Сжатый воздух.
Сжатый воздух – воздух, который находится под давлением, превышающим атмосферное давление.
Сжатый воздух, его состав и давление
Требования к качеству сжатого воздуха
Сжатый воздух, его состав и давление:
Сжатый воздух – воздух, который находится под давлением, превышающим атмосферное давление.
Сжатый воздух по своему химическому составу аналогичен обычному атмосферному воздуху, представляющему естественную смесь газов, составляющих земную атмосферу.
Стандартный состав атмосферного воздуха:
| Химическое вещество | Обозначение вещества | По объему*, % | По массе*,% |
| Азот | N2 | 78,084 | 75,5 |
| Кислород | O2 | 20,9476 | 23,15 |
| Аргон | Ar | 0,934 | 1,292 |
| Углекислый газ | CO2 | 0,0314 | 0,046 |
| Неон | Ne | 0,001818 | 0,0014 |
| Метан | CH4 | 0,0002 | 0,000084 |
| Гелий | He | 0,000524 | 0,000073 |
| Криптон | Kr | 0,000114 | 0,003 |
| Водород | H2 | 0,00005 | 0,00008 |
| Ксенон | Xe | 0,0000087 | 0,00004 |
| Водяной пар** | H2O | от 0,0001 до 5 | 0,25*** |
Примечание:
* в пересчете на сухой воздух (без водяного пара).
** концентрация водяного пара значительно варьируется от примерно 0,0001 % по объему в самых холодных частях атмосферы до 5% по объему в горячих, влажных воздушных массах (в пересчете на сухой воздух).
*** водяной пар составляет около 0,25% по массе от массы всей атмосферы.
Многие вещества природного происхождения также могут присутствовать в воздухе в локально и сезонно изменяющихся малых количествах в виде аэрозолей. К ним относятся пыль, состоящая из различных минеральных и органических веществ (например, серы и сернистых соединений: сероводорода, диоксида серы и пр.), пыльца и споры, морские брызги и вулканический пепел.
Кроме того, различные промышленные загрязнители (сера, хлор и их соединения, пр.) могут присутствовать в воздухе в виде газов или аэрозолей.
Состав атмосферного воздуха может меняться в небольших пределах: в крупных городах содержание углекислого газа немного выше, чем в лесах; в высокогорье и на больших высотах концентрация кислорода немного ниже вследствие того, что молекулы кислорода тяжелее молекул азота, и поэтому концентрация кислорода с высотой уменьшается быстрее.
Для сжатого воздуха DIN ISO 8573-1:2001 и ГОСТ 17433-80 установлены требования к его качеству, т.е. к его чистоте и отсутствию загрязняющих веществ.
Для измерения давления в Международной системе единиц (СИ) используется единица измерения паскаль (русское обозначение: Па, международное: Pa). 1 (один) паскаль равен давлению, вызываемому силой, равной одному ньютону, равномерно распределённой по нормальной к ней поверхности площадью один квадратный метр.
1 Па = 1 Н·м−2 (т. е. 1 Па = 1 Н/м2).
В силу малости этой величины в технике, как правило, используют кратные величины давления 1 кПа = 103 Па и 1 МПа = 106 Па.
Давление также измеряют в других физических величинах – физических атмосферах (атм), технических атмосферах (кгс/см2, ат) и бар.
1 атм = 101 325 Па = 1,033233 ат.
1 ат = 98 066,5 Па.
1 бар = 105 Па ≈ 1 атм.
В англоязычных странах давление иногда измеряют в фунтах на квадратный дюйм PSI (pounds per square inch).
Ниже приводится таблица перевода одних единиц измерения давления в другие.
| МПа | бар | атм | кгс/см2 | PSI | |
| МПа | 1 | 10 | 9,87 | 10,197 | 145,04 |
| бар | 0,1 | 1 | 0,9869 | 1,0179 | 14,504 |
| атм | 0,1013 | 1,013 | 1 | 1,0332 | 14,696 |
| кгс/см2 | 0,09806 | 0,9806 | 0,9678 | 1 | 14,223 |
| PSI | 0,00689 | 0,0689 | 0,068 | 0,0703 | 1 |
Сжатый воздух имеет важное экономическое значение. По своей роли в экономике сжатый воздух находится в одном ряду с электроэнергией, природным газом и водой и является уникальным энергоносителем. По оценкам специалистов, в Европе 10 % всего промышленного потребления электроэнергии приходится на производство сжатого воздуха, что составляет 80 тераватт-часов потребления в год.
Сжатый воздух классифицируется по: величине твёрдых частиц, количеству твёрдых частиц, содержанию воды и содержанию масла в сжатом воздухе.
Производство сжатого воздуха:
Производство сжатого воздуха осуществляется с помощью компрессора – энергетической машины или устройства, предназначенной для повышения давления (сжатия) и перемещения газообразных веществ.
При сжатии воздуха компрессором происходят следующие процессы:
– повышение температуры сжимаемого воздуха,
– сжатие и конденсация водяных паров, присутствующих в воздухе,
– концентрация различных загрязнений в конденсированной воде, которая сама также является загрязнением.
При работе компрессорного оборудования в воздушный поток попадают масляные пары и частицы углерода, которые дополнительно загрязняют сжатый воздух.
Значительное содержание в сжатом воздухе воды, пыли, а также продуктов работы компрессорного оборудования – частиц углерода и масляных паров становится причиной коррозии оборудования и последующего выхода его из строя.
Поэтому все загрязняющие в сжатом воздухе вещества подлежат удалению.
Требования к качеству сжатого воздуха:
Требования к качеству сжатого воздуха, т.е. содержанию в нем частиц пыли, масла и водяных паров, устанавливаются DIN ISO 8573-1:2001 и ГОСТ 17433-80.
Качество сжатого воздуха по DIN ISO 8573-1:2001:
| Класс очистки | Максимальное остаточное содержание масла, мг/м3 | Максимальное остаточное содержание твердых частиц | Максимальное остаточное содержание влаги | ||
| размер частиц, мкм | кол-во частиц, мг/м3 | г/м3 | точка росы* сжатого воздуха, °C | ||
| 1 | 0,01 | 0,1 | 0,1 | 0,003 | -70 |
| 2 | 0,1 | 1 | 1 | 0,117 | -40 |
| 3 | 1 | 5 | 5 | 0,88 | -20 |
| 4 | 5 | 15 | 8 | 5,953 | +3 |
| 5 | 25 | 40 | 10 | 7,732 | +7 |
| 6 | – | – | – | 9,356 | +10 |
Примечание:
* Точка росы — это температура, до которой должен охладиться воздух, чтобы содержащийся в нём пар достиг состояния насыщения и начал конденсироваться в воду. Этот параметр зависит от давления воздуха.
Применение сжатого воздуха:
Сжатый воздух применяется в различных отраслях и быту:
– для хранения энергии;
– в химической промышленности в качестве сырья для производства кислорода, азота или аргона;
– в металлургии как плазмообразующая среда при лазерной и плазменной сварке и резке металлов, а также для литья под давлением;
– в приборостроении для поверки газоанализаторов и других приборов;
– для запуска дизельных двигателей как альтернатива пуска при помощи стартёра;
– в электронной промышленности для очистки компонентов электроники, которые нельзя очищать при помощи воды;
– при проверке газовых систем сигнализации;
– при охлаждении вихревым эффектом;
– для продувки систем;
– в пескоструйной обработке;
– для перемещения грузов в пневматических транспортирующих установках;
– в медицине как компонент дыхательной смеси при анестезии и для стимулирования дыхательной активности;
– в пневматических устройствах и системах – пневматических тормозах,
– пневмоинструментах разного вида и назначения и пр.;
– в пневмоприводах машин и механизмов разного назначения;
– в дайвинге для заправки баллонов с воздухом;
– в транспортных средствах, работающих на сжатом воздухе;
– для надува пневматических конструкций.
Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com