Общие сведения об ацетилене

Ацетилен применяется в промышленности в качестве горючего для газовой сварки и резки металлов, а также в качестве сырья для различных химических производств.

Ацетилен является химическим соединением углерода и водорода. Технический ацетилен представляет собой бесцветный газ с резким характерным запахом. Длительное вдыхание его вызывает головокружение, тошноту и может привести к отравлению. Ацетилен легче воздуха, хорошо растворяется в различных жидкостях. Особенно хорошо он растворяется в ацетоне. Ацетилен при сгорании в смеси с чистым кислородом дает пламя температурой 3050— 3150° С. Он является взрывоопасным газом. Ацетилен взрывается при следующих условиях:

1) при повышении температуры свыше 500° С и давления свыше 1,5 ат;

2) смесь ацетилена с кислородом при содержании в ней от 2,8 до 93% ацетилена взрывается при атмосферном давлении от искры, пламени, сильного местного нагрева и пр.;

3) при тех же условиях ацетилено-воздушная смесь взрывается при содержании в ней от 2,8 до 80,7% ацетилена;

4) при длительном соприкосновении ацетилена с медью или серебром образуется взрывчатая ацетиленистая медь или ацетиленистое серебро, которые взрываются при ударе или повышении температуры.

Взрыв ацетилена сопровождается резким повышением давления и температуры и может вызвать тяжелые несчастные случаи и значительные разрушения.

В промышленности ацетилен получают в результате разложения карбида кальция водой в специальных аппаратах — ацетиленовых генераторах. Получающийся таким образом технический ацетилен обычно содержит вредные примеси: сероводород, аммиак, фосфористый водород, кремнистый водород, которые придают ацетилену резкий запах и ухудшают качество сварки. Примеси удаляют из ацетилена путем промывки в воде и химической очистки специальными очистительными веществами. Кроме того, ацетилен может содержать пары воды и механические частицы (известковая и угольная пыль). Для удаления влаги ацетилен подвергается осушке. Очистка от пыли осуществляется матерчатым фильтром. Для сварки ацетилен можно отбирать из ацетиленопровода, идущего от ацетилено-генератстной станции, либо непосредственно от однопостового генератора. Ацетилен может поставляться также в баллонах под давлением 16 ат, растворенный в ацетоне.

Свойства ацетилена

Чистый ацетилен при охлаждении сжижается при -83,8° С, а при дальнейшем понижении температуры быстро затвердевает. Он умеренно растворим в воде (1150 мл в 1 л воды при 15° С и атмосферном давлении) и хорошо в органических растворителях, особенно в ацетоне (25 л в 1 л ацетона при тех же условиях и 300 л под давлением 12 атм). Термодинамически ацетилен неустойчив; он взрывается при нагревании до 500° С, а при обычной температуре - при повышении давления до 2 атм. Поэтому его хранят в баллонах, наполненных пористым инертным материалом, который пропитан ацетоном.

Применение ацетилена

Ацетилен используют для так называемой автогенной сварки и резки металлов. Для этого нужны два баллона с газами — с кислородом (он окрашен в голубой цвет) и с ацетиленом (белого цвета). Газы из баллонов поступают в специальную горелку. Еще в 1895 году было обнаружено, что при сгорании ацетилена в кислороде получается очень горячее пламя; максимальная его температура (3200° С) достигается при содержании ацетилена 45% по объему. В таком пламени очень быстро расплавляются даже толстые куски стали.

Также, ацетилен может служить исходным продуктом для синтеза многих более сложных органических соединений. Эта область применения ацетилена в настоящее время является самой обширной. Ацетилен - реакционноспособное соединение, вступающее в многочисленные реакции. Химия ацетилена богата. Из него можно получить сотни разнообразных соединений. Недаром из общего объема производства ацетилена примерно 70% используют для промышленного органического синтеза, а 30% — для сварки и резки металлов.

Преимущества ацетилена

Применение ацетилена для газопламенной обработки металлов испытывает сильную конкуренцию со стороны более доступных горючих газов (природный газ, пропан–бутан и тд.). Однако, преимущество ацетилена – в самой высокой температуре горения, которая достигает 3100 ° С. Именно поэтому газопламенная обработка ответственных узлов машиностроительных конструкций производится только с помощью ацетилена, который обеспечивает наивысшую производительность и качество процесса сварки.

Критерии Био и Фурье.

где α — коэффициент теплоотдачи от поверхности тела к окружающей среде, λ — коэффициент теплопроводности материала тела.

Число Био характеризует соотношение между перепадом температуры δT = T2 − T1, где T1, T2 — температуры в двух точках тела, находящихся на характерном расстоянии L друг от друга, и температурным напором ΔT = Tω − Ta (Tω — температура поверхности тела,Ta — температура окружающей среды).

Число Био представляет собой отношение термического сопротивления стенки l / λ к термическому сопротивлению передачи тепла на поверхности 1 / α. Для геометрически подобных тел равенство чисел Био определяет подобие распределений температуры (температурных полей).

Число, или критерий Фурье (Fo) — один из критериев подобия нестационарных тепловых процессов. Характеризует соотношение между скоростью изменения тепловых условий в окружающей среде и скоростью перестройки поля температуры внутри рассматриваемой системы (тела), который зависит от размеров тела и коэффициента его температуропроводности:

где

§ — коэффициент температуропроводности,

§ t — характерное время изменения внешних условий,

§ L — характерный размер тела.

Критенрий Фурье связывает форму тела и продолжительность его охлождения

Окна печи.

Смотровые и рабочие окна располагают симметрично с обеих сторон печи. Обычно размер окон принимают 350*465 мм. Расстояние между осями окон принимают: для рабочих окон – 1200-1500 мм; для смотровых окон – 200-2500 мм. Смотровые окна располагаются в методической зоне и на участке сварочной зоны с двухсторонним обогревом. Рабочие окна располагаются на участке сварочной зоны с монолитным подом.

Рабочие и смотровые окна закрываются шамотным легковесом толщиной 250 мм.