Stlačené plyny: Rizika stlačení směsí CO2 a H2O
V oblasti strojírenství je komprese plynných směsí běžným, ale složitým procesem, který vyžaduje hluboké pochopení vlastností a chování zapojených plynů. Dnes se ponoříme do specifik stlačování oxidu uhličitého (CO2) ve směsi s vodou (H2o ), což je scénář, který představuje jedinečné výzvy a rizika.
Povaha CO2
CO2 je neviditelný plyn bez zápachu, který je těžší než okolní vzduch.
Při pokojové teplotě (20°C) a tlaku (1 bára) existuje jako plyn, ale jeho chování se mění v kombinaci s vodou. V případě, žekoncentrace H 2 o je větší než 2,33% obj, voda začne kondenzovat a vytvářet kapičky kapaliny.
Kondenzace plynného H2o se také vyskytuje například při ochlazení horké, nasycené plynné směsi s mezichladičem nebo dochlazovačem po stlačení.
Je-lipřítomna kapalina H 2 o , směs tvoří kyselinu uhličitou (H2CO3), což je rovnováha mezi CO2, kapalinou H2o a HCO3- ionty. Tato rovnováha je ovlivněna parciálním tlakem CO2, který určuje množství CO2 , které zůstává jako plyn nebo se přemění na HCO3-ionty v kondenzátu.
Čím více HCO3-iontů se rozpustí, tím kyselejší kondenzát se stane.
Kyselá rizika s tím spojená
Primární riziko při stlačování směsi CO 2 a H 2 o spočívá ve tvorbě kyselin. Když CO2 přichází do styku s vodou, vytváří kyselinu uhličitou, která může mít korozivní účinky na materiály používané v kompresní komoře nebo na jakémkoli místě, kde může dojít ke kondenzaci.
To je důvod, proč je použití nerezové oceli při konstrukci kompresorů a souvisejících komponent zásadní. Nerezová ocel nabízí odolnost proti korozivní povaze kyselin vzniklých při kompresi a chlazení, což zajišťuje dlouhou životnost a spolehlivost strojního zařízení.
Nerezová ocel
Nerezová ocel je známá svou odolností proti korozi, která je především díky přítomnosti chromu. Podle definice musí mít nerezová ocel minimální obsah chromu 10,5% hmotnosti. Korozní odolnost nerezové oceli může být dále zvýšena přidáním dalších legujících prvků, jako je nikl, molybden, dusík a titan.
Například běžný typ, nerezová ocel AISI 304L, obsahuje 18,111% chrómu a 8,074% niklu, nabízí dobrou odolnost proti korozi a mechanické vlastnosti, s pevností výnosu 351 N / mm² a pevností v tahu 619 N / mm². Je také známý pro svůj nízký obsah uhlíku, který pomáhá předcházet mezikrystalové korozi po svařování.
Tyto vlastnosti činí z nerezové oceli ideální materiál pro mnoho aplikací, včetně těch v lékařském, potravinářském a stavebním průmyslu, kde je trvanlivost a hygiena prvořadá.
Rizika spojená s likvidní
Druhé a rovnoměrně důležité riziko, které je třeba zvážit při jednání s plynovými směsmi, které zahrnují H 2 o jako součást směsi, souvisí s tvorbou kapiček kapaliny před kompresí. Tyto kapičky kapaliny jsou mnohem méně stlačitelné ve srovnání s plynem. Když vstoupí do kompresní komory objemového kompresoru, síly, které by byly potřebné k jejich stlačení, by mohly být daleko za tím, pro co je plynový kompresor určen.
Mohlo by dojít k poruchám klikového hřídele, poškození pístnice nebo jiným mechanickým poruchám.
Pro zmírnění rizik spojených s kompresí mokré CO2 - a zejména nasycené CO2 , je povinné používat
oddělovač sání.
- Toto zařízení zabraňuje vniknutí kapalné vody do kompresní komory, chrání válce, ventily a písty před poškozením.
- Zaručuje také spolehlivý provoz plynového kompresoru při náročných aplikacích.
S tím spojená tepelná rizika
Dalším aspektem, který je třeba zvážit, je specifické teplo plynné směsi. Specifické teplo udává, kolik energie je potřeba ke změně teploty plynu. Stlačení stejného množství okolního vzduchu nebo čistého CO2 povede k odlišné teplotě plynu při stejném výstupním tlaku.
Důkladné pochopení této vlastnosti je nezbytné pro jemné doladění kompresního procesu a souvisejících požadavků na chlazení, aby se zabránilo rizikům spojeným s teplotními změnami.
Správně dimenzovaný mezichladič a dochlazovač zajistí co nejefektivnější chod kompresoru a sníží provozní náklady na minimum.
Závěr
Stlačovánísměsí CO 2 a H 2 o je úkol, který vyžaduje respektování vlastností plynů.
Použitím správných materiálů, jako je nerezová ocel, a začleněním bezpečnostních opatření, jako jsou oddělovače sání, mohou inženýři efektivně řídit rizika a zajistit bezpečné a efektivní operace.