Генератор химического кислорода - Chemical oxygen generator

А химический генератор кислорода это устройство, которое выпускает кислород через химическая реакция. Источником кислорода обычно является неорганический супероксид,[1] хлорат, или же перхлорат; озониды являются перспективной группой источников кислорода. Генераторы обычно зажигаются от ударник, и химическая реакция обычно экзотермический, делая генератор потенциальным пожароопасность. Супероксид калия использовался в качестве источника кислорода в первых пилотируемых полетах Советская космическая программа, за пожарные, и для шахтное спасение.

В коммерческих авиалайнерах

Схема системы химического генератора кислорода
Химический генератор кислорода, вид в разрезе

Коммерческие самолеты обеспечивают аварийный кислород пассажирам, чтобы защитить их от перепадов давления в салоне. Химические генераторы кислорода не используются для экипажа в кабине экипажа, который обычно поставляется с баллонами со сжатым кислородом, также известными как кислородные баллоны.[нужна цитата ] В узкофюзеляжных авиалайнерах для каждого ряда сидений предусмотрены накладные кислородные маски и генераторы кислорода. В некоторых широкофюзеляжных авиалайнерах, таких как DC-10 и Ил-96 баллоны и кислородные маски устанавливаются в верхней части спинок сидений, так как потолок находится слишком высоко над пассажирами.[нужна цитата ] Если происходит декомпрессия, панели открываются либо автоматическим реле давления, либо ручным переключателем, и маски снимаются. Когда пассажиры надевают маску, они снимают стопорные штифты и запускают выработку кислорода.

Ядро окислителя хлорат натрия (NaClО3), который смешан с менее чем 5% перекись бария (БаО2) и менее 1 процента перхлорат калия (KClО4). Взрывчатка в ударном капсюле стифнат свинца и тетразеновая взрывчатка смесь. Химическая реакция является экзотермической, и внешняя температура канистры достигнет 260 ° C (500 ° F). Он будет производить кислород от 12 до 22 минут.[2][3] Генератор с двумя масками имеет диаметр примерно 63 мм (2,5 дюйма) и длину 223 мм (8,8 дюйма). Генератор с тремя масками имеет диаметр примерно 70 мм (2,8 дюйма) и длину 250 мм (9,8 дюйма).

Случайное включение неправильно отправленных генераторов с истекшим сроком годности привело к ValuJet, рейс 592 крушение, убивая всех на борту. Самолет ATA DC-10, рейс 131, также был разрушен во время стоянки в аэропорту О'Хара 10 августа 1986 года. Причиной послужила случайная активация кислородного баллона, находившегося в задней части сломанного сиденья DC-10. отправляется в грузовом отсеке на станцию ​​ремонта. Погибших и раненых не было, поскольку на момент возникновения пожара в самолете не было пассажиров.[4]

Кислородная свеча

А хлоратная свеча, или кислородная свеча, представляет собой цилиндрический химический генератор кислорода, содержащий смесь хлорат натрия и утюг порошок, который при воспламенении тлеет при температуре около 600 ° C (1112 ° F), производя хлорид натрия, оксид железа, и при фиксированной норме расхода кислорода около 6,5 человеко-часов на килограмм смеси. При правильном хранении смесь имеет неограниченный срок годности: свечи хранились 20 лет без снижения выхода кислорода. Термическое разложение выпускает кислород. Горящее железо дает тепло. Свечу необходимо обернуть теплоизоляцией для поддержания температуры реакции и защиты окружающего оборудования. Ключевая реакция:[5]

2 NaClO3 → 2 NaCl + 3 O2

Калий и хлорат лития, и натрий, калий и перхлораты лития также может использоваться в кислородных свечах.

В результате взрыва одной из этих свечей погибли два моряка Королевского флота. HMSНеутомимый (S88) Атомная подводная лодка в Арктике 21 марта 2007 г.[6] Свеча была загрязнена гидравлическим маслом, из-за чего смесь взорвалась, а не горела.[7]

в Генератор кислорода Vika используется на некоторых космических кораблях, перхлорат лития источник кислород. При 400 ° C высвобождает 60% своего веса в виде кислород:[8]

LiClO4 → LiCl + 2 O2

Генераторы кислорода с адсорбцией под давлением (PSA)

Основная статья: Кислородный концентратор

Достижения в области технологий предоставили промышленные системы генераторов кислорода для использования там, где есть воздух и требуется более высокая концентрация кислорода. Адсорбция при переменном давлении (PSA) включает материал, называемый молекулярным ситом, для разделения газов. В случае образования кислорода сито на основе цеолита вызывает преимущественную адсорбцию азота.[нужна цитата ] Чистый, сухой воздух пропускается через сито кислородного генератора, образуя обогащенный кислородом газ. Мембрана для разделения азота оборудование тоже используется.

Использует

Химические генераторы кислорода используются в самолет, дыхательный аппарат для пожарные и горноспасательные отряды, подводные лодки, и везде нужен компактный аварийный кислородный генератор с длительным сроком хранения. Обычно они содержат устройство для абсорбции углекислый газ, иногда фильтр, заполненный гидроксид лития; килограмм LiOH поглощает около полукилограмма CO.2.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Хайян М., Хашим М.А., АльНашеф И.М., Ион супероксида: образование и химические последствия, Хим. Rev., 2016, 116 (5), pp 3029–3085. DOI: 10.1021 / acs.chemrev.5b00407
  2. ^ Юньчан Чжан; Гириш Кширсагар; Джеймс К. Кэннон (1993). «Функции пероксида бария в химическом кислороде хлората натрия». Ind. Eng. Chem. Res. 32 (5): 966–969. Дои:10.1021 / ie00017a028.
  3. ^ Уильям Х. Шехтер; Р. Р. Миллер; Роберт М. Бовард; К. Б. Джексон; Джон Р. Паппенгеймер (1950). «Хлоратные свечи как источник кислорода». Промышленная и инженерная химия. 42 (11): 2348–2353. Дои:10.1021 / ie50491a045.
  4. ^ Airliners.net, фотография, Дэйв Кэмпбелл
  5. ^ Гринвуд, Норман Н.; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн. ISBN  978-0-08-037941-8.
  6. ^ Джонсон, К. В. «Ухудшение режима и« культура преодоления трудностей »в военных операциях: анализ фатального инцидента на борту HMS Tireless 20/21 марта 2007 г.» (PDF).
  7. ^ Пейдж, Льюис (22 марта 2007 г.). "'Кислородная свеча вызвала взрыв ». Реестр. Получено 2013-09-04.
  8. ^ М. М. Марковиц, Д. А. Борита и Харви Стюарт-младший (1964). "Кислородная свеча с перхлоратом лития. Пирохимический источник чистого кислорода". Ind. Eng. Chem. Prod. Res. Dev. 3 (4): 321–330. Дои:10.1021 / i360012a016.CS1 maint: использует параметр авторов (связь)
  9. ^ Барри, Патрик (2000). "Дышать легко на космической станции". Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства. Получено 9 сентября 2012.