Innovatsion loyihada kimyoviy ziddiyatdan foydalanish: kislorodli sham. Kislorod ishlab chiqarish uchun pirotexnika tarkibi HP muammosini hal qilishning bosqichma-bosqich algoritmi

Ixtiro nafas olish uchun kislorod generatorlariga taalluqlidir va favqulodda vaziyatlarda, masalan, yong'inni o'chirishda ishlatiladigan shaxsiy foydalanish uchun nafas olish apparatlarida ishlatilishi mumkin. Kislorod hosil bo'lish tezligini pasaytirish va uzoq muddatli foydalanish paytida ishonchliligini oshirish uchun metallga joylashtirilgan o'tish ateşleme elementlari, ishga tushirish moslamasi, issiqlik izolatsiyasi va filtr tizimi bilan qattiq kislorod manbasining presslangan bloklarini o'z ichiga olgan pirokimyoviy kislorod generatori. kislorod uchun chiqish trubkasi bilan jihozlangan holda, kislorodning qattiq manbai sifatida natriy xlorat, kaltsiy peroksid va magniydan iborat kompozitsion parallelepipedlar ko'rinishidagi qattiq manba bloklari mavjud. O'tish ateşleme elementlari kaltsiy periksning magniy bilan aralashmasidan tayyorlanadi va planshetlar shaklida yon tomonning oxiriga yoki yon chetiga bosiladi va bloklarning o'zlari qatlamlarga va har bir qatlamda zigzag shaklida yotqiziladi. . 1 z. p. f-ly, 2 kasal.

Ixtiro nafas olish uchun kislorod generatorlariga taalluqlidir va favqulodda vaziyatlarda, masalan, yong'inni o'chirishda ishlatiladigan shaxsiy foydalanish uchun nafas olish apparatlarida ishlatilishi mumkin. Pirokimyoviy kislorod generatori korpusdan tashkil topgan qurilma bo'lib, uning ichida o'z-o'zidan tarqaladigan pirokimyoviy jarayon orqali kislorodni chiqarishga qodir bo'lgan kompozitsiya mavjud: kislorodli sham, shamni yoqish uchun ateşleme moslamasi, tozalash uchun filtr tizimi. begona aralashmalar va tutundan gaz va issiqlik izolatsiyasi. Chiqish trubkasi orqali kislorod iste'mol nuqtasiga quvur liniyasi orqali etkazib beriladi. Ko'pgina ma'lum kislorod generatorlarida uchqun silindrsimon monoblok shaklida ishlab chiqariladi. Bunday shamni yoqish vaqti 15 daqiqadan oshmaydi. Jeneratorning uzoqroq ishlashiga ularning uchlari tegib turishi uchun yotqizilgan bir nechta bloklar (elementlar) yordamida erishiladi. Bir blokning yonishi tugagach, termal impuls shamning keyingi elementining yonishini boshlaydi va u to'liq ishlatilmaguncha davom etadi. Yana ishonchli tutashuv uchun impulsni qabul qiluvchi elementning oxiriga oraliq ateşlemeli pirotexnika tarkibi bosiladi, u shamning asosiy tarkibiga qaraganda ko'proq energiya va issiqlik impulslariga nisbatan ko'proq sezgir. Ma'lum bo'lgan pirokimyoviy kislorod generatorlari natriy xlorat, bariy peroksid, temir va bog'lovchi moddalarni o'z ichiga olgan termokatalitik turdagi xloratli shamlarda yoki natriy xlorat va katalizatordan iborat katalitik turdagi xlorat shamlarida ishlaydi, masalan, natriy yoki kaliy oksidi yoki aoksid peroksid kimyoviy ishlab chiqaruvchisi. tezligi 4 l / min dan kam bo'lmagan, bu insonning fiziologik ehtiyojidan bir necha baravar yuqori. Ma'lum kompozitsiyalar bilan kislorod hosil qilishning past tezligiga erishib bo'lmaydi. Sham blokining diametrini qisqartirganda, ya'ni. tezlikni pasayishiga olib kelishi mumkin bo'lgan yonayotgan jabhaning maydoni, sham yonish qobiliyatini yo'qotadi. Shamning funksionalligini ta'minlash uchun tarkibdagi yoqilg'ining ulushini oshirish orqali energiyaning o'zgarishi talab qilinadi, bu yonish tezligining oshishiga va shunga mos ravishda kislorod chiqarish tezligining oshishiga olib keladi. Ma'lum bo'lgan generatorda o'tish davri ateşleme elementlari, ishga tushirish moslamasi, issiqlik izolatsiyasi va kislorod uchun chiqish trubkasi bo'lgan metall korpusdagi filtr tizimi bo'lgan qattiq kislorod manbasining presslangan bloklari mavjud. Ushbu generatordagi kislorod vilkasi natriy xlorat va natriy oksidi va peroksid tarkibiga ega va ularning uchlarida bir-biri bilan aloqa qiladigan alohida silindrsimon bloklardan iborat. O'tish ateşleme elementlari har bir blokning oxiriga bosiladi va alyuminiy va temir oksididan iborat. Ba'zi bloklar kavisli shaklga ega, bu ularni U shaklidagi, U shaklidagi chiziq bo'ylab, spiralda va hokazolarda yotqizish imkonini beradi. Kislorod hosil bo'lishining yuqori tezligi tufayli generatorning uzoq muddatli ishlashini ta'minlash uchun zarur bo'lgan kislorod shamining umumiy og'irligi ortadi. Misol uchun, prototip generatorini 1 soat davomida ishlatish uchun taxminan 1,2 kg og'irlikdagi sham kerak bo'ladi. Yuqori ishlab chiqarish tezligi, shuningdek, issiqlik izolatsiyasini kuchaytirish zarurligiga olib keladi, bu ham generatorning og'irligining qo'shimcha oshishi bilan bog'liq. Kavisli (burchakli) bloklarni ishlab chiqarish qiyin va past mexanik kuchga ega: ular egilishda osongina sindiriladi, bu tanaffusda yonishning to'xtashiga olib keladi, ya'ni. generatorning uzoq muddatli uzluksiz ishlashining ishonchliligini pasaytirish. Ixtironing maqsadi - kislorod hosil bo'lish tezligini kamaytirish va generatorning uzoq muddatli ishlashi vaqtida ishonchliligini oshirish. Bunga kislorod uchun chiqish trubkasi bilan jihozlangan metall korpusga joylashtirilgan o'tish ateşleme elementlari, ishga tushirish moslamasi, issiqlik izolatsiyasi va filtr tizimi bo'lgan qattiq kislorod manbasining presslangan bloklarini o'z ichiga olgan pirokimyoviy kislorod generatorining bloklari mavjudligi bilan erishiladi. parallelepipedlar shaklidagi qattiq kislorod manbai, kislorodning qattiq manbai sifatida natriy xlorat, kaltsiy peroksid va magniy tarkibi ishlatiladi; o'tish ateşleme elementlari kaltsiy peroksidning magniy bilan aralashmasidan tayyorlanadi va planshet shaklida blokning oxiriga yoki yon tomoniga bosiladi va bloklarning o'zlari har birida qatlam-qatlam va zigzag shaklida yotqiziladi. qatlam. 1-rasmda pirokimyoviy generator, umumiy ko'rinish ko'rsatilgan. Generator metall korpusga ega 1, uning oxirida boshlash moslamasi 2. Korpusning yuqori chetida kislorod chiqishi uchun quvur 3 mavjud. Qattiq kislorod manbai bloklari 4 qatlamlarga yotqizilgan va bir-biridan va korpus devorlaridan gözenekli keramikadan yasalgan qistirmalari 5 bilan ajratilgan. Metall to'rlar 6 bloklarning yuqori qatlamining butun yuzasi bo'ylab va korpusning yuqori chetiga o'rnatiladi, ular orasida ko'p qatlamli filtr mavjud 7. Shaklda. 2-rasmda generatorda qattiq kislorod manba bloklarining bir qatlamini yotqizish diagrammasi ko'rsatilgan. Ikki turdagi bloklar ishlatilgan - uzun 4 blokning oxirida bosilgan o'tish ateşleme pelleti 9 va yon devorda o'tish ateşleme pelleti bilan qisqa 8. Generator ishga tushirish moslamasi 2 yoqilganda ishga tushadi, undan ateşleme tarkibi 10 yonadi va shamning birinchi bloki yonadi. Yonish jabhasi shamning tanasi bo'ylab doimiy ravishda harakatlanadi, o'tish davri ateşleme planshetlari orqali aloqa nuqtalarida blokdan blokga o'tadi 9. Shamning yonishi natijasida kislorod chiqariladi. Olingan kislorod oqimi seramika 5 teshiklaridan o'tadi, u erda qisman sovutiladi va filtr tizimiga kiradi. Metall to'rlar va filtrlardan o'tib, u qo'shimcha ravishda sovutiladi va kiruvchi aralashmalar va tutundan tozalanadi. Nafas olish uchun yaroqli sof kislorod quvur 3 orqali chiqadi. Kislorod hosil bo'lish tezligi talablarga qarab, qattiq kislorod manbasining tarkibini NaClO 4 CaO 2 Mg 1 (0,20-0,24) og'irlik nisbatida o'zgartirib, 0,7 dan 3 l / min oralig'ida o'zgartirilishi mumkin. 0,04- 0,07) va tutashuv elementlarining tarkibi CaO 2 Mg 1 (0,1-0,2) og'irlik nisbatida. Qattiq kislorod manbai bloklarining bir qatlamining yonishi 1 soat davom etadi.Agar uzoqroq ishlash zarur bo'lsa, yonish qisqa blok 11 yordamida birinchisiga parallel joylashgan keyingi qatlamga o'tkaziladi va hokazo. Bir soat yonish uchun sham elementlarining umumiy og'irligi 300 g; umumiy issiqlik chiqishi taxminan 50 kkal / soat. Taklif etilayotgan generatorda parallelepiped elementlar ko'rinishidagi kislorodli sham ularning bir-biriga ulanishini soddalashtiradi va zich va ixcham qadoqlash imkonini beradi. Qattiq mahkamlash va parallelepiped bloklarining harakatchanligini yo'q qilish ularning tashish va nafas olish apparati qismi sifatida foydalanish paytida xavfsizligini ta'minlaydi va shu bilan generatorning uzoq muddatli ishlashi ishonchliligini oshiradi.

Talab

1. Kislorod chiqarish trubkasi bilan jihozlangan metall korpusga o'rnatilgan, o'tuvchi tutashuv elementlari, ishga tushirish moslamasi, issiqlik izolatsiyasi va filtr tizimiga ega bo'lgan qattiq kislorod manbasining presslangan bloklarini o'z ichiga olgan PİROKIMYOVIY KISLOROD GENERATOR kislorod manbai parallelepipedlar shaklida amalga oshiriladi, bu holda natriy xlorat, kaltsiy va magniy peroksid va o'tuvchi tutashuv elementlari - kaltsiy peroksidning magniy bilan aralashmasi - kislorodning qattiq manbai sifatida ishlatiladi va ular joylashgan. blokning oxirida yoki yon yuzida. 2. 1-bandga muvofiq kislorod generatori, uning xususiyati qattiq kislorod manbasining bloklari qatlamma-qatlam va har bir qatlamda zigzag shaklida yotqizilishi bilan tavsiflanadi.

Samolyot bortida kislorod gazsimon, suyuq va kriogen holatda saqlanishi mumkin (§ 10.3), shuningdek, ma'lum kimyoviy elementlar bilan birgalikda bog'langan holatda bo'lishi mumkin.

Samolyotda kislorodga bo'lgan ehtiyoj ekipaj a'zolarining kislorod iste'moli, uning atrofdagi kosmosga oqib chiqishi miqdori va uni majburiy yoki favqulodda vaziyatdan tushirishdan keyin regeneratsiya kabinasida bosimni qayta yaratish zarurati bilan belgilanadi. Kosmik kema kabinalaridan oqish natijasida kislorod yo'qotishlari odatda ahamiyatsiz (masalan, Apollon kosmik kemasida ~ 100 g / soat).

Eng katta kislorod iste'moli kabinaga bosim o'tkazilganda sodir bo'lishi mumkin.

Inson tomonidan iste'mol qilinadigan kislorod miqdori insonning vazniga, uning jismoniy holatiga, faoliyatning tabiati va intensivligiga, ratsiondagi oqsillar, yog'lar va uglevodlarning nisbati va boshqa omillarga bog'liq. Insonning o'rtacha kunlik kislorod iste'moli uning energiya sarfiga qarab 0,6 dan 1 kg gacha o'zgarishi mumkinligiga ishoniladi. Uzoq muddatli parvozlar uchun hayotni qo'llab-quvvatlash tizimlarini ishlab chiqishda bir kishi uchun o'rtacha kunlik kislorod iste'moli odatda 0,9-1 kg ni tashkil qiladi.

Ushbu regeneratsiya tizimining og'irligi va hajmli xususiyatlari parvoz vaqtiga va zarur kislorod zaxiralari va zararli aralashmalarning absorberlarini saqlash tizimining xususiyatlariga bog'liq.

Suyuq holatda 02 saqlash tizimi uchun a koeffitsienti taxminan 0,52-0,53, kriogen holatda - 0,7, gaz holatida - taxminan 0,8.

Biroq, kislorodni kriyojenik holatda saqlash foydaliroqdir, chunki bu holda suyuq kislorod tizimiga nisbatan oddiyroq uskunalar talab qilinadi, chunki vaznsiz sharoitda kislorodni suyuqlikdan gazsimon fazaga o'tkazishning hojati yo'q.

Kislorodning istiqbolli manbalari - bu juda ko'p miqdordagi bog'langan kislorodni o'z ichiga olgan va uni osongina chiqaradigan ba'zi kimyoviy birikmalar.

Bir qator yuqori faol kimyoviy birikmalardan foydalanishning maqsadga muvofiqligi, reaksiya natijasida kislorodni chiqarish bilan bir qatorda, ekipajning hayoti davomida ajralib chiqadigan karbonat angidrid va suvni o'zlashtirishi bilan oqlanadi. Bundan tashqari, bu aralashmalar kabina atmosferasini deodorizatsiya qilish, ya'ni hidlarni, toksik moddalarni olib tashlash va bakteriyalarni yo'q qilishga qodir.

Kislorod boshqa elementlar bilan birgalikda ko'plab kimyoviy birikmalarda mavjud. Biroq, ulardan faqat ba'zilari O2 ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin. Samolyot bortida ishlashda kimyoviy birikmalar aniq talablarga javob berishi kerak: 1) saqlash vaqtida barqaror, foydalanishda xavfsiz va ishonchli; 2) kislorodni osongina chiqaradi va aralashmalarning minimal miqdori bilan; 3) CO2 va H20 ning bir vaqtning o'zida so'rilishi bilan ajralib chiqadigan kislorod miqdori moddalarni etkazib berish bilan tizimning og'irligini minimallashtirish uchun etarlicha katta bo'lishi kerak.

Kosmik kemalarda kislorod zahiralarini quyidagi kimyoviy birikmalarda qo'llash maqsadga muvofiqdir: gidroksidi metallarning superoksidlari, vodorod peroksidi, gidroksidi metall xloratlar.

Eng ko'p ishlatiladigan kislorod chiqaradigan modda kaliy superoksiddir.

Superoksid kartridjlari uzoq muddatli saqlash uchun javob beradi. Kaliy superoksiddan kislorod chiqarish reaktsiyasini osongina nazorat qilish mumkin. Superoksidlar karbonat angidrid va suvni o'zlashtirganda kislorodni chiqarishi juda muhimdir. Reaksiyaning shunday borishini ta'minlash mumkinki, so'rilgan karbonat angidrid hajmining ajralib chiqadigan kislorod hajmiga nisbati odamning nafas olish koeffitsientiga teng bo'ladi.

Reaksiyani amalga oshirish uchun kislorod bilan boyitilgan va karbonat angidrid va bug'larni o'z ichiga olgan gaz oqimi

Birinchi asosiy reaksiyada 1 kg K02 0,127 kg suvni yutadi va 236 litr kislorod gazini chiqaradi. Ikkinchi asosiy reaktsiyada 1 kg CO2 175 litr karbonat angidridni o'zlashtiradi va 236 litr kislorod gazini chiqaradi.

Ikkilamchi reaktsiyalar mavjudligi sababli, regeneratorda chiqarilgan kislorod hajmining so'rilgan karbonat angidrid hajmiga nisbati juda katta farq qilishi mumkin va odam tomonidan iste'mol qilingan kislorod hajmining uglerod hajmiga nisbati mos kelmaydi. u tomonidan chiqarilgan dioksid.

Bir yoki boshqa turdagi reaktsiyaning paydo bo'lishi gaz oqimidagi suv bug'lari va karbonat angidridning tarkibiga bog'liq. Suv bug'ining miqdori ortishi bilan hosil bo'lgan kislorod miqdori ortadi. Regeneratsiya kartrijidagi kislorod unumdorligini tartibga solish kartrijga kirishda suv bug'ining tarkibini o'zgartirish orqali amalga oshiriladi.

Ishqoriy metall xloratlar (masalan, NaC103)t, masalan, idishni to'satdan bosimsizlanganda kislorodni tez ishlab chiqarish uchun mo'ljallangan favqulodda vosita sifatida ishlatiladi. shakl xloratli shamlar.

Bu holda kislorodning amalda mumkin bo'lgan chiqishi ~40to/o ni tashkil qiladi. Xloratlarning parchalanish reaktsiyasi issiqlikni yutish bilan sodir bo'ladi. Reaksiya sodir bo'lishi uchun zarur bo'lgan issiqlik xloratli shamlarga qo'shiladigan temir kukunining oksidlanishi natijasida ajralib chiqadi. Shamlar fosforli gugurt yoki elektr ateşleyici yordamida yoqiladi. Xloratli shamlar taxminan 10 mm / min tezlikda yonish.

Idishdagi gazsimon muhit uchun regeneratsiya tizimlaridan foydalanganda, gazsimon yoki kriogen kislorod zaxiralariga asoslangan holda, gazsimon muhitni suv bug'lari, karbonat angidrid va zararli aralashmalardan quritish kerak.

Gaz muhitini quritish gazni suv absorberlari orqali yoki gazni shudring nuqtasi ostida sovutadigan issiqlik almashtirgichlar orqali puflash, keyin esa kondensatsiyalangan namlikni olib tashlash orqali amalga oshirilishi mumkin.

Foydalanish: favqulodda vaziyatlarda hayotni qo'llab-quvvatlash tizimlarida kislorod olish uchun. Ixtironing mohiyati: pirotexnika tarkibiga 87 - 94 g.% NaClO 3 va 6 - 13 og'irlik% Cu 2 S. O 2 chiqishi 231 - 274 l/kg, yonish zonasidagi harorat 520 - 580 o S kiradi. 1 stol.

Ixtiro tor yonish hududida kompozitsiyaning tarkibiy qismlari o'rtasida sodir bo'ladigan o'z-o'zidan ta'minlangan termokatalitik reaktsiya tufayli kislorod hosil qiluvchi qattiq kompozitsiyalardan gazsimon kislorodni olish sohasiga tegishli. Bunday kompozitsiyalar kislorodli shamlar deb ataladi. Yaratilgan kislorod hayotni qo'llab-quvvatlash tizimlarida va favqulodda vaziyatlarda dispetcherlik xizmatlarida ishlatilishi mumkin. Kislorodning ma'lum bo'lgan pirotexnik manbalari, kislorod yoki xloratli shamlar, uchta asosiy komponentni o'z ichiga oladi: kislorod tashuvchisi, yoqilg'i va katalizator.Xlorli shamlarda kislorod tashuvchisi natriy xlorat bo'lib, uning miqdori 80-93 oralig'ida. %.Yoqilgʻi karbonat angidridli temir metall kukunidir. Katalizator vazifasini metall oksidlari va peroksidlari, masalan, MgFeO 4 bajaradi. Kislorod chiqishi 200-260 l / kg oralig'ida. Yoqilg'i sifatida metallni o'z ichiga olgan xloratli shamlarning yonish zonasida harorat 800 o C dan oshadi. Ixtiroga eng yaqin bo'lgan kislorod tashuvchisi sifatida natriy xlorat, 92% yoqilg'i, 1: 1 nisbatda kremniy bilan magniy qotishmasi bo'lgan kompozitsiyadir. (3 g.), va katalizator sifatida mis va nikel oksidi aralashmasi 1:4 nisbatda. Ushbu tarkibdan kislorod chiqishi 265 5 l / kg ni tashkil qiladi. Yonish zonasidagi harorat 850-900 o S. Ma'lum bo'lgan kompozitsiyaning kamchiliklari - yonish zonasidagi yuqori harorat, bu generatorning dizaynini murakkablashtirish, kislorodni sovutish uchun maxsus issiqlik almashtirgichni kiritish zarurligini keltirib chiqaradi. , generator korpusining yonib turgan metall zarralari uchqunlari unga tegishi natijasida yonish ehtimoli, yonish zonasi yaqinida suyuqlik fazasining (eritma) ortiqcha miqdori paydo bo'lishi, bu blokning deformatsiyasiga va chang miqdorining oshishiga olib keladi. . Ixtironing maqsadi yuqori kislorod hosildorligini saqlab, kompozitsiyaning yonish zonasida haroratni kamaytirishdir. Bunga tarkibi kislorod tashuvchisi sifatida natriy xlorat va yoqilg'i va katalizator sifatida mis sulfit (Cu 2 S) ni o'z ichiga olganligi bilan erishiladi. Tarkibning tarkibiy qismlari quyidagi nisbatda olinadi, wt. natriy xlorat 87-94; mis sulfid 6-13. Mis sulfidni yoqilg'i va katalizator sifatida ishlatish imkoniyati katalitik ta'sirning maxsus mexanizmiga asoslangan. Reaksiya jarayonida mis sulfidning ikkala komponenti ham ekzotermik oksidlanadi:

Su 2 S + 2,5O 2 CuSO 4 + CuO + 202,8 kkal. Bu reaktsiya o'z-o'zidan tarqalish jarayoni uchun energiya beradi. Cu 2 S (1,27 kkal/g) ning o'ziga xos yonish entalpiyasi temirning o'ziga xos yonish entalpiyasidan (1,76 kkal/g) unchalik farq qilmaydi. Energiyaning katta qismi sulfid oltingugurtning sulfatga oksidlanishidan va faqat kichik qismi misning oksidlanishidan kelib chiqadi. Mis sulfid temir va magniyli metall kukunidan ko'ra ko'proq reaktivdir, shuning uchun asosiy ekzotermik reaktsiya nisbatan past haroratda 500 o C da juda tez sodir bo'lishi mumkin. Yonish zonasidagi past harorat, shuningdek, mis sulfid va uning oksidlanish mahsuloti mis oksidi natriy xloratning parchalanishi uchun samarali katalizatorlardir. DTA ma'lumotlariga ko'ra, sof natriy xlorat 10 o C/min tezlikda qizdirilganda 480-590 o S da, 6 wt ishtirokida NaCl va O 2 ga parchalanadi. Cu 2 S 260-360 o S haroratda va 12 wt mavjudligida. CuO 390-520 o S da Cu 2 S kukuni yuqori dispersiyaga ega< 0,01 мм и лучшей адгезией к хлорату натрия, по сравнению с металлическим Fe или Мg. Благодаря этому элементарный объем, приходящийся на долю каждой частицы горючего в случае значительно меньше, чем в случае частиц металла, что и обеспечивает меньшие температурные градиенты вблизи зоны горения и равномерность движения фронта горения. Дополнительные преимущества состава высокая равномерность горения и полное отсутствие искр, всегда наблюдаемые при горении составов с порошком металла, в качестве горючего. Выход кислорода в предлагаемом составе в зависимости от содержания Сu 2 S меняется от 230 до 274 л/кг. Температура горения лежит в пределах 520-580 о С, т. е. на 260-300 о С ниже, чем в известных составах. Скорость движения горячей зоны также зависит от содержания Сu 2 S и меняется от 0,23 до 0,5 мм/с при увеличении его от 6 до 13% Генерируемый кислород содержит небольшое количество диоксида серы около 0,2 мг/м 3 , что в 10 раз выше ПДК для медицинского кислорода. Используются технические реактивы без дополнительной очистки, производимые отечественной промышленностью. Для приготовления блоков смесь исходных компонентов перемешивают в шаровой мельнице в течение 30 мин. После этого прессуют блоки в стальной пресс-форме. Испытания прессованных блоков проводят в реакторе, снабженном воспламенительным устройством с электроспиралью. Объем выделившегося кислорода измеряют газосчетчиком ГСБ-400, температуру во фронте горения измеряют термопарой, помещенной в прессованный блок на глубину 5 мм. П р и м е р 1. Прессованный цилиндрический блок диаметром 30 мм и высотой 17,5 мм, содержащий 94 мас. NaClO 3 , 6 мас. сульфида меди, после инициирования спиралью равномерно горит со скоростью 0,23 мм/с с температурой в зоне горения 520 о С. Количество выделившегося кислорода 274 л/кг. В таблице представлены результаты испытаний состава по изобретению. Из них следует, что при уменьшении количества сульфида меди состав не горит. При увеличении количества сульфида меди относительно заявленных границ состав горит с очень высокой скоростью (выше 1 мм/с), с большим количеством пыли (100 мг/л). При такой высокой скорости горения возникает опасность взрыва состава. При занижении или завышении содержания хлората натрия или горючего-катализатора-сульфида меди состав теряет работоспособность. Таким образом, изобретение позволяет получить высокий выход кислорода 231-274 л/кг при сравнительно невысокой температуре в зоне горения 520-580 о С. Полученный кислород не содержит таких вредных примесей, как Сl 2 , углеродные соединения и минимальное количество SO 2 не более 0,55 кг/м 3 .

TALAB

KISLOROD ISHLAB CHIQARISH UCHUN PİROTEXNIK TARKIBI, shu jumladan natriy xlorat va mis birikmasi, mis birikmasi sifatida uning tarkibida quyidagi tarkibiy qismlarga ega bo'lgan mis sulfid mavjudligi bilan tavsiflanadi, og'irligi%:

"Innovatsion loyihada kimyoviy qarama-qarshilikdan foydalanish: kislorodli sham"

Volobuev D.M., Egoyants P.A., Markosov S.A. CITC "Algoritm" Sankt-Peterburg

Izoh.

Oldingi ishda biz kimyoviy qarama-qarshilik (CP) tushunchasini kiritdik, bu moddani kompozitsiyaga kiritish yoki olib tashlash orqali hal qilinadi. Ushbu ishda biz innovatsion loyihalardan biri misolida HP ni hal qilish algoritmini tahlil qilamiz.

Kirish

Kimyoviy qarama-qarshiliklar ko'pincha innovatsion loyihalarni amalga oshirish jarayonida paydo bo'ladi, lekin aniq shakllantirilmaydi, shuning uchun bunday loyihalarning muvaffaqiyati faqat ixtirochilar jamoasining bilimdonligi va ilmiy tayyorgarligi bilan belgilanadi. Oldingi ishimizda keltirilgan HP ni hal qilish usullarining tasnifi bu erda ilmiy tadqiqotlarni tizimlashtirish va, ehtimol, ish natijalarini odamlarga taqdim etishni osonlashtirish uchun mo'ljallangan HP ni hal qilishning bosqichma-bosqich algoritmini taklif qilish imkonini beradi. kim bunday qidiruvdan uzoqda.

HP yechimiga ehtiyoj, qoida tariqasida, innovatsion loyihaning yakuniy (tekshirish) bosqichida yuzaga keladi. Tadqiqotning mumkin bo'lgan yo'nalishlari, maqbul echimlar sohalari va cheklovlar loyihaning oldingi bosqichlarida aniqlangan. Taklif etilayotgan algoritm to'liq deb da'vo qilmaydi va loyihalar rivojlanishi bilan takomillashtirilishi kerak.

HP ni hal qilish uchun bosqichma-bosqich algoritm

1. Formalash HP
2. Yechimni tanlang: (1) qo'shimcha moddani kiritish yoki (2) moddani tarkibdan ajratish. Ajratish odatda moddani suyuq yoki gaz fazasiga o'tkazishni talab qiladi. Muammoning shartlariga ko'ra, modda qattiq fazada bo'lsa, (1) usul tanlanadi
3. Moddalar sinfini yoki texnologiyalar guruhini ko'rsating mos ravishda (1) yoki (2) uchun.
4. Funktsiyaga yo'naltirilgan qidiruvdan foydalaning ( FOP) kerakli texnologiyaga iloji boricha yaqinroq texnologiyani aniqlash. Qidiruv birinchi navbatda ilmiy maqolalar va texnologiyalarning batafsil tavsifi bilan patentlarga qaratilgan.
5. Foydalanish uzatish xususiyatlari(PS) topilgan ob'ektlardan yaxshilanganlarga.
6. Optimallashtirish uchun kompozitsiyani tanlang FOP natijalari va loyihaning cheklovlari asosida.
7. Bir qator tajribalarni rejalashtiring va agar kerak bo'lsa, kompozitsiyani optimallashtirish uchun laboratoriya inshootini qurish
8. Tajribalar o'tkazing va natijalarni ko'rsating fazali diagramma yoki kompozitsion uchburchakda optimallashtirish
9. Agar optimallashtirish natijasi qoniqarsiz bo'lsa, qaytish 3-bandga va kompozitsiyani o'zgartirishga yoki ishni tugatish.

Misol 1. Kislorod vilkasi (Katalizator).

Kontekst: Bu muammo "tutunsiz sigareta" ixtirosi bilan paydo bo'ldi - sigaret muhrlangan qutida yonishi kerak, chekuvchini faqat nafas olayotganda tutun bilan ta'minlashi kerak.

Cheklovlar: kassa kichik (cho'ntakda olib yuriladigan) va arzon bo'lishi kerak.

Shuni ta'kidlash kerakki, qutidagi sigaret kislorodning yonishi tufayli bir necha soniya ichida o'chadi, shuning uchun loyihaning markaziy vazifasi arzon (bir martalik) kimyoviy kislorod generatorini ishlab chiqish deb hisoblangan.

Mumkin yechim: Kislorod Bertolet tuzining parchalanishidan kelib chiqadi. Harorat va reaktsiya tezligi katalizator (Fe 2 O 3) qo'shilishi bilan kamayadi, bu esa faollashuv chegarasini pasaytiradi.

Yechimning bosqichma-bosqich rivojlanishi:

1. HP formulasi: Kislorod gazi yonishni qo'llab-quvvatlash uchun yonish zonasida bo'lishi kerak va termal portlashdan qochish uchun yonish zonasida bo'lmasligi kerak.
2. Yechim: Biz yo'nalishni tanlaymiz (1) - qo'shimcha moddani qo'shish, chunki muammoning shartlariga asoslanib, oksidlovchi vositani qattiq agregat holatida saqlashimiz kerak.
3. Moddalar sinfini aniqlashtirish: Katta miqdorda energiya chiqaradigan yoki yutadigan moddalar.
4. FOP natijasi: bozorda mavjud bo'lgan sof kislorod ishlab chiqarish funktsiyasini bajaradigan tizim topildi - bu shunday deb ataladi. yo'lovchining nafas olishini favqulodda kislorod bilan ta'minlash uchun yo'lovchi samolyotlarida keng qo'llaniladigan kislorodli sham. Kislorod shamining qurilmasi juda murakkab (masalan, qarang) va odatda valf tizimiga ega buferli saqlash idishini o'z ichiga oladi, chunki kislorod iste'molchi ehtiyojlaridan tezroq chiqariladi.
5. Transfer xususiyatlari: Topilgan kislorodli shamdan kislorod hosil qilish qobiliyatini kerakli mini-shamga o'tkazish kerak. O'rnatilgan cheklovlar tufayli qurilmamizda bufer sig'imidan foydalanish qabul qilinishi mumkin emas, shuning uchun shamning kimyoviy tarkibini optimallashtirish uchun keyingi ishlar qisqartirildi.
6. Tarkibi tarkibini tanlash: Baza sifatida muvozanati oksidlovchi tomon siljigan ikki tomonlama yoqilg'i-oksidlovchi tizimi tanlangan. Bertolet tuzi mavjud oksidlovchi vosita sifatida, kraxmal esa yoqilg'i va bog'lovchi sifatida harakat qildi.
7. Tajribalarni loyihalash va laboratoriyani sozlash: Kraxmal va Bertolet tuzining har xil konsentratsiyali kraxmalli aralashmasi ustida bir qator tajribalar o'tkazish, reaktsiya vaqtini va kislorod chiqishini o'lchash kerak. Shu maqsadda masofadan elektr yoqish, reaktsiya vaqtini vizual kuzatish va kislorod kontsentratsiyasini miqdoriy baholash imkoniyatiga ega laboratoriya qurilmasini ishlab chiqish va yig'ish kerak. Yig'ilgan o'rnatish 1-rasmda ko'rsatilgan.
8. Eksperimental natijalar va xulosalar: Birinchi tajribalar shuni ko'rsatdiki, bu ikki tomonlama tizimda kerakli yechim yo'q - kichik yoqilg'i qo'shilganda, yonib turgan sham qutida o'chadi; yoqilg'i miqdori ko'payishi bilan shamning yonishi qabul qilinishi mumkin bo'lmagan tez sodir bo'ladi - birida. yoki kerakli daqiqa birliklari o'rniga ikki soniya => 3-bandga qaytish. Keyingi takroriy takrorlash bosqichlari "+" indeksi bilan ko'rsatilgan.
9. Yechim+: qo'shimcha moddalar qo'shilishi.
10. Moddalar sinfini aniqlashtirish+: Katalizatorlar
11. FOP va PS+: Gugurtning tuzilishini o'rganish bizga Bertolet tuzining parchalanishi uchun katalizatorlar MnO 2 va Fe 2 O 3 degan xulosaga kelishga imkon beradi.
12. Kompozitsiyani tanlash+: asosiy tarkibga uchinchi modda aralashtirildi - temir oksidi (Fe 2 O 3), bu bir vaqtning o'zida bertolet tuzining parchalanishi uchun katalizator bo'lib, reaktsiya faollashuv chegarasini pasaytiradi va reaktsiya zonasidan issiqlikni olib tashlaydigan inert plomba.
13. Eksperimental dizayn va laboratoriyani sozlash+: xuddi shunday (1-rasm). Aralashmaga katalizator qo'shishning ta'siri oldindan aniq emas, shuning uchun katalizator qo'shilishi kichik miqdorda va xavfsizlik choralariga rioya qilgan holda boshlandi.
14. Eksperimental natijalar va xulosalar+: Bertolet tuzining parchalanish reaktsiyasining ikki bosqichli xususiyati tufayli katalizator qo'shilishi haroratni va shunga mos ravishda reaktsiya tezligini sezilarli darajada pasaytirdi.

Guruch. 1. Kislorodli shamning yonish mahsulotlarida yonish parametrlarini va kislorod kontsentratsiyasini aniqlash uchun laboratoriya o'rnatish.

Katalizatorning qo'shilishi, qo'shimcha ravishda, barqaror reaktsiya saqlanib qoladigan aralashmadagi yoqilg'ining chegaralangan miqdorini sezilarli darajada kamaytirishga imkon berdi. Inert plomba moddasining asosiy ikki komponentli tizimiga (aerosil SiO 2) boshqaruv qo'shimchasi yonish tezligida sezilarli o'zgarishlarga olib kelmadi.