氣體為航(hang)天事業“保駕(jia)護航”

2022-04-20

　　探(tan)索(suo)宇宙(zhou)北京時(shi)間2022年4月16日9時56分(fen)，神舟十三(san)號載(zai)人(ren)飛船(chuan)返(fan)回艙在東(dong)風著陸(lu)場成功著陸，神舟(zhou)十(shi)三號載人飛行任(ren)務取(qu)得圓(yuan)滿成功。　　作為中國人　　我們為祖國航天技術進步倍(bei)感(gan)自豪(hao)!　　作為氣體行業一員　　我為我的職(zhi)業而(er)感到(dao)驕(jiao)傲(ao)!　　航天發射，燃(ran)料助燃、衛星姿態(tai)調整(zheng)等許多(duo)重要環節都離(li)不(bu)開(kai)氣體的幫(bang)助。我國新(xin)一代(dai)運(yun)載火箭(jian)的發(fa)動(dong)機主要采(cai)用液(ye)氫、液氧和煤(mei)油作為燃料。氙氣擔(dan)負著在太(tai)空(kong)中調(diao)整衛星姿(zi)勢、轉(zhuan)變軌(gui)道(dao)的重(zhong)任。氮氣用於(yu)檢查火箭推(tui)進劑油箱、發動機係統等的氣密(mi)性。氣動閥(fa)部件可(ke)用(yong)氮氣作為動力源。對於某(mou)些(xie)在液氫(qing)溫(wen)度下工作的氣動閥門部件，采用氦(hai)操作。氮(dan)氣與推進劑(ji)蒸(zheng)汽(qi)混(hun)合，沒(mei)有點火和爆(bao)炸的危(wei)險(xian)，對推進劑係統沒有不利(li)影(ying)響(xiang)，是一種經濟(ji)和合(he)適的吹(chui)掃氣體。對(dui)於液氫-氧(yang)火(huo)箭發動機，在一定的日照(zhao)條(tiao)件(jian)下(xia)，必(bi)須(xu)用氦氣吹離。　　氣體為火箭提供充足動力(飛行階段)　　最初(chu)的火箭被(bei)用作武(wu)器或製作煙(yan)花。根(gen)據(ju)作用力和反作用力原理，火箭能產生一個(ge)方向(xiang)的力——推力。為了使火箭產生所(suo)需(xu)的推力，就要利用燃料和氧化劑之間劇(ju)烈化學反應產生(sheng)的受(shou)控(kong)爆炸(zha)。爆炸產生的膨脹氣體通過噴氣口從火箭後部(bu)排(pai)出。噴(pen)氣口將(jiang)燃燒(shao)產生的高溫高壓(ya)氣體引導成一股(gu)氣流，以高超音速(數(shu)倍於音(yin)速)的速(su)度(du)從後方逸(yi)出.　　液體火箭的分(fen)級設計可能會有不同方案，具體取決於燃料和其(qi)他(ta)要求。液體發動機主要使用液氫液氧等液體推進劑，大家熟知的長征(zheng)五(wu)號火箭使用的就是液氫液氧。液體推進劑，是液態的化學(xue)推進劑，是液體火箭發動機的動力源。常(chang)見(jian)的液體氧化劑主要有液氧、液氟、硝(xiao)酸(suan)、四(si)氧化二氮、過氧化氫、三氟(fu)化氯等;常見的液體燃燒劑主要有液氫、乙(yi)醇(chun)、煤油、肼(jing)類(lei)等。雙(shuang)組(zu)元推進劑作為主流液體推進劑，在液體火箭發動機中需分(fen)開存儲，有需求時再(zai)混合燃燒。　　氣體為航天員在太空呼吸提供保障　　載人航天工程(cheng)對航天員使用的氣體有著極(ji)為嚴格(ge)的要求，需要高純度氧氮混合氣體。氣體質量(liang)的好壞(huai)，直接影(ying)響著火箭發射(she)結(jie)果和航天員的身(shen)體狀(zhuang)況。　　航天員劉(liu)洋在太空自由(you)活(huo)動　　3名航天員在空間站生活時，每天所需1650升(sheng)氧氣，執行180天左右的任務需要大量的氧氣，那(na)這些氧氣從何(he)而來?最常見的方法就是：電解水。電解水之後，水會分(fen)解成：氫氣和氧氣。在太空當中，空間站可以利用太陽(yang)能板來獲(huo)取太陽能，通過太陽能發電來分(fen)解水。宇航員在太空中吸(xi)入(ru)氧氣後，會換出二氧化碳，然後收集(ji)這些二氧化碳和氫氣進行反(fan)應，生成甲烷和水。最後，把(ba)甲(jia)烷(wan)排出空間站，然(ran)後留下水繼續(xu)使用。在空間站中，隻需要分(fen)解1升的水(也就是我們常見的兩(liang)瓶礦(kuang)泉(quan)水的量)，就(jiu)可以製備620升的氧氣，而一個宇航員一天所需要氧氣量是550升，也就是說(shuo)，電解一升水，不僅(jin)夠航天員一天的氧氣量，還(hai)有剩餘。　　尿(niao)液處理、電解製氧和二氧化碳(tan)還原係統(tong)　　水也是航天員急(ji)需的，所以問(wen)題(ti)其實就轉換成了，空間站的水是如何保證的?實(shi)際(ji)上，空間站的水確實是通過貨(huo)運飛船送上(shang)去(qu)的。這(zhe)些水會裝成一個個“包”，每個水包(bao)都(dou)有20升的水，也就是說(shuo)，一個水包裏(li)的水就夠(gou)22天氧氣的供應。不過，這些“水包”並不是用來電解生成氧氣的，因(yin)為這樣做實在太浪(lang)費(fei)了。　　宇(yu)航員每(mei)天在空間站當(dang)中，需要用到很(hen)多水，把水送(song)到空間站並不容(rong)易(yi)，成本(ben)高昂(ang)。因此(ci)，這些水需要被非(fei)常高效地利用。在空間站當(dang)中，有一個水循(xun)環係統。其中，這個係統會把宇航員在工作和生活中用掉(diao)的水，空氣中的水蒸氣，甚至(zhi)是航天員的尿液、汗液、都收(shou)集起(qi)來，進行廢(fei)水處理，會進行多次的蒸餾(liu)、分(fen)離、過濾(lv)，最終(zhong)將這些廢水轉化為可以飲用的水。然後，再利用這些水進行電解，得到氧氣和氫氣，給航天員供應氧氣。這裏要補充一下，供應給航天員的氧氣並非是純氧，要知(zhi)道純氧對於人體來講是致命(ming)的。而高含(han)量的氧氣也會影(ying)響人體正常的工作，為了保證宇航員正(zheng)常呼(hu)吸，通常都是高純(chun)度氧氮混合氣體。這樣(yang)可以有效避(bi)免因高濃(nong)度氧氣帶(dai)來的病(bing)理威(wei)脅。　　氣體為星際“旅行”提供動力　　為什(shen)麽(mo)要使用氙氣做推進劑?氙(xian)氣的原子量大，容易被電離，而且它(ta)沒有放射性，所以更適(shi)合被用作離子(zi)推進器的反應劑。原子的質量大這一點也很關鍵，這意味(wei)著加速到同等的速度下，質量更大的原子核所擁有的動量就越大，因此(ci)在噴射出去的時候，它給推進器提供的反作用力就越大，推進器的推力就越(yue)大。　　早在2014年，我國首(shou)台(tai)200毫(hao)米離子電推進係統經(jing)過飛行驗證之後，持(chi)續工作超過了一萬小(xiao)時。時至今(jin)日，我國已經明確提出空間站需要在軌工作15年左(zuo)右(you)，而為了維(wei)持空間站的高度不變(bian)，勢必要不斷地推進調控，於是霍(huo)爾(er)電推進係統誕生了。我國的“天和”核心艙當中裝有中功率的霍爾電推進係統，它能夠持續提供空間站軌道維持的動力。氙氣是提供粒子的主要原料。　　2017年4月12日，我國實踐十三號通信衛(wei)星成功發射，衛星在軌推進的推進劑采用的就是氙氣。2020年1月5日，我國研(yan)製(zhi)的發射重量最重、技術含量最高的高軌衛星——實踐(jian)二十號衛星成功定點，標誌(zhi)著東方紅(hong)五號衛星公用平台首飛(fei)取得成功(gong)。氙氣再次(ci)作為實踐二十號衛星搭(da)載雙模(mo)式(shi)推進係統的重要推進劑。　　氣瓶在航天係統的應用　　1、作為動力源，利用高壓氣瓶(ping)中存儲的高壓氣體推動燃料箱(xiang)中的燃料進入燃燒室中燃燒，從(cong)而產生推力，推動火箭飛往(wang)太空。　　2、飛船的姿態調整在眾(zhong)多姿態調整方式之中，有一種最簡單的調整方式就是利用牛頓定(ding)律(lv)中作用力與反作用力的原理來調整，也就是噴射高壓空氣。這個時候我們(men)就要提到高壓空氣的存儲物體，高壓氣瓶(ping)。　　3、艙內(nei)生命保障(zhang)係統生保係統中包含很多項目，例如(ru)：氧氣、水、食物等。那麽我們現(xian)階(jie)段(duan)的載人航天都是利用循環係統，來回(hui)收和再生，這就必然會導致我們需要帶氧氣瓶進入太空。　　4、艙(cang)外(wai)太空服的生保宇航員使用的宇航服因為環境(jing)不同，整體結構(gou)也更(geng)加龐(pang)大複(fu)雜(za)，尤(you)其是考(kao)慮(lv)到脫(tuo)離飛船的太空行走(zou)等任務，宇航服需要配(pei)置(zhi)齊全的生命維持係統，一般(ban)這套係統就在宇航服背(bei)後的那個“大背包”裏。生命維持係統是一套(tao)複雜的機械(xie)設備，它需要考慮到宇航員穿著(zhu)它之後具備一定時間的獨立運行能力，包括(kuo)持續供氧、散(san)熱、水分(fen)補充等功能。

如何安(an)全(quan)使用氧氣瓶

2022-04-20

氧氣，大家是最熟悉(xi)的，也是大家離不開的，今天先給大家說下關於氧氣瓶的使用安全知識(shi)，氧氣瓶是貯(zhu)存和運輸(shu)氧氣的專用高壓容器，它是由瓶體、瓶箍(gu)、瓶閥和瓶帽4部分組成。由於氧氣瓶是盛裝助燃壓縮(suo)氣體的移動式容器(qi)，其內壓力高，裝卸(xie)運輸頻(pin)繁(fan)，使用環境雜亂，往往使氧氣瓶的使用處於不安全的狀態，一旦(dan)發生氣瓶爆炸事(shi)故(gu)，將給人民(min)生命財(cai)產造(zao)成巨(ju)大損(sun)失(shi)。所以我們在使用的時候(hou)，有格外的注意小心。安安就給大家簡(jian)單(dan)介紹(shao)使用氧氣瓶的安全注意事項。 1.氧氣瓶應遠(yuan)離易燃易爆物品，遠離明(ming)火與熱源(yuan)，其使用安全距離應在10m以上，與乙炔瓶的距(ju)離應不小於5m，並不能同室(shi)存放(fang)。氧氣瓶存放須有專用架(jia)子，不得橫臥(wo)在地(di)，空瓶與滿瓶必須隔開存放。 2.氧氣瓶禁止(zhi)與油脂(zhi)接觸(chu)。操作者不能穿有油(you)汙過多的工作服，不能用手(shou)、油手套和油工具接(jie)觸氧氣瓶及其附(fu)件。 3.使用的氧氣瓶是由具有“氣瓶製造許(xu)可證”的單位(wei)生產的，並有監督(du)檢驗標記(ji)。 4.安裝(zhuang)減(jian)壓器前(qian)，應先開啟(qi)瓶閥吹掉瓶嘴(zui)處汙(wu)物，開啟瓶閥動作要輕緩(huan)，人要站在側(ce)後麵。 5.冬季(ji)使用氧氣瓶，如遇(yu)瓶閥或減壓器凍(dong)結，可用開水或(huo)蒸氣解凍，禁止明火烘(hong)烤(kao)。 6.氧氣瓶內的氧氣不能用盡(jin)，應留(liu)有50kPa以上的餘(yu)壓，並關緊瓶閥。 7.氧氣瓶必須按(an)規定定期檢驗。超期的氣瓶嚴(yan)禁充裝。 8.應隨時檢查氧氣瓶的狀態，防(fang)震(zhen)膠圈要完好無(wu)損。搬(ban)運氧氣瓶時要做到小心謹(jin)慎，輕搬輕(qing)放，施工現場搬運應用專用手推車運送，禁止用肩(jian)扛(kang)或橫在地上滾(gun)動，遠距離搬運要戴(dai)好瓶帽(mao)。 9.橡(xiang)膠(jiao)軟管及各連接處(chu)應經常保養(yang)、檢查，發現損壞要及時修(xiu)理，不得有漏(lou)氣。橡膠軟(ruan)管(guan)不準(zhun)和電源線混在一起，使用的橡膠軟管橫(heng)過通道時，上麵要加以保護(hu)，避免受到機械損壞。 10.氧氣瓶存放時必須戴好瓶帽，存放處環境溫度不得超過35℃。夏(xia)季露(lu)天作業和運輸時，氧氣瓶要遮(zhe)陽防止曝曬(shai)，避免(mian)氣體膨(peng)脹(zhang)造成超壓。汽車(che)裝運氣瓶應橫向放置，瓶頭朝同一方向，裝車高度不得超過車輛(liang)高度，並妥(tuo)善固(gu)定。嚴禁(jin)與易燃易爆物(wu)、活性金屬粉(fen)末(mo)等混裝混運。 11.與電焊工同在一處作業時，為防止氣瓶帶電，應在瓶底(di)加絕(jue)緣(yuan)墊。與氣瓶接觸的管道設備應設接地裝置，防止因產生靜電而引(yin)起火災(zai)和爆炸。 [圖(tu)片(pian)]