Газопроницаемость

Газопроница'емость,свойство твёрдого тела, обусловливающее прохождение газа через тело при наличии перепада давления. В зависимости от структуры твёрдого тела и величины перепада давления различают три основных типа Г.: диффузионный поток, молекулярную эффузию, ламинарный поток.

  Диффузионный поток определяет Г. при отсутствии в твёрдом теле пор (например, Г. полимерных плёнок или покрытий). В этом случае Г. складывается из растворения газа в пограничном слое тела, диффузии его через тело и выделения газа с др. стороны тела.

  Молекулярной эффузией называют Г. через систему пор, диаметр которых мал по сравнению со средней длиной свободного пробегалмолекул газа (при давлении 10 ^-3-10 ^-4 мм рт. ст.,1 мм рт. cm.= 133,322 н/м ²) .

 Ламинарное течение газа через твёрдое тело имеет место при наличии в нём пор, диаметр которых значительно превышает l. При дальнейшем увеличении диаметра пор и переходе к крупнопористым телам (например, ткани) Г. определяется законами истечения из отверстий.

  Г. веществ характеризуют коэффициент проницаемости Р( м ⁴/сек·н,или см2/cek·am,1 см ²/сек·am= 1,02 10 ^-9 м ⁴/сек·н), объёмом газа, прошедшего за 1 секчерез единичную площадку в теле (перпендикулярную к потоку газа) при перепаде давления, равном единице. Коэффициент Рзависит от природы газа, поэтому обычно Г. веществ сравнивают по их коэффициент водородопроницаемости. Ниже приведены значения Р( см ²/сек·am) некоторых материалов при 20°С:

  Металлы................................10 ^-18- 10 ^-12

  Стекла....................................10 ^-15- 10 ^-19

  Полимеры (плёнки)..............10 ^-12- 10 ^-5

  Жидкости...............................10 ^-7- 10 ^-5

  Бумага, кожа..........................10 ^-5- 10

  Широко применяемые во всех областях производства полимерные материалы занимают по своей Г. промежуточное положение между неорганическими твёрдыми материалами и жидкостями. Значение Р(в единицах 10 ⁸ см ²/сек- am) дляполимерных материалов составляет:

  Кремнийорганический каучук.................390

  Натуральный каучук................................ 30

  Полистирол.............................................. 6,9

  Полиэтилен низкой плотности............. 5,9

  Найлон.................................................... 0,7

  Полиэтилентерефталат (лавсан)........... 0,5

  Наибольшей Г. обладают аморфные полимеры с очень гибкими молекулярными цепями, находящиеся в высокоэластическом состоянии (каучук). Кристаллические полимеры (например, полиэтилен) имеют значительно меньшую Г. Очень малой Г. обладают высокомолекулярные стеклообразные полимеры с жёсткими цепями. Объясняется это тем, что более гибкие цепи легко смещаются, пропуская молекулы диффундирующего газа.

Газоразрядные источники света

Газоразря'дные исто'чники све'та,приборы, в которых электрическая энергия преобразуется в оптическое излучение при прохождении электрического тока через газы и др. вещества (например, ртуть), находящиеся в парообразном состоянии. Исследуя дуговой разряд,рус. учёный В. В. Петров в 1802 обратил внимание на сопровождавшие его световые явления. В 1876 рус. инженером П. Н. Яблочковым была изобретена дуговая угольная лампа переменного тока, положившая начало практическому использованию электрического разряда для освещения. Создание газосветных трубок относится к 1850-1910. В 30-х гг. 20 в. начались интенсивные исследования по применению люминофоров в газосветных трубках. Исследованием, разработкой и производством Г. и. с. в СССР начиная с 30-х гг. занималась группа учёных и инженеров Физического института АН СССР, Московского электролампового завода, Всесоюзного электротехнического института. Первые образцы ртутных ламп были изготовлены в СССР в 1927, газосветных ламп - в 1928, натриевых ламп-в 1935. Люминесцентные лампы в СССР были разработаны в 1938 группой учёных и инженеров под руководством академика С. И. Вавилова.

  Г. и. с. представляет собой стеклянную, керамическую или металлическую (с прозрачным выходным окном) оболочку цилиндрической, сферической или иной формы, содержащую газ, иногда некоторое количество металла или др. вещества (например, галоидной соли) с достаточно высокой упругостью пара. В оболочку герметично вмонтированы (например, впаяны) электроды, между которыми происходит разряд. Существуют Г. и. с. с электродами, работающими в открытой атмосфере или протоке газа, например угольная дуга.

  Различают газосветные лампы, в которых излучение создаётся возбуждёнными атомами, молекулами, рекомбинирующими ионами и электронами; люминесцентные лампы, в которых источником излучения являются люминофоры, возбуждаемые излучением газового разряда; электродосветные лампы, в которых излучение создаётся электродами, разогретыми разрядом.

  В большинстве Г. и. с. используется излучение положительного столба дугового разряда (реже тлеющего разряда, напримерв газосветных трубках), в импульсных лампах - искровой разряд,переходящий в дуговой. Существуют лампы дугового разряда с низким [от 0,133 н/м ²( 10 ^-3мм рт. ст.) ],например натриевая лампа низкого давления ( рис. , a), высоким (от 0,2 до 15 ат,1 ат=98066,5 н/м ²) и сверхвысоким (от 20 до 100 ати более, например ксеноновые газоразрядные лампы ) давлением.

  Г. и. с. применяют для общего освещения, облучения, сигнализации и др. целей. В Г. и. с. для общего освещения важны высокая световая отдача, приемлемый цвет, простота и надёжность в эксплуатации. Наиболее массовыми Г. и. с. для общего освещения являются люминесцентные лампы ( рис. , б) .Световая отдача люминесцентных ламп достигает 80 лм/вт,а срок службы до 10 и более тыс. ч.Для освещения загородных автострад применяются натриевые лампы низкого давления со световой отдачей до 140 лм/вт,а для освещения улиц - ртутные лампы высокого давления с исправленной цветностью ( рис. , в) .Для специальных целей важны такие характеристики Г. и. с., как яркость и цвет (например, ксеноновые лампы сверхвысокого давления для киноаппаратуры,( рис. , г), спектральный состав и мощность (ртутно- таллиевые лампы погружного типа для промышленной фотохимии), мощность и идентичность спектрального состава излучения солнечному (ксеноновые лампы в металлической оболочке для имитаторов солнечного излучения), амплитудные и временные характеристики излучения (импульсные лампы для скоростной фотографии, стробоскопии и т. д.).

  В связи с разработкой новых высокотемпературных и химически стойких материалов для оболочек ламп и открытием технологического приёма введения в лампу излучающих элементов в виде легколетучих соединений появились новые перспективы развития и применения Г. и. с. Например, ртутная лампа с добавкой иодидов таллия, натрия и индия обладает световой отдачей до 80-95 лм/вти хорошей цветопередачей. В натриевой лампе высокого давления ( рис. , д), создание которой стало возможным благодаря применению оболочки из высокотемпературной керамики на основе окиси алюминия, световая отдача достигает 100-120 лм/вт.

  Лит.:Фабрикант В. А., Механизм излучения газового разряда, «Тр. Всесоюзного электротехнического института», 1940, в. 41; Иванов А. П., Электрические источники света, М. - Л., 1948; Рохлин Г. Н., Газоразрядные источники света, М., 1966; Фугенфиров М И., Что нужно знать о газоразрядных лампах, М., 1968.

  Г. Н. Рохлин, Г. С. Сарычев.

Газоразрядные источники света: а - натриевая лампа низкого давления; б - люминесцентная лампа; в - ртутная лампа высокого давления с исправленной цветностью; г - ксеноновая лампа сверхвысокого давления; д - натриевая лампа высокого давления с колбой из поликристаллической окиси алюминия.

Газоразрядные приборы

Газоразря'дные прибо'ры,то же, что ионные приборы.

Газораспределение

Газораспределе'ниев двигателе внутреннего сгорания, периодическое действие впускных и выпускных органов двигателя, обеспечивающее заполнение цилиндра свежим зарядом (всасывание, впуск) и удаление отработавших газов (выхлоп, выпуск). В зависимости от типа и конструкции двигателя Г. может быть клапанным, шайбовым, золотниковым (бесклапанным), щелевым и комбинированным.

  При клапанном Г. известны два основных вида расположения клапанов: в головке цилиндров - верхняя, или подвесная, система ( рис. 1 , а) и т. н. нижняя, или боковая, система (рис. 1, б). В подвесной системе клапаны приводятся в движение с помощью кулачков распределительного валика, приводимого от коленчатого вала двигателя через шестерёнчатую или цепную передачу.

  В судовых и тепловозных двигателях внутреннего сгорания ( дизелях ) в системе Г. имеются дополнительные кулачки и реверсивные устройства (см. Реверсирование ) ,позволяющие изменять направление вращения коленчатого вала.

  Шайбовое Г. осуществляется с помощью плоских вращающихся шестерён и шайб с вырезанными в них окнами. При вращении шайбы её окна совмещаются с окнами в днище и головке цилиндра, в это время осуществляется процесс Г.

  Золотниковое (бесклапанное) Г. выполняют золотники,имеющие привод от коленчатого вала двигателя.

  Щелевое Г. применяется в двухтактных двигателях. В стенках цилиндра имеются щели (окна), которые открываются и закрываются движущимся в цилиндре поршнем.

  Наиболее распространённым видом комбинированного Г. является клапанно-щелевое ( рис. 2 ), при котором выхлоп осуществляется через выпускной клапан, а всасывание - через щелевое устройство.

  Лит.см. при статьях Двигатель внутреннего сгорания и Дизель.

  Г. С. Скубачевский

Рис. 2. Комбинированное клапанно-щелевое газораспределение.

Рис. 1. Клапанное газораспределение; а - верхняя, или подвесная, система; 6 - нижняя, или боковая, система.

Газораспределительная станция

Газораспредели'тельная ста'нция,служит для понижения давления газа до уровня, необходимого по условиям его безопасного потребления.

  По назначению различают несколько типов Г. с.: станции на ответвлении магистрального газопровода (на конечном участке его ответвления к населённому пункту или промышленному объекту) производительностью от 5-10 до 300-500 тыс. м ³в час; промысловая Г. с. для подготовки газа (удаление пыли, влаги), добытого на промысле, а также для снабжения газом близлежащего к промыслу населённого пункта; контрольно-распределительные пункты, размещаемые на ответвлениях от магистральных газопроводов к промышленным или сельскохозяйственным объектам, а также для питания кольцевой системы газопроводов вокруг города (производительностью от 2-3 до 10-12 тыс. м ³в час); автоматическая Г. с. для снабжения газом небольших населённых пунктов, совхозных и колхозных посёлков на ответвлениях от магистральных газопроводов (производительностью 1-3 тыс. м ³в час): газорегуляторные пункты (производительностью от 1 до 30 тыс. м ³в час) для снижения давления газа и поддержания его на заданном уровне на городских газовых сетях высокого и среднего давления; газорегуляторные установки для питания газовых сетей или целиком объектов с расходом газа до 1,5 тыс. м ³вчас.

  Г. с. на магистральных газопроводах понижают начальное давление газа (например, 5 Мн/м ²,т. е. 50 кгс/см ²) по одно-, двух- или трёхступенчатой схеме до 0,1 Мн/м ²и менее, на автоматических Г. с. давление снижается с 5,5 до 3-10 ^-2Мн/м ²-, на газорегуляторных пунктах высокое давление (1,2 или 0,6 Мн/м ²) снижается до среднего (0,3 Мм/м ² ) или низкого (300 мм вод. ст.) .

  Ю. М. Белодворский

Газорегуляторное устройство

Газорегуля'торное устро'йство,предназначено для автоматического снижения и поддержания на заданном уровне давления газа в газопроводе путем изменения количества газа, протекающего через регулирующий клапан. Г. у. состоит из регулирующего клапана, чувствительного и управляющего элементов. Различают Г. у.: прямого действия (дроссельный клапан перемещается в результате изменения конечного давления) и непрямого действия (чувствительный элемент воздействует на регулируемый орган самостоятельно источником энергии - воздухом, газом, жидкостью). Несмотря на то что Г. у. прямого действия обладают меньшей чувствительностью (по сравнению с регуляторами непрямого действия), в системах газоснабжения они нашли более широкое применение из-за простоты конструкции и удобства эксплуатации. Изменение давления газа, возникающее вследствие непостоянства его отбора, в Г. у. прямого действия ( рис. ) вызывает перемещение мембраны, а вместе с ней и изменение проходного сечения дроссельного устройства и, как следствие, уменьшение или увеличение количества газа, протекающего через Г. у.

  Лит.:Газовое оборудование, приборы и арматура, М., 1963.

  Н. И. Рябцев.

Газорегуляторное устройство прямого действия: 1 - дроссельный клапан; 2 - мембрана; 3 - импульсная трубка; 4 - пружина (груз) мембраны.

Газорегуляторный пункт

Газорегуля'торный пункт,система устройств для автоматического снижения и поддержания постоянного давления газа в распределительных газопроводах. Г. п. включает регулятор давления для поддержания давления газа, фильтр для улавливания механических примесей, предохранительные клапаны, препятствующие попаданию газа в распределительные газопроводы при аварийном давлении газа сверх допустимых параметров, и контрольно-измерительные приборы для учёта количества проходящего газа, температуры, давления и телеметрического измерения этих параметров. Г. п. сооружаются на городских распределительных газопроводах, а также на территории промышленных и коммунально-бытовых предприятий, имеющих разветвленную сеть газопроводов. Г. п., монтируемые непосредственно у потребителей и предназначенные для снабжения газом котлов, печей и др. агрегатов, обычно называют газорегуляторными устройствами.В зависимости от давления газа на входе Г. п. бывают: среднего (от 0,05 до 3 кгс/см ²) и высокого (до 12 кгс/см ²) давления (1 кгс/см ²= 0, 1Мн/м ²).

Газосветная трубка

Газосве'тная тру'бка,высоковольтный газоразрядный источник света,в котором используется излучение положительного столба тлеющего разряда.Г. т. изготовляют из стекла, по концам впаивают цилиндрические электроды из стали (реже никеля, алюминия и др. металлов), наполняют аргоном, неоном (реже др. газами) до давления 400-2100 н/м ²(3-16 мм рт. ст.) и некоторым количеством ртути, включают в сеть переменного тока через трансформатор 1,2-13 квс магнитным рассеянием. Г. т. имеют диаметр 10-30 мми длину 0,1-3 м.С целью расширения цветовой гаммы излучения и повышения световой отдачи внутренняя поверхность трубок покрывается люминофором. Яркость Г. т. обычно составляет около 1 кнт.Г. т. изгибают, придавая им форму букв, знаков, фигур, и применяют в рекламном, декоративном освещении, а также для сигнализации.

  Г. С. Сарычев.

Газоснабжение

Газоснабже'ние,организованная подача и распределение газового топлива для нужд народного хозяйства. Для Г. используются: газы природные горючие,искусственные газы, получаемые при термической переработке твёрдых и жидких топлив в газогенераторах и термических печах (см. Газификация топлив,сжиженные газы, получаемые на газобензиновых и нефтеперерабатывающих заводах при переработке нефти и попутных газов.

  Природный газ является наиболее совершенным и экономичным видом топлива, ценным сырьём для химической промышленности (см. Газовая промышленность ) .С выявлением в СССР больших ресурсов природного газа получение искусственных газов, как менее экономичное и связанное с трудоёмкими процессами, утрачивает своё значение.

  Наиболее крупные потребители природного газа - ТЭС и предприятия различных отраслей промышленности (машиностроение, чёрная и цветная металлургия, промышленность стройматериалов и др.). В коммунальном хозяйстве газ используется для приготовления пищи (в квартирах жилых зданий и на предприятиях общественного питания); для технологических нужд предприятий коммунально-бытового обслуживания; для нагревания воды, расходуемой для хозяйственно-бытовых и санитарно-гигиенических целей; для отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха жилых и общественных зданий. Общее потребление природного газа в коммунальном хозяйстве СССР в 1970 составило 24,1 млрд. м ³,т. е. увеличилось по сравнению с 1965 в 1,8 раза, а к 1975 достигнет примерно 40 млрд. м ³.

 Г. городов и промышленных предприятий природными и искусственными газами осуществляется по магистральным газопроводам,транспортирующим газ от мест его добычи или производства к потребителям. Приём газа населённым пунктом или промышленным объектом производится на контрольно-распределительном пункте, где газ редуцируется до допускаемого нормами давления и поступает в городскую газовую сеть или на промышленное предприятие. Различают системы Г. централизованные, в которых распределение газа потребителям производится по городской газовой сети, и децентрализованные (местные) - от местных газогенерирующих установок или с использованием ёмкостей (цистерн, баллонов), заполненных сжиженными газами. Местные системы широко применяются в Г. жилых зданий и коммунально-бытовых предприятий малых городов и посёлков, особенно находящихся на значительном расстоянии от магистральных газопроводов.

  Транспортировка сжиженных газов от газобензиновых заводов к потребителям осуществляется по продуктопроводам, железнодорожными и автомобильными цистернами, а также в баллонах; получает развитие морской транспорт сжиженных газов специальными судами - газовозами.Доставка основного количества сжиженных газов на большие расстояния производится в железнодорожных цистернах. Для перевозки сжиженных газов с заводов и кустовых баз в СССР применяются также автоцистерны ёмкостью 12-15 м ³,а на небольшие расстояния - ёмкостью 4 м ³. Баллоны с сжиженным газом перевозятся, как правило, в специально оборудованных автомобилях.

  Для надёжной работы системы Г. вблизи крупных городов сооружаются подземные хранилища газа (см. Газовое хранилище ) .

 Для Г. малоэтажных жилых зданий и небольших коммунальных предприятий обычно применяются газобаллонные установки, состоящие из 1 или 2 баллонов со сжиженным газом, регулятора давления и газовых приборов (плита, водонагреватель). Установка с одним баллоном размещается в том же помещении, где и газовый прибор; с двумя баллонами - в металлическом шкафу, устанавливаемом снаружи у стен зданий. Г. многоэтажных зданий осуществляется от групповых газобаллонных установок и установок, состоящих из подземных резервуаров. Подача газа в здания к газовым приборам происходит по газовым сетям, как и при Г. природным газом.

  Г. городов, сельских населённых мест, промышленных предприятий, дальнейшее расширение областей использования природного газа повышают уровень культуры производства и быта населения. Наряду с этим высокий кпд газовых приборов позволяет сократить расходы топлива на технологические и коммунально-бытовые нужды, снизить долю др. видов топлива в топливном балансе, разгрузить железнодорожный и водный транспорт. Перевод ТЭЦ и котельных с многозольного топлива на газ, применение сжиженного газа в качестве топлива для автомобильного транспорта способствуют оздоровлению воздушных бассейнов городов.

  Лит.:Стаскевич Н. Л., Справочное руководство по газоснабжению, Л., 1960; Демидов Г. В., Городское газовое хозяйство, 2 изд., М., 1964; Стаскевич Н. Л., Майзельс П. Б., Вигдорчик Д. Я., Справочник по сжиженным углеводородным газам, Л., 1964; Кортунов А. К., Газовая промышленность СССР, М., 1967.

  П. Б. Майзельс.

Газоспасательное дело

Газоспаса'тельное де'ло,комплекс мероприятий по обеспечению газобезопасности работы газо-, взрыво- и пожароопасных промышленных предприятий (добывающих, перерабатывающих или потребляющих токсические, удушающие или взрывчатые газы, легковоспламеняющиеся жидкости, металлические, угольные, алюминиевые порошки, карбонилы и др.). Г. д. включает профилактику аварий и ликвидацию их последствий, наблюдение за содержанием вредных и опасных примесей в воздухе промышленных помещений, проверку средств газовой защиты, обучение персонала предприятий пользованию ими и пр. Для спасения людей при авариях, сопровождающихся повышением содержания отравляющих газов в воздушной среде, ликвидации последствий таких аварий и оказания помощи пострадавшим, а также для проведения профилактики по газобезопасности выполнения газоопасных работ на предприятиях организуется газоспасательная служба: профессиональная (газоспасательные станции) или добровольная (добровольные газоспасательные дружины). Положения о газоспасательной службе, табели технического оснащения и инструкции, регламентирующие её деятельность, утверждаются отраслевыми министерствами, имеющими на предприятиях эту службу, по согласованию с Госгортехнадзором СССР.

  Газоспасательные станции оснащены кислородными изолирующими респираторами, воздушными аппаратами, шланговыми противогазами и фильтрующими промышленными противогазами.

  В случае отравления газами пострадавшему производят искусственную вентиляцию лёгких методом «рот в рот» («рот в нос») или с помощью аппарата «Горноспасатель-8» (ГС-8), а также непрямой массаж сердца. Для ликвидации последствий аварий применяется такое же оборудование, как и в горноспасательных частях (см. Горноспасательное оборудование ) .

  Лит.:Бухман Я. 3., Газоспасательное дело, М., 1963.

  П. М. Соловьев.

Газотрон

Газотро'н[от газ и (элек) трон ], двухэлектродный ионный прибор,используемый в качестве вентиля с неуправляемым электрическим разрядом. Г. применяют главным образом в высоковольтных выпрямителях переменного электрического тока радиопередатчиков. Электроды Г. - анод, изготовляемый из никеля, стали или графита, и оксидный катод с прямым или косвенным подогревом - помещены в среду инертного газа или смеси газов под давлением 0,1- 0,25мм рт. ст.( 1ммрт. ст.= 133,322 н/м ²) либо паров ртути под давлением 0,001-0,01 мм рт. ст.( рис. ).

  Катод, как правило, помещают в металлический (тепловой) экран для облегчения теплового режима работы. Выпрямляющее действие Г. обусловлено тем, что при положительном полупериоде переменного напряжения на аноде, превышающего напряжение зажигания Г., между анодом и катодом возникает несамостоятельный дуговой разряд,который поддерживается небольшим напряжением горения (10-30 в) ,а при отрицательном полупериоде анод находится под максимально выпрямляемым напряжением и ток в Г. практически отсутствует. Напряжение горения мало зависит от протекающего тока, который для различных маломощных Г. колеблется в пределах 0,01-0,5 а,а для мощных - 15-150 а.Вследствие незначительного падения напряжения (напряжение горения) при дуговом разряде выпрямители с Г. имеют высокий кпд (95-99%). Допустимая температура окружающей среды во время работы Г. с ртутным наполнением лежит в пределах от 15 до 50°С, а для Г. с газовым наполнением - от 60 до 100°С. Г. различают: по роду наполняющего газа (смеси газов) или паров металла (аргон, гелий, пары ртути и др.), по конструкции анода (открытая, полузакрытая, закрытая), по амплитуде выпрямляемого напряжения (низковольтные - тунгары - с напряжением на аноде до 300 в,нормальные - до 15 кви высоковольтные - до 70 кв) .

  Лит.:Власов В. Ф. Электронные и ионные приборы, 3 изд., М., 1960; Хлебников Н. Н., Электронные приборы, М., 1966.

  Г. Д. Петров.

Мощный газотрон ВГ-163 с ртутным наполнением: 1 - оксидный подогревный катод; 2 - тепловой экран, соединенный с катодом; 3 - графитовый анод; 4 - горловина газотрона, в которой находятся капли ртути; 5 - тепловой экран.

Газотурбинная электростанция

Газотурби'нная электроста'нция,тепловая электростанция, в которой в качестве привода электрического генератора используется газовая турбина.