์ประกอบ A จำนวนเท่าใดก็ได้โดยการผสมปริมาตรหนึ่งจากชั้น C โดยมีปริมาตรจากชั้น B ในทางกลับกัน ปริมาณใดๆ ของส่วนผสมขององค์ประกอบ A สามารถแบ่งออกเป็นสองส่วนผสมขององค์ประกอบ B และ C

การผสมและการแยกก๊าซทั้งสองชนิดนี้สามารถทำได้ด้วยวิธีย้อนกลับได้โดยการเสริมท่อแนวนอนใน A, B และ C ปลายท่อแต่ละท่อที่ออกมาจากคอลัมน์แก๊สจะถูกปิดด้วยลูกสูบ ตอนนี้เราจะดันลูกสูบเข้าด้านในในชั้น B และ C โดยขยับพวกมันพูดจากซ้ายไปขวาและที่จุด A ตรงกันข้ามเราจะดันลูกสูบออกไปด้านนอกนั่นคือจากขวาไปซ้าย จากนั้นใน B และ C มวลก๊าซบางส่วนจะออกจากคอลัมน์ และใน A ในทางกลับกัน ปริมาตรของส่วนผสมจะเข้ามา เราจะสมมติว่าแต่ละท่อดังกล่าวมีมวลของส่วนผสมที่มีองค์ประกอบเดียวกันกับชั้นแนวนอนของคอลัมน์ก๊าซที่ท่อนี้สื่อสารกัน

จากนั้นค่าต่างๆ ก็จะถูกกำหนดจากสมการ

มันเป็นไปตามนั้น

ตอนนี้ให้เราแบ่งส่วนผสมด้วยวิธีที่ย้อนกลับได้และคำนวณงานที่ใช้ไป

ให้เราแนะนำหน่วยปริมาตรของส่วนผสมเป็น A และจาก B เราจะได้ปริมาตรตามลำดับ

งานทั้งหมดที่ใช้ในกระบวนการนี้มีค่าเท่ากับ

การแทนที่ค่าที่นี่เราจะเห็นว่างานนี้มีค่าเท่ากับศูนย์

มีความละเอียดอ่อนอยู่บ้าง: สารผสม B และสารผสม A ที่แตกตัวถูกยกขึ้นให้สูงต่างกัน ดังนั้นจึงได้รับพลังงานศักย์ต่างกัน แต่เนื่องจากงานเป็นศูนย์และอุณหภูมิของระบบคงที่ จึงเป็นไปได้เฉพาะในกรณีที่ระบบให้หรือรับความร้อนในปริมาณหนึ่งเท่านั้น เมื่อทราบถึงการเปลี่ยนแปลงของพลังงานศักย์ เราจะค้นหาปริมาณความร้อนที่ส่งให้กับระบบ และด้วยเหตุนี้จึงเกิดการเปลี่ยนแปลงของเอนโทรปี

พลังงานศักย์จะเพิ่มขึ้น

แต่จะเท่ากับปริมาณความร้อนที่ส่งให้กับระบบ ดังนั้น เอนโทรปีที่เพิ่มขึ้นจะเท่ากับ

จากจำนวนนี้ ผลรวมของเอนโทรปีของปริมาตรของของผสม B และปริมาตรของของผสม C มากกว่าค่าเอนโทรปีของหน่วยปริมาตรของของผสม A จากที่นี่ เราจะหาปริมาตรของของผสม B และ C ซึ่งเป็นผลรวมของ เอนโทรปีซึ่งเท่ากับเอนโทรปีของหน่วยปริมาตรของส่วนผสม A ในการดำเนินการนี้ เรานำปริมาตรของสารผสม B และ C ด้วยวิธีไอโซเทอร์มอลแบบผันกลับได้ให้เป็นปริมาตร และนำผลรวมของการเพิ่มขึ้นของเอนโทรปีของสารผสมทั้งสองในระหว่างกระบวนการนี้มาแสดง (75) โดยมีเครื่องหมายตรงกันข้าม

การเพิ่มขึ้นของเอนโทรปีสำหรับส่วนผสม B จะเป็นดังนี้

ให้เราแทนสมการ (76) แทนการแสดงออกของแรงกดดันในแง่ของความหนาแน่น

การแก้ปัญหาทางเทคนิคจำนวนมากมักจะเกี่ยวข้องกับการผสมก๊าซ (ของเหลว) ที่แตกต่างกันหรือก๊าซ (ของเหลว) เดียวกันในปริมาณที่แตกต่างกันในสถานะทางอุณหพลศาสตร์ที่แตกต่างกัน เพื่อจัดระเบียบกระบวนการกำจัด จึงมีการพัฒนาอุปกรณ์และเครื่องมือผสมที่หลากหลายค่อนข้างมาก

ในการวิเคราะห์ทางอุณหพลศาสตร์ของกระบวนการผสม งานมักจะขึ้นอยู่กับการกำหนดพารามิเตอร์ของสถานะของส่วนผสมจากพารามิเตอร์ที่ทราบของสถานะของส่วนประกอบการผสมเริ่มต้น

วิธีแก้ปัญหานี้จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับเงื่อนไขที่กระบวนการนี้ดำเนินการ วิธีการขึ้นรูปสารผสมของก๊าซหรือของเหลวที่เกิดขึ้นภายใต้สภาวะจริงทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็น 3 กลุ่มคือ 1) กระบวนการผสมในปริมาตรคงที่ 2) กระบวนการผสมในปริมาตรคงที่ 2) กระบวนการผสมในปริมาตรคงที่ 2) กระบวนการผสมในสตรีม 3) ผสมเมื่อเติมปริมาตร

โดยทั่วไปกระบวนการผสมจะถือว่าเกิดขึ้นโดยไม่มีการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างระบบผสมและสิ่งแวดล้อม กล่าวคือ เกิดขึ้นแบบอะเดียแบติก การผสมโดยมีการแลกเปลี่ยนความร้อนสามารถแบ่งได้เป็น 2 ขั้นตอน คือ การผสมอะเดียแบติกโดยไม่มีการแลกเปลี่ยนความร้อน และการแลกเปลี่ยนความร้อนในส่วนผสมที่เกิดกับสิ่งแวดล้อม

เพื่อให้ข้อสรุปง่ายขึ้น ขอให้เราพิจารณาการผสมก๊าซจริงสองชนิดเข้าด้วยกัน การผสมก๊าซสามชนิดขึ้นไปพร้อมกันสามารถพบได้โดยใช้สูตรการคำนวณสำหรับก๊าซสองชนิดโดยการเพิ่มส่วนประกอบใหม่ตามลำดับ

ทุกกรณีของการผสมเป็นกระบวนการที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ หากเพียงเพราะว่าการแยกส่วนผสมออกเป็นส่วนประกอบต่างๆ จำเป็นต้องเสียค่าใช้จ่ายในการทำงาน เช่นเดียวกับกระบวนการที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ใดๆ ในระหว่างการผสมจะมีเอนโทรปีเพิ่มขึ้น สระบบ c และการสูญเสียประสิทธิภาพที่สอดคล้องกัน (ความพยายาม): เด = ต o.s. สค ที่ไหน ตо.с – อุณหภูมิโดยรอบ

เมื่อผสมก๊าซที่มีแรงดันและอุณหภูมิต่างกัน การสูญเสียประสิทธิภาพเพิ่มเติมเกิดขึ้นจากการแลกเปลี่ยนความร้อนที่ไม่สามารถเปลี่ยนกลับได้ระหว่างก๊าซผสม และจากความล้มเหลวในการใช้ความแตกต่างของแรงดัน ดังนั้นการเพิ่มขึ้นของเอนโทรปีในระหว่างการผสมจึงเกิดขึ้นทั้งอันเป็นผลมาจากการผสม (การแพร่กระจาย) จริงของก๊าซหรือของเหลวที่มีลักษณะแตกต่างกัน และเนื่องจากอุณหภูมิและความดันของสารผสมที่เท่ากัน

ลองดูวิธีการผสมที่เป็นไปได้

2.1. กระบวนการผสมปริมาตรคงที่

ปล่อยให้ปริมาตรฉนวนความร้อนบางส่วน วีแบ่งพาร์ติชันออกเป็นสองช่องโดยหนึ่งในนั้นประกอบด้วยก๊าซ (ของเหลว) พร้อมพารามิเตอร์ พี 1 คุณ 1 ต 1 , ยู 1 ในอีกด้านหนึ่ง – ก๊าซอื่น (ของเหลว) พร้อมพารามิเตอร์ พี 2 คุณ 2 ต 2 , ยู 2, (รูปที่ 2.1)

ข้าว. 2.1. แผนภาพกระบวนการผสม

ในปริมาณคงที่

เราแสดงมวลของก๊าซในช่องหนึ่งและปริมาตรของช่องนี้ตามลำดับ ม 1 และ วี 1 และในอีกช่อง - ม 2 และ วี 2. เมื่อถอดฉากกั้นออก ก๊าซแต่ละตัวจะแพร่กระจายผ่านการแพร่ไปยังปริมาตรทั้งหมด และปริมาตรผลลัพธ์ของส่วนผสมจะเท่ากับผลรวมอย่างเห็นได้ชัด วี = วี 1 + วี 2. จากผลของการผสม ความดัน อุณหภูมิ และความหนาแน่นของก๊าซตลอดทั้งปริมาตรของถังจะเท่ากัน ให้เราแสดงค่าของพารามิเตอร์สถานะก๊าซหลังการผสม พี,ยู, ต, ยู.

ตามกฎการอนุรักษ์พลังงานผลลัพธ์ของส่วนผสมของก๊าซจะมีพลังงานภายในเท่ากับผลรวมของพลังงานภายในของก๊าซแต่ละชนิด:

ยู = ยู 1 + ยู 2

ม 1 ยู 1 + ม 2 ยู 2 = (ม 1 + ม 2) ยู = หมู่. (2.1)

พลังงานภายในจำเพาะของก๊าซหลังการผสมถูกกำหนดดังนี้:

. (2.2)

ในทำนองเดียวกัน ปริมาตรจำเพาะของส่วนผสมจะเท่ากับ:

. (2.3)

สำหรับพารามิเตอร์ที่เหลือของก๊าซหลังการผสม ( พี, ต, ส) จากนั้นสำหรับก๊าซและของเหลวไม่สามารถคำนวณเชิงวิเคราะห์ในรูปแบบทั่วไปผ่านค่าพารามิเตอร์ของส่วนประกอบของส่วนผสม เพื่อพิจารณาว่าคุณต้องใช้ ยู, แผนภาพยูซึ่งมีการพล็อตไอโซบาร์และไอโซเทอร์มหรือ ยู, ต- แผนภาพที่มีไอโซคอร์และไอโซบาร์กำกับไว้ (สำหรับการผสมก๊าซชนิดเดียวกัน) หรือตารางคุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์ของก๊าซและของเหลว เมื่อพิจารณาโดยใช้ความสัมพันธ์ (2.2) และ (2.3) และ u ของก๊าซหลังการผสม เราสามารถหาได้จากแผนภาพหรือตาราง พี, ต, ส.

ค่านิยม พี, ตและ สก๊าซหลังการผสมสามารถแสดงได้โดยตรงผ่านค่าที่ทราบของพารามิเตอร์สถานะของส่วนที่ผสมสำหรับก๊าซในอุดมคติเท่านั้น ให้เราแสดงค่าเฉลี่ยของความจุความร้อนของก๊าซชนิดแรกในช่วงอุณหภูมิจาก ต 1 ถึง ตผ่าน และก๊าซอีกชนิดหนึ่งในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ ต 2 ถึง ตผ่าน
.

เมื่อพิจารณาแล้วว่า
;
;
จากนิพจน์ (2.2) เราได้รับ:

ต =
หรือ ต =
, (2.4)

ที่ไหน ก 1 และ ก 2 – เศษส่วนมวลของก๊าซในอุดมคติที่ประกอบเป็นส่วนผสม

จากสมการสถานะของก๊าซในอุดมคติจะได้ดังนี้

ม 1 = ;ม 2 = .

หลังจากแทนค่ามวลลงใน (2.4) แล้ว ก็สามารถหาอุณหภูมิของส่วนผสมของก๊าซได้จากนิพจน์

ต =
. (2.5)

เรากำหนดความดันของส่วนผสมของก๊าซในอุดมคติเป็นผลรวมของความดันบางส่วนของส่วนประกอบของก๊าซผสม
โดยที่ความกดดันบางส่วน และ ถูกกำหนดโดยใช้สมการลาเปรอง

การเพิ่มขึ้นของเอนโทรปี สระบบ c จากการผสมแบบย้อนกลับไม่ได้พบได้จากความแตกต่างในผลรวมของเอนโทรปีของก๊าซที่รวมอยู่ในส่วนผสมหลังการผสมและส่วนประกอบเริ่มต้นก่อนการผสม:

ส = ส – (ม 1 ส 1 + ม 2 ส 2).

สำหรับส่วนผสมของก๊าซในอุดมคติเมื่อก๊าซสองชนิดผสมกัน

ส ค = ม[(ก 1 ค พี 1 + ก 2 ค พี 2)ล ต – (ก 1 ร 1 + ก 2 ร 2)ล พี]–

– [ม 1 (ค พี 1 ลิตร ต 1 – ร ln พี 1) + ม 2 (ค พี 2 ล ต 2 – ร ln พี 2)]–

–ม(ร 1 ก 1 ลิตร ร 1 + ร 2 ก 2 ล ร 2),

ที่ไหน ร ฉัน– เศษส่วนปริมาตรของก๊าซในอุดมคติที่ประกอบขึ้นเป็นส่วนผสม

ร– ค่าคงที่ก๊าซของของผสม กำหนดโดยสมการ:

ร = ก 1 ร 1 + ก 2 ร 2 .

แผนภาพแสดงการออกแรงและพลังงานสำหรับการผสมในปริมาณคงที่ดังแสดงในรูปที่ 1 2.2.

ข้าว. 2.2. แผนภาพแสดงการออกแรงและพลังงานที่

ผสมในปริมาณคงที่:
– สูญเสียการออกแรงเฉพาะระหว่างการผสม

1. การผสมของก๊าซที่ V=const ถ้าปริมาตรรวมที่ครอบครองโดยก๊าซก่อนและหลังการผสมยังคงไม่เปลี่ยนแปลงและก๊าซก่อนผสมจะมีปริมาตร V 1, V 2, ….. V n m 3 ที่ความดัน p 1, p 2, p n และอุณหภูมิ T 1, T 2, Т n และอัตราส่วนของความจุความร้อนของก๊าซเหล่านี้ด้วย р/с v เท่ากับ k 1, k 2,…. k n จากนั้นพารามิเตอร์ของส่วนผสมจะถูกกำหนดโดยสูตร:

อุณหภูมิ

ความดัน

(5.15)

สำหรับก๊าซที่มีความจุความร้อนของโมลเท่ากันดังนั้นค่า k จึงเท่ากัน สูตร (62) และ (63) จะอยู่ในรูปแบบ:

2. การผสมของการไหลของก๊าซ หากอัตราการไหลของมวลของการไหลผสมคือ M 1, M 2,... M n, kg/h, อัตราการไหลของปริมาตรคือ V 1, V 2,..... V n m 3 / h, แรงดันแก๊สคือ p 1, p 2, p n และอุณหภูมิ - T 1, T 2, … T n และอัตราส่วนของความจุความร้อนของก๊าซแต่ละชนิดเท่ากับ k 1, k 2, … ตามลำดับ k n จากนั้นอุณหภูมิของส่วนผสมจะถูกกำหนดโดยสูตร:

(5.18)

อัตราการไหลของปริมาตรของส่วนผสมต่อหน่วยเวลาที่อุณหภูมิ T และความดัน p:

(5.19)

สำหรับก๊าซที่มีค่า k เท่ากัน อุณหภูมิของส่วนผสมจะถูกกำหนดโดยสูตร (64) ถ้าก๊าซไหล นอกเหนือจากค่า k เดียวกันแล้ว ยังมีแรงกดดัน สูตร (66) และ (67) จะอยู่ในรูปแบบ:

(5.21)

งาน

5.1. ค้นหาการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของอากาศ 1 กิโลกรัมในระหว่างการเปลี่ยนจากสถานะเริ่มต้น t 1 =300 0 C ถึงสถานะสุดท้ายที่ t 2 =50 0 C การพึ่งพาความจุความร้อนต่ออุณหภูมิถือเป็นเส้นตรง . ให้คำตอบของคุณในหน่วย kJ

พบการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในโดยใช้สูตร (5.9):

Du=С vm (t 2 -t 1)

การใช้โต๊ะ. 4.3 เราก็ได้อากาศ

(C vm) 0 t =0.7084+0.00009349t kJ/(kg · K);

(C vm) 50 300 =0.7084+0.00009349(50+300)=0.7411 กิโลจูล/(กก.เคลวิน)

เพราะฉะนั้น,

ดู=0.7411(50-300)= - 185.3 กิโลจูล/กก.

ตอบ DU = - 185.3 กิโลจูล/กก

5.2. ค้นหาการเปลี่ยนแปลงของพลังงานภายในของอากาศ 2 m 3 หากอุณหภูมิลดลงจาก t 1 = 250 0 C ถึง t 2 = 70 0 C สมมติว่าการพึ่งพาความจุความร้อนต่ออุณหภูมิเป็นเส้นตรง ความดันอากาศเริ่มต้น P 1 =0.6 MPa

ตอบ DU=-1063 กิโลจูล

5.3. ความร้อน 100 กิโลจูลถูกส่งจากภายนอกไปยังก๊าซที่อยู่ในกระบอกสูบซึ่งมีลูกสูบแบบเคลื่อนที่ได้ ปริมาณงานที่ทำคือ 115 kJ กำหนดการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของก๊าซหากปริมาณเป็น 0.8 กิโลกรัม

ตอบ DU= - 18.2 กิโลจูล

5.4. อากาศ 2 m 3 ที่ความดัน 0.5 MPa และอุณหภูมิ 50 0 C ผสมกับอากาศ 10 m 3 ที่ความดัน 0.2 MPa และอุณหภูมิ 100 0 C กำหนดความดันและอุณหภูมิของส่วนผสม

คำตอบ: เสื้อ cm =82 0 C; Р ซม. =0.25 เมกะปาสคาล

5.5. ก๊าซไอเสียของหม้อไอน้ำสามตัวที่ความดันบรรยากาศจะถูกผสมกันในท่อรวบรวมของห้องหม้อไอน้ำ เพื่อความง่ายสันนิษฐานว่าก๊าซเหล่านี้มีองค์ประกอบเหมือนกัน ได้แก่ CO 2 =11.8%; โอ 2 =6.8%; ไม่มี 2 =75.6%; เอช 2 โอ=5.8% อัตราการไหลของก๊าซรายชั่วโมงคือ V 1 =7100 m 3 /h; V 2 =2600 ม. 3 /ชม.; V 3 =11200 m 3 /h และอุณหภูมิของก๊าซตามลำดับคือ t 1 =170 0 C, t 2 =220 0 C, t 3 =120 0 C กำหนดอุณหภูมิของก๊าซหลังการผสมและปริมาตรการไหล ผ่านปล่องไฟที่อุณหภูมินี้

คำตอบ: t=147 0 C; แรงลม=20900 ลบ.ม./ชม.

5.6. ก๊าซไอเสียจากหม้อไอน้ำสามเครื่องจะถูกผสมที่ความดัน 0.1 MPa ในท่อรวบรวมและกำจัดออกสู่บรรยากาศผ่านปล่องไฟ องค์ประกอบเชิงปริมาตรของก๊าซไอเสียจากหม้อไอน้ำแต่ละตัวมีดังนี้ตั้งแต่แรก

คาร์บอนไดออกไซด์ 2 =10.4%; โอ 2 =7.2%; ไม่มี 2 =77.0%; เอช 2 โอ=5.4%;

จากวินาที

คาร์บอนไดออกไซด์ 2 =11.8%; โอ 2 =6.9%; ไม่มี 2 =75.6%; เอช 2 โอ=5.8%;

จากที่สาม

คาร์บอนไดออกไซด์ 2 =12.0%; โอ 2 =4.1%; ไม่มี 2 =77.8%; เอช 2 โอ=6.1%

ปริมาณการใช้ก๊าซรายชั่วโมงคือ

M 1 = 12000 กก./ชม.; M 2 =6500 กก./ชม.; M 3 =8400 กก./ชม.; และอุณหภูมิของก๊าซตามลำดับ t 1 = 130 0 C; เสื้อ 2 =180 0 C; เสื้อ 3 =200 0 C.

กำหนดอุณหภูมิของก๊าซไอเสียหลังจากผสมในท่อรวบรวม สมมติว่าความจุความร้อนโมลของก๊าซเหล่านี้เท่ากัน

คำตอบ: เสื้อ 2 =164 0 C.

5.7. ก๊าซสามสายที่มีความดันเท่ากันเท่ากับ 0.2 MPa ผสมอยู่ในท่อแก๊ส กระแสแรกคือไนโตรเจนที่มีอัตราการไหลตามปริมาตร V 1 = 8200 m 3 / h ที่อุณหภูมิ 200 0 C การไหลที่สองคือคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยอัตราการไหล 7600 m 3 / h ที่อุณหภูมิ 500 0 C และ การไหลที่สามคืออากาศที่มีอัตราการไหล 6,400 m 3 / h ที่อุณหภูมิ 800 0 C ค้นหาอุณหภูมิของก๊าซหลังจากผสมและปริมาณการไหลของก๊าซในท่อส่งก๊าซทั่วไป

คำตอบ: เสื้อ 1 =423 0 C; แรงลม=23000 ลบ.ม./ชม.

5.8. ผลิตภัณฑ์เผาไหม้จากปล่องหม้อไอน้ำปริมาณ 400 กก./ชม. ที่อุณหภูมิ 900 0 C จะต้องทำให้เย็นลงถึง 500 0 C และส่งไปยังหน่วยอบแห้ง ก๊าซจะถูกทำให้เย็นลงโดยการผสมการไหลของก๊าซกับการไหลของอากาศที่อุณหภูมิ 20 0 C ความดันในการไหลของก๊าซทั้งสองจะเท่ากัน กำหนดการไหลของอากาศรายชั่วโมงหากทราบว่าก๊าซ R = อากาศ R ความจุความร้อนของผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้จะถือว่าเท่ากับความจุความร้อนของอากาศ

ตอบ M air = 366 กก./ชม.

บทที่ 9 ข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับการผสมก๊าซ

เป้าหมายและวัตถุประสงค์ของบท:

เรียนรู้เกี่ยวกับกฎความปลอดภัยจากอัคคีภัยเมื่อทำงานกับออกซิเจน

เรียนรู้เกี่ยวกับกฎสำหรับการจัดการและการทำงานกับออกซิเจน

เรียนรู้เกี่ยวกับการใช้ "กฎ 40%"

เรียนรู้เกี่ยวกับระบบต่างๆ สำหรับการผสมก๊าซ

เงื่อนไขใหม่ในบทนี้

สามเหลี่ยมไวไฟ (อันตรายจากไฟไหม้)

จาระบีที่เข้ากันได้กับออกซิเจน

การทำความร้อนแบบอะเดียแบติก (กระบวนการดีเซล)

การทำความสะอาดด้วยออกซิเจน

กฎ 40%

การผสมแรงดันบางส่วน

การผสมการไหลอย่างต่อเนื่อง

การดูดซับด้วยการทำความสะอาดสารดูดซับเป็นระยะ

การแยกเมมเบรน

ในฐานะนักดำน้ำที่ใช้ส่วนผสมเข้มข้นในการดำน้ำ คุณจะต้องสามารถหาส่วนผสมเหล่านี้ได้ คุณไม่จำเป็นต้องรู้วิธีเตรียมไนทร็อกซ์ด้วยตัวเอง อย่างไรก็ตาม คุณควรมีความเข้าใจเกี่ยวกับวิธีการเตรียมไนทร็อกซ์และข้อกำหนดในการทำความสะอาดอุปกรณ์ของคุณที่ไนทร็อกซ์กำหนด วิธีการที่ใช้กันทั่วไปบางประการในการผลิตสารผสมเสริมอาหารได้รับการทบทวนในบทนี้ และจะกล่าวถึงข้อดีและข้อเสียของวิธีการเหล่านี้ ส่วนผสมที่คุณหายใจจะต้องมีปริมาณออกซิเจนที่เหมาะสม

1. การจัดการและทำงานกับออกซิเจน

ออกซิเจนเป็นก๊าซมหัศจรรย์ เขาสามารถเป็นได้ทั้งมิตรและศัตรู เมื่อผสมก๊าซเพื่อการดำน้ำ ผู้ปฏิบัติงานจะต้องได้รับปริมาณออกซิเจนที่เหมาะสมในส่วนผสมแรงดันสูง ซึ่งสามารถทำได้โดยการผสมออกซิเจนบริสุทธิ์กับไนโตรเจนหรืออากาศ หรือโดยการเอาไนโตรเจนบางส่วนออกจากอากาศ ปัญหาหลักของการผสมออกซิเจนแรงดันสูงคืออันตรายจากไฟไหม้ สิ่งใดก็ตามที่ไม่ถูกออกซิไดซ์โดยสมบูรณ์ - และนั่นหมายถึงเกือบทุกอย่าง - จะเผาไหม้ในออกซิเจนแรงดันสูงหากมีแหล่งกำเนิดประกายไฟ การจัดการกับสารผสมอาจมีความเสี่ยงอยู่บ้าง แต่การจัดการออกซิเจนอัดบริสุทธิ์จะมีความเสี่ยงมากกว่ามาก นักดำน้ำที่ใช้สารผสมเข้มข้นไม่จำเป็นต้องมีความเชี่ยวชาญในการจัดการออกซิเจนบริสุทธิ์ แต่ควรมีความเข้าใจเกี่ยวกับความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องบ้าง เนื่องจากมีการใช้ออกซิเจน เนื่องจากกิจกรรมของนักดำน้ำมีความซับซ้อนและกว้างขวางมากขึ้น

2. สามเหลี่ยมไวไฟ (อันตรายจากไฟไหม้)

เพื่อป้องกันเพลิงไหม้ คุณจำเป็นต้องรู้ว่าส่วนประกอบใดที่ทำให้เกิดและสนับสนุนการเกิดเพลิงไหม้ ส่วนประกอบเหล่านี้แสดงในรูป

ในรูปของสิ่งที่เรียกว่า “สามเหลี่ยมที่ติดไฟได้หรืออันตรายจากไฟไหม้” ไฟเป็นปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วระหว่างเชื้อเพลิงกับออกซิเจน (ออกซิไดเซอร์) ที่สามารถเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อมีแหล่งกำเนิดประกายไฟ (ความร้อน) ออกซิเดชันสามารถเกิดขึ้นได้โดยไม่มีการเผาไหม้ เช่น ในระหว่างกระบวนการเกิดสนิม ไฟเกิดขึ้นเมื่อมีแหล่งกำเนิดประกายไฟ (ความร้อน) หลังจากการจุดระเบิด ปฏิกิริยาการเผาไหม้ทางเคมีจะปล่อยพลังงาน (ความร้อน) ซึ่งสนับสนุนการเผาไหม้ต่อไป หากเราถอดส่วนประกอบอย่างใดอย่างหนึ่งออก (เชื้อเพลิง ออกซิเจน แหล่งกำเนิดประกายไฟ) ไฟจะไม่เกิดขึ้น ดังนั้นหากไม่มีองค์ประกอบทั้งสามพร้อมกัน ก็จะสามารถป้องกันอัคคีภัยได้ หากมีเปลวไฟอยู่แล้ว การถอดส่วนประกอบอย่างใดอย่างหนึ่งออกจะทำให้เปลวไฟดับ สิ่งเหล่านี้เป็นพื้นฐานของทฤษฎีการดับเพลิง ประเด็นสำคัญอีกประการหนึ่งคือไฟจะต้องลุกลามเพื่อรักษาการดำรงอยู่ของมัน บางครั้งความปรารถนาที่จะแพร่กระจายไฟก็ถูกเพิ่มเข้ามาเป็นอีกองค์ประกอบหนึ่งของ "สามเหลี่ยม" ที่อธิบายไว้ข้างต้น

3.ออกซิเจน

ในสถานการณ์ที่กล่าวถึงด้านล่าง ออกซิเจนจะมีความเข้มข้นมากกว่าความเข้มข้นในอากาศ ซึ่งหมายความว่าสารออกซิไดเซอร์ใน "สามเหลี่ยมไวไฟ" จะปรากฏอยู่เสมอโดยค่าเริ่มต้น และไม่สามารถกำจัดออกจาก "สูตรไฟ" นี้ ทุกคนรู้ดีว่าออกซิเจนในบรรยากาศสามารถมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาการเผาไหม้ได้ภายใต้สถานการณ์ที่เหมาะสม ดังนั้นจึงไม่ควรน่าแปลกใจที่ความเข้มข้นที่สูงขึ้นจะเพิ่มความเสี่ยงเท่านั้น นอกจากนี้ จำเป็นต้องจำไว้ว่าปริมาณออกซิเจนที่เพิ่มขึ้นในอากาศหมายถึงปริมาณก๊าซเฉื่อยที่ลดลง ด้วยเหตุนี้และเหตุผลอื่นๆ บางประการ ความเข้มของการเผาไหม้จึงไม่ขึ้นอยู่กับเปอร์เซ็นต์ของออกซิเจนเป็นเส้นตรง ขึ้นอยู่กับทั้งเปอร์เซ็นต์ (ส่วนแบ่ง) ของออกซิเจนในส่วนผสมและความดันบางส่วนของมัน และจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อพารามิเตอร์เหล่านี้เพิ่มขึ้น

4.เชื้อเพลิง

ในย่อหน้านี้เราจะพูดถึงเชื้อเพลิงที่มีอยู่ในระบบแก๊สที่ใช้แก๊สในการหายใจ ที่ความดันออกซิเจนสูง หากเกิดเพลิงไหม้ ตัวระบบเองอาจกลายเป็นเชื้อเพลิงสำหรับปฏิกิริยาเคมีได้ แต่จำเป็นต้องมีสิ่งที่ไวไฟมากกว่านี้ในการจุดไฟ นี่อาจเป็นส่วนที่แยกจากกันของระบบ ตัวทำละลาย สารหล่อลื่น หรือส่วนประกอบแบบอ่อนของระบบ (ยาง พลาสติก)

เชื้อเพลิงบางชนิดที่พบในระบบแก๊สอาจแทบไม่ติดไฟได้ภายใต้สภาวะปกติและสามารถติดไฟได้สูงในสภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจนสูง เชื้อเพลิงประเภทนี้ได้แก่ จาระบีซิลิโคน ยางซิลิโคน นีโอพรีน สารหล่อลื่นคอมเพรสเซอร์ เศษและครีบพลาสติกและโลหะ สารและวัสดุอินทรีย์ ฝุ่นประเภทต่างๆ แม้กระทั่งจาระบีบนห่วง บางทีเชื้อเพลิงที่อันตรายที่สุดอาจเป็นน้ำมันหล่อลื่นหลายชนิด มีความเข้าใจผิดที่พบบ่อยว่าซิลิโคน (อาจเป็นเพราะชื่อแปลกใหม่) ปลอดภัยเมื่อใช้กับออกซิเจน จริงๆแล้วสิ่งนี้ไม่เป็นความจริง มีสารหล่อลื่นที่เข้ากันได้กับออกซิเจนชนิดพิเศษ เช่น Christo-lube, Krytox, Halocarbon สารหล่อลื่นในตัวเองเหล่านี้เองที่ควรใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจนสูง

5. การจุดระเบิด

แหล่งกำเนิดประกายไฟบางแห่งชัดเจน แต่ส่วนใหญ่อยู่นอกระบบแก๊สและเราไม่ได้พิจารณาเอง แหล่งกำเนิดประกายไฟหลักสองแหล่งภายในระบบคือการเสียดสีและการบีบอัดของก๊าซในขณะที่มันไหลผ่านระบบ คำว่า "แรงเสียดทาน" ถูกใช้ในความหมายทั่วไป: ในความรู้สึกของการมีอยู่ของอนุภาคใด ๆ ในการไหลของก๊าซหรือในแง่ของการเคลื่อนที่ของการไหลของก๊าซและการชนกับมุมของท่อส่งก๊าซหรืออุปสรรคอื่น ๆ . ปรากฏการณ์อีกประการหนึ่งซึ่งเป็นปรากฏการณ์เดียวกับที่ทำให้กระบอกสูบร้อนขึ้น - อาจทำให้เกิดไฟไหม้ได้เช่นกัน (หากปล่อยความร้อนเพียงพอ) นี่เป็นผลกระทบแบบเดียวกันที่ทำให้เชื้อเพลิงติดไฟในกระบอกสูบของเครื่องยนต์ดีเซลที่ไม่มีหัวเทียน ผลกระทบนี้เรียกว่า "การให้ความร้อนแบบอะเดียแบติก (กระบวนการดีเซล)"

การเปิดและปิดวาล์วกระบอกสูบอย่างกะทันหันระหว่างการอัดแก๊สอาจทำให้อุณหภูมิถึงจุดติดไฟเพิ่มขึ้น และหากมีสารปนเปื้อนในการไหลของแก๊ส การจุดระเบิดนั้นเอง ดังนั้นคอมเพรสเซอร์จึงไม่ใช้วาล์วเปลี่ยนเร็ว (“บอลวาล์ว”)

6.การใช้ระบบออกซิเจน

ข้อความสำคัญของบทนี้คือความเสี่ยงในการจัดการกับออกซิเจนสามารถลดลงได้โดยการปฏิบัติตามกฎบางประการในการออกแบบและการจัดการระบบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการหลีกเลี่ยงมุมแหลมคมและวาล์วเปลี่ยนเร็ว และใช้วัสดุที่เหมาะสม โลหะที่ใช้สร้างระบบอากาศก็เหมาะสำหรับสร้างระบบออกซิเจนเช่นกัน สำหรับ "ส่วนประกอบที่อ่อนนุ่ม" เช่น ปะเก็น ข้อต่อแบบยืดหยุ่น ไดอะแฟรม จะต้องเปลี่ยนเป็นชิ้นส่วนที่เข้ากันได้กับออกซิเจน ในบางกรณี เกณฑ์หลักคือความสามารถในการติดไฟในออกซิเจนน้อยลง แต่โดยส่วนใหญ่ ความต้านทานต่อออกซิเจนภายใต้แรงดันสูงจะเพิ่มขึ้น มีชุดอุปกรณ์พิเศษที่ให้คุณแปลงอุปกรณ์อากาศเป็นอุปกรณ์สำหรับการใช้ไนทร็อกซ์

ซึ่งรวมถึงการทำความสะอาดและบำรุงรักษาอุปกรณ์อย่างเหมาะสม การใช้สารหล่อลื่นที่เหมาะสม การจัดการก๊าซในลักษณะที่ไม่ทำให้เกิดการจุดระเบิด และการเปิดวาล์วอย่างช้าๆ และราบรื่น

7.อุปกรณ์ทำความสะอาดสำหรับใช้กับออกซิเจน ข้อควรพิจารณาบางประการเกี่ยวกับการทำความสะอาดอุปกรณ์

แนวคิดเรื่อง "การทำความสะอาดด้วยออกซิเจน" ทำให้เกิดความสับสนในหมู่นักดำน้ำสมัครเล่น เหตุผลก็คือยังไม่ชัดเจนว่าจำเป็นต้องทำความสะอาดอุปกรณ์เพื่อใช้กับสารผสมที่มีออกซิเจน 21% ถึง 40% หรือไม่ ปัญหานี้ฝังรากลึกกว่านั้น: ไม่มีขั้นตอนทางอุตสาหกรรมที่ได้รับการพัฒนาและเป็นมาตรฐานสำหรับการจัดการสารผสมที่มีปริมาณออกซิเจนปานกลางอยู่ในช่วงตั้งแต่ 21% (อากาศ) ถึง 100% (ออกซิเจนบริสุทธิ์) มาตรฐานมีไว้เพื่อการจัดการออกซิเจนบริสุทธิ์เท่านั้น ดังนั้นส่วนผสมใดๆ ที่มีออกซิเจนมากกว่า 21% จึงเทียบเท่ากับออกซิเจนบริสุทธิ์ตามมาตรฐานปัจจุบัน ดังนั้น เพื่อดำเนินการทั้งหมดตามมาตรฐานอุตสาหกรรม ส่วนผสมที่ได้รับการเสริมสมรรถนะใดๆ จะต้องได้รับการปฏิบัติเหมือนออกซิเจนบริสุทธิ์

สมาคมก๊าซอัด CGA, สมาคมป้องกันอัคคีภัยแห่งชาติ NFPA, NASA และองค์กรอื่นๆ อีกหลายแห่งแนะนำให้บำบัดก๊าซที่มีความเข้มข้นปานกลางเป็นออกซิเจนบริสุทธิ์ นี่ไม่ได้หมายความว่าพวกเขาได้ทำการศึกษาใดๆ ในช่วงความเข้มข้นนี้ ซึ่งหมายความว่าไม่มีมาตรฐานที่พัฒนาและเป็นที่ยอมรับทางอุตสาหกรรม และองค์กรเหล่านี้เลือกที่จะมีจุดยืนแบบอนุรักษ์นิยม ในทางกลับกัน กองทัพเรือสหรัฐฯ ได้พัฒนาขั้นตอนโดยระบุว่าสารผสมที่มีความเข้มข้นของออกซิเจนสูงถึง 40% สามารถบำบัดเป็นอากาศเพื่อการจัดการได้ ไม่มีการเผยแพร่ผลการทดสอบที่เสนอว่าข้อสรุปนี้เป็นจริง อย่างไรก็ตาม แนวทางนี้ใช้กันมาหลายปีแล้ว และไม่มีรายงานอุบัติเหตุที่เกี่ยวข้องกับปัญหานี้ NOAA ได้นำขีดจำกัดความเข้มข้นนี้มาใช้เมื่อทำงานกับสารผสมเสริมอาหาร อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปแล้ว NAUI ก็มีข้อจำกัดบางประการเช่นกัน

ทำความสะอาดอากาศอัด

ความสับสนอีกประการหนึ่งเกิดขึ้นเกี่ยวกับแนวคิดเรื่อง "ความบริสุทธิ์ของอากาศ" "เกรด" ที่แตกต่างกันของความบริสุทธิ์ของก๊าซหายใจที่ใช้โดยสมาคมและองค์กรต่างๆ (CGA, US Navy) ทำให้เกิดความสับสนเมื่อพูดถึงความบริสุทธิ์ของส่วนผสมที่ได้รับการเสริมสมรรถนะ มาตรฐานอนุญาตให้มีไอน้ำมัน (ไฮโดรคาร์บอน) อยู่ในอากาศอัด (ปกติคือ 5 มก./ลบ.ม.) ปริมาณนี้ปลอดภัยจากมุมมองของการหายใจ แต่อาจเป็นอันตรายจากมุมมองของเพลิงไหม้เมื่อทำงานกับออกซิเจนอัด

ดังนั้นจึงไม่มีการยอมรับและตกลงกันโดยทั่วไปเกี่ยวกับการไล่ระดับความบริสุทธิ์ของอากาศซึ่งเป็นตัวกำหนดความเหมาะสมในการผสมกับออกซิเจนบริสุทธิ์ ผู้กำหนดมาตรฐานอุตสาหกรรมเห็นพ้องกันว่าระดับไฮโดรคาร์บอนอยู่ที่ 0.1 มก./ลบ.ม. m ถือได้ว่าเป็นที่ยอมรับของอากาศ ซึ่ง "ต้องผสมกับออกซิเจนเพิ่มเติม" ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ระบบกรอง (ตามภาพ) ได้ถูกนำมาใช้เพื่อผลิตอากาศอัดที่ตรงตามข้อกำหนดเหล่านี้ แน่นอนว่าคอมเพรสเซอร์ที่ป้องกันไม่ให้อากาศสัมผัสกับสารหล่อลื่นสามารถรับมือกับงานนี้ได้ดีขึ้น แต่มีราคาแพงกว่ามาก วิธีการทำความสะอาดออกซิเจนอย่างเป็นทางการ

วลี “การทำความสะอาดด้วยออกซิเจน” ยังฟังดูน่ากลัวเนื่องจากการดำเนินการทางอุตสาหกรรมจำเป็นต้องปฏิบัติตามขั้นตอนที่ค่อนข้างเข้มงวด ขั้นตอนเป็นระยะๆ เหล่านี้เผยแพร่โดย CGA และองค์กรอื่นๆ ได้รับการออกแบบมาเพื่อรักษาความปลอดภัยเมื่อทำงานกับออกซิเจนอัด

NAUI ระบุว่าอุปกรณ์ใดๆ ที่มีไว้สำหรับใช้กับออกซิเจนบริสุทธิ์หรือของผสมที่มีออกซิเจนมากกว่า 40% ที่ความดันมากกว่า 200 psi (ประมาณ 13 atm) จะต้องเข้ากันได้กับออกซิเจนและบริสุทธิ์เพื่อใช้กับออกซิเจน ต้องทำความสะอาดกระบอกสูบ ขั้นตอนแรกของตัวควบคุม และท่อทั้งหมด อุปกรณ์บางชิ้นสามารถแปลงเพื่อจัดการกับส่วนผสมดังกล่าวได้โดยใช้ส่วนประกอบจากชุดอุปกรณ์พิเศษ

8. แนวทางการทำความสะอาดออกซิเจนอย่างไม่เป็นทางการ: “กฎ 40%”

แม้จะขาดการทดสอบอย่างเป็นทางการ แต่สิ่งที่เรียกว่ากฎ 40% ก็ถูกนำมาใช้อย่างประสบความสำเร็จในอุตสาหกรรมการดำน้ำ และการประยุกต์ใช้กฎดังกล่าวไม่พบปัญหาใดๆ เกิดเพลิงไหม้จำนวนมากในระบบผสมก๊าซดำน้ำ แต่เกิดจากความเข้มข้นของออกซิเจนที่สูงขึ้น

NAUI ยอมรับกฎนี้ แต่กำหนดให้อุปกรณ์ต้องทำความสะอาดด้วยออกซิเจน และใช้สารหล่อลื่นที่เข้ากันได้กับออกซิเจน วิธีนี้มีความเข้มงวดน้อยกว่าวิธีที่เป็นทางการ แต่เมื่อทำอย่างถูกต้องจะมีประสิทธิภาพมาก การทำความสะอาดต้องทำโดยช่างผู้ชำนาญการ

ต้องทำความสะอาดอุปกรณ์จากสิ่งสกปรกและจาระบีที่มองเห็นได้ทั้งหมด จากนั้นจึงแปรงหรือทำความสะอาดอัลตราโซนิกโดยใช้ผงซักฟอกชนิดเข้มข้นในน้ำร้อน ผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดของเหลวอย่างจอยเหมาะสำหรับใช้ในบ้าน ความสะอาดไม่ควรน้อยกว่าที่คาดไว้สำหรับจานและเครื่องเงิน หลังจากการอบแห้งจะต้องเปลี่ยนส่วนประกอบที่อ่อนนุ่มด้วยชิ้นส่วนที่เข้ากันได้กับออกซิเจน หลังจากนั้นอุปกรณ์จะหล่อลื่นด้วยน้ำมันหล่อลื่นที่เข้ากันได้กับออกซิเจน

หลังจากทำความสะอาดแล้ว ควรใช้อุปกรณ์กับส่วนผสมที่ได้รับการเสริมสมรรถนะเท่านั้น และไม่ควรใช้กับลมอัด มิฉะนั้น จะต้องทำความสะอาดอีกครั้ง

9. การเตรียมส่วนผสมที่ได้รับการเสริมสมรรถนะ

รูปแบบดั้งเดิมสำหรับการสร้างระบบผสมก๊าซนั้นขึ้นอยู่กับการเติมออกซิเจนให้กับอากาศไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง เมื่อเร็วๆ นี้ มีการพัฒนาวิธีการใหม่สองวิธีและมีจำหน่าย ซึ่งเพิ่มคุณค่าอากาศด้วยวิธีที่แตกต่างออกไป - โดยการกำจัดไนโตรเจน เนื้อหาในส่วนนี้จะครอบคลุมถึงวิธีการเติมออกซิเจน 3 วิธี ได้แก่ การผสมโดยน้ำหนัก การผสมด้วยแรงดันบางส่วน การผสมแบบไหลคงที่ และ 2 วิธีพร้อมการกำจัดไนโตรเจน: การดูดซับด้วยการทำความสะอาดตัวดูดซับเป็นระยะ, การแยกเมมเบรน (Ballantyne และ Delp, 1996)

ประเภทของระบบผสมก๊าซที่ใช้มีความสำคัญต่อผู้ใช้ โดยจะกำหนดขั้นตอนการเติมถังและช่วงความเข้มข้นของออกซิเจนที่เป็นไปได้ในส่วนผสมที่ได้

การผสมก๊าซโดยน้ำหนัก

วิธีที่ง่ายและน่าเชื่อถือที่สุดในการรับส่วนผสมที่มีความแม่นยำในองค์ประกอบคือการซื้อส่วนผสมสำเร็จรูป ผู้ผลิตก๊าซอุตสาหกรรมมักจะผสมออกซิเจนบริสุทธิ์กับไนโตรเจนบริสุทธิ์มากกว่าออกซิเจนและอากาศบริสุทธิ์

ก๊าซผสมตามน้ำหนัก ทำให้สามารถมองข้ามความผิดปกติมากมายในพฤติกรรมของก๊าซที่เกิดจากความแตกต่างจากก๊าซในอุดมคติ และให้องค์ประกอบก๊าซของส่วนผสมที่แม่นยำมาก การผสมสามารถทำได้ในกระบอกสูบ ถังทรงกระบอก หรือถัง จำเป็นต้องมีเครื่องชั่งที่แม่นยำ ซึ่งมีราคาค่อนข้างแพง เนื่องจากต้องสามารถวัดการเปลี่ยนแปลงเล็กๆ น้อยๆ ที่มีน้ำหนักมากได้ วิธีการผสมก๊าซนี้แม่นยำที่สุด และส่วนผสมที่ได้จะได้รับการวิเคราะห์อย่างรอบคอบเพื่อให้แน่ใจว่าองค์ประกอบจริงตรงกับที่ประกาศไว้ เมื่อเตรียมสารผสมดังกล่าว บริษัทอุตสาหกรรมจะถูกบังคับให้ใช้ออกซิเจนบริสุทธิ์ แต่ผู้ค้าปลีกสารผสมสามารถหลีกเลี่ยงสิ่งนี้ได้ วิธีนี้มีราคาค่อนข้างแพงและต้นทุนเพิ่มขึ้นเนื่องจากภาชนะสำหรับจัดเก็บสารผสมเป็นของซัพพลายเออร์ของสารผสมดังนั้นจึงเช่าโดยผู้ขายสารผสม

การผสมแรงดันบางส่วน

ดังที่ชื่อวิธีการกล่าวไว้ วิธีการนี้จะขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของแรงกดดันบางส่วน ช่างเทคนิคจะเติมออกซิเจนในถังตามจำนวนที่ระบุ (วัดโดยค่าความดัน) จากนั้นเติมอากาศบริสุทธิ์พิเศษลงไปตามแรงดันสุดท้ายที่ต้องการ ประการแรก ออกซิเจนจะถูกสูบเข้าไปในขณะที่ถังบรรจุยังว่างเปล่า ซึ่งช่วยลดอันตรายจากไฟไหม้ในขั้นตอนนี้ เนื่องจากไม่จำเป็นต้องควบคุมออกซิเจนที่ความดันเต็มของถังบรรจุ เนื่องจากมีการใช้ออกซิเจนบริสุทธิ์ ทั้งระบบ รวมถึงถังที่กำลังเติมด้วย จะต้องเข้ากันได้กับออกซิเจนและทำความสะอาด เนื่องจากความดันขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ และกระบอกสูบจะร้อนขึ้นเมื่อทำการเติม จึงจำเป็นต้องปล่อยให้กระบอกสูบเย็นลงหรือคำนึงถึงอิทธิพลของอุณหภูมิเมื่อทำการวัดความดัน เนื่องจากการปรับองค์ประกอบขั้นสุดท้ายมักเกิดขึ้นหลังจากที่กระบอกสูบเย็นลงจนหมดแล้ว กระบวนการเตรียมส่วนผสมทั้งหมดจึงใช้เวลานานพอสมควร กระบวนการนี้ยังสามารถใช้เพื่อเติมคอนเทนเนอร์ของของผสมขององค์ประกอบที่ทราบเพื่อให้ได้ของผสมขององค์ประกอบเฉพาะที่เหมือนกันหรือต่างกัน

ไม่จำเป็นต้องมีคอมเพรสเซอร์สำหรับการผสมด้วยวิธีนี้ หากมีการจ่ายอากาศที่ความดันเพียงพอที่จะเติมถังดำน้ำโดยไม่ต้องมีการบีบอัดเพิ่มเติม เพื่อให้เกิดการใช้งานสูงสุดของกลุ่มถังรีฟิล พวกเขาใช้สิ่งที่เรียกว่า "เทคโนโลยีคาสเคด" ซึ่งประกอบด้วยการใช้ถังรีฟิลที่มีแรงดันต่ำสุดก่อน ตามด้วยกระบอกสูบที่มีแรงดันสูงสุด และอื่นๆ บางครั้งวิธีการนี้เรียกว่า "วิธีการผสมแบบเรียงซ้อน"

คอมเพรสเซอร์ก็มักใช้วิธีนี้เช่นกัน ต้องไม่ใช้น้ำมันหล่อลื่นหรือต้องจัดให้มีอากาศที่มีความบริสุทธิ์สูงเป็นพิเศษเหมาะสำหรับการผสมกับออกซิเจน อีกวิธีในการสูบลมเข้ากระบอกสูบคือการใช้ปั๊มลมที่อัดอากาศในชุดกระบอกสูบที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกันซึ่งมีลูกสูบเชื่อมต่อกับเพลาลูกเบี้ยวเดียวกัน Ogna รุ่นยอดนิยมคือ Haskel

การผสมแรงดันบางส่วนเป็นที่นิยมอย่างมากในหมู่ศูนย์ดำน้ำ ซึ่งเตรียมส่วนผสมต่างๆ จำนวนมากในปริมาณน้อยเพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ ในการดำน้ำเชิงสันทนาการและทางเทคนิค รวมถึงส่วนผสมที่มีปริมาณออกซิเจนมากกว่า 40% ในกรณีนี้ ส่วนสำคัญของต้นทุนของระบบคือเกจวัดความดันที่มีความแม่นยำสูง ในกรณีนี้การใช้ปั๊มลมจะมีประสิทธิภาพมาก วิธีนี้ใช้ในสถานที่ดำน้ำระยะไกล เนื่องจากการเติมออกซิเจนที่ความดันต่ำ ช่างเทคนิคบางคนจึงไม่ทำความสะอาดถังออกซิเจน ควรหลีกเลี่ยงแนวทางปฏิบัตินี้: ควรทำความสะอาดกระบอกสูบเพื่อใช้กับออกซิเจนเสมอ

10. การผสมการไหลแบบคงที่

วิธีนี้ (เรียกอีกอย่างว่าวิธีการโหลดบรรยากาศ) ได้รับการพัฒนาครั้งแรกโดย NOAA (1979, 1991) และเป็นวิธีที่ใช้งานง่ายที่สุด (รูปที่ 9-7) ในวิธีนี้ ออกซิเจนที่ความดันต่ำจะถูกเติมเข้าไปในกระแสอากาศทางเข้าที่เข้าสู่คอมเพรสเซอร์โดยมีการกำจัดไอน้ำมันในระดับสูง กระแสน้ำทิ้งจะได้รับการวิเคราะห์อย่างต่อเนื่องเพื่อหาองค์ประกอบ และผลการวิเคราะห์นี้จะนำไปใช้ในการปรับส่วนผสมของออกซิเจนลงในกระแสน้ำเข้าตามลำดับ การไหลออกสามารถเลี่ยงธนาคารของกระบอกสูบเติมได้ในขณะที่มีการปรับองค์ประกอบของส่วนผสม เมื่อส่วนผสมถูกปั๊มลงในถังรีฟิลแล้ว ก็สามารถถ่ายโอนไปยังถังดำน้ำได้โดยใช้บายพาสหรือใช้ปั๊มลม พืชที่มีการไหลคงที่ยังอาจใช้ระบบย่อยการดูดซึมเป็นแหล่งออกซิเจน โดยมีการทำให้สารดูดซับ PSA บริสุทธิ์เป็นระยะๆ

มีหน่วยการไหลคงที่อีกประเภทหนึ่งที่ให้อากาศแก่นักดำน้ำเชิงพาณิชย์ผ่านท่อจ่ายอากาศ การติดตั้งดังกล่าวมีวิธีการตรวจสอบความคงที่ขององค์ประกอบของส่วนผสม - เครื่องวัดอัตราการไหลและหน่วยงานกำกับดูแลต่างๆ โดยทั่วไปแรงดันเอาต์พุตจะน้อยกว่า 200 psi (13 atm)

11. การดูดซับด้วยการทำความสะอาดสารดูดซับเป็นระยะ (PSA)

วิธีการนี้ขึ้นอยู่กับการใช้วัสดุที่เรียกว่า "ตะแกรงโมเลกุล" ซึ่งเป็นวัสดุคล้ายดินเหนียวสังเคราะห์ที่มีรูพรุนซึ่งมีรูพรุนให้พื้นที่ผิวขนาดใหญ่มาก พื้นผิวนี้ดูดซับก๊าซ (“ดูดซับ” หมายถึง “ดูดซับบนพื้นผิว”) ไนโตรเจนถูกดูดซับได้เร็วกว่าออกซิเจน ดังนั้นอากาศที่ผ่านตัวดูดซับจึงมีออกซิเจนมากขึ้น (แม่นยำกว่าคือมีไนโตรเจนน้อยกว่า) มีการใช้แผ่นดูดซับสองแผ่น โดยระหว่างนั้นจะมีการสลับการไหลของอากาศ เมื่อกระแสไหลไปที่แผ่นเดียว มันจะดูดซับไนโตรเจน ในขณะที่แผ่นที่สองในเวลานี้จะถูกกำจัดไนโตรเจนที่ถูกดูดซับก่อนหน้านี้ออกไป จากนั้นจานจะเปลี่ยนบทบาท

ด้วยการเปลี่ยนความดันและความถี่ในการทำความสะอาดแผ่นทำให้สามารถรับค่าปริมาณออกซิเจนที่แตกต่างกันในส่วนผสมเอาต์พุตได้ ปริมาณออกซิเจนสูงสุดที่ทำได้คือ 95% ส่วนที่เหลือคืออาร์กอน อาร์กอนมีพฤติกรรมสัมพันธ์กับตัวดูดซับประเภทนี้เกือบจะเหมือนกับออกซิเจน (กล่าวคือ ไม่ถูกดูดซับ) ดังนั้น อาร์กอนจึงจะถูกบรรจุอยู่ในส่วนผสมเอาต์พุตในสัดส่วนที่เกือบจะเท่ากันกับออกซิเจนเช่นเดียวกับในอากาศที่ป้อนเข้า อาร์กอนนี้ไม่มีผลกระทบต่อนักดำน้ำ

การติดตั้งประเภทนี้ไม่จำเป็นต้องใช้ออกซิเจนภายใต้แรงดันสูง แต่มีความซับซ้อนและค่อนข้างแพงในแง่ของการได้มาและการบำรุงรักษา การไหลออกจะต้องถูกสูบเข้าไปในกระบอกสูบโดยใช้คอมเพรสเซอร์บริสุทธิ์หรือปั๊มลมที่เข้ากันได้กับออกซิเจน (ในภาพ)

12. การแยกเมมเบรน

วิธีการนี้อาศัยการใช้เมมเบรน ซึ่งเมื่ออากาศสะอาดผ่านเข้าไป จะทำให้โมเลกุลออกซิเจนสามารถผ่านได้ดีกว่าโมเลกุลไนโตรเจน ส่วนผสมเอาต์พุตจึงอุดมด้วยออกซิเจน และความเข้มข้นของออกซิเจนถูกกำหนดโดยการไหลเข้า ปริมาณออกซิเจนสูงสุดที่ทำได้ในระบบที่มีจำหน่ายในท้องตลาดคือประมาณ 40% อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีเดียวกันนี้ใช้ในการแยกฮีเลียมในกระบวนการอื่นๆ บางอย่าง

เช่นเดียวกับหน่วย PSA ไม่จำเป็นต้องใช้ออกซิเจนแรงดันสูง น้ำทิ้งจะต้องถูกสูบเข้าไปในกระบอกสูบโดยใช้เครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมที่เข้ากันได้กับออกซิเจน ระบบเมมเบรนค่อนข้างเชื่อถือได้และไม่ต้องการการบำรุงรักษาเป็นพิเศษ โดยมีเงื่อนไขว่าการไหลเข้ามีความบริสุทธิ์เพียงพอ

ก๊าซ คลังเก็บเอกสารสำคัญ

ก๊าซไฮโดรเจนและออกซิเจนผสมกันถ้า ของพวกเขาเศษส่วนมวล 1 และ 2 เท่ากัน ตามลำดับ... พารามิเตอร์ที่กำหนดลักษณะเฉพาะของแต่ละบุคคล คุณสมบัติแก๊สและดังนั้นจึงเป็น... T=400 K. 8 บท 1 พื้นฐานทางกายภาพของกลศาสตร์ บท 1 พื้นฐานทางกายภาพของกลศาสตร์...

คำถามธรรมชาติเกิดขึ้น: สมการใดที่อธิบายส่วนผสมของก๊าซในอุดมคติ ท้ายที่สุดแล้ว เราไม่ค่อยพบก๊าซบริสุทธิ์ในธรรมชาติ ตัวอย่างเช่น ที่อยู่อาศัยตามธรรมชาติของเรา - อากาศ - ประกอบด้วยไนโตรเจน ยังไม่มีข้อความ 2 (78,08 % ) ออกซิเจน O2 (20,95 % ), ก๊าซเฉื่อย ( 0,94 % ), คาร์บอนไดออกไซด์ คาร์บอนไดออกไซด์ 2 (0,03 % ).

ให้ได้บ้าง วีที่อุณหภูมิหนึ่ง ตมีส่วนผสมของก๊าซ (ซึ่งเราจะนับ
ดัชนี ฉัน). เราจะอธิบายบทบาทของส่วนประกอบแต่ละส่วนของส่วนผสม เศษส่วนมวล:

ที่ไหน ฉัน -น้ำหนัก ฉันองค์ประกอบที่ หน้าที่ของเรา - เขียนสมการคล้ายกับสมการของ Clapeyron - Mendeleev และเข้าใจจำนวนดีกรีอิสระของส่วนผสมที่มีประสิทธิผล ซึ่งสามารถมีทั้งโมเลกุลเชิงเดี่ยวและโมเลกุลหลายอะตอม

ก่อนอื่น โปรดทราบว่าเรากำลังพิจารณาก๊าซในอุดมคติ โมเลกุลไม่มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน ดังนั้นส่วนประกอบแต่ละส่วนจึงไม่รบกวน "สิ่งมีชีวิต" อื่นๆ ในภาชนะเดียวกัน ก๊าซต่างๆ ในภาชนะ เนื่องจากอุดมคติที่ควรจะเป็น เพียงแค่ "ไม่สังเกต" กัน ดังนั้นสำหรับแต่ละองค์ประกอบ สมการคลาเปรองที่เหมือนกันจึงใช้ได้ - เมนเดเลเยฟ:

ที่ไหน ฉัน - จำนวนโมลของสารใน ฉัน-องค์ประกอบที่ จำนวนเต็ม nโมลในส่วนผสมจะเท่ากับผลรวมของจำนวนโมล ฉันในแต่ละองค์ประกอบ:

ในทำนองเดียวกัน มวลรวมของส่วนผสมจะเท่ากับผลรวมของมวลของส่วนประกอบแต่ละส่วน

และกำหนดมวลโมลของส่วนผสมโดยธรรมชาติ มยังไง มวลของส่วนผสมหนึ่งโมล:

ให้เราแนะนำปริมาณที่เรียกว่า ความดันบางส่วน.

เกิดขึ้น กฎของดาลตันสำหรับส่วนผสมของก๊าซ:

เมื่อรวมด้านซ้ายและด้านขวาของ (1.21) เราจะได้รูปแบบมาตรฐานของสมการแคลเปรอง-เมนเดเลเยฟ

ที่ไหน ม.μ, nถูกกำหนดจากเงื่อนไขของงานเฉพาะ ตัวอย่างเช่น ถ้าให้เศษส่วนมวลของส่วนประกอบต่างๆ ไว้ มวลโมลาร์ของส่วนผสมก็จะหาได้จากความสัมพันธ์

กำลังภายใน คุณ ฉัน ฉันส่วนประกอบของส่วนผสมถูกกำหนดตามสูตร (1.16) และ (1.19):

ในด้านหนึ่ง พลังงานภายในทั้งหมดของส่วนผสมจะเท่ากับผลรวมของพลังงานของแต่ละส่วนประกอบ: