الغازات الصناعية

تقوم الغازات الصناعية بتأدية وظائف متعددة واساسية بالنسبة للاقتصاد . بعضها مواد خام لتصنيع مواد كيميائية اخرى. ويصح هذا خصوصا بالنسبة للأكسجين ، والنتروجين ، والهيدروجين . يعمل النتروجين على حفظ نكهة المواد الغذائية المعلبة عن طريق تخفيف التأثير الكيميائي الذي يؤدي الى افساد الدهون المعلبة ، وتشكل بعض الغازات ادوية اساسية ، كالأكسجين ، والهليوم . ولكن كثيرا من هذه الغازات سواء السائلة او الصلبة تستخدم بشكل شائع للتبريد ، عن طريق امتصاص الحرارة اثناء التبخر ، او انجاز العمل ، او بالانصهار . وكان النموذجان البارزان في العقود الماضية هما ثاني اكسيد الكربون السائل والجليد الجاف ، وبالمقابل نشأ مع التوسع الحديث للصناعة فرع هندسي اطلقت عليه تسمية . تتعلق هذه العبارة المطاطة المربكة بإحداث واستخدام البرودة المفرطة دون - 100 مئوية . واستخدمت هذه العبارة على نطاق واسع خلال العقد الماضي وتجسدت باستخدام الهيدروجين ، والاكسجين ، والفلور السائلة في الصواريخ لأغراض عسكرية وفي المقذوفات الفضائية .

‏ونجحت التقنيات الحديثة المولدة للبرودة ، فانقصت تكاليف الإسالة ، وحسنت وبسطت معدات تخزين السوائل والغازات الباردة جدا ومعالجتها ونقلها. تظهر الفائدة الاقتصادية لاستخدام السوائل المولدة للبرودة عندما ندرك ان اسطوانة تزن 113 ‏كغ تحتوي على 169 كغ من الاكسجين السائل ( يكافئ 126 م3 من الاكسجين الغازي عند درجة الحرارة والضغط الطبيعيين ) . وتحتوي 18 اسطوانة صغيرة من الاكسجين الغازي على اجمالي قدر 166 ‏كغ من غاز الاكسجين بضغط 15 ‏ MPa ، لكنها تزن 1090 ‏كغ . تختزن السوائل المولدة للبرودة وتنقل في صهاريج او في شاحنات صهريجية كبيرة تبنى على مبدأ قارورة التفريغ ذات الجدران المتعددة ( ديووار Dewar) . وقد بلغت قيمة الغازات المولدة للبرودة ، الاكسجين والنتروجين والهليوم والهيدروجين ( التجاري فقط ) مقدار 1250 مليونا من الدولارات عام 1980 ، منها 500 ‏مليونا للأكسجين ، و 450 ‏مليونا للنتروجين ، و 110 مليوناً للهيدروجين .

‏تسبب درجات الحرارة القرّية او المفرطة البرودة هذه تبدلات اساسية في خواص المواد . تستخدم المواد القرّية لدفع الصواريخ ، وفي الاجهزة البصرية الضوئية التي تعمل بالأشعة تحت الحمراء ، والمعالجة الالكترونية للمعلومات ، بالإضافة الى تطبيقات حديثة في المغنطيسيات والضخ التفريغي العالي . وتستخدم المواد القرية في الحقل الكيميائي ، بصورة رئيسية لتصنيع النتروجين من اجل انتاج الامونيا والتعدين ، حيث يساعد استخدام الهيدروجين على تسريع ( بمقدار 25 ‏% او اكثر ) انتاج الفولاذ في افران المجمرة المكشوفة ، والمحولات ، وحتى في الافران العالية للحديد الغفل .

‏طبقت في تصنيع السوائل القرية ، وعلى مدى فترة طويلة ، المبادئ الاساسية التالية ، كما تطبق حاليا على نطاق واسع على الهواء ومقوماته :

‏1- ضغط البخار وإسالته اذا كان دون الدرجة الحرجة لحرارة الغاز المعني .

2- ‏تبادل الحرارة في المبادلات الحرارية ، كما في وحدات الانابيب المزدوجة في التبريد .

3- تبريد الغازات وضغطها عن طريق تركها تنجز مهمتها في المحركات او العنفات التمددية .

4- تبريد السوائل بالتبخير .

5- ‏فصل الغازات عن طريق الفرق في ضغط البخار عند نقطة غليان المزيج السائل .

6- ‏ازالة المواد الملوثة عن طريق الامتزاز ، او تجميد السطوح ، او تجميد يتبعه ترشيح السائل القري ، او بالغسل بسائل مناسب .