Sıvı hava - Liquid air

Diğer kullanımlar için bkz. Sıvı hava (anlam ayrım) .

Sıvı hava , çok düşük sıcaklıklara ( kriyojenik sıcaklıklar ) soğutulmuş ve böylece soluk mavi hareketli bir sıvıya yoğunlaşmış havadır . Oda sıcaklığından termal olarak yalıtmak için özel kaplarda saklanır ( genellikle vakum yalıtımlı şişeler kullanılır). Sıvı hava, ısıyı hızla emebilir ve gaz haline geri dönebilir. Genellikle diğer maddeleri sıvı haline getirmek ve/veya katılaştırmak için ve hava ayırma adı verilen bir işlemle endüstriyel bir nitrojen , oksijen , argon ve diğer inert gaz kaynağı olarak kullanılır .

Özellikleri

Sıvı hava, yaklaşık 870 arasında bir yoğunluğa sahiptir  kg / 3 (870  g / L ; 0.87  g / cm 3 ). Belirli bir hava örneğinin yoğunluğu, o örneğin bileşimine bağlı olarak değişir (örn. nem ve CO2
2konsantrasyon). Kuru gazlı hava yaklaşık %78 nitrojen, %21 oksijen ve %1 argon içerdiğinden , standart bileşimdeki sıvı havanın yoğunluğu, bileşenlerin yüzdesi ve bunların ilgili sıvı yoğunlukları ile hesaplanır (bakınız sıvı nitrojen ve sıvı oksijen ). Hava eser miktarda karbondioksit (yaklaşık %0.040) içermesine rağmen , karbondioksit ara sıvı fazdan geçmeden gaz fazından katılaşır ve bu nedenle 5.1 atm'den (520  kPa ) daha düşük basınçlarda sıvı havada bulunmayacaktır  .

Sıvı havanın kaynama noktası -194.35  °C'dir (78.80  K ; -317.83  °F ), sıvı nitrojen ve sıvı oksijenin kaynama noktaları arasındadır . Bununla birlikte, önce nitrojen kaynayıp karışımı oksijen açısından zengin bırakıp kaynama noktasını değiştireceğinden, sıvı kaynarken sabit bir sıcaklıkta tutmak zor olabilir. Bu, bazı durumlarda sıvı havanın oksijeni atmosferden yoğunlaştırması nedeniyle de meydana gelebilir.

Sıvı hava yaklaşık 58 K'de (−215,2 °C; −355,3 °F), yine standart atmosfer basıncında donar.

Hazırlık

üretim prensibi

Havanın bileşenleri bir zamanlar "kalıcı gazlar" olarak biliniyordu, çünkü bunlar yalnızca oda sıcaklığında sıkıştırılarak sıvılaştırılamazlardı. Sıkıştırma işlemi gazın sıcaklığını yükseltecektir. Bu ısı, bir ısı eşanjöründe ortam sıcaklığına soğutularak ve daha sonra bir odaya havalandırılarak genişletilerek çıkarılır. Genleşme, sıcaklığın düşmesine neden olur ve genleşen havanın ters akışlı ısı değişimi ile, genleştiriciye giren basınçlı hava daha da soğutulur. Yeterli sıkıştırma, akış ve ısı giderme ile, sonunda doğrudan düşük sıcaklık gösterileri için kullanılabilecek sıvı hava damlacıkları oluşacaktır.

Havanın ana bileşenleri ilk kez 1883'te Polonyalı bilim adamları Zygmunt Florenty Wróblewski ve Karol Olszewski tarafından sıvılaştırıldı .

Sıvı hava üretimi için cihazlar, deneyci tarafından yaygın olarak bulunan malzemeler kullanılarak imal edilecek kadar basittir.

üretim süreci

Sıvı havanın hazırlanması için en yaygın işlem , Joule-Thomson etkisini kullanan iki sütunlu Hampson-Linde döngüsüdür . Hava, yüksek basınçta (>75 atm (7,600  kPa ; 1100  psi )) alt kolona beslenir,  burada saf nitrojen ve oksijen açısından zengin sıvıya ayrılır. Zengin sıvı ve nitrojenin bir kısmı, düşük basınçta (<25 atm (2,500 kPa; 370 psi)) çalışan üst sütuna geri akış olarak beslenir, burada saf nitrojen ve oksijene son ayırma gerçekleşir. Bir ham argon ürünü, daha fazla saflaştırma için üst sütunun ortasından çıkarılabilir.

Hava ayrıca , Joule-Thomson etkisiyle soğutmayı, izentropik genleşmeyi ve rejeneratif soğutmayı birleştiren Claude'un işlemiyle sıvılaştırılabilir .

Uygulama

Üretim süreçlerinde, oksijen özellikle yakıt gaz kaynağı ve kesme ve tıbbi kullanım için kullanışlı olduğundan ve argon oksijen içermeyen bir koruyucu olarak kullanışlı olduğundan, sıvı hava ürünü tipik olarak kendisini oluşturan gazlara sıvı veya gaz halinde fraksiyonlanır. gaz halinde gaz tungsten ark kaynağı . Sıvı nitrojen , çeşitli düşük sıcaklık uygulamalarında faydalıdır, normal sıcaklıklarda (oksijenden farklı olarak) reaktif değildir ve 77 K'de (−196 °C; −321 °F) kaynar.

Taşıma ve enerji depolama

Ana madde: Kriyojenik enerji depolama

1899 ve 1902 yılları arasında, Sıvı Hava otomobili , ortak bir Amerikan/İngiliz şirketi tarafından sıvı havada yüz mil gidebilecek bir araba yapabilecekleri iddiasıyla üretildi ve gösterildi.

2 Ekim 2012'de Makine Mühendisleri Kurumu, sıvı havanın bir enerji depolama aracı olarak kullanılabileceğini söyledi. Bu , İngiltere'nin Hertfordshire kentinde bir garaj mucidi olan Peter Dearman tarafından araçlara güç sağlamak için geliştirilen bir teknolojiye dayanıyordu .

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar