ГДЗС. Учебник Под общей редакцией д т. н., профессора Е. А. Мешалкина пожкнига москва 2004
 Скачать 10.69 Mb.
|
|
50,0 4. Прочность на истирание, %, не менее 65,0 5. Диаметр зерен по фракциям, мм, %: 5,5…6,5, не более 2,8…5,5, не менее 1…2,8, не более менее 1 (пыль, не более 5 90 5 0,6 6. Содержание влаги, % 16…21 7. Содержание связанного диоксида углерода, % по массе, не более 4 Поглотитель ХП-И М отличается лишь диаметром гранул, равным мм, и фракционным составом основную фракцию (94%) составляют гранулы размером от 1 до 2,8 мм. В состав химпоглотителя кроме основного вещества входят добавки гидроксид натрия и вода. Гидроксид натрия повышает динамическую активность поглотителя при малых концентрациях углекислого газа в очищаемом воздухе и будучи сильно гигроскопичным веществом поддерживает необходимую влажность поглотителя. Влага, содержащаяся в ХП-И, способствует протеканию реакции поглощения углекислого газа. Увеличение и уменьшение содержания воды в поглотителе относительно нормы снижает его динамическую активность. Помимо добавок в ХП-И входит (как технологическая примесь) некоторое количество карбоната кальция СаСО 3 , являющегося исходным продуктом при производстве ХП-И. Карбонат кальция представляет собой также конечный продукт реакции поглощения СО. Поэтому по мере отработки ХП-И содержание СаСО 3 в нем увеличивается. Максимально допустимое содержание карбоната кальция в свежем поглотителе принимается в пересчете на массу содержащеюся в нем углекислого газа по отношению к общей массе поглотителя 120 ХП-И поставляется и хранится у потребителя в герметично закрытых и опломбированных металлических барабанах по 80 кг в каждом. Гарантийный срок хранения — один год, после чего поглотитель в каждом барабане подвергается повторному анализу на содержание влаги и связанного углекислого газа. Если указанные параметры соответствуют нормам, срок хранения поглотителя продлевается еще на год. В отличие от других типов хемосорбентов СО ХП-И не теряет сорбционных свойств после кратковременного пребывания на открытом воздухе. Это позволило в свое время перейти к использованию в КИП пересна- ряжающихся регенеративных патронов, заполняемых свежим хемосорбен- том взамен отработанного непосредственно в подразделениях. Перед снаряжением в патрон ХП-И просеивают на сите с диаметром отверстий мм. Все фракции поглотителя, которые остаются в сите, снаряжаются в патрон. Такой отсев позволяет очистить поглотитель от пыли, образовавшейся в процессе его транспортировки, удаление же мелких фракций уменьшает сопротивление дыханию. ХП-И — достаточно прочный сорбент в отношении истирания и образования пыли, которая в случае ее попадания вдыхательные пути могла бы вызвать их раздражение. Прочность поглотителя на истирание проверяется при его приемке на заводе-изготовителе. Сущность методики проверки заключается в размоле порции ХП-И во вращающемся барабане с пятью стальными шарами в течение определенного времени. Затем образовавшуюся пыль отсеивают, а уровень прочности сорбента определяют по отношению количества не размолотого ХП-И к исходному. При транспортировке снаряженных КИП в регенеративных патронах все же образуется незначительное количество пыли. Однако установка специального защитного фильтра после патрона ненужна. Воздух, выходящий из регенеративного патрона, полностью насыщен влагой, которая, конденсируясь вдыхательном мешке, смачивает и осаждает пыль ХП-И, проникающую из патрона. В процессе поглощения углекислого газа ХП-И не изменяет цвет и внешний вид, не оплывает и не спекается. В полностью отработанном ХП- И содержание СО увеличивается до 25...27%, содержание влаги уменьшается до 4...8%, а общая масса поглотителя возрастает на 6...8% по отношению к исходной. Повторное использование регенеративного патрона с полностью отработанным ХП-И запрещается. Так как в составе ХП-И необходимо содержание влаги, то реакция сорбции СО этим поглотителем может происходить только при положительной температуре. Замороженный поглотитель непригоден для применения, в связи с чем хранение готовых к применению регенеративных патронов с ХП-И при температуре ниже Сне допускается. При эксплуатации КИП с ХП-И при отрицательной температуре необходимо, чтобы к началу работы температура поглотителя была выше СВ процессе работы она должна поддерживаться на этом уровне за счет теплоты экзотермической реакции сорбции СО. Для противогазов с ХП-И без специальных мер защиты регенеративного патрона нижний предел температуры окружающего воздуха, при котором допускается их эксплуатация с соблюдением специальных мер предосторожности, равен — СВ КИП применяются преимущественно прямоточные регенеративные патроны, в которых газовоздушная смесь движется водном направлении вдоль оси патрона (рис. 4.3). Такой патрон прост по конструкции и создает минимальное сопротивление потоку газа. Он используется во всех отечественных ив большинстве зарубежных моделей противогазов как при круговой, таки при маятниковой схемах циркуляции воздуха. В некоторых КИП, исходя из конструктивных соображений или соображений выбора оптимальной высоты слоя поглотителя, применяют регенеративные патроны с радиальным направлением потока. Такой патрон содержит те же элементы, что и прямоточный, а поглотитель в нем заключен между двумя перфорированными или сетчатыми перегородками цилиндрической формы. Газовоздушная смесь движется сначала вдоль оси патрона, затем поворачивает на 90° в радиальном направлении, проходит через слой поглотителя, вторично поворачивает на 90°, направляясь к выходу вдоль оси патрона. Эти патроны отличаются увеличенной поверхностью рабочего слоя в направлении движения воздуха. Патрон с радиальным направлением потока применен, например, в КИП с жидким кислородом "Аэрорлокс". ХП-И имеет достаточно высокую стехиометрическую активность — 300 л/кг (СУ), т.е. на 8% больше щелочного сорбента, статическая же активность составляет около 70% стехиометрической. Такие же показатели имеет мелкозернистый поглотитель ХП-И М. Воздух, выходящий из патрона с известковым сорбентом, труднее поддается кондиционированию в воздуховодной системе дыхательный аппарата, чем сухой и более нагретый воздух из патрона со щелочным сорбентом. Удельная сорбционная емкость хемо- сорбента зависит от характеристик самого поглотителя, патрона и нагрузки. Выше приведены значения удельной сорбционной емкости, полученные при его испытании в стандартном патроне (ГОСТЕ. Это прямоточный цилиндрический патрон с высотой камеры для поглотителя 19 см и площадью поперечного сечения 94 см. Определение про- Рис 4.3. Регенеративный патрон РП-8: 1 — заглушки — скоба 3 — пружина — подвижная стенка — зерна ХП-И; 6 — цилиндр — пробка 8 — нижняя крышка 9 — металлическая сетка 10 — верхняя крышка 2 3 4 5 6 7 9 8 10 водили для большого числа партий поглотителя при режиме № 5 допрос- кока СО, равного 1,5%. Удельная сорбционная емкость ХП-И в динамических условиях составляла 125...150 л/кг (СУ, или 58...71% статической активности. Различные партии ХП-И по сорбционной емкости отличаются друг от друга, поэтому при определении необходимого заряда ХП-И в регенеративном патроне с заданным временем защитного действия следует ориентироваться на нижний ее предел те. 125 л/кг (СУ). Уменьшение длины слоя и увеличение удельного объемного расхода газовоздушной смеси приводит к снижению удельной сорбционной емкости поглотителя. Следовательно, с уменьшением массы поглотителя в патроне снижается и его удельная сорбционная емкость. Для каждого значения массы сорбента при заданном дыхательном режиме существует свое предельное значение емкости. Действительно, уменьшение массы поглотителя сокращает длину его слоя или площадь поперечного сечения патрона или же оба параметра одновременно. Уменьшение же каждого из них однозначно снижает удельную сорбционную емкость. Особенностями ХП-И являются не дефицитность сырья, из которого изготовляется поглотитель, и относительно низкая стоимость самого хемо- сорбента (на порядок ниже, чем щелочного сорбента). Известковый хемосорбент применяется в регенеративных противогазах и самоспасателях с временем действия 2 ч и менее выпускаемых в Великобритании, Франции, США, а также в Германии. Щелочной поглотитель углекислого газа Среди гидроксидов щелочных металлов практическое применение для очистки воздуха от углекислого газа в КИП получил гидроксид натрия. Это химическое соединение является основой натриевого хемо- сорбента, называемого обычно щелочным. Реакция поглощения углекислого газа гидроксидом натрия имеет вид + CO 2 = Na 2 CO 3 + О + 117 кДж (4.2) Поскольку гидроксид натрия — сильно гигроскопичное вещество, одновременно идет реакция поглощения воды + H 2 O = NaOH + НО + 13 кДж (4.3) Температура в зоне реакции регенеративного патрона при нормальной температуре окружающей среды увеличивается до 100...130°С. Стехиометрическая активность, определенная по первой реакции, составляет 278 л/кг (СУ, а по обеим реакциям в сумме — 185 л/кг (СУ). Анализ динамики сорбции гидроксидом натрия реакционной влаги и влаги, содержащейся в выдыхаемом воздухе, показывает, что реальная стехиометрическая активность находится между двумя приведенными значениями. При реакции поглощения углекислого газа и влаги гранулы натриевого поглотителя оплывают, с них стекает щелочь, поэтому хемосорбент размещают в регенеративном патроне в ячейках проволочных сеток. Конструкция регенеративного патрона сложнее, чем для известкового поглотителя (рис. Снаряжается он на заводе в условиях, исключающих попадание на поглотитель влаги из атмосферного воздуха, и поступает к потребителям с герметичными и опломбированными заглушками. Патрон одноразового действия и переснаряжению не подлежит после полной или частичной отработки заменяется новым. По этим причинам сорбционные свойства и особенности натриевого щелочного поглотителя СО необходимо рассматривать как соответствующие свойства конкретных типов регенеративных патронов. Патроны с натриевым поглотителем СО выпускаются фирмами "Медицинтехник" и "Дрегерверк" (Германия). В СССР в 1958 г. был разработан натриевый сорбент СО и изготовлена опытная партия щелочных патронов. В настоящее время работы по созданию отечественного щелочного патрона и освоению его промышленного выпуска возобновлены. В табл. 4.4 приведены основные технические данные натриевого щелочного поглотителя и регенеративных патронов, выпускаемых фирмой "Медицинтехник". Таблица Наименование параметров Характеристика Химический состав сорбента, %: Na 2 CO 3 CaO прочие добавки и примеси NaOH 18,3 0,8 2,6 0,2 остальное до 100%) Характеристика патрона масса поглотителя, кг общая масса патрона, кг сопротивление патрона при легочной вентиляции (РУ) 60 л/мин, Па (мм вод.ст) время защитного действия, ч, не менее объем CO 2 , поглощаемого патроном, л (СУ) удельная сорбционная емкость сорбента, л/кг (СУ) 1,7 3,05 25-30 (2,5-3,0) 4 310-320 182-188 Натриевый сорбент представляет собой гранулы неправильной формы светло-серого цвета с голубым или коричневым оттенком ("Меди") или серовато-коричневого цвета (фирмы "Дрегерверк"). Рис 4.4. Регенеративный патрон фирмы "Медицинтехник" (Германия 1 — корпус — штуцер входной 3, 4 — гофрированные сетки соответственно с низкими и высокими гофрами; 5 — поглотитель 6 — плоская сетка — штуцер выходной 1 2 3 4 5 6 7 oben “MEDI” 9x18-28 Регенеративный патрон "Меди" 9x18-28 предназначен для противогазов с временем защитного действия 4 ч (или имеющих запас кислорода в баллоне 400 л, цифры 9x18-28 в маркировке патрона означают, что патрон имеет овальное поперечное сечение с осями размером 9 и 18 см и длину 18 см. Патрон (рис. 4.3) представляет собой металлический корпус с размещенными в нем 46 проволочными сетками. Часть сеток имеют гофры-канавки, параллельные малой оси овала, остальные сетки плоские. Плоские сетки располагаются после каждой гофрированной или группы гофрированных сеток. Сорбент помещен между гофрами сеток и образует в патроне 25 элементарных слоев. В нерабочем положении входной и выходной штуцеры патрона герметично закрыты заглушками с пломбами во избежание проникновения внутрь окружающего влажного воздуха. Регенеративный патрон фирмы "Дрегерверк" отличается числом слоев поглотителя (в нем их 16) и конфигурацией сеток. Все сетки имеют гофры большой глубины, которые расположены под острым углом по отношению к большой оси овала. Гофры каждой последующей сетки являются как бы зеркальным отображением их в предыдущей сетке, в связи с чем гофры всего пакета сеток образуют букву X. Всего в патроне расположено гофрированных и плоских сеток. Основное рабочее положение в КИП всех типов щелочных патронов горизонтальное. Такое положение патрона исключает попадание некоторого количества жидкой щелочи в зону входного и выходного штуцеров. При работе патрона зерна сорбента оплывают, могут слипаться друг с другом и образовывать конгломераты, в связи с чем повышается сопротивление патрона потоку воздуха. Работа патронов с длительными перерывами не допускается из-за кристаллизации отработанного поглотителя при охлаждении патрона. Основное преимущество щелочного сорбента перед известковым заключается в создании более благоприятных температурно-влажностных параметров воздуха, выходящего из патрона. Гидроксид натрия является хорошим осушителем, благодаря чему в патроне происходит осушение выдыхаемого воздуха, очень интенсивное вначале работы и уменьшающееся по мере отработки сорбента. Регенеративные патроны со щелочным поглотителем менее чувствительны к понижению температуры окружающей среды, чем патроны с известковым поглотителем, ив условиях отрицательной температуры в меньшей степени снижают свою сорбционную способность 125 4.3. Требования, предъявляемые к малолитражным баллонам кислородных изолирующих противогазов Малолитражный баллон является емкостью для хранения запаса кислорода в газообразном состоянии, он состоит из самого баллона и вентиля. Технические характеристики баллонов приведены в табл. 4.5, Таблица Вместимость баллона, л Наименование параметров 0,4 0,7 1,0 1,3 2,0 Условный запас кислорода в баллоне, л 80 140 200 260 400 111 194 277 361 555 77 136 194 252 Фактическое количество кислорода в баллоне при температуре 20 С вес в граммах л (СУ) л (НУ) 83 146 208 270 416 70 70 89 89 108 165 255 245 300 Размеры баллонов из легированой стали, мм диаметр длина толщина стенки 1,9 1,9 2,5 2,5 3,6 Масса баллонов из легированой стали, кг 0,7 1,0 1,6 1,9 3,1 Таблица Свойства материала Марки баллонов и материала в, МПа х, % Толщина стенки, мм Масса, кг Удельный запас кислорода, л/кг Баллон, углеродистая сталь 650 15 4,4 4,7 85 Баллон, легированая сталь 900 10,0 3,0 3,1 129 Баллон, сталь 30 ХМА, при Р = 25 МПа (250 кгс/см 2 ) 1050 10,0 3,2 3,0 167 Баллон, сталь 20 ХН ФА 1300 8,0 2,4 2,5 160 Баллон из легированной стали со стеклопластиковой оплеткой 1400 – – 1,5 267 Условный запас кислорода определяется умножением вместимости баллона (л) на рабочее давление (кгс/см 2 ). В таблице приведены также фактические величины запаса кислорода, несколько отличающиеся от условных, поскольку при давлении в 20 МПа проявляется сжимаемость кислорода как реального газа. По фактическому запасу кислорода производят расчет его баланса при разработке и испытании противогазов. Кислородный баллон закрепляется в корпусе противогаза при помощи гибкого хомута с замком. На верхней сферической части около горловины баллона отчетливо наносятся клеймением следующие данные (рис. товарный знак завода-изготовителя; номер баллона; дата (месяц и год) изготовления и год следующего освидетельствования рабочее давление (Р, МПа (кгс/см 2 ); пробное гидравлическое давление (П, МПа (кгс/см 2 ); емкость баллона номинальная (Ел фактический вес порожнего баллона (В, кг; клеймо ОТК завода-изготовителя круглой формы диаметром мм. Место на баллоне, где приведены эти данные, покрывают бесцветным лаком и обводят отличительной краской в виде рамки. Остальную поверхность баллона окрашивают в голубой цвет и наносят черной краской надпись "Кислород". Принимаемые на зарядку кислородные баллоны должны иметь остаточное давление кислорода не менее 50 кПа (0,5 кгс/см 2 ). Для сохранения чистоты кислорода при последующем наполнении баллонов на практике обычно оставляют давление в них не менее 1 МПа (10 кгс/см 2 ). Перед первым наполнением баллона медицинским кислородом необходимо выпустить в атмосферу оставшийся газ и промыть баллон. Для этого наполняют баллон кислородом под давлением не ниже 1,0 МПа (10 кгс/см 2 ) и затем выпускают газ в атмосферу. Гарантийный срок хранения кислорода в баллоне составляет 12 месяцев со дня его наполнения (изготовления. По истечении гарантийного срока хранения кислорода перед использованием он должен быть проверен. При выпуске кислорода из баллона необходимо соблюдать следующие меры безопасности. Объем помещения должен быть не менее 30 м 2 Скорость истечения кислорода должна быть такой, чтобы вентиль не обмерзал. Перед выходным отверстием штуцера вентиля должно быть свободное пространство не менее 2 мВ помещении не должно быть открытого огня, нагревательных приборов с открытой спиралью и легковоспламеняющихся веществ. Кислородные малолитражные баллоны заполняют кислородом обычно до давления 22 МПа стем, чтобы после их охлаждения давление составило в баллоне 20 МПа (200 кгс/см 2 ). Зависимость давления кислорода в баллоне от температуры окружающего воздуха приведена в табл. Таблица Температура окружающей среды, С -50 -40 -30 -20 -10 0 +10 +20 +30 +40 Давление кислорода в баллоне, кгс/см 2 123 135 146 158 169 179 190 200 210 220 Допускается отклонение давления от указанных значений не более чем на 1,0 МПа (10 кгс/см 2 ). Запорный вентиль баллона типа КВМ-200А (рис. 4.6) с малым крутящим моментом состоит из корпуса 5 и запорного механизма. В нижней Рис. Баллон с вентилем тз №2473 Р ПЕ М отк КИСЛОРОД части корпус 5 имеет конусный хвостовик с резьбой для ввертывания в горловину баллона ибо- ковой штуцер с правой резьбой для присоединения к тройнику кислородоподающего механизма (резьба боковых штуцеров для горючих газов всегда левая). Все вентили должны быть снабжены заглушками 7, плотно навертывающимися на боковые штуцера. |