簡(jiǎn)稱： 工業(yè)碳?xì)?BR>化學(xué)式： CO2
分子量： 44
產(chǎn)品由煤制合成氨工藝中產(chǎn)生的二氧化碳經(jīng)變壓吸附、高溫脫烴、脫硫、脫水等一系列過(guò)程制得。產(chǎn)品無(wú)色、無(wú)臭味，有酸味。比重1.101，沸點(diǎn)-78.5℃。液體二氧化碳能被氣化成氣體，密度1.977，比重1.53。氣體溶于水，部分生成碳酸，化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定。植物能利用二氧化碳和水在光和葉綠素的作用下合成淀粉等有機(jī)物。液體二氧化碳蒸發(fā)時(shí)吸收大量的熱而凝成固體二氧化碳，俗稱干冰。比重1.56，熔點(diǎn)-56.6℃。氣體二氧化碳用于制堿工業(yè)、制糖工業(yè)，并用于鋼鑄件的淬火和鉛白的制造等。
固態(tài)物質(zhì)在升華時(shí)，粒子直接由點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)檎魵夥肿樱环矫嬉朔虘B(tài)粒子之間的結(jié)合力作功，另一方面因體積膨脹還要克服外界的壓強(qiáng)作功，所以物質(zhì)升華時(shí)需要吸收大量的熱。1千克固態(tài)物質(zhì)在升華時(shí)，全部轉(zhuǎn)變?yōu)橥瑴囟鹊臍鈶B(tài)所吸收的熱量稱為升華熱。例如，二氧化碳的三相點(diǎn)溫度為216.55開(kāi)、相應(yīng)的壓強(qiáng)為0.5176兆帕（或5.11大氣壓）。由于二氧化碳的三相點(diǎn)壓強(qiáng)很高，所以在1大氣壓下，它只能以固態(tài)或氣態(tài)存在。在1大氣壓下，對(duì)敞開(kāi)在空氣中的固態(tài)二氧化碳加熱，它就會(huì)升華為氣態(tài)，因而稱固態(tài)二氧化碳為“干冰”。在1大氣壓下，固態(tài)二氧化碳升華溫度為194.65開(kāi)（或-78.5℃），升華熱為573千焦/千克。由于干冰的升華熱很大，利用干冰升華吸熱可以獲得較滿意的低溫效果，所以在食品工業(yè)或運(yùn)輸上常用干冰作食品冷卻劑。
1.1.2 物質(zhì)相變制冷概述
冰相變冷卻
冰相變冷卻是最早使用的降溫方法，現(xiàn)在仍在廣泛應(yīng)用于日常生活、農(nóng)業(yè)、科學(xué)研究等各種領(lǐng)域。冰融化和冰升華均可用于冷卻。實(shí)際主要是利用冰融化的潛熱。
常壓下冰在0攝氏度融化,冰的汽化潛熱為335kj/kg。能夠滿足0攝氏度以上的制冷要求。
冰冷卻時(shí)，常借助空氣或水作中間介質(zhì)以吸收貝冷卻對(duì)象的潛熱。此時(shí)，換熱過(guò)程發(fā)生在水或空氣與冰表面之間。被冷卻物體所能達(dá)到的溫度一般比冰的溶解溫度高5-10攝氏度。厚度10厘米左右的冰塊，其比表面積在25-30平方米/立方米之間。為了增大比表面積，可以將冰粉碎成碎冰。水到冰的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為116W/（平方米*K）。空氣到冰表面的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與二者之間的溫度差以及空氣的運(yùn)動(dòng)情況有關(guān)。
冰鹽相變冷卻
冰鹽是指冰和鹽類(lèi)的混合物。用冰鹽制作制冷劑可以獲得更低的溫度。
冰鹽冷卻是利用冰鹽融化過(guò)程的吸熱。冰鹽融化過(guò)程的吸熱包括冰融化吸熱和鹽溶解吸熱這兩種作用。起初，冰吸熱在0攝氏度下融化，融化水在冰表面形成一層水膜；接著，鹽溶解于水，變成鹽水膜，由于溶解要吸收溶解熱，造成鹽水膜的溫度降低；繼而，在較低的溫度下冰進(jìn)一步溶化，并通過(guò)其表層的鹽水膜與被冷卻對(duì)象發(fā)生熱交換。這樣的過(guò)程一直進(jìn)行到冰的全部融化，與鹽形成均勻的鹽水溶液。 冰鹽冷卻能到達(dá)的低溫程度與鹽的種類(lèi)和混合物中鹽與水的比例有關(guān)。
工業(yè)上應(yīng)用最廣的冰鹽是冰塊與工業(yè)食鹽NaCl的混合物。
干冰相變冷卻
固態(tài)CO2俗稱干冰。
CO2的三相點(diǎn)參數(shù)為：溫度-56攝氏度，壓力0.52MPa。干冰在三相點(diǎn)以上吸熱時(shí)融化為液態(tài)二氧化碳；在三相點(diǎn)和三相點(diǎn)一下吸熱時(shí)，則直接升華為二氧化碳蒸氣。
干冰是良好的制冷劑，它化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，對(duì)人體無(wú)害。早在19世紀(jì)，干冰冷卻就用于食品工業(yè)、冷藏運(yùn)輸、醫(yī)療、人工降雨、機(jī)械零件冷處理和冷配合等方面。
其他固體升華冷卻
近代科學(xué)研究中心為了冷卻紅外探測(cè)器、射線探測(cè)器、機(jī)載紅外設(shè)備等的需要。采用了固態(tài)制冷劑升華的制冷系統(tǒng)。其制冷溫度取決于固體的種類(lèi)、系統(tǒng)中的壓力和被冷卻對(duì)象的熱負(fù)荷。通過(guò)改變升華氣體的流量來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的被壓和溫度，就可以保持一個(gè)特定的溫度。這種制冷系統(tǒng)的工作壽命由固體制冷劑的用量和被冷卻對(duì)象的熱負(fù)荷決定，有達(dá)1年之久的。固體升華制冷的主要優(yōu)點(diǎn)是升華潛熱大，制冷溫度低，固體制冷劑的貯存密度大。
液體蒸發(fā)制冷
液體氣化形成蒸汽，利用該過(guò)程的吸熱效應(yīng)制冷的方法稱液體蒸發(fā)制冷。
當(dāng)液體處在密閉的容器內(nèi)時(shí)，若容器內(nèi)除了液體和液體本身的蒸汽外不含任何其它氣體，那么液體和蒸氣在某一壓力下將達(dá)到平衡。這種狀態(tài)稱飽和狀態(tài)。如果將一部分飽和蒸汽從容器中抽出，液體就必然要再氣化出一部分蒸汽來(lái)維持平衡。我們以該液體為制冷劑，制冷劑液體氣化時(shí)要吸收氣化潛熱，該熱量來(lái)自被冷卻對(duì)象，只要液體的蒸發(fā)溫度比環(huán)境溫度低，便可使被冷卻對(duì)象變冷或者使它維持在環(huán)境溫度下的某一低溫。
為了使上述過(guò)程得以連續(xù)進(jìn)行，必須不斷地從容器中抽走制冷劑蒸汽，再不斷地將其液體補(bǔ)充進(jìn)去。通過(guò)一定的方法將蒸汽抽出，再令其凝結(jié)為液體后返回到容器中，就能滿足這一要求。為使制冷劑蒸氣的冷凝過(guò)程可以在常溫下實(shí)現(xiàn)，需要將制冷劑蒸氣的壓力提高到常溫下的飽和壓力，這樣，制冷劑將在低溫低壓下蒸發(fā)，產(chǎn)生制冷效應(yīng)；又在常溫和高壓下凝結(jié)向環(huán)境溫度的介質(zhì)排放熱量。凝結(jié)后的制冷劑液體由于壓力較高，返回容器之前需要先降低壓力。由此可見(jiàn)，液體蒸發(fā)制冷循環(huán)必須具備以下四個(gè)基本過(guò)程：制冷劑液體在低壓下氣化產(chǎn)生低壓蒸汽，將低壓蒸汽抽出并提高壓力變成高壓氣。將高壓氣冷凝為高壓液體，高壓液體再降低壓力回到初始的低壓狀態(tài)。其中將低壓蒸汽提高壓力需要能量補(bǔ)償。
氧化碳是不燃燒的氣體，經(jīng)壓縮灌入鋼瓶?jī)?nèi)以液態(tài)存放。使用時(shí)，液態(tài)二氧化碳急速?gòu)匿撈繃姵龊螅瑝毫ρ杆傧陆担兂蓺鈶B(tài)或呈雪花狀干冰二氧化碳。二氧化碳?xì)饣瘯r(shí)，體積擴(kuò)大500倍，并吸收大量的熱能，1千克二氧化碳能吸收580千焦熱量。由于二氧化碳具有吸熱降溫、稀釋空氣和比空氣重的性能，所以在滅火中可以冷卻燃燒物質(zhì)溫度，沖淡燃燒區(qū)的空氣含氧量，覆蓋在燃燒物質(zhì)表面起隔絕空氣作用，從而達(dá)到滅火的效果。例如，2千克重的二氧化碳滅火器，噴射時(shí)間為8秒，有效噴射距離為15米，能撲救液體火災(zāi)面積約02平方米。
二氧化碳的物理性質(zhì)
在通常狀況下是一種無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)味的氣體能溶于水，溶解度為0．144g/100g水（25℃）。在20℃時(shí)，將二氧化碳加壓到5．73×106 Pa即可變成無(wú)色液體，常壓縮在鋼瓶中存，在－56．6℃、5．27×105 Pa時(shí)變?yōu)楣腆w。液態(tài)二氧化碳?jí)A壓迅速蒸發(fā)時(shí)，一部分氣化吸熱，二另一部分驟冷變成雪狀固體，將雪狀固體壓縮，成為冰狀固體，即俗你“干冰”。“干冰”在1．013×105 Pa、－78．5℃時(shí)可直接升華變成氣體。二氧化碳比空氣重，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下密度為1．977g/L，約是空氣的1．5倍。二氧化碳無(wú)毒，但不能供給動(dòng)物呼吸，是一種窒息性氣體。在空氣中通常含量為0．03％（體積），若含量達(dá)到10％時(shí)，就會(huì)使人呼吸逐漸停止，最后窒息死亡）枯井、地窖、地洞底部一般二氧化碳的濃度較高，所以在進(jìn)入之前，應(yīng)先用燈火試驗(yàn)，如燈火熄滅或燃燒減弱，就不能貿(mào)然進(jìn)入，以免發(fā)生危險(xiǎn)。
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