Гази в техніці
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Гази в техніці

Гази в техніці, застосовуються головним чином як паливо; сировини для хімічної промисловості: хімічних агентів при зварці, газовій химіко-термічній обробці металів, створенні інертної або спеціальної атмосфери, в деяких біохімічних процесах і др.; теплоносіїв; робочого тіла для виконання механічної роботи (вогнепальна зброя, реактивні двигуни і снаряди, газові турбіни, парогазовиє установки, пневмотранспорт і др.): фізичного середовища для газового розряду (у газорозрядних трубках і ін. приладах). У техніці використовується понад 30 різних Р.

  Як паливо застосовують природні гази пальні і отримувані штучно у вигляді основної (генераторний Р.) або побічної (коксівний, доменний і ін. Р.) продукції. Основні споживачі природного Р. в чорній металургії — доменне і мартенівське виробництво. З використанням природного Р. виробляється щорік близько 60% цементу, 60% стекол, понад 60% керамзиту, понад 60% кераміки. Переклад скловарних печей на природний Р. значно покращує техніко-економічні показники виробництва скла. У паливному балансі машинобудівної промисловості на долю горючого Р. доводиться близько 40%. Основними споживачами є нагрівальні і термічні печі. Вживання в цих печах природного Р. замість ін. видів палива дозволяє понизити вартість нагріву, поліпшити його якість, підвищити ккд(коефіцієнт корисної дії) печей і створити сприятливіші санітарно-гігієнічні умови у виробничих приміщеннях. У паливному балансі електростанцій СРСР питома вага природного Р. складає близько 20%. Вживання природного Р. на електростанціях дає значний ефект. Ккд котельних установок на електростанціях при перекладі з твердого на газове паливо збільшується на 1—4%; зменшується на 21—26% кількість обслуговуючого персоналу. Сумарне зниження витрати палива за рахунок підвищення ккд(коефіцієнт корисної дії) і зниження витрати електроенергії на власні потреби складає 6—7%. Спалювання Р. в топках казанів малої продуктивності збільшує ккд(коефіцієнт корисної дії) в порівнянні з казанами, що використовують тверде паливо, на 7—20% (залежно від сорту палива) і дозволяє підвищити продуктивність на 30% і більш. Використання природного Р. відкриває широкі можливості для створення простих, менш металоємних і економічніших казанів (парових і водогрейних), що працюють на природному Р.

  Деякі Р. є в той же час вихідною сировиною для технологічних процесів в хімічній промисловості (з них виробляється близько 200 видів різних хімічних продуктів); на природному Р. працює ряд найбільших хімічних комбінатів СРСР.

  З числа Р., використовуваних як хімічні агенти, повітря (атмосферний або збагачений киснем) і кисень набули найбільшого поширення в металургійних, хімічних і суміжних з ними галузях промисловості (див. Повітря і Кисень в техніці). Велике значення мають також багато ін. Г.: ацетилен, хлор, фтор і рідкі Р.

  При газовій зварці переважно використовується полум'я ацетилено-кисневої суміші, що дозволяє розвивати дуже високу температуру (близько 3200 °С). В окремих випадках застосовують атомноводневу зварку, засновану на нагріві металу воднем, перетвореним на атомарний стан під дією електричної дуги.

  Теплову обробку металів в печах часто супроводжують дією хімічних агентів, що знаходяться в газоподібному стані. Насичення поверхневого шару стали вуглецем (див. Цементація ) виробляється шляхом тривалого нагріву її в атмосфері Р., диссоціюючих з виділенням атомарного вуглецю. У установках промислового типа для газової цементації застосовують: природний Р., бутан-пропановую суміш і ін. Щоб уникнути надмірного виділення сажі (або смолистих речовин) до цим Р. підмішують генераторний газ або димові гази, очищені від вуглекислого газу і пари води.

  Р. як хімічні агенти застосовуються також в практиці химіко-термічної обробки поверхні стали при її азотуванні, ціануванні, алітуванні, хромуванні і ін. При газовій цементації стали алюмінієм (або хромом) її нагрівають в парах хлористого алюмінію (хрому). Азот, генераторний газ з антрациту або деревного вугілля, продукти горіння деяких Р. (після видалення з них вуглекислого газу і пари води) і продукти дисоціації аміаку в металообробній промисловості служать як спеціальні атмосфери для боротьби з окисленням і зневуглецюванням металів, які відбуваються при їх нагріві в атмосфері повітря або димових газів.

  Як інертні речовини для продування вибухонебезпечної апаратури (газгольдерів, газоочисних коробок, комунікацій і т. п.) застосовують водяну пару, вуглекислий газ і азот, а також суміш вуглекислого газу з азотом, наприклад продукти горіння газоподібного палива, що спалюється з малим надлишком повітря. Технологічні апарати великої ємкості продуваються інертними газами перед їх заповненням Р. (наприклад, воднем). При цьому витісняється атмосферне повітря, що знаходиться в апараті, і запобігає утворення вибухової суміші Р. — повітря.

  В електроламповій промисловості для наповнення ламп розжарювання застосовуються азот, криптон, Ксенон і ін. Наповнення ламп розжарювання інертним газом зменшує швидкість випару нитки і т.ч. збільшує термін служби ламп. Використання для цих цілей деяких рідких Р. дозволяє значно (до 30%) збільшити світлову віддачу ламп розжарювання, що має велике значення, т. до. на потреби освітлення витрачається близько 20% всієї енергії, що виробляється в СРСР. Широко поширено наповнення ламп розжарювання аргоно-азотною сумішшю, особливо відповідними наповнювачами є криптон і Ксенон, що володіють високою щільністю і мінімальною теплопровідністю.

  Р. застосовуються також для інтенсифікації деяких біохімічних процесів, Вуглекислий газ і чисті продукти горіння бессерністого палива можуть бути і пользовани як вуглекисле добриво. Підвищений вміст вуглекислого газу (до 0,3%) в атмосфері теплиць і оранжерей прискорює зростання і збільшує плодоносіння деяких рослин. Дозрівання зірваних овочів і плодів (томатів, яблук і ін.) можна прискорити зберіганням їх в атмосфері етилену.

  Як теплоносії широко поширені наступні Г.: продукти горіння (димові Р.), повітря і рідше газоподібні продукти екзотермічних процесів (окислення аміаку, здобуття сірчаного ангідриду і ін.). Димові гази як теплоносій використовують: для безпосереднього обігріву виробів або матеріалів в печах і сушарках; для здобуття і підігрівання проміжних теплоносіїв (водяної пари, гарячої води, повітря і ін.). Для регулювання процесу нагріву димовими газами їх можна розбавляти повітрям або що відходять газами. Інколи димові гази служать для транспортування вугільного пилу і її підсушила в зваженому стані, В цих випадках димові гази є не лише теплоносієм, але і фізичним середовищем для перенесення твердих тіл, що знаходяться в пилоподібному стані. Повітря як проміжний теплоносій використовують в тих випадках, коли недопустимо забруднення продукту, що нагрівається, сажею і золою, що містяться в деяких димових газах. Найчастіше повітря як теплоносій застосовується в сушарках і в деяких системах опалювання приміщень.

  Як робочі речовини для здійснення механічної роботи Р. поширені в газових турбінах, у вогнепальній зброї, в реактивних двигунах і снарядах, а також в двигунах внутрішнього згорання. Для наповнення дирижаблів і аеростатів використовуються Р. що мають невисоку щільність.

  Електричний розряд в Р. (або парах) широко застосовується в електротехніці для випрямлення змінного струму, перетворення постійного струму в змінний, генерації електричних коливань, освітлення газосвітними лампами і мі. ін. Підбором відповідних газів або пари металів можна підвищувати випромінювання газосвітних ламп на заданій ділянці спектру. Цим досягається збільшення загальної світлової віддачі джерела світла (див. Електричний розряд в газах, Газосвітна трубка ).

  Літ.: Кортунов А. До., Газова умисність СРСР, М., 1967; Спейшер Ст А., Спалювання газу на електростанціях і в промисловості, 2 видавництва, М., 1967; Використання газу в промислових і енергетичних установках, в збірці: Теорія і практика спалювання газу, ст 3—4, Л., 1967—68; Рябцев І. І., Вовків А. Е., Виробництво газу з рідких палив для синтезу аміаку і спиртів. М., 1968.

  Ст А. Спейшер.