Инертные газы - Фастовский В.Г.
Скачать (прямая ссылка):
При обоснованном выборе типа уплотнения и правильном конструировании установки величина течи в разъемных соединениях определяется качеством изготовления аппаратуры и выбором прокладочных материалов.
Для сооружения камер, люков, лазов, шлюзов и дверей наиболее подходят нержавеющая сталь и стальной прокат, которые почти во всех случаях достаточно плотны, гибки и хорошо прилегают. Камеры и аппараты очистки чаще всего свариваются,
271
что позволяет свести к минимуму количество соединений с прокладками, являющихся источниками течей. Желательно использовать методы дуговой сварки в атмосфере защитных газов (например, аргона) или атомарноводородной сварки, дающие швы требуемой прочности и плотности.
Использование обычных строительных материалов (железобетон, бетон) нежелательно, так как они отличаются значительной пористостью. При сооружении крупных камер бетон применяют вследствие его дешевизны, однако его сочетают с плотными листовыми прокладочными материалами или подвергают готовые конструкции специальной поверхностной обработке.
Во всех случаях, когда это возможно, избегают металлических деталей, отлитых в формы, так как они имеют повышенную пористость и проницаемость. Лучшей плотностью характеризуются изделия, отлитые под давлением. Литую арматуру общего назначения, детали камер, коммуникаций и аппаратуры очистки необходимо иногда пропитывать составами, заполняющими поры и повышающими плотность изделия. Газопроницаемость изделий значительно снижается после покрытия большей части наружной поверхности плотными пленками или окраски специальными эмалями.
Несмотря на использование различных методов повышения плотности, полностью избежать диффузии газов через некоторые изделия не удается. Наибольшей проницаемостью обладают органические материалы, главным образом листовая резина, применяемая для изготовления рукавиц, стенок камеры и про-кл адок.
Количество газов или паров, диффундирующих через полупроницаемую перегородку, можно вычислить по уравнению
Удиф = 05с-^, (4.6)
где Э — коэффициент диффузии газа (пара) в материале, см2/сек; 5 — поверхность перегородки, см2; 8 — толщина перегородки, см; сх и С2—концентрация диффундирующего газа (пара) на обеих поверхностях перегородки, см3/см3.
Количество газа, растворяющегося в поверхностных, слоях перегородки, пропорционально парциальному давлению этого газа:
сг = Ярх и с2 = Хр2;
тогда
Удиф = Э81^=^ , (4.7)
о
где к — растворимость диффундирующего газа (пара) в материале перегородки, см3/(см3-ит).
272
В табл. 4.3 приведены данные о коэффициенте диффузии и растворимости азота, кислорода и водорода в некоторых сортах каучука [46]. Согласно уравнению (4.7), проницаемость рукавиц
Таблица 4.3
Коэффициенты диффузии и растворимость газов в каучуках
D, 10 1см*/сек А, см'/ (см* ¦ am)
Каучук t, °С
N2 о2 н2 о2 н2
Натураль- 17 8,3 12,5 76 0,054 0,100 0,036
ный 25 12,5 17,5 100 0,056 1,102 0,038
35 21 27 140 0,058 0,104 0,040
43 29 36 180 0,059 0,105 0,042
50 40 49 230 0,060 0,106 0,044
Неопрено- 25 2,5 4 36 0,026 0,075 0,036
вый 43 6,7 10 72 0,030 0,078 0,037
Бутадиено- 17 8,1 11 75 _ _ _
вый 25 11 15 96 0,036 0,075 0,026
35 16 22 125 — — —
43 22 30 160 0,037 0,078 0,030
50 29 37 180 — — —
из натурального каучука толщиной 0,8 мм с площадью поверхности 20 дм2 при 25°С в условиях работы с инертной атмосферой (парциальные давления кислорода и азота с одной стороны рукавицы равны нулю, а с другой —0,21 и 0,79 ит соответственно) составляет для кислорода
17,5- Ю-7 -2000-0,102 (0,21 — 0) :0,08 = 9,4- 10~4 см3/сек,
для азота
12,5-Ю-7-2000-0,056(0,79 — 0):0,08 = 13,9-Ю-4 см3/сек.
Суммарные натекания компонентов воздуха составляют, таким образом, 23,3-Ю-4 см3/сек, или 8,4 см3/ч.
Водяные пары диффундируют через резину значительно быстрее, чем газы. Натекание паров достаточно велико и тогда, когда снаружи камеры воздух при 25° С имеет относительную влажность около 50% • При работе с рукавицами, когда в них находятся потные руки оператора (36° С и 100% влажности), натекание паров увеличивается в 10 раз. Если рукавицы с площадью поверхности 20 дм2 изготовлены из неопренового каучука толщиной 0,75 мм, то при работе с ними натекает до 100 см3/ч паров через каждую рукавицу [47]. Таким образом, через рукавицы, находящиеся в работе 50% времени, может натекать до 100—ПО см3/ч, т. е. уровень натекания паров (при объеме камеры ~300 л) достигает 0,03%.
273
Для уменьшения натекания паров через рукавицы отверстия в стенках камеры, к которым прикреплены рукавицы, на время, когда работа не проводится, закрываются крышками. На рис. 4.24 показаны два способа крепления рукавиц и установки крышек. По способу на рис. 4.24, а к панели 1 из органического стекла приваривается (или плотно приклеивается) точеное кольцо 2 из такого же материала с канавками. На кольцо надевается рукавица 3 и обжимается литым резиновым кольцом 4. Отверстие в этом массивном кольце затем легко закрывается крышкой 5.
По способу на рис. 4.24, б борт рукавицы 6 уплотняется на кольце 7 с помощью кольца 8 из резинового жгута. Уплотнение отверстия достигается с помощью крышки, состоящей из двух дисков 9 и 10, стягиваемых винтом 11. При сжатии дисков 'заложенное между ними резиновое кольцо 12 выжимается и плотно закрывает отверстие.
