Sıvı hava

Sıvılaştırılmış Havanın Türleri

Sıvılaştırılmış hava, çok düşük bir sıcaklığa soğutulana kadar sıvı hale gelen, çoğunlukla azot ve oksijenden oluşan bir gaz karışımıdır. Sıvılaştırılmış hava endüstrisi, havayı sıvı halde tutmak için birçok yöntem kullanır. Bunlar, havayı aşırı düşük sıcaklıklarda tutmak için özel ekipman kullanan kriyojenik, termos yalıtımlı tanklar kullanan soğutulmuş depolama ve havayı yüksek basınç altında güçlü kaplarda tutan yüksek basınçlı depolama gibi yöntemleri içerir.

Sıvılaştırılmış havanın iki ana türü vardır: sıvı hava ve kriyojenik hava. Sıvı hava, sıvı hale gelene kadar sıkıştırılır ve soğutulur. Daha sonra vakum yalıtımlı şişelerde depolanır. Öte yandan sıvı azot, kriyojenik damıtma adı verilen özel makineler kullanılarak atmosferden sıvının ayrıştırılmasıyla yapılır. Her iki sıvı da tıbbi malzemeleri soğuk tutmak veya çok düşük sıcaklıkların gerekli olduğu endüstriyel tesislerde kullanmak gibi benzer amaçlar için kullanılabilir.

Farklı sıvılaştırılmış hava türleri şunlardır:

• Çevresel sıvı hava: Bu tür, enerjiyi ve taşımayı daha temiz hale getirerek çevreyi temiz tutmaya yardımcı olur. Araçların daha temiz enerjiyle çalışmasına yardımcı olur. Karbondioksit yakalarken enerjiyi güce dönüştüren makineler de bunu kullanır. Bu sıvı havanın kullanımı, hava kirliliğini azaltarak ozon tabakasını korur, gazlar atmosferde daha az ısı hapseder ve hem binaların içinde hem de dışında hava temizlenir. Dolayısıyla bu hava, enerjinin kullanımını iyileştirerek ve havaya karbondioksit salmayan makineler ve araçlar yaratarak iklim değişikliğini hafifletmeye yardımcı olur.
• Endüstriyel sıvı hava: Endüstriyel sıvı hava büyük ölçekte üretilir. Endüstriyel sıvı hava büyük tanklarda depolanır ve çelik üretimi veya hastaneler gibi bu gazlara ihtiyaç duyan sektörler için azot, oksijen ve argon sağlayarak gazları soğutur, sıkıştırır ve havadan ayırır. Sıvı havanın büyük ölçekli üretimi ve depolanması, endüstrilerin onu yakıt enerjisi olarak kullanmasını sağlar.
• Sıvı azot: Etrafımızdaki havanın çoğunu oluşturan azot gazı, çok soğuk bir sıvıya dönüşene kadar soğutulur. Sıvı azot her zaman soğuk kalır ve tıbbi tedavi için hücreleri, dokuları ve embriyoları hızla dondurmak gibi işlemlerde kullanılır. Ayrıca sıvı azotla yapılan aşırı düşük sıcaklıklarda tümörleri veya anormal dokuları yok eden kriyoterapi adı verilen bir işlemde de kullanılır. Sıvı azot, kriyoterapi sırasında her şeyi süper soğuk tutar.
• Sıvı oksijen: Hava, eşit parçalarda oksijen ve azottan oluşur, ancak bunlar özel bir makineyle ayrılabilir. Sıvı oksijen, roket motorlarında ve metal üretiminde kullanılır.
• Sıvı argon: Sıvı hava argon da sağlayabilir. Sıvı argon, kimyasal olarak reaktif olmayan bir soygazdır. Argon havadan daha ağırdır, bu nedenle sıvı tanklardan çıkan argon gazı döküldüğünde, oksijenin içeri girmesini önlemek için argon gazına ihtiyaç duyulan alanları örter. Sıvı argon, kritik bileşenlerin üretimi sırasında reaktif olmayan bir atmosferin gerekli olduğu kaynak, çelik üretimi ve yarı iletkenler ve diğer elektronik cihazların üretimi gibi birçok endüstriyel işlem için atıl bir ortam sağlar.

Sıvılaştırılmış Havanın Özellikleri ve İşlevleri

Bir sistemde sıvı havanın işlevi, belirli uygulamaya bağlıdır, ancak genel olarak enerji depolama, endüstriyel işlemler için basınçlı hava sağlama veya uzay araçlarında ve uydularda sıcaklıkları düzenleme gibi amaçlara hizmet eder.

Sıvı hava, rüzgar ve güneş enerjisi daha popüler hale geldikçe elektrik şebekelerine güç sağlamak için bir şekilde kullanılabileceğinden, büyük ölçekli enerji depolama için potansiyel göstermektedir. Aşağıdakiler, sıvılaştırılmış havanın önemli işlevlerinden ve özelliklerinden bazılarıdır:

• Enerji depolama: İyi yalıtımlı tanklardan, ortam tankından ve depolama alanından oluşan LAC sistemleri, elektrik şebekelerinden gelen fazla enerjiyi havayı sıvılaştırmak ve yalıtımlı tanklarda depolamak için kullanabilir. Bu enerjiye ihtiyaç duyulduğunda, daha önce depolanmış yüksek basınçlı, ısıtılmış hava, elektrik üretmek için bir türbini çalıştırır ve bu işlem su buharı yayarak karbon emisyonlarını en aza indirir.
• Hızlı soğutma potansiyeli: Sıvı hava, bir şeyi hızla soğutmak için kullanılabilen çok düşük bir sıcaklığa sahiptir, bu da onu alet parçaları, kriyojenik veya hızlı soğutma gerektiren uygulamalar için faydalı hale getirir. CAE, -196°C sıcaklıkta sıvı hava kullanır, bu nedenle özel depolama ve taşıma gerektirir. Bir hava ayırıcı, havayı sıkıştırarak, soğutarak ve genişleterek bir tanka ayırmadan önce sıvı hava üretir. Sıvı hava ile ilgilenen işçiler için güvenlik ekipmanı ve eğitim, gerekli diğer önlemlerdir.
• Kirleticilerin ayrıştırılması. Sıvı hava, depolama ve dağıtım borularından kirleticilerin ayrıştırılmasına da yardımcı olur, böylece solunum havası ve enstrüman havası saf kalır. Ancak, sıvı hava saflığını kaybedeceği için 48 saatten fazla depolanamaz. Kompresör istasyonunda üretildikten sonra mümkün olduğunca hızlı ve verimli bir şekilde kullanıcı konumuna getirilmelidir.
• Enerji depolama sistemleri (ESS): Uzun süreli enerji depolama (LDES) yeteneği, en değerli özelliklerinden biridir. LAC sistemleri, LDES potansiyeline sahiptir, yani gece boyunca güneş enerjisi veya rüzgar türbini gücü için düşük rüzgar koşulları gibi uzun süreli durumlarda enerji tükenmeyecek veya alternatif bir enerji kaynağı kullanmak gerekmeyecektir.

Senaryolar

Sıvılaştırılmış havanın, büyük ölçekli endüstriyel uygulamalardan küçük ölçekli araştırma amaçlarına kadar birçok kullanımı vardır. İşte bazı temel kullanım senaryoları:

• Tıbbi Uygulamalar

  Kriyojenik olan sıvılaştırılmış hava sıcaklığı, sıvı azotun yapımında ve korunmasında çok önemlidir. Sıvı azot, dokuların, kök hücrelerin ve embriyoların çok düşük sıcaklıklarda depolandığı kriyoprezervasyonda kullanılır. Ayrıca hastanelerde, atipik cilt büyümelerini ve serviks kanserlerini tedavi etmek için kullanılan bir işlem olan kriyocerrahide de çok önemlidir.

• Metal ve Cam Endüstrileri

  Sıvı haldeki hava, metal ve cam endüstrilerinde çok önemlidir. Düşük sıcaklıklara sahip olduğundan, metallerin daha az gevrek hale getirilmesi için ısıtılması ve soğutulması işlemi olan tavlamada kullanılır. Ayrıca, camın dayanıklılığını artırmak ve dayanıklılığını iyileştirmek için hızlı soğutma veya söndürme işleminde de önemli bir unsurdur. Kaynar sıvı azot, çekirdeği yumuşak tutarken cam yüzeyini sertleştiren yoğun bir sıcaklık gradyanı oluşturur. Bu işlem, cama termal şoklara karşı direnç kazandırır.

• Elektrik Üretimi

  Kriyojenik hava, enerji korunması için faydalı olabilir. Rüzgar olmadığı durumlarda teknoloji, mekanik enerji kullanarak havayı sıkıştırarak enerji depolar. Sıkıştırılmış hava, sıvılaştırılmış hava kullanılarak çok düşük sıcaklıklarda tutulur. Enerjiye ihtiyaç duyulduğunda, sıkıştırılmış hava salınır ve depolanmış mekanik enerjinin bir kısmıyla ısıtılarak güç üretilir. Bu teknoloji henüz geliştirme aşamasındadır, ancak bol ve yenilenebilir kaynakları kullanarak isteğe bağlı güç üretme potansiyeline sahiptir.

• Havacılık Uygulamaları

  Büyüyen roket motorları, kriyojenik damıtma yoluyla sıvılaştırılmış havadan elde edilen sıvı oksijen ve sıvı hidrojen gibi süper soğutulmuş yakıtlar gerektirir. Yüksek irtifalarda solunum havası da, sıvılaştırılmış gazı depolayan tanklarda sıvılaştırılmış havanın fraksiyonel ayrışmasıyla üretilebilir - havacılık endüstrisinde ve roket fırlatmasında çok önemli bir unsur.

• Kriyojenik Araştırma

  Araştırmacılar, sıvılaştırılmış havadan büyük ölçüde faydalanır. Kriyojenik araştırma merkezleri, malzemeleri çok düşük sıcaklıklarda incelemek için sıvılaştırılmış hava kullanır. Malzemelerin bu düşük sıcaklıklarda incelenmesi, bilim insanlarının özelliklerini ve davranışlarını öğrenmelerini sağlar, bu da kuantum fiziği, mühendislik ve malzeme bilimi gibi alanlardaki bilgileri ilerletmeye yardımcı olur.

• Atmosfer Çalışmaları

  Sıvılaştırılmış hava kullanılarak, bilim insanları atmosferi simüle etmek ve farklı gazların nasıl davrandığını incelemek için belirli koşullar oluşturabilirler. Bu, iklim değişikliğini anlamak ve çevreyi izlemek için yardımcı olur. Kriyojenik olan sıvı haldeki hava, düşük sıcaklıklı bir ortam oluşturarak ve koruyarak yapay uyduları ve uzay araçlarını yapmak için de kullanılabilir. Bileşenleri soğutur, böylece uzayda iyi çalışabilirler.

Sıvılaştırılmış Havanın Nasıl Seçileceği

Sıvı havanın pratik uygulamaları çeşitlidir. Bu nedenle, satın alma için sıvı hava seçerken dikkate alınması gereken bazı önemli faktörler şunlardır:

• Saflık seviyesi: Sıvı havanın saflık seviyesi, kullanılacağı uygulama veya işlemi etkiler. Uygulamaya karşılık gelen saflık seviyesini seçin. Örneğin, yüksek saflıktaki sıvılaştırılmış hava çoğunlukla gıda, ilaç veya kimya endüstrilerinde kullanılır. Ancak uygulama yüksek saflık gerektiriyorsa, düşük veya orta saflık seviyesine sahip hava yeterli olacaktır.
• Tutarlılık: Araştırma laboratuvarları gibi hassas kontrol veya belirli koşullar gerektiren uygulamalar için sıvı havanın tutarlı kalitesi ve tedariki çok önemlidir. Bu tür durumlar, kararlı özelliklere sahip hava gerektirir. Test veya deneyler için kararlı bir ortam sağlamak, kararlı özelliklere sahip hava gerektirir.
• Fraksiyon: Sıvı havanın fraksiyonu, saflık seviyesini etkilediği için dikkate alınması gereken önemli bir faktördür. Örneğin, saflık ne kadar yüksek olursa, azot fraksiyonu o kadar az olur; azot miktarı ne kadar yüksek olursa, fraksiyon o kadar yüksek olur. Bu, farklı uygulamalar için çeşitli fraksiyonların mevcut olduğu anlamına gelir.
• Depolama ve Taşıma Tesisleri: Sıvılaştırılmış hava için mevcut depolama ve taşıma tesislerini göz önünde bulundurun. Depolama tanklarının, çok fazla hava kaybetmeden havayı düşük sıcaklıkta tutmak için iyi yalıtılmış olduğundan emin olun. Sıvılaştırılmış havayı taşımak için kullanılan boruların, vanaların ve diğer ekipmanların da yalıtılmış olduğundan emin olun. Sıvılaştırılmış havanın buharlarını solumak ciddi donma yaralanmalarına neden olabilir, bu nedenle eldiven, yüz kalkanı ve güvenlik gözlüğü gibi koruyucu ekipmanlara sahip olmak önemlidir.
• Giderler: Sıvılaştırılmış havanın tüketim ve satın alma maliyeti, saflık ve fraksiyon seviyesine bağlıdır. Örneğin, saflık ne kadar yüksek olursa, azot fraksiyonu o kadar az olur; azot miktarı ne kadar yüksek olursa, fraksiyon o kadar yüksek olur. Bu, farklı uygulamalar için çeşitli fraksiyonların mevcut olduğu anlamına gelir.

Sıvılaştırılmış Hava Hakkında S&C

S1. Havanın sıvılaştırılma işlemi nedir?

C1. Öncelikle, atmosferik havanın büyük miktarları daha düşük sıcaklıklara soğutulur. Daha sonra soğutulmuş hava sıkıştırılır ve genişletilmesine izin verilir, bu da sıcaklığı daha da düşürür. Ardından, soğutulmuş ve sıkıştırılmış hava, sıvılaştırılmış gazları çıkarmak için kademeli olarak ısıtılır ve kalan hava sıvılaştırılır. Son olarak, sıvılaştırılmış hava, daha sonraki kullanım için depolama kaplarına pompalanır.

S2. Sıvılaştırılmış oksijenle birlikte hangi diğer gazlar üretilir?

C2. Hava, azot, argon, oksijen ve az miktarda diğer gazların bir karışımıdır ve sıvılaştırma işlemi sırasında ayrılır. Çoğu zaman, sıvılaştırılmış oksijenle birlikte argon ve azot üretilir, ancak iz gazlar da yapılabilir.

S3. Sıvı havadan elde edilen oksijen ile bir konsantratörden elde edilen oksijen arasındaki fark nedir?

C3. Sıvı havadan elde edilen oksijen ve bir oksijen konsantratöründen elde edilen oksijen her ikisi de safdır, ancak konsantratörün oksijen üretme yöntemi, oksijeni ve azotu ayırmak için bir moleküler elek kullanır. Bu nedenle, oksijen konsantratörlerinde daha yüksek bir azot konsantrasyonu vardır ve aynı anda yalnızca iki kişi bu odalarda oturabilir. Hastanelerde, gaz silindirlerinde ortam havası kullanılır ve aynıdır. Sıvı havadan veya oksijen tanklarından elde edilen oksijen, ambulanslarda kullanılır ve yüksek irtifa alanlarında da bulunur.

S4. Sıvılaştırılmış hava ile sıvılaştırılmış doğal gaz arasındaki fark nedir?

C4. Doğal gaz, her zaman bol miktarda bulunmayan ve daha sonra kullanım için kullanılabilir hale getirmek için sıvılaştırılması gereken hava veya gazdır. Hava toplu olarak depolanamaz; bu nedenle, sıvılaştırılması, pompalanarak ve depolama kaplarına depolanarak farklı yerlerde kullanılabilmesini sağlar.

S5. Sıvılaştırılmış oksijen ne kadar süre depolanabilir?

C5. Sıvı oksijen derhal kullanılmalı ve uzun süre depolanamaz. Bunun nedeni, bakterilerin yükselen oksijen yoluyla tanka girip belirli bir sürede kullanılması gereken oksijende çoğalabilmesidir. Ancak, en fazla 24 saate kadar saklanabilir, bu da en fazla verimlilik kaybına ve maliyete neden olur. Oksijeni kullanmadan önce tank da sterilize edilebilir.