Pagrindinės dujų rūšys

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-02 13:59

Gamta žino tris pagrindines bet kurios medžiagos būsenas: kietą, skystą ir dujinę. Beveik bet koks skystis gali gauti kiekvieną iš likusių dviejų. Daugelis kietųjų dalelių, kai ištirpsta, išgaruoja ar sudega, gali papildyti oro turinį. Tačiau ne visos dujos gali tapti kietų medžiagų ar skysčių dalimi. Yra žinomi įvairūs dujų tipai, kurie skiriasi savo savybėmis, kilme ir panaudojimo ypatybėmis.

Apibrėžimas ir savybės

Dujos yra medžiaga, kuriai būdingas tarpmolekulinių ryšių nebuvimas arba minimali jų reikšmė, taip pat aktyvus dalelių judrumas. Pagrindinės visų tipų dujų savybės:

1. Stakumas, deformuojamumas, nepastovumas, maksimalaus tūrio siekimas, atomų ir molekulių reakcija į temperatūros mažėjimą ar padidėjimą, pasireiškianti jų judėjimo intensyvumo pasikeitimu.
2. Egzistuoja tokioje temperatūroje, kurioje padidėjus slėgiui nesuskystėja.
3. Lengvasusitraukia, mažėja apimtis. Tai palengvina transportavimą ir naudojimą.
4. Dauguma jų suskystėja suspaudus tam tikrose slėgio ir kritinių šilumos verčių ribose.

Dėl tyrimo neprieinamumo jie aprašomi naudojant šiuos pagrindinius parametrus: temperatūra, slėgis, tūris, molinė masė.

Klasifikavimas pagal indėlį

Natūralioje aplinkoje ore, žemėje ir vandenyje randama visų rūšių dujų.

1. Oro komponentai: deguonis, azotas, anglies dioksidas, argonas, azoto oksidas su neono, kriptono, vandenilio, metano priemaišomis.
2. Žemės plutoje azotas, vandenilis, metanas ir kiti angliavandeniliai, anglies dioksidas, sieros oksidas_{ir kiti yra dujinės ir skystos būsenos. Taip pat kietoje frakcijoje yra dujų nuosėdų, sumaišytų su vandens sluoksniais, kurių slėgis yra apie 250 atm. santykinai žemoje temperatūroje (iki 20˚С).}
3. Rezervuaruose yra tirpių dujų – vandenilio chlorido, amoniako ir blogai tirpių dujų – deguonies, azoto, vandenilio, anglies dioksido _irtt.

Gamtiniai draustiniai gerokai viršija galimą dirbtinai sukurtą kiekį.

Klasifikacija pagal degumo laipsnį

Visų tipų dujos, atsižvelgiant į elgesio ypatybes užsidegimo ir degimo procesuose, skirstomos į oksidatorius, inertines ir degiąsias.

1. Oksidatoriai skatina ir palaiko degimą, bet patys nesudega: oras, deguonis, fluoras, chloras, azoto oksidas ir dioksidas.
2. Inert nedalyvaujatačiau degdami jie linkę išstumti deguonį ir daryti įtaką proceso intensyvumo mažėjimui: helis, neonas, ksenonas, azotas, argonas, anglies dioksidas.
3. Degiosios medžiagos užsidega arba sprogsta susijungusios su deguonimi: metanas, amoniakas, vandenilis, acetilenas, propanas, butanas, anglies monoksidas, etanas, etilenas. Daugumai jų būdingas degimas tik tam tikros dujų mišinio sudėties sąlygomis. Dėl šios savybės dujos yra labiausiai paplitusi kuro rūšis. Tam naudojamas metanas, propanas, butanas.

Anglies dioksidas ir jo vaidmuo

Yra vienos iš labiausiai paplitusių dujų atmosferoje (0,04 %). Esant normaliai temperatūrai ir atmosferos slėgiui, jo tankis yra 1,98 kg/m³. Gali būti kietos arba skystos būsenos. Kietoji fazė susidaro esant neigiamai šilumai ir pastoviam atmosferos slėgiui, ji vadinama „sausuoju ledu“. Skystoji fazė CO_{2 galima didėjant slėgiui. Šis turtas naudojamas sandėliavimui, transportavimui ir technologinėms reikmėms. Sublimacija (perėjimas į dujinę būseną iš kietos, be tarpinės skystosios fazės) galima esant -77 - -79˚С. Tirpumas vandenyje santykiu 1:1 realizuojamas esant t=14-16˚С.}

Priklausomai nuo kilmės išskiriami anglies dioksido tipai:

1. Augalų ir gyvūnų atliekos, ugnikalnių išmetimas, dujų išmetimas iš žemės gelmių, garavimas iš vandens telkinių paviršiaus.
2. Žmogaus produkcija, įskaitant visų rūšių degimo metu išmetamus teršaluskuro.

Kaip naudinga medžiaga, ji naudojama:

1. Anglies dioksido gesintuvuose.
2. Cilindruose, skirtuose lankiniam suvirinimui tinkamoje aplinkoje CO_2.
3. Maisto pramonėje kaip konservantas ir vandens karbonizacijai.
4. Kaip š altnešis laikinam aušinimui.
5. Chemijos pramonėje.
6. Metalurgijoje.

Būdamas nepakeičiamas planetos, žmogaus, mašinų ir ištisų gamyklų veikimo komponentas, anglies dioksidas kaupiasi apatiniuose ir viršutiniuose atmosferos sluoksniuose, atitolindamas šilumos išsiskyrimą ir sukurdamas „šiltnamio efektą“..

Suskystintos dujos ir jų vaidmuo

Tarp natūralios kilmės ir technologinės paskirties medžiagų yra tokių, kurios pasižymi dideliu degumo laipsniu ir kaloringumu. Sandėliavimui, transportavimui ir naudojimui naudojamos šios suskystintųjų dujų rūšys: metanas, propanas, butanas, taip pat propano-butano mišiniai.

Butanas (C₄H₁₀₎ ir propanas yra naftos dujų sudedamosios dalys. Pirmasis suskystėja esant -1 - -0, 5˚С. Gryno butano transportavimas ir naudojimas esant š altam orui nevykdomas dėl jo užšalimo. Propano suskystinimo temperatūra (С₃Н_{8) -41 – -42˚С, kritinis slėgis – 4,27 MPa.}

Metanas (CH_{4) yra pagrindinė gamtinių dujų sudedamoji dalis. Dujų š altinių rūšys – naftos telkiniai, biogeninių procesų produktai. Suskystinimas vyksta laipsniškai suspaudžiant ir sumažinant šilumą iki -160 - -161˚С. Kiekvienametapas suspaudžiamas 5–10 kartų.}

Skystinimas atliekamas specialiose gamyklose. Propanas, butanas, taip pat jų mišinys buitiniam ir pramoniniam naudojimui gaminami atskirai. Metanas naudojamas pramonėje ir kaip kuras transporte. Pastarasis taip pat gali būti išduotas suglaudinta forma.

Suslėgtos dujos ir jų vaidmuo

Pastaruoju metu suslėgtos gamtinės dujos išpopuliarėjo. Jei propanui ir butanui naudojamas tik suskystinimas, tai metanas gali būti gaminamas ir suskystintas, ir suslėgtas. Dujos balionuose esant aukštam 20 MPa slėgiui turi daug pranašumų prieš gerai žinomas suskystintąsias dujas.

1. Didelis garavimo greitis, įskaitant esant neigiamai oro temperatūrai, nėra neigiamų kaupimosi reiškinių.
2. Mažesnis toksiškumas.
3. Visiškas degimas, didelis efektyvumas, jokio neigiamo poveikio įrangai ir atmosferai.

Vis dažniau randama pritaikymo ne tik sunkvežimiams, bet ir lengviesiems automobiliams, taip pat katilų įrangai.

Dujos yra nepastebima, bet nepakeičiama žmogaus gyvybei medžiaga. Aukšta kai kurių iš jų šilumingumas pateisina įvairių gamtinių dujų komponentų, kaip pramonės ir transporto kuro, naudojimą.