În primul rând, să ne familiarizăm mai mult cu proprietățile dioxidului de carbon.
Proprietățile fizice ale dioxidului de carbon
Dioxid de carbon (CO2, dioxid de carbon, dioxid de carbon) - o substanță cu formula chimică CO 2 și o greutate moleculară de 44.011 g / mol, care pot exista în cele patru stări de fază - gazoasă, lichidă, solidă și supercritică.
Starea gazoasă a CO2 este denumită în mod obișnuit "dioxid de carbon". La presiunea atmosferică, acesta este un gaz incolor fără culoare și miros, la o temperatură de +20 ° C, cu o densitate de 1,839 kg / m? (1,52 ori mai greu decât aerul), ușor solubil în apă (0,88 volume în 1 volum de apă), interacționând parțial cu acesta pentru a forma acidul carbonic. Este o parte a atmosferei în medie de 0,035% în volum. În cazul răcirii puternice cauzate de expansiune (de-expunere), CO2 este capabil să desublimeze - să treacă imediat la o stare solidă, ocolind faza lichidă.
Dioxidul de carbon gazos a fost anterior depozitat adesea în gașcărele staționare. În prezent, această metodă de stocare nu este aplicată; Dioxidul de carbon în cantitatea necesară este obținut direct pe amplasament - prin evaporarea dioxidului de carbon lichid în gazificator. Apoi gazul poate fi ușor pompat prin orice conductă de gaz la o presiune de 2-6 atmosfere.
Starea lichidă de CO2 este denumită tehnic "dioxid de carbon lichid" sau pur și simplu "dioxid de carbon". Este un lichid incolor, inodor, densitate medie 771 kg / m3, care exista doar sub presiunea 519 ... 3482 kPa, la o temperatură de 0 ... -56.5 grade C ( „dioxid de carbon la temperatură joasă“), sau presurizat 3482 ... 7383 kPa la o temperatură de 0 ... + 31,0 grade C ("dioxid de carbon de înaltă presiune"). Dioxidul de carbon de înaltă presiune este obținut cel mai adesea prin comprimarea dioxidului de carbon la presiunea de condensare, în timp ce se răcește cu apă. dioxid de carbon la temperatură joasă, care este principala formă de dioxid de carbon pentru uz industrial, cel mai adesea preparate prin presiune ridicată printr-un ciclu de răcire cu trei trepte și accelerației în instalații speciale.
Cu un consum mic și mediu de dioxid de carbon (presiune înaltă), pentru depozitarea și transportul acestuia se utilizează o varietate de cilindri de oțel (de la cutii pentru sifoane de uz casnic până la capacități de 55 litri). Cel mai comun este un balon de 40 de litri cu o presiune de lucru de 15.000 kPa, care conține 24 kg de dioxid de carbon. Buteliile din oțel nu necesită îngrijire suplimentară, dioxidul de carbon este stocat fără pierderi pentru o lungă perioadă de timp. Cilindrii cu dioxid de carbon de înaltă presiune sunt vopsite în negru.
Cu un consum semnificativ pentru depozitarea și transportul de temperaturi scăzute de dioxid de carbon lichid este utilizat cel mai divers capacitate rezervor izotermă, echipate cu unități de refrigerare oficiale. depozitării (fixe) rezervoare verticale și orizontale, cu o capacitate de 3 până la 250 m, rezervor transportabile cu o capacitate de la 3 la 18 m. Tancurile de proiectare verticală necesită construcția fundației și sunt utilizate în principal într-un spațiu limitat de plasare. Utilizarea rezervoarelor orizontale reduce costurile de fundație, mai ales dacă există un cadru comun cu o stație de dioxid de carbon. Cisternele constau dintr-un vas sudat interior fabricat din oțel cu temperatură scăzută și având spumă poliuretanică sau izolație cu vid; carcasa exterioară din plastic, din oțel galvanizat sau din oțel inoxidabil; conducte, fitinguri și dispozitive de comandă. Suprafețele interioare și exterioare ale navei sudate supuse prelucrării speciale, în care probabilitatea este redusă la coroziune suprafață metalică. La modelele scumpe importate, carcasa ermetică exterioară este din aluminiu. Utilizarea rezervoarelor asigură reumplerea și scurgerea dioxidului de carbon lichid; depozitarea și transportul fără pierderea produsului; controlul vizual al masei și al presiunii de lucru în timpul realimentării, în timpul depozitării și distribuției. Toate tipurile de rezervoare sunt echipate cu un sistem de securitate pe mai multe niveluri. Supapele de siguranță permit inspecția și reparația fără oprirea și golirea rezervorului.
Atunci când presiunea instantanee este redusă la presiunea atmosferică care apar în timpul injectării într-o cameră de expansiune specială (ștrangulare), dioxidul de carbon lichid se transformă instantaneu într-un gaz și o masă de zăpadă superfine, care este comprimat pentru a se obține bioxid de carbon în stare solidă, care este vernaculare „gheață uscată“. La presiunea atmosferică, aceasta este o masă albă vitroasă cu o densitate de 1.562 kg / m. cu o temperatură de -78.5 C, care este sublimată în exterior - se evaporă încet, ocolind stare lichidă. gheata uscata poate fi obținut direct în instalații de înaltă presiune utilizate pentru dioxidul de carbon la temperatură scăzută, din amestecuri de gaze ce conțin CO2 într-o cantitate de cel puțin 75-80%. Capacitatea de răcire a Volumetric gheață uscată este de aproape 3 ori mai mare decât cea a gheții și a apei este de 573,6 kJ / kg.
dioxid de carbon solid este de obicei produsă în blocuri de 200? 100? 20-70 mm în diametru perle 3, 6, 10, 12 și 16 mm, mai rar ca cea mai fina pudra ( "zăpadă uscată"). Brichete, pelete si snow pastrate nu mai mult de 1-2 zile într-un depozit zaglublonnyh siloz de tip staționar, împărțit în compartimente mici; transportat în containere izoterme speciale cu o supapă de siguranță. Se utilizează recipiente de la diferiți producători cu o capacitate de la 40 la 300 kg și mai mult. Pierderea pentru sublimare este, în funcție de temperatura aerului din jur, de 4-6% și mai mult pe zi.
La presiuni de peste 7,39 kPa și o temperatură de 31,6 ° C, dioxid de carbon este în starea supercritică așa-numitul, în care densitatea unui lichid, și vâscozitatea și tensiunea de suprafață ca și cea a gazului. Această substanță fizică neobișnuită (lichid) este un excelent solvent nepolar. CO2 supercritic este capabil să extragă complet sau selectiv orice componente nepolare având o greutate moleculară mai mică de 2000 de Daltoni: compuși terpenici, ceruri, pigmenți, acizi cu greutate moleculară mare saturate și grași nesaturați, alcaloizi, vitamine și fitosteroli liposolubile. Substanțe insolubile pentru CO2 supercritic sunt celuloză, amidon, polimeri organici și anorganici cu zahăr greutate moleculară mare, agenți glicozidice, proteine, metale și săruri ale multor metale. Având astfel de proprietăți, dioxidul de carbon supercritic sunt folosite din ce în procesele de extracție, impregnarea și fracționarea substanțelor organice și anorganice. Este, de asemenea, un corp de lucru promițător pentru mașinile moderne termice.
Greutate specifică. Greutatea specifică a dioxidului de carbon depinde de presiunea, temperatura și starea de agregare în care este localizat.
Temperatura critică a dioxidului de carbon este de +31 grade. Greutatea specifică a dioxidului de carbon la 0 ° C și presiune 760 mm Hg. este egală cu 1, 9769 kg / m3.
Masa moleculară a dioxidului de carbon este de 44,0. Greutatea relativă a dioxidului de carbon în comparație cu aerul este de 1.529.
Dioxid de carbon lichid la temperaturi mai mari de 0 grade. este mult mai ușoară decât apa și poate fi depozitată numai sub presiune.
Greutatea specifică a dioxidului de carbon solid depinde de metoda de producție a acestuia. Dioxidul de carbon lichid când înghețatul îngheață în gheață uscată, care este transparentă. sticlă solidă. În acest caz, dioxidul de carbon solid are cea mai mare densitate (la presiune normală într-un vas răcit la minus 79 de grade densitatea este de 1,56). Dioxidul organic dur de carbon este de culoare albă, duritatea este aproape de cretă,
greutatea sa specifică variază în funcție de metoda de producție în intervalul 1.3 - 1.6.
Ecuația de stat. Relația dintre volumul, temperatura și presiunea dioxidului de carbon este exprimată prin ecuație
V = R T / p - A, unde
V - volum, m3 / kg;
R este constanta gazului 848/44 = 19,273;
T - temperatura, grade K;
presiunea p, kg / m2;
A este un termen suplimentar care caracterizează abaterea de la ecuația de stare pentru un gaz ideal. Se exprimă prin dependența A = (0, 0825 + (1,225) 10-7 p) / (T / 100) 10/3.
Punctul triplu al dioxidului de carbon. Punctul triplu este caracterizat de o presiune de 5,28 ata (kg / cm2) și o temperatură de minus 56,6 grade.
Bioxidul de carbon poate fi în toate cele trei stări (solid, lichid și gazos) numai la punctul triplu. La presiuni sub 5,28 ata (kg / cm2) (sau la o temperatură sub minus 56,6 grade), dioxidul de carbon poate fi numai în stări solide și gazoase.
În regiunea vapor-lichid, adică deasupra punctului triplu, au următoarele relații
i 'x + i' y = i,
x + y = 1, unde,
x și y - fracțiunea de substanță sub formă lichidă și de vapori;
i 'este entalpia lichidului;
i "este entalpia aburului;
i este entalpia amestecului.
Din aceste cantități este ușor de determinat cantitățile x și y. În consecință, pentru regiunea de sub triplul punct se vor aplica următoarele ecuații:
i '' y + i '' z = i,
y + z = 1, unde,
i "este entalpia de dioxid de carbon solid;
z este fracțiunea de materie în stare solidă.
La punctul triplă pentru trei faze există și două ecuații
i 'x + i' 'y + i' '' z = i,
x + y + z = 1.
Cunoscând valorile i, "i", "i" "pentru punctul triplu și folosind ecuațiile date, putem determina entalpia amestecului pentru orice punct.
Căldură specifică. Capacitatea de căldură a dioxidului de carbon la o temperatură de 20 de grade. și 1 ata este
Cp = 0,202 și Cv = 0,156 kcal / kg * deg. Exponentul adiabatic este k = 1,30.
Capacitatea de căldură a dioxidului de carbon lichid în intervalul de temperatură de la -50 la +20 grade. se caracterizează prin următoarele valori, kcal / kg * deg.
Gradul C -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20
Cp, 0,47 0,49 0,515 0,514 0,517 0,6 0,64 0,68
Punctul de topire. Topirea dioxidului de carbon solid are loc la temperaturi și presiuni corespunzătoare punctului triplu (t = -56,6 grade și p = 5,28 ata) sau situate deasupra acestuia.
Sub punctul triplu, dioxidul de carbon solid sublimează. Temperatura de sublimare este o funcție de presiune: la presiune normală este de -78,5 grade. în vid poate fi -100 grade. și mai jos.
Entalpie. Entalpia unei vapori de dioxid de carbon într-o gamă largă de temperaturi și presiuni este determinată de ecuația lui Planck și Kupriyanov.
i = 169,34 + (0,1955 + 0,000115t) t = 8,33724 p (1 + 0,007424p) / 0,01T (10/3), unde
I - kcal / kg, p - kg / cm2, T - grad K, t - grad.
Entalpia de dioxid de carbon lichid în orice punct poate fi ușor determinată prin scăderea căldurii latente de vaporizare din entalpia de vapori saturați. În același mod. scăzând căldura latentă de sublimare, este posibilă determinarea entalpiei de dioxid de carbon solid.
Conductivitate termică. Conductibilitatea termică a dioxidului de carbon la 0 ° C. este de 0,012 kcal / m * h * grade C și la o temperatură de -78 ° C. scade la 0,008 kcal / m * h * grad.
Date privind conductivitatea termică a dioxidului de carbon în 10 4 lingurițe. kcal / m * h * grad.C la temperaturi plus sunt indicate în tabel.
Presiune, kg / cm2 10 deg. 20 deg. 30 de grade. 40 deg.
Acid carbonic gazos
1 130 136 142 148
20 - 147 152 157
40 - 173 174 175
60 - - 228 213
80 - - - 325
Dioxid de carbon lichid
50 848 - - -
60 870 753 - -
70 888 776 - -
80906795670
Conductibilitatea termică a dioxidului de carbon solid poate fi calculată din formula:
236,5 / T1,216 linguri. kcal / m * h * grad.
Coeficient de expansiune termică. Coeficientul de expansiune a volumului de dioxid de carbon solid se calculează ca o funcție a modificării gravitației și temperaturii specifice. Coeficientul de dilatare liniară este determinat de expresia b = a / 3. În intervalul de temperaturi de la -56 la -80 grade. coeficienții au următoarele valori: a * 10 * 5st. = 185,5-117,0, b * 10 * 5 ct. = 61,8-39,0.
Vâscozitate. Viscozitatea dioxidului de carbon este de 10 * 6. în funcție de presiune și temperatură (kg * s / m2)
Măsuri de siguranță
Prin gradul de expunere la corpul uman, bioxidul de carbon gazos face parte din clasa a 4-a de pericol, în conformitate cu GOST 12.1.007-76 "Substanțe nocive. Clasificarea și cerințele generale de siguranță ". Concentrația maximă admisă în aer a zonei de lucru nu a fost stabilită, atunci când se evaluează această concentrație, trebuie să se țină seama de standardele pentru minele de cărbune și de ozocerit, stabilite în limita a 0,5%.
Atunci când se utilizează gheață uscată, atunci când se utilizează recipiente cu dioxid de carbon lichid la temperatură scăzută, trebuie luate măsuri de siguranță pentru a preveni degerările în mâini și în alte părți ale corpului lucrătorului.
Se pare că toate informațiile despre acid sunt colectate
Din nefericire, nu numai lucrătorii acide se sfărâmă, dar motivul este în cazul oaspeților învechiți, aceștia din urmă nu permit utilizarea de noi materiale moderne
Invită-ți prietenii și cunoștințele la NewGanza!