Paineistetut kaasut: CO2- ja H2O-seosten puristusriskit
Tekniikan alalla kaasuseosten puristus on yleinen mutta monimutkainen prosessi, joka vaatii syvällistä ymmärrystä kaasujen ominaisuuksista ja käyttäytymisestä. Tänään syvennymme hiilidioksidin (CO2) puristamisen erityispiirteisiin sekoitettuna veteen (H2O), skenaarioon, joka tuo mukanaan ainutlaatuisia haasteita ja riskejä.
Hiilidioksidin luonne
CO2 on hajuton ja näkymätön kaasu, joka on raskampaa kuin ympäröivä ilma.
Huoneenlämmössä (20 °C) ja paineessa (1 bara) se esiintyy kaasuna, mutta sen käyttäytyminen muuttuu, kun se yhdistetään veteen. Jos H2O -pitoisuus on yli 2,33 tilavuusprosenttia, vesi alkaa tiivistyä ja muodostaa nestemäisiä pisaroita.
Kaasumaisen H2O:n tiivistyminen tapahtuu myös esimerkiksi silloin, kun kuuma, kyllästynyt kaasuseos jäähdytetään välijäähdyttimellä tai jälkijäähdyttimellä kompressoinnin jälkeen.
Kun nestemäinen H2O on läsnä, seos muodostaa hiilihappoa (H2CO3), joka on tasapainossa CO2: n, nestemäisen H2O: n ja HCO3- ionien välillä. Tähän tasapainoon vaikuttaa CO2:n osapaine, joka määrittää CO2:n kaasuksi jäävän määrän tai muuttuu HCO3- ioneiksi kondensaatissa.
Mitä enemmän HCO3-ioneja liukenee, sitä happamammaksi kondensaatti muuttuu.
Tähän liittyvät happamuusriskit
CO2 - ja H2O -seoksen puristamisen ensisijainen riski on happojen muodostuminen. Kun CO2 joutuu kosketuksiin veden kanssa, se muodostaa hiilihappoa, jolla voi olla syövyttäviä vaikutuksia puristuskammiossa tai missä tahansa paikassa, jossa kondensaatiota voi esiintyä.
Siksi ruostumattoman teräksen käyttö kompressorien ja niihin liittyvien komponenttien rakentamisessa on ratkaisevan tärkeää. Ruostumaton teräs kestää puristuksen ja jäähdytyksen aikana muodostuneiden happojen syövyttävää luonnetta, mikä takaa koneen pitkäikäisyyden ja luotettavuuden.
Ruostumaton teräs
Ruostumaton teräs on tunnettu korroosionkestävyydestään, joka johtuu pääasiassa kromin läsnäolosta. Ruostumattoman teräksen kromipitoisuuden on oltava vähintään 10,5 painoprosenttia. Ruostumattoman teräksen korroosionkestävyyttä voidaan edelleen parantaa lisäämällä muita seoselementtejä, kuten nikkeliä, molybdeenia, typpeä ja titaania.
Esimerkiksi yleinen tyyppi, AISI 304L ruostumaton teräs, sisältää 18,111% kromia ja 8,074% nikkeliä, joka tarjoaa hyvän korroosionkestävyyden ja mekaaniset ominaisuudet, jonka myötäraja on 351 N / mm² ja vetolujuus 619 N / mm². Se tunnetaan myös vähähiilisyydestään, joka auttaa estämään rakeiden välistä korroosiota hitsauksen jälkeen.
Nämä ominaisuudet tekevät ruostumattomasta teräksestä ihanteellisen materiaalin moniin sovelluksiin, mukaan lukien lääketieteelliseen, elintarvikejalostukseen ja rakennusteollisuuteen, joissa kestävyys ja hygienia ovat ensiarvoisen tärkeitä.
Nesteriskit
Toinen ja yhtä tärkeä riski, joka on otettava huomioon käsiteltäessä kaasuseoksia, jotka sisältävät H2O:ta osana sekoitusta, liittyy nestepisaroiden muodostumiseen ennen puristusta. Nämä nestepisarat ovat paljon vähemmän puristuvia kuin kaasu. Kun ne menevät volumetrisen kompressorin puristuskammioon, niiden puristamiseen vaadittavat voimat voivat olla kaukana siitä, mihin kaasukompressori on suunniteltu.
Tämä voi aiheuttaa kampiakselin vikoja, männänvarren vaurioita tai muita mekaanisia vikoja.
Märän CO2:n – ja erityisesti tyydyttyneen CO2:n puristuksen riskien vähentämiseksi on käytettävä
imuerotinta.
- Tämä laite estää nestemäisen veden pääsyn puristuskammioon, mikä suojaa sylintereitä, venttiilejä ja mäntiä vaurioilta.
- Se takaa myös kaasukompressorin luotettavan toiminnan vaativissa sovelluksissa.
Liittyvät lämpöriskit
Toinen huomioon otettava näkökohta on kaasuseoksen ominaislämpö. Kun puristetaan sama määrää ilmaa tai puhdasta CO2:ta tuloksena on eri kaasun lämpötila ulostulopaineessa.
Tämän ominaisuuden perusteellinen tuntemus on välttämätöntä puristusprosessin ja siihen liittyvien jäähdytysvaatimusten hienosäätämiseksi, jotta vältetään lämpötilavaihteluihin liittyvät riskit.
Oikein mitoitettu väli- ja jälkijäähdytin tekee kompressorista mahdollisimman tehokkaan ja vähentää käyttökustannukset minimiin.
Yhteenveto
CO2 - ja H2O -seosten puristaminen on tehtävä, joka vaatii kyseisten kaasujen ominaisuuksien kunnioittamista.
Käyttämällä oikeita materiaaleja, kuten ruostumatonta terästä, ja käyttämällä turvatoimenpiteitä, kuten sisääntuloerottimia, insinöörit voivat tehokkaasti hallita riskejä ja varmistaa turvallisen ja tehokkaan toiminnan.