Сжатый воздух - Compressed air

Эта статья про воздух под давлением. Информацию о баллонах, которые неправильно продаются как «сжатый воздух», см. Газовая тряпка.

Сжатый воздух является воздуха хранится под давление это больше, чем атмосферное давление. Сжатый воздух является важной средой для передачи энергии в промышленных процессах и используется для электроинструменты Такие как пневмомолоты, сверла, гаечные ключи и другие, а также для распыления краски, для работы пневматических цилиндров для автоматизации, а также для приведения в движение транспортных средств. Торможение сжатым воздухом сделало большие железнодорожные поезда более безопасными и эффективными в эксплуатации. Пневматические тормоза также используются на больших дорожных транспортных средствах.

Сжатый воздух используется в качестве газа для дыхания. подводные ныряльщики. Водолаз может переносить его при высоком давлении. баллон для дайвинга, или же поставляется с поверхности при более низком давлении через воздушная линия или же водолазный шланг.[1] Подобные устройства используются в дыхательных аппаратах, используемых пожарными, горноспасателями и промышленными рабочими во взрывоопасных зонах.

В Европе 10% всего промышленного потребления электроэнергии приходится на производство сжатого воздуха, что составляет 80%. тераватт-часы расход в год.[2][3]

История

Промышленное использование сжатого воздуха по трубопроводам для передачи энергии было развито в середине 19 века; В отличие от пар, сжатый воздух можно направлять на большие расстояния без потери давления из-за конденсации. Первым основным применением сжатого воздуха было бурение Туннель Мон Сени в Италии и Франции в 1861 году, где установка сжатого воздуха 600 кПа (87 фунтов на квадратный дюйм) обеспечивала питание пневматические дрели, значительно увеличивая производительность по сравнению с предыдущими методами ручного бурения. Пневматические сверла применялись на шахтах в Соединенных Штатах в 1870-х годах. Джордж Вестингауз изобрел воздушные тормоза для поездов с 1869 г .; Эти тормоза значительно повысили безопасность железнодорожных перевозок.[4] В 19 веке в Париже была установлена ​​система трубопроводов для муниципального распределения сжатого воздуха для силовых машин и генераторов для освещения. Ранние воздушные компрессоры были с паровым приводом, но в некоторых местах тромпа могли напрямую получать сжатый воздух от силы падающей воды.[5]

Дыхание

Воздух для дыхания может храниться под высоким давлением и постепенно выпускаться при необходимости, как в подводное плавание с аквалангом. Воздух для дыхания не должен содержать масел и других загрязнений; окись углерода, например, в следовых количествах, которые не могут быть опасными при нормальном атмосферном давлении, может иметь смертельные последствия при вдыхании сжатого воздуха. Воздушные компрессоры и системы подачи воздуха для дыхания обычно также не используются для пневматических инструментов или других целей.

Рабочие, возводящие фундаменты мостов или других сооружений, могут работать в герметичном ограждении, называемом кессон, где вода не может попасть в открытое дно шкафа за счет заполнения его воздухом под давлением. Еще в 17 веке было известно, что рабочие в водолазные колокола испытала одышку и рисковала асфиксией, облегченная выпуском свежего воздуха в колокол. Такие рабочие также испытывали боль и другие симптомы, когда возвращались на поверхность, поскольку давление снижалось. Денис Папин В 1691 году предположил, что рабочее время водолазного колокола можно продлить, если свежий воздух с поверхности постоянно нагнетается в колокол под давлением. К 19 веку кессоны регулярно использовались в гражданском строительстве, но рабочие испытывали серьезные, иногда фатальные, симптомы при возвращении на поверхность - синдром, называемый кессонная болезнь или же декомпрессионная болезнь. Многие рабочие погибли от болезни на таких проектах, как Бруклинский мост и Мост Идс и только в 1890-х годах стало понятно, что рабочие должны медленно декомпрессировать, чтобы предотвратить образование опасных пузырей в тканях.[6]

Воздух под умеренно высоким давлением, например, при погружении на глубину менее 20 метров (70 футов), имеет повышенное наркотик влияние на нервную систему. Азотный наркоз представляет опасность при нырянии. Для погружений на глубину более 30 метров (100 футов) менее безопасно использовать только воздух и специальные дыхательные смеси содержащие гелий.[нужна цитата ]

Использование сжатого воздуха

Воздушная компрессорная станция на электростанции

В промышленности сжатый воздух настолько широко используется, что его часто считают четвертым источником энергии после электричества, природного газа и воды. Однако сжатый воздух дороже, чем три других коммунальных предприятия, если оценивать его в расчете на единицу доставленной энергии.[7]

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

Сжатый воздух используется для многих целей, в том числе:

Проектирование систем

Компрессорные помещения должны быть оборудованы системами вентиляции для удаления отходящее тепло производятся компрессорами.[10]

Удаление воды и масляных паров

Когда воздух под атмосферным давлением сжимается, он содержит намного больше водяного пара, чем может удержать воздух под высоким давлением. Относительная влажность регулируется свойствами воды и не зависит от давления воздуха.[11] После охлаждения сжатого воздуха испаренная вода превращается в сжиженную воду.[12][13]

При охлаждении воздуха на выходе из компрессора большая часть влаги удаляется, прежде чем она попадет в трубопровод. Дополнительный охладитель, резервуары для хранения и т. Д. Могут помочь сжатому воздуху охладиться до 104 ° F; две трети воды превращаются в жидкость.[14]

Управление чрезмерной влажностью является требованием системы распределения сжатого воздуха. Разработчики системы должны следить за тем, чтобы трубопровод сохранял наклон, чтобы предотвратить накопление влаги в нижних частях системы трубопроводов. Сливные клапаны могут быть установлены в нескольких точках большой системы, чтобы позволить выдуть захваченную воду. Отводы от коллекторов трубопроводов могут быть расположены на вершинах труб, чтобы влага не попадала в оборудование для подачи отводов трубопроводов.[15] Размеры трубопроводов выбираются таким образом, чтобы избежать чрезмерных потерь энергии в системе трубопроводов из-за избыточной скорости в прямых трубопроводах в периоды пиковой нагрузки,[16] или из-за турбулентности в трубопроводной арматуре.[17]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ ВМС США (1 декабря 2016 г.). Руководство по дайвингу ВМС США, редакция 7 SS521-AG-PRO-010 0910-LP-115-1921 (PDF). Вашингтон, округ Колумбия: Командование военно-морских систем США. В архиве (PDF) из оригинала от 28 декабря 2016 г.
  2. ^ Лейно, Райли (24 февраля 2009 г.). "Paineilma hukkaa 15 hiilivoimalan tuotannon" (на финском). Архивировано из оригинал 17 июля 2011 г.. Получено 24 февраля 2009.
  3. ^ «Аудиты систем сжатого воздуха и результаты сравнительного анализа в рамках кампании по сжатию воздуха в Германии» Druckluft effizient"" (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 24 декабря 2011 г.
  4. ^ Лэнс Дэй, Ян Макнил (редактор), Биографический словарь истории техники, Рутледж, 2002 г., ISBN  1134650205,п. 1294
  5. ^ Питер Дарлинг (ред.), Справочник по горному делу для МСП, третье издание Общество горнодобывающей, металлургической и геологоразведочной промышленности (США) 2011 г., ISBN  0873352645,п. 705
  6. ^ Э. Хью Снелл, Болезнь сжатого воздуха или так называемая болезнь Кессона Х. К. Льюис, 1896, стр.
  7. ^ Юань, К., Чжан, Т., Рангараджан, А., Дорнфельд, Д., Зиемба, Б., и Уитбек, Р. «Анализ моделей использования сжатого воздуха в автомобилестроении на основе принятия решений», Журнал производственных систем , 25 (4), 2006, стр.293-300
  8. ^ «Приложения - Работа со сжатым воздухом - CAGI - Институт сжатого воздуха и газа». www.cagi.org. В архиве из оригинала от 28.01.2017. Получено 2017-01-12.
  9. ^ "Сельский поиск из Preikestolen на eBay". Ставангер Афтенблад (на норвежском языке). В архиве с оригинала 18 августа 2016 г.. Получено 15 августа 2016.
  10. ^ «Некоторым нравится погорячее… В вашей компрессорной - нет». Насадки для сжатого воздуха от Kaeser Talks Shop. 5 мая 2015. В архиве из оригинала 13 января 2017 г.. Получено 2017-01-12.
  11. ^ Fluid-Aire Dynamics, Inc. | Относительная влажность в зависимости от точки росы в системах сжатого воздуха
  12. ^ Компрессор Куинси
  13. ^ Атлас Копко | Как вода может навредить моей системе сжатого воздуха?
  14. ^ Компрессоры Quincy | Все о системах трубопроводов сжатого воздуха
  15. ^ ВПУСКНОЙ ТРУБОПРОВОД КОМПРЕССОРА Автор: Хэнк ван Ормер, Air Power USA, Лучшие практики сжатого воздуха, 06/2012 стр. 26, столбец 2, примечание 12. В архиве 2015-09-10 на Wayback Machine
  16. ^ "Заводские услуги (коллекция 2005 - 2006 гг.)" Устранение мистера Ти"". п. 5. В архиве из оригинала от 24.11.2013.
  17. ^ Мерритт, Рич (май 2005 г.). «10 главных целей аудита сжатого воздуха» (PDF). Журнал Plant Services. п. 31. Архивировано с оригинал (PDF) 21 декабря 2016 г.