Техника - молодёжи 1946-01, страница 24

Инж Л ГЛИЗМАНЕИКО

Источником получения кислорода в больших количествах служит атмосферный воздух. В специальных установках газообразный воздух сжимается компрессорами, охлаждается в теплообменниках и превращается в жидкость. В таком виде он представляет собой смесь жидкого кислорода и жидкого азота. Затем жидкий воздух подвергается процессу ректификации, или очищения. Жидкий кислород кипит (испаряется) при температуре —183°, а жидкий азот при -—195,8°, то есть на 12,8° ниже, чем кислород. Иными словами, азот более летуч, чем кислород. Поэтому из жидкого воздуха азот будет при нагревании улетучиваться в первую очередь, так же как. жшример, при отгонке спирта из его смеси. с водой в первую очередь испаряется более летучий спирт. Благодаря этому в аппарате при ректификации жидкого воздуха получают чистый жидкий кислород и газообразный азот. Жидкий кислород в том же аппарате подвергается испарению, ■превращается в газ и в теплообменнике нагревается до температуры +15—20°, отдавая свой холод поступающему в аппарат сжатому воздуху. Отводимый из аппарата газообразный кислород собирается в резиновый газгольдер. Затем он с помощью специального компрессора накачивается «в стальные баллоны под высоким давлением. В таком виде кислород до сих пор и применялся в промышленности, главным образом для сварки й резки металлов.

Хранение и перевозка кислорода в газообразном состоянии — дело довольно сложное. Толстостенный баллон, сделанный из стали высокой прочности, весит 75 килограммов. Емкость такого баллона равна 40 литрам. При давлении в 150 атмосфер в него можно вместить 40 X 150 = 6 000 литров, или б куб. метров, газообразного кислорода. 1 куб. метр кислорода весит 1,43 килограмма. Следовательно, при весе баллона в 75 килограммов содержащийся в нем кислород весит всего 8,5 килограмма. Таким образом, при перевозке газообразного кислорода мы вынуждены применять сосуды, весящие в 9 раз больше веса их содержимого.

Но это еще не все. Стальные баллоны требуют очень осторожного обращения. Падение, резкие удары по баллонам мо

гут вызвать взрыв с тяжелыми последствиями и даже человеческими жертвами. И все-таки промышленность была вынуждена в течение нескольких десятков лет применять этот несовершенный способ хранения и перевозки кислорода, затрачивая огромное количество труда и средств на изготовление баллонов, их ремонт, транспорт и прочее. Гораздо выгоднее было бы переводить жидкий кислород, занимающий в 790 раз меньший объем, чем тот же газ при комнатной температуре. Однако до недавнего времени мы не умели получать больших количеств жидкого кислорода.

Только после того, как академиком Капицей были построены новые установки* дающие возможность производить очень большие количества кислорода в Жидком виде, открылись широкие перспективы применения жидкого кислорода в промышленности.

Но недостаточно получить жидкий кислород: нужно уметь длительное время сохранять его и перевозить в жидком виде на большие расстояния. Окружающий воздух является слишком «горячей» средой для жидкого кислорода. Как известно, тепло всегда стремится переходить от более нагретого к более холодному телу. Так и в этом случае: жидкий кислород, получая тепло от окружающей среды, начинает довольно быстро нагреваться, превращаясь при этом в газ.

Для изоляции кислорода от воздуха применяют вещества, плохо передающие тепло. Наименьшей теплопроводностью обладают газы, например тот же самый воздух, находящийся в неподвижном состоянии. Если же мы вокруг жидкого кислорода создадим безвоздушное пространство — вакуум, то приток тепла из окружающей среды еще более уменьшится. Английским физиком Дюаром были построены специальные стеклянные и металлические сосуды цилиндрической и шаровой формы, имеющие двойные стенки. Из междустенного пространства этих сосудов воздух удален почти до полного -вакуума. Однако сосуды Дюара не обладают достаточной прочностью, и делать их большими затруднительно. Поэтому для хранения и перевозки больших количеств жидкого кислорода применяются специальные резервуары, так называемые «танки».

Такой танк представляет собой тонкостенный латунный шар, укрепленный на цепях внутри наружного железного кожуха. Пространство между латунным шаром и железным кожухом засыпается толстым слоем изоляционного материала. Изоляцией здесь служит порошкообразная углекислая магнезия. В порах изоляции воздух неподвижен, и это создает надежную защиту жидкому кислороду от внешнего тепла. Такие танки, в за-висимости от их размеров, могут вместить от 1 200 до 8 000 литров, то есть от 1 350 до 9 000 килограммов жидкого кислорода. При этом количество испаряющегося кисл слюда в час составит для танка на I 350 килограммов жидкого кислорода всего около 4—4,5 килограмма. Но даже и эти незначительные потери можно сильно сократить, применяя лучшую изоляцию, чем углекислая магнезия. Такой изоляцией может служить так называемый «аэрогель» кремневой кислоты, производство которого сейчас освоено нашей промышленностью.

Но как же применять жидкий кислород на заводах, если для сварки и резки нужен кислород газообразный? Для испарения кислорода на заводах устанавливают довольно простые по конструкции аппараты, так называемые газификаторы. В эти газификаторы переливается жидкий кислород и затем, по мере надобности, превращается в газ. Но автогенная сварка и резка не являются единственными потребителями кислорода. Сейчас, в связи с открывающимися возможностями его получения, возникают и новые области применения уже непосредственно жидкого кислорода.

Основой всех процессов горения является кислород. В чистом кислороде окисление органических веществ идет чрезвычайно интенсивно. Например, если приготовить патрон, наполненный каким-нибудь пористым горючим материалом: углем, угольной пылью, торфом и т. п., а затем пропитать этот патрон жидким кислородом и поджечь, то сгорание вещества будет происходить мгновенно. Взрывчатые вещества, для образования которых применяется жидкий кислород, называются оксиликвнтами, и они уже ряд лет широко используются при взрывных работах. Достаточно указать, что на одной из величайших строек нашей страны — Днепрострое — все работы по взрыву скальных грунтов были произведены при помощи оксилнквитов.

Авиационные бомбы, наполненные органическим пористым материалом и пропитанные жидким кислородом, представляют собой заряд необычайной взрывчатой силы. Наконец, применение ракетных самолетов оказалось возможным только благодаря тому, что стали получать кислород в жидком виде. Движущей силой в ракетах являются горючие газы, образующиеся при сгорании смеси жидкого топлива и жидкого кислорода. Вырываясь с огромной скоростью из сопла, расположенного в задней части ракеты, они сообщают ей энергию, необходимую для взлета снаряда или самолета-ракеты,

Советская наука в дни Великой отечественной войны разрешила проблему, имеющую огромное значение для мирной промышленности и обороны страны»

Для хранения и перевозки больших количеств жидкого кислорода применяются специальные резервуары, так называемые «танки».

22