Газови смеси за промишлеността

Инструменти, материалиСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 9, 2013

Техническите газове намират широко приложение в различни отрасли на промишлеността. Протичането на редица производствени процеси е свързано с използването на технически газове като защитна среда например. Подобен процес е заваряването, където използването на газови смеси гарантира получаването на качествен заваръчен шев.

Използваните в хранителната промишленост газове позволяват удължаване на срок на съхранение на хранителни продукти без те да губят техните качества. Намират приложение и при калибриране, валидиране и проверка на средствата за измерване, сертифициране и други. Широко използвани се и в областта на медицината.

Газови смеси, използвани за заваряване
Дъговото заваряване в защитна газова среда е сред най-често използваните методи за заваряване. В практиката се използват няколко технологии - заваряване с нетопим електрод в среда от инертен газ (ВИГ), заваряване с топим електрод в среда от инертен газ (МИГ), заваряване с топим електрод в среда от активен газ (МАГ), като по-често използвани са технологиите с топим електрод.

Те се използват както при механично, така и при автоматизирано и роботизирано заваряване. В зависимост от характеристиките на заваряваните материали като защитен газ се използват инертни и активни газове и техни смеси. Основното им предназначение е защита на разтопения метал при образуването на заваръчния шев от негативното въздействие на атмосферните условия и подпомагане на качественото пренасяне на метала от електрода към заваръчната вана.

Принципно като защитна среда би могло да се използва само аргон или въглероден диоксид. При заваряването с аргон се получават много добри резултати. Аргонът се приема за един от най-добрите защитни газове от гледна точка на получаването на добра защита на реакционното пространство на заваръчната дъга от външния въздух. Той е широко използван при заваряване на алуминиеви сплави и високолегирани стомани. От своя страна, въглеродният диоксид намира приложение при заваряване на въглеродни и нисколегирани стомани.

Често обаче използването само на аргон или само на въглероден диоксид се оказва не особено целесъобразно от гледна точка на протичане на самия процес. В качеството на защитна газова смес за заваряване с топим електрод, въглеродният диоксид в чист вид вече почти не се използва.

Често използвана газова смес е сместа от въглероден диоксид с аргон. Понякога към тази смес се добавя и малко количество кислород. Наличието на кислород значително намалява повърхностното напрежение върху електрода и подпомага отделянето на метала на по-малки капчици, което позволява преминаване в режим на струйно пренасяне на метал и значително подобрява качеството на заваръчното съединение.

Според специалисти използването на газови смеси допринася за значително повишаване на производителността на процеса, на качеството на получения заваръчен шев, на свойствата на метала в заваръчното съединение и т. н.

Известно е, че използването на сертифицирани заваръчни смеси води до значително намаляване на загубите на метал в процеса на заваряване и осигурява получаването на по-гладък и тънък профил на заваръчния шев в сравнение с използването на чист въглероден диоксид. Това води и до снижаване на разходите. 

Сред намиращите широко приложение в практиката газови смеси са комбинациите между хелий, аргон, кислород, въглерод в различно процентно съдържание. Съответно, различните смеси предполагат и използването на различен режим на заваряване, като се вземат предвид особеностите на химико-металургичните процеси, настъпили в заваръчната вана, в които участват компонентите на газовите смеси (водород и кислород).

Добре е да се има предвид, че качеството на заваръчното съединение в значителна степен зависи от съдържанието на разтворени в метала газове или т. нар. вредни газове – водород, азот и техни съединения. По тази причина защитните газови смеси е необходимо да съдържат в своя състав строго определени количества вредни примеси.

Негативно въздействие върху качеството на заваръчния шев оказват също и водните пари, съдържащи се в защитния газ. Под въздействието на високите температури водата се разделя на съставните си елементи – водород и кислород. Също така изменението на състава на газовите смеси в определени предели може да промени свойствата на шева и на заваръчното съединение в цялост.

Газови смеси в хранително-вкусовата промишленост
В хранително-вкусовата промишленост газовите смеси се използват при опаковането на плодове, зеленчуци, сладкарски изделия, а така също месо и други продукти. По този начин може значително да се увеличи срокът им на годност, а в опаковката се създава чиста среда без използването на токсични и опасни за човека химикали.

Използваната комбинация от газове може да предотврати развитието на бактерии в опаковката и създава подходяща среда за възпрепятстване на окисляването на мазнините. Газовете имат и антибактериални и антисептични свойства, като не дават възможност на бактериите да се размножават и ги убиват.

Например чрез използването на газови смеси е възможно ефективно справяне с аеробни бактерии като Salmonella, Clostridium Butuliun, Moraxella или Acinobacter. Също така газовете противодействат на развитието на плесени и намаляват нивото на рН в опаковката. Някои комбинации от газове успешно се използват за стимулиране на темповете на растеж на цветя, плодове и зеленчуци в оранжерии.

Газовите смеси, използвани за хранителни цели, се оказват по-ефективни в сравнение с използването на термоопаковки или обгазяване с един газ. В зависимост от продукта се подбира различна комбинация от газове. Често използвана газова смес за хранителни продукти е смес от азот и въглероден диоксид. Освен това, ако азотът е ценен преди всичко поради своята инертност, то въглеродният диоксид допринася и за бактерицидната активност.

В същото време съществуват редица „дишащи” хранителни продукти като сирене и свежо месо, за които е необходимо използването на газови смеси, подходящи за хранителни цели, съдържащи значително количество кислород. Това е свързано с необходимостта от предотвратяване на развитието на анаеробни бактерии в тях.

Сред използваните методи за опаковане с използването на защитни газови смеси е опаковането в модифицирана атмосфера. При опаковането в модифицирана среда атмосферният въздух се отстранява от вътрешността на опаковката напълно или се заменя с газ, или със смес от газове, след което опаковката бива бързо запечатана.

Изборът на определен газ или газова смес зависи от различни фактори като например: дали продуктът е суров или обработен, вида на използвания материал за пакетиране и други. За създаването на защитна атмосфера се използват комбинация от газове, съдържащи се в атмосферата като азот, кислород, въглероден диоксид.

Те могат да бъдат използвани самостоятелно. Сред използваните комбинации са азот и въглероден диоксид или азот, въглероден диоксид и кислород. Използваните за тази цел азот и кислород обикновено са получени от въздуха, а въглеродният диоксид от естествени източници или като страничен продукт от ферментационни процеси например, или от производството на амоняк. В много случаи може да бъде по-ефективно и практично азотът да се произведе на място. Използваните газови смеси не оказват негативно влияние върху опакования продукт.

Медицински газови смеси
В медицината широко се използва медицински кислород и различни смеси на негова основа за лечебни процедури. Използването на кислорода за медицински цели позволява по-ефективно справяне с респираторни заболявания, при проблеми със сърдечно съдовата система, с последствията от различни токсини и хипоксия.

Разработени са технологии, които позволяват използването на медицински кислород за лечение на заболявания на стомашно-чревния тракт. В зависимост от физико-химичните свойства на кислорода и различните съчетания на инертни газове в сместа, а така също методите на използване, се дава възможност да се въздейства върху регулирането на важни функции в организма.

Специални смеси на кислорода и инертни газове като хелий, аргон, криптон, ксенон проявяват физиологична активност в условия на нормално атмосферно налягане и могат да се използват широко като нови немедикаментозни средства за оздравително и лечебно действие върху човешкото тяло.

Новият брой 7/2018

брой 7-2018

ВСИЧКИ СТАТИИ | АРХИВ

Top