Aangesien alle gasse verskeie toestande van aggregasie het en vloeibaar gemaak kan word, kan lug, wat uit 'n mengsel van gasse bestaan, ook 'n vloeistof word. Basies word vloeibare lug geproduseer om suiwer suurstof, stikstof en argon daaruit te onttrek.
'n bietjie geskiedenis
Tot die 19de eeu het wetenskaplikes geglo dat gas net een toestand van aggregasie het, maar hulle het reeds aan die begin van die vorige eeu geleer hoe om lug na 'n vloeibare toestand te bring. Dit is gedoen met behulp van 'n Linde-masjien, waarvan die hoofonderdele 'n kompressor ('n elektriese motor toegerus met 'n pomp) en 'n hitteruiler was, aangebied in die vorm van twee buise wat in 'n spiraal gerol is, waarvan die een binne-in die ander gegaan het. Die derde komponent van die ontwerp was 'n termosfles, en vloeibare gas is daarin opgevang. Masjienonderdele is met hitte-isolerende materiaal bedek om toegang tot die hittegas van buite te voorkom. Die binneband naby die nek het met 'n versneller geëindig.
Gaswerk
Die tegnologie vir die verkryging van vloeibare lug is redelik eenvoudig. Eerstens word die mengsel van gasse skoongemaak van stof, waterdeeltjies en ook van koolstofdioksied. Daar is nog 'n belangrike komponent, waarsonder dit nie moontlik sal wees om vloeibare lugdruk te produseer nie. Met behulp van 'n kompressor word lug saamgepers tot 200-250 atmosfeer,terwyl dit met water afgekoel word. Vervolgens gaan die lug deur die eerste hitteruiler, waarna dit in twee strome verdeel word, waarvan die grootste na die expander gaan. Hierdie term verwys na 'n suiermasjien wat werk deur gas uit te brei. Dit skakel potensiële energie om in meganiese energie en die gas koel af omdat dit wel werk.
Verder gaan die lug, nadat die twee hitteruilers gewas is en daardeur die tweede vloei wat daarheen gaan afkoel, na buite en versamel in 'n termosfles.
Turbo-uitbreider
Ondanks die oënskynlike eenvoud daarvan, is die gebruik van 'n uitbreiding onmoontlik op 'n industriële skaal. Die gas wat verkry word deur 'n dun buis te smoor, blyk te duur te wees, die produksie daarvan is nie doeltreffend genoeg en energieverbruik nie, en dus onaanvaarbaar vir die industrie. Aan die begin van die vorige eeu was daar 'n kwessie van die vereenvoudiging van die smelt van yster, en hiervoor is 'n voorstel gemaak om lug uit lug met 'n hoë suurstofinhoud te blaas. Dus het die vraag ontstaan oor die industriële produksie van laasgenoemde.
Die suieruitbreider raak vinnig verstop met waterys, dus moet die lug eers gedroog word, wat die proses moeiliker en duurder maak. Die ontwikkeling van 'n turbo-uitbreider met 'n turbine in plaas van 'n suier het gehelp om die probleem op te los. Later is turbo-uitbreiders gebruik in die vervaardiging van ander gasse.
Aansoek
Vloeibare lug self word nêrens gebruik nie, dit is 'n tussenproduk om suiwer gasse te verkry.
Die beginsel van skeiding van bestanddele is gebaseer op die verskil in kookdele van die mengsel: suurstof kook by -183 °, en stikstof by -196 °. Die temperatuur van vloeibare lug is onder tweehonderd grade, en deur dit te verhit, kan skeiding uitgevoer word.
Wanneer vloeibare lug stadig begin verdamp, is stikstof die eerste om te verdamp, en nadat die hoofdeel daarvan reeds verdamp het, kook suurstof by 'n temperatuur van -183 °. Die feit is dat terwyl stikstof in die mengsel bly, dit nie kan aanhou verhit nie, selfs al word bykomende verhitting gebruik, maar sodra die meeste van die stikstof verdamp het, sal die mengsel vinnig die kookpunt van die volgende deel van die mengsel, dit wil sê suurstof.
Suiwering
Dit is egter onmoontlik om suiwer suurstof en stikstof in een operasie te verkry. Lug in die vloeibare toestand by die eerste stadium van distillasie bevat ongeveer 78% stikstof en 21% suurstof, maar hoe verder die proses gaan en hoe minder stikstof in die vloeistof oorbly, hoe meer suurstof sal daarmee saam verdamp. Wanneer die stikstofkonsentrasie in die vloeistof tot 50% daal, verhoog die suurstofinhoud in die damp tot 20%. Daarom word die verdampte gasse weer gekondenseer en 'n tweede keer gedistilleer. Hoe meer distillasies was, hoe skoner sal die produkte wees.
In bedryf
Verdamping en kondensasie is twee teenoorgestelde prosesse. In die eerste geval moet die vloeistof hitte verbruik, en in die tweede geval sal hitte vrygestel word. As daar geen hitteverlies is nie, is die hitte wat tydens hierdie prosesse vrygestel en verbruik word gelyk. Dus sal die volume gekondenseerde suurstof amper gelyk wees aan die volumeverdampte stikstof. Hierdie proses word regstelling genoem. Die mengsel van twee gasse wat as gevolg van die verdamping van vloeibare lug gevorm word, word weer daardeur gevoer en van die suurstof gaan in die kondensaat in, terwyl hitte afgee, waardeur van die stikstof verdamp. Die proses word baie keer herhaal.
Industriële produksie van stikstof en suurstof vind in die sogenaamde distillasiekolomme plaas.
Interessante feite
Wanneer dit met vloeibare suurstof in aanraking kom, word baie materiale bros. Daarbenewens is vloeibare suurstof 'n baie kragtige oksideermiddel, en sodra dit daarin is, brand organiese stowwe uit, wat baie hitte vrystel. Wanneer dit met vloeibare suurstof geïmpregneer word, verkry sommige van hierdie stowwe onbeheerde plofbare eienskappe. Hierdie gedrag is tipies van petroleumprodukte, wat konvensionele asf alt insluit.
