ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
В отличие от выделения кислорода поглощение диоксида углерода в большей степени зависит от указанных факторов.
Как видно из уравнений (21) и (23), их влияние на удельную сорбционную емкость надпероксида по СО
2
υ
c
(л/кг) выражает-
ся через коэффициент регенерации
K
рег
. Значения коэффициента регенерации и удельной сорбционной емкости надперокси-
да калия, которые определены по формулам (21) и (23) при различном количестве влаги, участвующей в реакции приведены
в табл. 9. Это количество выражено через параметр
d
(отношение массы воды в г на 1 кг сухой части регенерируемого возду-
ха) и соответствующий ему молярный коэффициент влаги ω
.
Значения
K
рег
определены для крайних значений параметра
n
,
который в зависимости от условий работы продукта может изменяться от 0 до 2.
9. Зависимость удельной сорбционной емкости надпероксида калия от условий проведения реакции
Условия протекания реакции
Удельная сорбционная емкость по
СО
2
d
, г/кг ω
K
рег
молей на 1 моль КО
2
л на 1 кг КО
2
(СУ)
40
30
20
10
0
1,6
1,2
0,8
0,4
0
3,9…1,98
3,3…1,86
2,7…1,74
2,1…1,62
1,5
0,19…0,38
0,23…0,40
0,28…0,43
0,36…0,46
0,5
60…120
73…126
88…136
113…145
157
Как видно из данных табл. 9, увеличение количества поглощенной влаги приводит к возрастанию коэффициента реге-
нерации, а уменьшение – к его снижению. Удельная сорбционная емкость надпероксида обратно пропорциональна коэффи-
циенту регенерации. Количество влаги, участвующей в реакции, определяется ее массовой долей в выдыхаемом воздухе.
Молярный коэффициент влаги для воздуха, выдыхаемого человеком и содержащего объемную долю СО
2
4 % и 40 г влаги на
1 кг сухого воздуха, равен 1,6. Практически в процессе регенерации выдыхаемого воздуха поглощается около 75 % содер-
жащейся в нем влаги, т.е. ω = 1,2. В этом случае
K
рег
= 1,86…3,3. Такой режим работы супероксида калия, особенно при
K
рег
= 3,3 и выше, нежелателен по фактору экономичности расходования запаса кислорода. За счет регулирования массовой доли
влаги в воздухе, поступающем в регенеративный патрон, можно увеличить удельную сорбционную емкость надпероксида
калия по СО
2
и уменьшить избыточное выделение кислорода. Максимальная удельная сорбционная емкость получается при
ω = 0 и
K
рег
= 1,5. Однако указанные значения
ω
и
K
рег
при стационарном режиме чисто условны, так как реакция (19) не мо-
жет протекать при отсутствии в воздухе влаги.
Считается, что для нормального функционирования ИДА коэффициент регенерации должен быть не менее 1,2. Если
K
рег
значительно превышает указанную величину, происходит непроизводительное расходование запаса кислорода, однако
если
K
рег
меньше величины 1,2, то кислорода может оказаться недостаточным для дыхания. Ниже будут описаны различные
способы влияния на величину
K
рег
.
В начальный (пусковой) период так же, как перед окончанием времени защитного действия, работа надпероксида калия
не подчиняется полностью уравнениям (21) – (23). В пусковой период в холодном продукте на базе супероксида происходит
образование бикарбоната калия, что приводит к уменьшению коэффициента регенерации ниже единицы. Продолжитель-
ность работы продукта в таком режиме тем длительнее, чем ниже температура окружающей среды и меньше дыхательная
нагрузка. Поэтому в начале работы ИДА с химически связанным кислородом необходимо заполнение его дыхательного
мешка кислородом от постороннего источника (пускового устройства). Для этого обычно используются устройства, в кото-
рых кислород выделяется при химической реакции разложения активной массы. Теплота и влага, выделяющиеся при ука-
занной реакции, способствуют нагреванию кислородсодержащего продукта и активизации его работы в начальный период.
При нормальной температуре окружающей среды регенеративный патрон с надпероксидом калия можно «раздышать» и без
пускового устройства, однако это требует от человека определенного навыка.
К концу работы продукт на базе надпероксида калия имеет такую высокую температуру, что могут разрушаться гидра-
ты гидроксида калия. Освободившаяся щелочь активно поглощает диоксид углерода. В то же время количество непрореаги-
ровавшего надпероксида калия уменьшается, коэффициент регенерации снижается и может приблизиться к нулю.
Теплота реакции сорбции диоксида углерода в соответствии с приведенными выше уравнениями составляет 180 кДж на
1 моль СО
2
. Для влаги же она зависит от конечного состава продуктов реакции, т.е. от параметров
р
и
n
в уравнении (19).
При
n
= 0 образуется гидроксид калия, и теплота этой реакции равна 39 кДж на 1 моль поглощенной Н
2
О. При образовании
кристаллогидратов КОН ⋅
n
Н
2
О теплота составляет 71…93 кДж, равняясь в среднем (при образовании моногидрата
КОН ⋅ Н
2
О) 84 кДж.
Всего при поглощении
В
молей Н
2
О
рn
молей поглощается в виде гидратов, а остальное количество воды, равное (
В
–
pn
) молей, расходуется на образование гидроксида калия. Исходя из этого, общую теплоту сорбции влаги выдыхаемого воз-
духа супероксидом калия (кДж) можно определить по формуле
q
вл
= 84
pn
+ 39(
B
–
pn
). (24)
Коэффициенты
n
и
р
находятся из уравнений (20) и (23). Значения параметров
K
рег
и
В
в указанных уравнениях легко
могут быть определены экспериментально.
Суммарная теплота химических реакций регенерации выдыхаемого воздуха слагается из теплоты сорбции СО
2
и Н
2
О и
составляет 230…290 кДж на 1 моль СО
2
или 320…405 кДж на 1 кг регенерируемого воздуха. Это значительно выше, чем
теплота реакции сорбции диоксида углерода известковым или щелочным поглотителем. Большое количество выделяющейся
в патроне теплоты приводит к сильному нагреванию проходящего воздуха, самого вещества и корпуса регенеративного па-
трона. Теоретически средний уровень удельной энтальпии регенерируемого воздуха в указанных условиях при отсутствии
теплоотвода составляет 450…540 кДж/кг. Однако в результате интенсивного теплоотвода в окружающую среду через стенки
патрона, а также теплоотдачи кислородсодержащего продукта температура выходящего из него воздуха при дыхательном
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 32
- 33
- 34
- 35
- 36
- …
- следующая ›
- последняя »
