Выполнен теоретический анализ возможностей термокондуктометрического метода и рассчитаны коэффициенты теплопроводности газовых смесей с малой примесью водорода, используя разбиение газовой смеси на две компоненты, одна из которых состоит из смеси тяжелых молекул, а другая – легкий водород. Для уменьшения влияния неконтролируемого изменения концентрации газовой смеси было предложено проводить дополнительные измерения теплопроводности компоненты из смеси тяжелых газов, для чего водород удалялся путем каталитического сжигания.
В книге рассказывается, как и кем были открыты кислород, водород, азот, фтор, гелий. В числе героев книги — Ван-Гельмонт, основатель пневмохимии, ее творцы Бойль, Ломоносов, Пристли, Лавуазье, Рамзай и многие другие ученые, благодаря которым газы нашли широкое промышленное применение.
Кислород является одним из основных газов атмосферы. Приведем его общую характеристику.
КИСЛОРОД — химический элемент VI группы периодической системы элементов Д. И. Менделеева. Порядковый номер 8, атомная масса 16,000, химический индекс О. В обычных условиях это газ без цвета, запаха и вкуса. Критическая температура его около 154 ∘ 154 ∘ абс., или − 119 ∘ C −119 ∘ C. Критическое давление около 50 Па. Химически активен, легко вступает в реакции с многими химическими элементами и соединениями низших окислов. Известны три изотопа кислорода — 16 O 16 O, 17 O 17 O, 18 O 18 O. В обычных условиях их содержание в атмосфере составляет соответственно ( % ) (%) 99,76, 0,04 и 0,20. При различного рода расчетах учитывается кислород с атомной массой 16, редко 18. Кислород же с атомной массой 17 ввиду его очень малых количеств не учитывается.
Сильнейшим окислителем является трехатомное соединение кислорода — озон ( O 3 ) (O 3 ). Он составляет в атмосфере незначительную примесь. Образование озона связано с грозовыми разрядами, и поэтому относительные повышения его содержания в воздухе наблюдаются весной и в начале лета, минимальные количества — осенью и зимой.
Со времени обнаружения в 1993-1998 гг. явления аномального охлаждения и оседания средней и верхней атмосферы сложились две концепции, объясняющие его происхождение техногенными процессами. Обе делают упор на различных следствиях одной причины - сжигания углеродного топлива в промышленных масштабах. Основу первой концепции составляет гипотеза о ключевой роли в этом процессе убыли содержания кислорода в атмосфере. Возникшая несколько позже вторая модель связывает наблюдаемые эффекты с ростом в атмосфере парниковых газов, прежде всего СО2. В прошедшие годы предпринимались многочисленные попытки подтвердить предположение о доминировании второго механизма в формировании многолетнего тренда климата средней и верхней атмосферы. Однако все они оказались тщетными. Сегодня, во-первых, подтверждается справедливость первой гипотезы, признающей ведущую роль кислорода в изменении климата верхних слоев атмосферы, во-вторых, выявляются ошибки, ставшие причиной отказа от этого заключения. Становится очевидным, что техногенные процессы, влияющие на атмосферу, приводят к двум разнонаправленным явлениям: а) глобальному потеплению тропосферы; б) глобальному охлаждению термосферы, а именно: экстремальный рост массы СО2 нагревает нижние слои атмосферы, а ее верхние слои охлаждает даже малозаметная по отношению к общей массе убыль О2. Поскольку ничто не указывает на спад в ближайшие годы техногенной активности мировой цивилизации, для адекватного прогнозирования последствий роста загрязнения атмосферы, по-видимому, следует учитывать фактор влияния убыли содержания кислорода на состояние околоземного космического пространства.
Дополнительные количества кислорода, введённые в металлургические печи, в аппараты химической промышленности, в установки для газификации дешёвого твёрдого топлива, не только увеличивают выпуск продукции, но и значительно повышают её качество. Вот почему кислород находит всё более широкое применение в промышленности, а производство установок для получения кислорода превратилось в крупную отрасль машиностроения. В этой книжке кратко рассказывается о свойствах кислорода, о принципах устройства и работы промышленных установок, позволяющих получать кислород из атмосферного воздуха, а также о том, как используется кислород в отдельных отраслях народного хозяйства.
Приведены методика и результаты моделирования внутренних процессов распыла и горения в дозвуковой части камеры жидкостного ракетного двигателя для номинального режима работы в трёхмерной постановке в программе «ANSYS Fluent». Использовался редуцированный механизм химических реакций z77 для моделирования процесса горения. Процесс распыла жидких компонентов топлива (керосин Т-1 и кислород) центробежными однокомпонентными форсунками моделировался с использованием модели дискретных фаз. Полученные результаты (давление, температура и скорость) сравнивались с данными стендовых испытаний и проектным термогазодинамическим расчётом с учётом влияния смесеобразования по методике Ивлева, в результате чего расхождение данных по основным характеристикам не превысило8%. Следовательно, методика, использованная в данной работе, может быть применена для моделирования процессов распыла и горения жидких компонентов топлива (керосина Т-1 и кислорода) в жидкостном ракетном двигателе.
Лазерный ионный источник является универсальным плазменным источником для получения широкого спектра многозарядных ионов. Для получения ионов газа применяются мишени, химический состав которых содержит атомы газа. В результате испарения мишени сфокусированным лазерным лучом происходит скачок давления в вакуумной камере. Давление атомов газа зависит от массы испаренного вещества, частоты повторения лазерных импульсов, химического состава мишеней, объема вакуумной камеры, скорости откачки насоса. Приведены оценки давлений в вакуумной камере в одиночном и в периодическом режимах работы лазера с частотой 1–10 Гц для плотности мощности 1011–1012 Вт/см2. При работе лазера с частотой 1 Гц давление в вакуумной камере находится на уровне остаточного давления в вакуумной камере 210-6 Па. С увеличением частоты происходит рост минимального давления, так как вакуумный насос не успевает производить откачивание атомов газа до следующего лазерного импульса. При частоте 10 Гц минимальное давление в вакуумной камере увеличивается на несколько порядков. Приведена схема вакуумной системы лазерного ионного источника на основе турбомолекулярных насосов со скоростью откачки 700 л/с.
Представлены результаты расчетно-теоретического исследования гетерогенной системы натрий-кислород-водород в натриевом теплоносителе при поступлении воды. Принимается, что концентрации компонентов в образующейся неравновесной системе перераспределяются в соответствии с законом действующих масс. Разработана методика расчета компонентного состава продуктов реакции при взаимодействии воды с натрием. Рассмотрен массоперенос продуктов реакции воды с натрием в натрии применительно к парогенератору натрий-вода. Получены данные по распределению концентраций компонентов реакции натрий-вода в натрии при разбавлении раствора. Подтверждена возможность проведения исследований пространственного распределения компонентов реакции натрий-вода в межтрубном пространстве парогенератора на изотермических моделях. Предложена модель растворения пузырьков водорода в натрии. Рассчитано изменение концентрации компонентов реакции натрий-вода в натрии по длине парогенератора с учетом образования и растворения пузырьков водорода. Рассмотрено влияние образования взвесей щелочи при взаимодействии воды с натрием на компонентный состав продуктов реакции. Получены значения приращения концентрации кислорода и водорода в натрии в зависимости от величины течи воды в натрий.