Адсорбция газообразных примесей производится с помощью различных пористых активных веществ: активного угля, силикагеля, бокситов и др. Вредные примеси адсорбируются на поверхности поглотителя, а после его насыщения отгоняются продувкой горячим воздухом, газом или перегретым паром.
Некоторые содержащиеся в газах вредные газообразные примеси могут быть каталитически превращены в др., легкоулавливаемые, вещества; иногда превращение и улавливание совмещаются в одном процессе. Так производится, например, очистка газов от органических соединений серы (сероуглерода, сероокиси углерода, тиофена, меркаптанов); соединения эти при 300-400 °С в присутствии водорода или водяного пара превращаются на катализаторах в сероводород, который затем извлекается из газа и может быть разложен с утилизацией серы.
Лит.:Гордон Г. М., Пейсахов И. Л., Пылеулавливание и очистка газов, 2 изд., М., 1968; Ужов В. Н., Очистка промышленных газов электрофильтрами, 2 изд., М., 1967; Коуль А. Л., Ризенфельд Ф. С., Очистка газа, пер. с англ., М., 1968; Очистка от серы коксовального и других горючих газов, 2 изд., М., 1960.
А. П. Андрианов.
Газов разделение
Га'зов разделе'ние,разделение газовых смесей на их индивидуальные компоненты (или фракции). Г. р. обычно предшествует осушка и очистка газовых смесей от вредных примесей (например, окислов азота, образующих с непредельными углеводородами взрывоопасные соединения; каталитических ядов, препятствующих химической переработке газов; сероводорода, паров воды, некоторых углеводородов, вызывающих коррозию оборудования или затвердевающих в аппаратуре при низких температурах).
Основные методы Г. р.: ректификация ожиженных при глубоком охлаждении газов, абсорбция и адсорбция, фракционированная конденсация.
Г. р. широко применяют при разделении воздуха и газообразных углеводородов. Новыми направлениями в технике Г. р. являются хроматография,экстрактивная и азеотропная дистилляция, применение молекулярных сит,газовых центрифуг.
Лит.:Фастовский В. Г., Разделение газовых смесей, М. - Л., 1947; Соколов В. А., Новые методы разделения лёгких углеводородов, М., 1961; Разделение и анализ углеводородных газов, сб. статей, М., 1963: Мюллер Г., Гнаук Г., Газы высокой чистоты, пер. с нем., М., 1968; Юкельсон И. И., Технология основного органического синтеза, М., 1968.
Я. М. Брайнес.
Газовая гангрена
Га'зовая гангре'на,газовая флегмона, злокачественный отёк, антонов огонь, тяжелейшее острое инфекционное заболевание, вызываемое рядом микробов-клостридий (Cl. perfringens, Cl. septicum, Cl. oede-matiens, Cl. histolyticum), развивающихся без доступа кислорода ( анаэробная инфекция ) .Возникает в глубоких рваных, размозженных обширных ранах с карманами и углублениями при нарушении местного кровообращения. Особенно часто встречается в военное время, почти исключительно на конечностях (обычно на нижних). Поражает все мягкие ткани, но главным образом жировую клетчатку и мышцы. При Г. г. классические признаки воспаления отсутствуют. Процесс характеризуется прогрессирующим отёком, газообразованием в тканях, общим тяжёлым состоянием, омертвением тканей организма, вызванным отравлением специфическими токсинами возбудителей болезни, а также продуктами распада тканей. Инкубационный период 3-5 сут.Пораженная конечность быстро увеличивается в объёме. В соответствии с местными изменениями в течении процесса различают 2 фазы: образование отёка и развитие Г. г. с образованием газа в погибающих тканях (отёк - реакция тканей на воздействие токсинов, газ - результат разложения токсинами мышечного гликогена и белков).
На месте Г. г. появляется сильная распирающая боль в ране, отёк; кожа вначале бледная, затем покрывается бурыми, бронзовыми или синими пятнами, на ощупь - холодная. При эмфизематозной классической форме газообразование преобладает над отёком. Рана сухая, при надавливании из неё выделяются пузырьки газа; мышцы вначале имеют вид варёного мяса, затем становятся тёмными с зеленоватым оттенком; клетчатка окрашивается в грязно-серый цвет. При отёчной (токсической) форме ткани имеют вид студня; из раны выделяется кровянисто-серозная жидкость; газа в тканях мало.
Встречаются смешанная и др. нетипичные формы Г. г. При этих формах общее состояние больного быстро ухудшается, нарастают явления интоксикации продуктами жизнедеятельности микробов и распада погибших тканей. Температура повышается до 39-40 °С, пульс учащён (130-150 ударов в мин) ,артериальное давление снижено (80 мм рт. ст.и ниже), дыхание учащённое. У больного наступают общее возбуждение или угнетение, бессонница; сознание обычно сохранено. Лечение: экстренная операция, серотерапия, антибиотики, переливание крови. Профилактика: ранняя обработка раны, антигангренозная сыворотка.
П. Б. Ависов.
Газовая горелка
Га'зовая горе'лка,устройство для смешения воздуха (кислорода) с газообразным топливом с целью подачи смеси к выходному отверстию и сжигания её здесь с образованием устойчивого фронта горения (факела).
С появлением Г. г., изобретённой в 1855 немецким химиком Р. Бунзеном,потребление горючих газов резко возросло вначале для освещения улиц городов, а затем и для др. целей. Многоотраслевой характер применения Г. г. обусловил многообразие конструкций и принципов их устройства. Различают Г. г. диффузионные, инжекционные, двухпроводные, комбинированные и газотурбинные. По величине давления газа, подаваемого в Г. г., различают горелки низкого [до 5 кн/м 2(0,05 кгс/см 2) ],среднего [5-300 кн/м 2(0,05-3,0 кгс/см 2)] и высокого [св. 300 кн/м 2(3.0 кгс {см 2]давления. В зависимости от метода сжигания газа Г. г. бывают факельными (частичное и незавершённое смешение газа с воздухом) и бесфакельными (полное предварительное смешение).
Основные элементы Г. г.: смеситель и горелочная насадка со стабилизирующим устройством. В зависимости от назначения и условий эксплуатации Г. г. её элементы имеют различное конструктивное исполнение.
В диффузионных Г. г. в камеру сжигания подводится газ и воздух. Смешение газа и воздуха происходит в камере горения. Большинство диффузионных Г. г. монтируют на стенках топки или печи. В котлах получили распространение т. н. подовые Г. г., которые размещаются внутри топки, в нижней её части. Подовая Г. г. состоит из одной или нескольких газораспределительных труб, в которых просверлены отверстия. Труба с отверстиями устанавливается на колосниковой решётке или поду топки в щелевом канале, выложенным из огнеупорного кирпича. Через огнеупорный щелевой канал поступает требуемое количество воздуха. При таком устройстве горение струек газа, выходящих из отверстий в трубе, начинается в огнеупорном канале и заканчивается в топочном объёме. Подовые горелки создают малое сопротивление прохождению газа, поэтому они могут работать без принудит, дутья. Диффузионные Г. г. характеризуются более равномерной температурой по длине факела. Однако эти Г. г. требуют повышенного коэффициента избытка воздуха (по сравнению с инжекц.), создают более низкие тепловые напряжения топочного объёма и худшие условия для догорания газа в хвостовой части факела, что может приводить к неполному сгоранию газа.
Диффузионные Г. г. применяют в промышленных печах и котлах, где требуется равномерная температура по длине факела. В некоторых процессах диффузионные Г. г. незаменимы. Например, в стекловаренных, мартеновских и др. печах, когда идущий на горение воздух подогревается до температур, превышающих температуру воспламенения горючего газа с воздухом. Успешно применяются диффузионные Г. г. и в некоторых водогрейных котлах.
В инжекционных горелках воздух для горения засасывается (инжектируется) за счёт энергии струи газа и их взаимное смешение происходит внутри корпуса горелки. Иногда в иижекционных Г. г. подсасывание необходимого количества горючего газа, давление которого близко к атмосферному, осуществляется энергией струи воздуха. В горелках полного смешения (с газом перемешивается весь необходимый для горения воздух), работающих на газе среднего давления, образуется короткий факел пламени, а горение завершается в минимальном топочном объёме. В инжекционные Г. г. частичного смешения поступает только часть (40-60%) требующегося для горения воздуха (т. н. первичный воздух), который и смешивается с газом. Остальное количество воздуха (т. н. вторичный воздух) поступает к факелу пламени из атмосферы за счёт инжектирующего действия газо-воздушных струй и разрежения в топках. В отличие от инжекционных Г. г. среднего давления, в горелках низкого давления образуется однородная газо-воздушная смесь с содержанием газа больше верхнего предела воспламенения; эти Г. г. устойчивы в работе и имеют широкий диапазон тепловой нагрузки.
Для устойчивого горения газо-воздушной смеси в инжекционных Г. г. среднего и высокого давления применяют стабилизаторы: дополнительные поджигающие факелы вокруг основного потока (горелки с кольцевым стабилизатором), керамические туннели, внутри которых происходит горение газо-воздушной смеси, и пластинчатые стабилизаторы, создающие завихрение на пути потока.
В топках значительных размеров инжекционные Г. г. собирают в блоки из 2 и более горелок.
Широкое применение получили инжекционные Г. г. инфракрасного излучения (т. н. беспламенные горелки), в которых основное количество получаемого при горении тепла передаётся излучением, т.к. газ сгорает на излучающей поверхности тонким слоем, без видимого факела. Излучающей поверхностью служат керамические насадки или металлические сетки. Эти горелки применяют для обогрева помещений с большой кратностью обмена воздуха (спортивные залы, торговые помещения, теплицы и др.), для сушки окрашенных поверхностей (тканей, бумаги и др.), разогрева мёрзлого грунта и сыпучих материалов, в промышленных печах. Для равномерного нагрева больших поверхностей (печей нефтеперерабатывающих заводов и др. промышленных печей) применяют т. н. панельные инжекционные излучающие горелки ( рис. 1 ). В этих горелках газо-воздушная смесь из смесителя попадает в общий короб, а далее по трубкам смесь распределяется по отдельным туннелям, в которых и происходит её сгорание. Панельные горелки имеют малые габариты и широкий диапазон регулирования, мало чувствительны к противодавлению в топочной камере.
Широкое распространение получили двухпроводные горелки (с принудительной подачей воздуха), в которых необходимый для горения воздух подаётся вентилятором. Двухпроводные (т. н. дутьевые) Г. г. работают на газе низкого и среднего давления. Горелки имеют малые габариты, обладают большой производительностью при бесшумной работе; их можно применять в топочных устройствах с различной величиной противодавления и регулировать соотношение газа и воздуха. Для сокращения длины факела пламени газовый, а иногда и воздушный поток дробят на отдельные тонкие струйки, закручивают потоки газа и воздуха под углом друг к другу.
Для оперативного перехода с одного вила топлива на другой (особенно в зимние месяцы), а также для совместного сжигания различных видов топлива используют комбинированные горелки: газо-мазутные и пылегазовые. Комбинированные горелки применяют также, когда требуется создать светящееся пламя или когда на газе невозможно обеспечить нужную температуру в топке. Газо-мазутная горелка ( рис. 2 ) состоит из газовой, воздушной и жидкостной частей, обеспечивающих соответственно подвод необходимых для сжигания количества газа, воздуха и мазута. В пыле-газовой горелке для сжигания природного газа в крупных котлах электрических станций газ поступает через периферийные отверстия и направляется к центру, смешиваясь по пути с закрученным потоком воздуха. Горелка снабжена телескопическим устройством с винтовым приводом, позволяющим убирать внутрь трубу, по которой подаётся в топку воздушно-пылевая смесь при работе котлов на газовом топливе. Телескопическое устройство препятствует попаданию пыли в щели между передвижной и стационарной частями трубы.
Увеличивается применение газотурбинных горелок, в которых подача воздуха осуществляется осевым вентилятором, приводимым в движение газовой турбиной. Эти Г. г. предложены в начале 20 в. (турбогорелка Эйкарта). Под действием реактивной силы вытекающего газа турбинка, вал и вентилятор приводятся во вращение в сторону, противоположную истечению газа. Производительность горелки регулируется величиной давления поступающего газа. Газотурбинные горелки могут применяться в топках котлов. Перспективными являются высоконапорные турбинные Г. г. с самоподачей воздуха через рекуператоры и воздушные экономайзеры: газо-мазутные Г. г. большой производительности, работающие на подогретом и холодном воздухе. О применении Г. г. для сварки и резки металлов см. в ст. Газовая сварка и Кислородная резка.
Лит.:Стаскевич Н. Л., Справочное руководство по газоснабжению, Л., 1960: Михеев В. П., Газовое топливо и его сжигание, Л., 1966; Использование газа в промышленных печах, Л., 1967,
Н. И. Рябцев.
Рис. 2. Комбинированная газо-мазутная горелка: 1 - корпус горелки; 2 - камера смешения; 3 - регулятор подачи мазута.
Рис. 1. Инжекционная излучающая панельная горелка производительностью до 720 Мдж/ч(170 Мкал/ч).
Газовая динамика
Га'зовая дина'мика,раздел гидро-аэромеханики,в котором изучается движение сжимаемых газообразных и жидких сред и их взаимодействие с твёрдыми телами. Как часть физики, Г. д. связана с термодинамикой и акустикой.
Свойство сжимаемости состоит в способности вещества изменять свой первоначальный объём под действием перепада давления или при изменении температуры. Поэтому сжимаемость становится существенной лишь при больших скоростях движения среды, соизмеримых со скоростью распространения звука в этой среде и превосходящих её, когда в среде возникают большие перепады давления (см. Бернулли уравнение ) и большие градиенты температуры. Современная Г. д. изучает также течения газов при высоких температурах, сопровождающиеся химическими (диссоциация, горение и др. химические реакции) и физическими (ионизация, излучение) процессами. Изучение движения газов при таких условиях, когда газ нельзя считать сплошной средой, а необходимо рассматривать взаимодействие составляющих его молекул между собой и с твёрдыми телами, относится к области аэродинамики разреженных газов,основанной на молекулярно-кинетической теории газов. Динамика сжимаемого газа при малых скоростях движения больших воздушных масс в атмосфере составляет основу динамической метеорологии.Г. д. исторически возникла как дальнейшее развитие и обобщение аэродинамики,поэтому часто говорят о единой науке - аэрогазодинамике.
Теоретическую основу Г. д. составляет применение основных законов механики и термодинамики к движущемуся объёму сжимаемого газа. Навье - Стокса уравнения,описывающие движение вязкого сжимаемого газа, были получены в 1-й половине 19 в. Немецкий учёный Б.Риман (1860), английский - У. Ранкин (1870), французский -А. Гюгоньо (1887) исследовали распространение в газе ударных волн,которые возникают только в сжимаемых средах и движутся со скоростью, превышающей скорость распространения в них звуковых волн. Риман создал также основы теории неустановившихся движений газа, т. е. таких движений, когда параметры газового потока в каждой его точке изменяются с течением времени.
Фундаментальную роль в формировании Г. д. как самостоятельной науки сыграла опубликована в 1902 работа С. А. Чаплыгина «О газовых струях». Развитые в ней методы решения газодинамических задач получили впоследствии широкое распространение и обобщение. Плодотворный метод решения задач Г. д. предложили в 1908 нем. учёные Л. Прандтль и Т. Майер, исследовавшие частный случай течения газа с непрерывным увеличением скорости. В 1922 в работе «Опыт гидромеханики сжимаемой жидкости» советский учёный А. А. Фридман заложил основы динамической метеорологии. В 1929 нем. учёными Л. Прандтлем и А. Буземаном был разработан эффективный численно-графический метод решения широкого класса газодинамических задач, распространённый в 1934 сов. учёным Ф. И. Франклем на более сложные случаи течения газа. Эти методы широко применяются при решении задач Г. д. с помощью ЭВМ. В 1921 в СССР была создана, а в 1927 оформилась как научное учреждение газодинамическая лаборатория,деятельность которой совместно с Группой изучения реактивного движения (1932) заложила основы сов. ракетной техники.
Как самостоятельный раздел гидроаэромеханики Г. д. существует с 1930, когда рост скоростей в авиации потребовал серьёзного исследования влияния сжимаемости при изучении движения воздуха. В 1935 в Риме состоялся 1-й международный конгресс по Г. д. Интенсивное развитие Г. д. началось во время и особенно после окончания 2-й мировой войны 1939-45 в связи сшироким использованием Г. д. в технике: применение реактивной авиации, ракетного оружия, ракетных и воздушно-реактивных двигателей; полёты самолётов и снарядов со сверхзвуковыми скоростями; создание атомных бомб, взрыв которых влечёт за собой распространение сильных взрывных и ударных волн. В этот период Г. д. выдающуюся роль сыграли исследования советских учёных С. А. Христиановича, А. А. Дородницына, Л. И. Седова, Г. И. Петрова, Г. Г. Чёрного и др., немецких учёных Прандтля, Буземана, английских учёных Дж. Тейлора, Дж. Лайтхилла, американских учёных Т. Кармана, А. Ферри, У. Хейса, китайского учёного Цянь Сюэ-сэня, а также учёных др. стран.
Задачи Г. д. при проектировании разнообразных аппаратов, двигателей и газовых машин состоят в определении сил давления и трения, температуры и теплового потока в любой точке поверхности тела или канала, омываемых газом, в любой момент времени. При исследовании распространения газовых струй, взрывных и ударных волн, горения и детонации методами Г. д. определяются давление, температура и др. параметры газа во всей области распространения. Изучение поставленных техникой сложных задач превратило современную Г. д. в науку о движении произвольных смесей газов, которые могут содержать также твёрдые и жидкие частицы (например, выхлопные газы ракетных двигателей на жидком или твёрдом топливе), причём параметры, характеризующие состояние этих газов (давление, температура, плотность, электропроводность и др.), могут изменяться в широких пределах.
Для развития совресенной Г. д. характерно неразрывное сочетание теоретических методов, использования ЭВМ и постановки сложных аэродинамических и физических экспериментов. Теоретические представления, частично опирающиеся на экспериментальные данные, позволяют описать с помощью уравнений движение газовых смесей сложного состава, в том числе многофазных смесей при наличии физико-химических превращений. Методами прикладной математики разрабатываются эффективные способы решения этих уравнений на ЭВМ. Наконец, из экспериментальных данных определяются необходимые значения физических и химических характеристик, свойственных изучаемой среде и рассматриваемым процессам (коэффициент вязкости и теплопроводности, скорости химических реакций, времена релаксации и др.).
Многие задачи, поставленные современной техникой перед Г. д., пока не могут быть решены расчётно-теоретическими методами, в этих случаях широко пользуются газодинамическими экспериментами, поставленными на основе подобия теории и законов гидродинамического и аэродинамического моделирования.Газодинамические эксперименты в аэрогазодинамических лабораториях проводятся в сверхзвуковых и гиперзвуковых аэродинамических трубах,на баллистических установках, в ударных и импульсных трубах и на др. газодинамических установках специального назначения (см. также Аэродинамические измерения ) .
Законами Г. д. широко пользуются во внешней и внутренней баллистике, при изучении таких явлений, как взрыв, горение, детонация, конденсация в движущемся потоке. Прикладная Г. д., в которой обычно применяются упрощённые теоретические представления об осреднённых по поперечному сечению параметрах газового потока и основные закономерности движения, найденные экспериментальным путём, используется при расчёте компрессоров и турбин, сопел и диффузоров, ракетных двигателей, аэродинамических труб, эжекторов, газопроводов и многих др. технических устройств.
Газодинамические исследования ведутся в тех же научных учреждениях, что и исследования по аэродинамике, а результаты их публикуются в тех же научных журналах и сборниках.
Лит.:Основы газовой динамики, под ред. Г. Эммонса, пер. с англ., М., 1963; Карман Т., Сверхзвуковая аэродинамика. Принципы и приложения, пер. с англ., М., 1948; Абрамович Г. Н., Прикладная газовая динамика, 3 изд., М., 1969; Чёрный Г. Г., Течения газа с большой сверхзвуковой скоростью, М., 1959; Станюкович К. П., Неустановившиеся движения сплошной среды, М., 1955; Зельдович Я. Б., Райзер Ю. П., физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений, М., 1963.
С. Л. Вишневецкий.
Газовая печь
Га'зовая печь,промышленная печь для тепловой обработки материалов и изделий, в которой топливом служит газ.
По условиям теплообмена различают 3 группы Г. п.: высокотемпературные, среднетемпературные и низкотемпературные. В высокотемпературных Г. п. температура газов в рабочем пространстве свыше 1000 °С, теплообмен осуществляется в основном лучеиспусканием. Пример высокотемпературных Г. и. - вагранки ( рис. 1 ), мартеновские печи и печи для нагрева металла (перед прокаткой, ковкой, прессованием и т. д.). В среднетемпературных Г. п. температура в рабочем пространстве свыше 650 °С, теплообмен производится лучеиспусканием и конвекцией. Пример среднетемпературных Г. п. - т. н. термические печи ( рис. 2 ), предназначенные для нагрева изделий в целях отпуска (600-700 °С), закалки (800-1000 °С) и в некоторых случаях - нормализации (850-1100 °С). В низкотемпературных Г. п. температура в рабочем пространстве до 650 °С, теплообмен осуществляется в основном конвекцией. К низкотемпературным Г. п. относятся сушила различного назначения (например, для литейных форм и стержней, для готовой продукции после её окраски и для древесины, идущей на изготовление тары). В сушилах ( рис. 3 ) инжекционные газовые горелки располагают обычно вне зоны непосредственного воздействия на изделия и материал. Полученные продукты сгорания газа через распределительные устройства направляются в камеру сушки. Г. п. классифицируются также и по др. принципам (например, технологическому, конструктивному).
Высокие экономические показатели работы Г. п. получают при организации ступенчатого использования тепла сжигаемого газа. Так, например, продукты сгорания высокотемпературных Г. п. направляют в низкотемпературные печи или применяют для подогрева подаваемого в печь топлива.
Лит.:Михеев В. П., Газовое топливо и его сжигание, Л., 1966; Использование газа в промышленных печах, Л., 1967.
Н. И. Рябцев.
Рис. 1. Газовая вагранка с отражательной печью: 1 - под печи; 2 - шахта; 3 - футеровка шахты; 4 - газовые горелки; 5 - подвод газа.
Рис. 3. Камерное сушило для литейных форм и стержней на газовом отоплении: 1 - газовая горелка; 2 - газовые коммуникации; 3 - камера сушки; 4 - распределительное устройство; 5 - футеровка.
Рис. 2. Камерная проходная печь для нагрева заготовок: 1 - газовые коммуникации; 2 - газовая горелка; 3 - камера нагрева; 4 - огнеупорная кладка.
Газовая постоянная
Га'зовая постоя'нная,универсальная физическая постоянная R,входящая в уравнение состояния 1