3. После проверки системы под избыточным давлением следует  {257}  рукоятку «Подача кислорода в костюм» на щитке управления ДУ поставить в положение «Н» и выключить задатчик давления регулятора подачи.

Создавать избыточное давление в маске без надетого высотно-компенсирующего костюма опасно из-за возможной баротравмы легких.

Проверка работы комплекта кислородного оборудования с прибором КП-52М производится летчиком, одетым в полное высотное снаряжение.

1. При проверке работоспособности комплекта без избыточного давления необходимо:

— присоединить к прибору КП-52М гермошлем ГШ-6;

— перевести рукоятку крана «Дополн. подача» в положение «100% O₂»;

— произвести два-три глубоких вдоха и выдоха.

Если флажки указателя кислорода на ИК-52 при вдохе сходятся, а при выдохе расходятся, то комплект работает исправно.

По окончании проверки перевести рукоятку «Дополн. подача» в положение «Смесь».

2. При проверке работы вентиляционного устройства шлема ВУШ-6 следует снять гермошлем, перевести рукоятку крана КВШ-6 в положение «Вкл.». Если через гермошлем будет поступать кислород непрерывным потоком, то ВУШ-6 работает исправно.

3. При проверке работоспособности комплекта с избыточным давлением необходимо надеть заранее подогнанные герметический костюм и герметический шлем.

Проверку комплекта при избыточном давлении производить в следующем порядке:

— перевести рукоятку крана «Аварийная подача» в положение «Вкл.». Убедиться, что в системе избыточное давление не формируется. Такая проверка позволяет проверить исправность анероида регулятора избыточного давления;

— при поступлении кислорода в систему через кран аварийной подачи закрыть пальцем отверстие в регуляторе избыточного давления. Создать в гермошлеме избыточное давление, равное 1000 и 1800 мм вод. ст. по манометру М-2000.

Если при повышении давления в гермошлеме до 1000—1800 мм вод. ст. наблюдается также повышение давления в костюме, т. е. костюм плотно обжимает тело, а по манометру М-2000 наблюдается уменьшение давления при вдохе и увеличение при выдохе, то работу комплекта следует считать нормальной.

§ 11.2. ЭКСПЛУАТАЦИЯ КИСЛОРОДНОГО ОБОРУДОВАНИЯ В ПОЛЕТЕ

При выполнении высотного полета экипаж самолета должен тщательно следить по контрольно-измерительным приборам (манометрам, запасомерам, индикаторам) за работой всех элементов системы кислородного питания и принимать необходимые меры к  {258}  бесперебойному поступлению кислорода к дыхательным путям в случае отказа в работе основного контура подачи кислорода.

Давление кислорода в системе жидкого кислорода должно быть в пределах 8—10 ат, в системе газообразного кислорода высокого давления — в пределах 130—150 ат. При резком снижении давления в магистрали следует переходить на питание от парашютного кислородного прибора (включать его следует вручную).

---

После включения парашютного прибора оставаться на высоте нельзя, так как запас кислорода в нем строго ограничен (рассчитан только на время совершения прыжка). В этом случае необходимо снизиться до «высоты» в кабине 4000 м.

Флажки индикатора потока типа ИК должны расходиться и сходиться в такт с дыханием. На «высотах» в кабине от 0 до 2 км флажки индикатора могут работать недостаточно четко, так как кислород для дыхания практически не поступает и летчик дышит воздухом кабины, поступающим через автомат подсоса воздуха кислородного прибора.

При затрудненном дыхании или плохом самочувствии член экипажа обязан перейти на аварийнее питание кислородом, для чего необходимо открыть кран аварийной подачи кислорода. При этом следует помнить, что при включенной аварийной подаче запас кислорода будет расходоваться быстрее, поэтому необходимо усилить наблюдение за его расходом.

В случае пожара в кабине необходимо закрыть автомат подсоса воздуха. Переход на аварийную подачу в этом случае категорически запрещен, так как это может привести к насыщению кабины кислородом.

В полете необходимо также следить за изменением «высоты» и перепадом давления в кабине по указателю УВПД. При «высоте» в кабине 10—12 км кислородные приборы подают для дыхания чистый кислород и автоматически вступает в работу механизм избыточного давления, чем обеспечивается в случае разгерметизации кабины нормальное снабжение организма человека кислородом. Величину избыточного давления в маске (гермошлеме) необходимо контролировать по манометру типа М-1000 или М-2000. Летчик, находясь в высотно-компенсирующем костюме, на «высоте» в кабине более 12 км должен ощущать плотное обжатие тела тканью костюма.

Следует помнить, что при разгерметизации кабины время пребывания на высотах более 12 км ограничено. В этом случае необходимо уменьшить высоту полета. Время пребывания в разгерметизированной кабине на высотах более 12 км и высота, до которой необходимо снизиться, указаны в инструкциях экипажам самолетов.

{259}

Глава 12

КИСЛОРОД И ЕГО ПОЛУЧЕНИЕ

§ 12.1. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КИСЛОРОДА

Кислород — самый распространенный элемент на Земле. Он встречается как в свободном состоянии в виде газа, так и в виде соединений с другими элементами.

Кислород — прозрачный, бесцветный газ, не имеющий ни вкуса, ни запаха, обладает необычной химической активностью, вступает энергично в реакцию со всеми элементами, за исключением «редких» газов (аргон, неон, ксенон, криптон) и благородных металлов (платина, золото).

Плотность газообразного кислорода при температуре 0°С и давлении 760 мм рт. ст. составляет ρ_O2 = 1,429 кг/м³.

Удельная теплоемкость газообразного кислорода при температуре 0°С и давлении 760 мм рт. ст. равна с_р = 0,218 · 4,1868 · 10³ дж/кг · град.

---

Теплопроводность кислорода равна λ = 0,56 · 4,1868 · 10^–4 дж/см · сек · град

Газовая постоянная кислорода принимается равной R_O2 = 26,5 м/град.

Кислород растворим в воде: в 100 объемах воды при температуре 0°С растворяется около 5 объемов кислорода, при температуре 20°С — около 3 объемов кислорода.

Газообразный кислород при обычных температурах независимо от давления, под которым он находится, не может перейти в жидкое состояние. Кислород начинает переходить в жидкое состояние только при критической температуре и критическом давлении.

Критическая температура для кислорода T_кр = –118,82°С.

Критическое давление для кислорода Р_кр = 49,71 · 9,8 · 10⁴ н/м².  {260} 

Критическая плотность ρ_кр = 0,43 г/см³.

Жидкий кислород представляет собой голубоватую жидкость с плотностью при температуре кипения ρ = 1,132 кг/л.

Температура кипения кислорода при нормальном атмосферном давлении Т_кип = –182,97°С.

Теплоемкость жидкого кислорода при температуре от –200 до –183°С равна с_р = 0,406 · 4,1868 · 10³ дж/кг · град.

Диэлектрическая постоянная жидкого кислорода в диапазоне температур от –188 до –158°С равна ε = 1,5–1,3.

Скрытая теплота испарения жидкого кислорода при атмосферном давлении составляет q = 51 · 4,1868 · 10³ дж/град.

При испарении 1 кг жидкого кислорода образуется примерно 800 л газообразного кислорода давлением 760 мм рт. ст. и температурой 0°С. Для превращения 1 кг жидкого кислорода в газообразное состояние с подогревом от –183 до +20°С необходимо подвести около 95 · 4,1868 · 10³ дж тепла. Жидкий кислород обладает чрезвычайно сильными окислительными свойствами. Жидкий кислород, попадая на кожу, вызывает тяжелые ожоги. Для безопасности эксплуатации оборудования с кислородом необходимо тщательно следить за тем, чтобы кислород не входил в соприкосновение с легковоспламеняющимися и горючими веществами.

§ 12.2. ПОЛУЧЕНИЕ КИСЛОРОДА

Практика показала, что наиболее экономичным методом получения кислорода в больших количествах является метод, использующий в качестве исходного продукта для кислорода атмосферный воздух.

Для получения кислорода из атмосферного воздуха необходимы очень низкие температуры, вследствие чего этот способ получил название способа глубокого охлаждения. При глубоком охлаждении температура атмосферного воздуха снижается до –175÷–200°С, при этом происходит сжижение воздуха. Так как температуры кипения кислорода (–182,97°С) и азота (–195,8°С) различны, то воздух из газообразного состояния в жидкое переходит не сразу. В первую очередь конденсируется кислород, как имеющий более высокую температуру, а затем конденсируется азот. При нормальном атмосферном давлении первые капли жидкого воздуха появляются при температуре –192°С.

Получение кислорода из жидкого воздуха обеспечивается методом ректификации, т. е. методом испарения азота с обогащением остальной части жидкого воздуха кислородом.

---

Метод ректификации основан на различных фиксированных температурах кипения кислорода и азота. При испарении жидкого воздуха в первую очередь испаряется газ с более низкой  {261}  температурой кипения, т. е. азот (–195,8°С), поэтому пары кипящего жидкого воздуха будут всегда содержать азота больше, чем его содержится в кипящей жидкости. По мере испарения азота из жидкого воздуха, оставшаяся жидкость будет обогащаться кислородом.

Рис. 12.1. Принципиальная схема холодильной установки с применением детандера высокого давления: 1 — компрессор; 2 — холодильник: 3 — поршневой детандер; 4 — дроссель: 5 — сборник; 6 — теплообменник

Многократное повторение процесса испарения жидкого воздуха продолжается до тех пор, пока не получится жидкость, состоящая почти из чистого кислорода, и пар, состоящий почти из чистого азота. В этом и заключается сущность ректификации.

Глубокое охлаждение предполагает два принципа сжижения воздуха: метод дросселирования и метод адиабатического расширения воздуха с отдачей внешней работы.

Метод дросселирования находит применение только в маломощных кислороддобывающих установках. Большинство кислороддобывающих установок, имеющихся в частях ВВС, используют метод охлаждения воздуха с отдачей внешней работы.

Машины, обеспечивающие адиабатическое расширение воздуха, в практике получили название детандеров. В холодильных установках глубокого охлаждения воздуха нашли применение детандеры высокого давления до 200 ат и детандеры низкого давления до 7 ат. На рис. 12.1 приведена принципиальная схема холодильной установки с применением детандера высокого давления. Воздух сжимается в компрессоре 1 до давления 180—200 ат, охлаждается в змеевике водяного холодильника 2 до температуры, близкой к окружающей, и разделяется на два потока. Одна часть воздуха в количестве 50—60% отводится в цилиндр поршневого детандера 3, нагруженного компрессором 1. Поступивший в детандер воздух совершает механическую работу, в результате температура воздуха понижается. Затем охлажденный воздух направляется в теплообменник 6, где он выполняет роль хладагента. Другая часть воздуха, охлажденная в теплообменнике 6, направляется к дросселю 4. При прохождении воздуха через дроссель 4 часть его превращается в жидкое состояние. Жидкий воздух накапливается в сборнике 5, а оставшаяся газообразная часть воздуха охлаждает встречный поток воздуха в теплообменнике 6 и уходит в атмосферу.  {262} 

На рисунке 12.2 изображена принципиальная схема холодильной установки с турбодетандером. Применение турбодетандера, имеющего большой коэффициент полезного действия, позволило уменьшить рабочее давление. Воздух сжимается в турбокомпрессоре 1 до давления 6—7 ат, проходит испаритель 2. После испарителя около 95% общего количества воздуха направляется к турбодетандеру 6, где, совершив работу на лопатках ротора турбины, расширяется до давления 1 ат и охлаждается до температуры,

---

Рис. 12.2. Принципиальная схема холодильной установки с турбодетандером: 1 — турбокомпрессор; 2 — испаритель; 3 — конденсатор; 4 — дроссель; 5 — вентиль; 6 — турбодетандер

близкой к конденсации. Выйдя из детандера, воздух направляется в трубки конденсатора 3, где передает часть своего холода находящимся в межтрубном пространстве конденсатора остальным 5% сжатого воздуха.

Несжиженные пары воздуха вместе с парами воздуха из турбодетандера устремляются через трубки верхней части конденсатора к испарителю 2. Жидкий воздух из межтрубного пространства переводится через дроссель 4 в нижнюю часть конденсатора. При этом около 1% воздуха вновь испаряется, а остальная часть, охладившись еще больше, сливается через вентиль 5 в сосуды для хранения.

Ректификация жидкого воздуха осуществляется в разделительных аппаратах (колонках). На рис. 12.3 дана принципиальная схема одинарной ректификационной колонки. В нижней части колонки находится сборник-испаритель 1 с помещенным в нем змеевиком 6. Над сборником-испарителем находится цилиндрическая часть колонки, разделенная рядом сетчатых перегородок 2 (тарелок). Сжатый охлажденный газообразный воздух проходит по змеевику 6, расположенному в сборнике жидкого кислорода. В змеевике воздух конденсируется и подводится к дросселю 4, где давление его снижается до 0,6 ат. После дросселя жидкий воздух поступает на орошение тарелок (перегородок 2). Жидкий воздух стекает вниз. Навстречу ему поднимаются пары, состоящие из смеси азота и кислорода.

Пары, соприкасаясь на поверхности тарелок с жидкостью, отдают ей свой кислород, который конденсируется при более высокой температуре, чем азот, а сами обогащаются азотом.

В результате этого процесса наверху колонки собираются пары, состоящие на 90—93% из азота, а внизу — жидкость, содержащая почти чистый кислород, который по трубке 5 отводится в сосуды для хранения. Непрерывное испарение кислорода вследствие  {263}  поглощения тепла воздуха в змеевике 6 поддерживает процесс ректификации. Аппарат одинарной ректификации неэкономичен. Практически потеря кислорода в одинарной колонке равна 7—8%. Более полно кислород может использоваться в аппаратах двойной ректификации.

Рис. 12.3. Принципиальная схема одинарной ректификационной колонки: 1 — сборник-испаритель; 2 — сетчатые перегородки (тарелки); 3 — колонка; 4 — дроссель; 5 — трубка с вентилем; 6 — змеевик

Для добычи жидкого и газообразного кислорода в частях ВВС применяются автомобильные кислороддобывающие станции (АКДС) и кислороддобывающие заводы-поезда ЖКДЗ-1. Газообразный кислород получается из жидкого путем газификации его в специальных аппаратах. В основу работы этих станций положен метод глубокого охлаждения воздуха с последующей его ректификацией. Современные кислороддобывающие станции имеют разделительные аппараты двойной ректификации, благодаря чему потери кислорода не превышают 3—6%. Основные технические данные современных отечественных кислороддобывающих станций приведены в табл. 12.1.

---

Смотрите также файлы

• 149835_kestelman_v_n_fedorov_a_v_mehanizmy_upravleniya_samoletom.pdf

• Bezopasnost_vzleta_v_uslovijah_obledenenija.pdf

• dorfman_pogovorim_o_shassi.pdf

• Панель_3.pdf

• Панель_3-1.pdf