Frage:
Was sind die Vorteile der chemischen Sauerstofferzeugung gegenüber der Lagerung in komprimierten Tanks?
Leavenotrace
2015-04-17 04:36:50 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Die chemische Sauerstofferzeugung (COG) wird in Verkehrsflugzeugen verwendet, um Passagieren und Besatzungsmitgliedern Notsauerstoff zuzuführen, wenn das Flugzeug drucklos ist. Gewicht für Gewicht produziert es viel mehr Sauerstoff als komprimierte Sauerstofftanks.

Ich habe das Originalpapier über COG, mehrere Websites von Sauerstoffkerzenherstellern und das Dokument der US Federal Aviation Administration über Sauerstoffausrüstung gelesen (Nieten, das versichere ich Ihnen). . Der größte Teil meines Wissens stammt jedoch aus meinem eigenen Hintergrund als Physiker. Ich möchte wissen, wie sich diese Methoden aus technischer Sicht vergleichen lassen.

Gibt es neben dem reduzierten Gewicht noch weitere Vorteile von COG in Flugzeugen? Hat es zusätzliche Sicherheitsvorteile im Vergleich zur Speicherung von gasförmigem Hochdrucksauerstoff? Die Sauerstoffkerze brennt extrem heiß, wenn sie ausgeht, aber ich würde mir vorstellen, dass Hochdruckgaskanister weitaus gefährlicher sind und bei Beschädigung explodieren können.

Nachdem ich in der Luftfahrtindustrie gearbeitet habe, kann ich mit Zuversicht feststellen, dass etwas, das einen Gewichtsvorteil hat, keine weiteren Vorteile benötigt, ein geringeres Gewicht ausreicht.
Zwei antworten:
#1
+4
Fred
2015-04-17 07:49:52 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Aus persönlicher Erfahrung mit Zufluchtssystemen werden Sauerstofferzeugungssysteme aufgrund des Platzbedarfs, der Tragbarkeit und der einfachen Verlagerung gegenüber medizinischen Sauerstoffgastanks bevorzugt.

Wenn Notunterkünfte entweder unterirdisch entworfen und installiert werden Bei Minen oder Tunnelprojekten oder in Industrieanlagen wie Ölraffinerien und Chemiefabriken sind die kritischen Aspekte:

  • die Anzahl der Menschen, die Zuflucht benötigen
  • die Dauer von Überlebensfähigkeit vor der Rettung
  • Robustheit des Zufluchtssystems
  • Verhinderung von Schäden am Sauerstoffsystem durch Ereignisse wie: ätzende Elemente, Explosionen, Einstürze und Grablegungen.

Um den Notsauerstoffbedarf für eine Gruppe von Personen zu decken, ist eine große Anzahl von Sauerstofftanks erforderlich, und die zum Verbinden aller Tanks mit Rohrleitungen, Ventilen und Druckreglern erforderlichen Leitungen können beträchtlich sein. All dies erfordert viel Platz. Es erfordert auch viel Zeit zum Verbinden und Trennen und erneuten Verbinden, wenn das Schutzsystem verlegt wird.

Sauerstofferzeugungssysteme sind kompakter, benötigen weniger Platz, benötigen weniger Zeit für die Wartung und sind tragbar. Das Zufluchtsystem mit Sauerstofferzeugungsgeräten kann im Vergleich schnell und mit minimalem Aufwand neu positioniert werden. Die MineARC -Website zeigt beispielhaft die tragbaren Schutzkammern, die sie herstellen.

Wie Sie in Ihrer Frage Gewicht für Gewicht angeben, produzieren Sauerstoffgeneratoren mehr Sauerstoff als Gaskanister. Aus diesem Grund werden Sauerstoffgeneratoren auch für Notfälle in U-Booten und großen Flugzeugen eingesetzt: Sie sind kompakt, tragbar und bieten den Insassen eines solchen Fahrzeugs eine längere Überlebensdauer, was bei diesem Fahrzeug von entscheidender Bedeutung ist.


Bearbeiten.

Nachträglich könnte es für die Piloten sinnvoll sein, einen Sauerstoffgenerator in Betracht zu ziehen, der keine Kerze ist und nicht die gleiche Wärmemenge erzeugt, die eine Kerze erzeugen würde. Drager und MSA stellen tragbare Sauerstoffversorgungsgeräte für den Einsatz in Notfällen her, die es Menschen ermöglichen, durch eine gefährliche Atmosphäre zu gelangen, um einen sicheren Ort zu erreichen.

Die Geräte verwenden Kaliumsuperoxid als Sauerstoffquelle. Es reagiert mit dem Wasserdampf beim Atmen einer Person und erzeugt über die chemische Reaktion Sauerstoff.

$ {4KO} _2 + {2H} _2 {O} = {4KOH} + {3O} 2 $

Die Äquivalente Drager Oxyboks und MSA bieten eine Sauerstoffversorgung, die je nach Atemfrequenz zwischen 8 Minuten und 2 Stunden dauert . In einem Flugzeug könnte diese Zeit durch einen größeren Vorrat an Kaliumsuperoxid verlängert werden

#2
+4
Air
2015-04-18 00:36:22 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ein Vorteil dieser chemischen Systeme gegenüber komprimierten Tanks besteht darin, wie gut sie für den intermittierenden Gebrauch und die Langzeitlagerung geeignet sind (im Gegensatz zum regulären Dauerbetrieb). Das US FAA Aviation Maintenance Technician Handbook weist auf diesen Vorteil hin auf Seite 16-5:

Chemische Sauerstoffgeneratoren für Natriumchlorat haben ebenfalls eine lange Lebensdauer Haltbarkeit, wodurch sie sich perfekt als Standby-Form von Sauerstoff eignen. Sie sind unter 400 ° F inert und können mit wenig Wartung oder Inspektion gelagert werden, bis sie benötigt werden oder bis ihr Verfallsdatum erreicht ist.

Druckgasflaschen erfordern andererseits regelmäßige Wartung und Testen, ob im Gebrauch oder im Lager. Druckbehälter sind über längere Zeiträume anfällig für Metallermüdung und Korrosion. Die Einwirkung extremer Temperaturen kann die Ermüdung beschleunigen oder zum Ausfall eines bereits geschwächten Zylinders führen. Im Vergleich dazu sind COG-Systeme etwas weniger anfällig für extreme Temperaturen.

Als Teil eines Notfallsystems wird eine Sauerstoffflasche nur selten verwendet, und mechanische Ermüdung ist weniger bedenklich als Korrosion. * Korrosion ist angetrieben hauptsächlich durch die Reaktivität und den Partialdruck des gespeicherten Gases und durch das Vorhandensein von Feuchtigkeit in der Flasche. Die richtige Auswahl von Armaturen wie Ventilen und Reglern ist entscheidend, um das Risiko einer galvanischen Reaktion zwischen Armatur und Zylinder zu minimieren.

Beachten Sie, dass Druckbehälter einen Druckunterschied zwischen der Innenseite und der Außenseite des Behälters unterstützen. Während eines Dekompressionsereignisses fällt der Außendruck schnell ab, während der Innendruck konstant bleibt, was zu einem raschen Anstieg der Belastung des Gefäßes führt. Dies hat zwei Auswirkungen: Erstens muss die Kapazität des Tanks verringert werden, um den niedrigeren atmosphärischen Druck in Betriebshöhe zu berücksichtigen. Zweitens explodiert ein abgenutzter Tank am wahrscheinlichsten genau dann, wenn Sie ihn am dringendsten benötigen - überhaupt keine wünschenswerte Qualität in einer Sicherheitsvorrichtung. (COG-Systeme explodieren meines Wissens nicht, obwohl sie bei unsachgemäßer Handhabung Brände auslösen können.)

Dies führt zu strengen Inspektions- und Wartungsanforderungen für Druckgasflaschen. Sie müssen von Zeit zu Zeit ein- und ausgeschaltet werden, um Requalifizierungstests und möglicherweise eine Überholung oder Verurteilung durchzuführen. Eine Vorstellung davon, wie kompliziert diese Anforderungen sind, finden Sie in diesem Artikel zur Flugzeugwartungstechnologie von 2003.

All dies bedeutet natürlich Kosten für den Betreiber - Service Verträge, Schulungen usw. In einer Branche, die hauptsächlich um Ticketpreise konkurriert, sind die Kosten König und reduzierte Wartungskosten ein attraktives Verkaufsargument.

Es ist auch schön, die Kosten des Sicherheitssystems direkt mit den Situationen in Beziehung setzen zu können, in denen Sie das System bereitstellen müssen. Zurück zum Ausgangspunkt der Eignung für intermittierende Notfallanwendungen: Sie zahlen Wartungskosten für diesen Zylinder, unabhängig davon, ob eine Druckentlastung vorliegt oder nicht. Die Kosten für den Sauerstoff selbst sind im Vergleich wahrscheinlich gering. Eine Reduzierung der Häufigkeit von Vorfällen um eine Größenordnung kann die Kosten daher nicht wesentlich verändern. Wenn Sie das COG-System jedoch nur bezahlen, wenn Sie es verwenden, kann die Fluggesellschaft ihre Kosten senken, indem sie Druckentlastungsvorfälle reduziert. Dies ist weniger ein technisches Problem, und ich spekuliere hier ein wenig. Der Punkt ist, dass Unternehmen Entscheidungen oft nicht auf die gleiche Weise treffen wie Ingenieure, und dies sollten Sie beim Vergleich von Konstruktionsalternativen berücksichtigen.


* Sie könnten denken, dass reiner Sauerstoff dies nicht ist ein ätzendes Gas (vielleicht weil wir Sauerstoff einatmen), aber die Definition von "ätzend" kann je nach Kontext etwas variieren. Zum Beispiel verwendet das Air Liquide Design and Safety Handbook (S. 2) diese Definition:

Ätzende Gase

Dies sind Gase, die korrodieren Material oder Gewebe bei Kontakt oder in Gegenwart von Wasser. ... Aufgrund der Wahrscheinlichkeit von Reizungen und Schädigungen der Lunge, der Schleimhäute und des Augengewebes durch Kontakt sollten die Grenzwerte des Gases genau eingehalten werden. Geeignete Schutzkleidung und -ausrüstung müssen verwendet werden, um die Exposition gegenüber ätzenden Materialien zu minimieren.

Der Schwerpunkt liegt hier auf den Auswirkungen auf die persönliche Sicherheit und Gesundheit. In diesem Zusammenhang ist Sauerstoff kein ätzendes Gas. Im Zusammenhang mit der Speicherung eines Gases in einer Druckflasche liegt der Schwerpunkt jedoch auf dem Potenzial des gespeicherten Gases, chemisch mit den Wänden oder Bauteilen so zu reagieren, dass diese geschwächt werden. In diesem Zusammenhang gilt reiner Sauerstoff definitiv als "ätzend" . "

Dies war eine sehr sehr hilfreiche Antwort. Vielen Dank, dass Sie sich die Zeit genommen haben, es zu schreiben!


Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 3.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
Loading...