Dlaczego naboje do napełniania awaryjnego są wypełnione CO2?

Dlaczego nie są wypełnione powietrzem z otoczenia za pomocą sprężarek powietrza? Czy sprężanie otaczającego powietrza nie jest tańsze niż wytwarzanie CO2? Jeśli tak, to te naboje miałyby dwie zalety:

Tańsze w produkcji
Opony wypełnione CO2 opróżniają się same z siebie znacznie szybciej niż powietrze z otoczenia, więc użycie powietrza oznacza, że po napompowaniu opony nabojem nie będziesz musiał go ponownie napełniać, gdy wrócisz do domu.

— Tooniis
źródło

Wydobywanie wody z normalnego powietrza jest suką i wymaga dużo sprzętu. Sprawdź sklep nurkowy.

— Aganju

Technicznie niepraktyczne (jeśli nie niemożliwe) jest sprężanie wystarczającej ilości regularnego powietrza do naboju o rozmiarze / wadze naboju CO2. CO2 jest znacznie bardziej ściśliwy niż zwykłe powietrze.

— Daniel R Hicks

@Aganju - Wydobywanie wody z powietrza nie jest tak naprawdę wielkim problemem. Problem z wodą polega na tym, że jeśli ludzie napełniający zbiornik nie zachowują należytej staranności, mogą napełnić zbiornik wodą, a nie powietrzem.

— Daniel R Hicks

@DanielRHicks „CO2 jest znacznie bardziej sprężalny niż zwykłe powietrze”, co wyjaśnia wszystko. Twój komentarz powinien być odpowiedzią.

— Tooniis

Powietrze pod ciśnieniem wycieknie. Co2 zamienia się w płyn w tych pojemnikach, więc nie wycieknie.

— SurpriseDog,

Odpowiedzi:

Naboje CO2 są używane do pompowania opon rowerowych, ponieważ są popularnym, niedrogim produktem, który istnieje już od lat 50. XX wieku. Inne ich zastosowania obejmują zasilanie wiatrówek i pompowanie kamizelek ratunkowych.

Zostały pierwotnie opracowane przez Crosman Corporation i sprzedawane pod nazwą „Powerlet”.

Wkłady zasilające są prawdopodobnie wypełnione CO2, ponieważ jest to najbardziej odpowiedni gaz. Powody, o których mogę myśleć to:

CO2 zamienia się w ciecz pod stosunkowo niskim ciśnieniem w porównaniu z innymi gazami - ciecze są znacznie gęstsze niż gazy, więc użyteczna ilość CO2 może zmieścić się w małym pojemniku.
Pojemniki są łatwe i tanie, aby wytrzymać wymagane ciśnienie
CO2 jest tani i łatwy do wytworzenia (choć prawdopodobnie niezbyt przyjazny dla środowiska).
CO2 jest obojętny, nie reaguje z materiałem pojemnika. Nie jest łatwopalny, ale podgrzewanie wkładu prawdopodobnie nie jest dobrym pomysłem.

Aktualizacje mojej odpowiedzi, ponieważ z jakiegoś powodu pojawiły się ponownie na stronie głównej.

Naboje CO2 nie są wypełnione sprężonym CO2, są wypełnione ciekłym CO2. Trzeba to zrobić, aby uzyskać wystarczającą ilość zawartości we wkładzie, aby była przydatna. Nabój nie jest jednak całkowicie wypełniony, a ciśnienie gazu w przestrzeni jest zasadniczo stałe (ciśnienie pary), o ile pozostaje trochę ciekłego CO2.

Nie można wkładać ciekłego powietrza do wkładu, ponieważ składa się ono z azotu, tlenu, pary wodnej i CO2, które mają różne temperatury wrzenia. W rzeczywistości CO2 zamienia się w ciało stałe, zanim azot zamienia się w ciecz.

— Aparat Argenti
źródło

1,2 i 4 to dobre powody, ale czy obniżanie emisji CO2 jest tańsze niż zasilanie sprężarek powietrza w celu sprężania powietrza we wkładach?

— Tooniis

Oczywiście użycie powietrza atmosferycznego jest nieodpowiednie, ponieważ nie widzimy żadnych „sprężonych” produktów na sprężone powietrze (pomyślmy o puszkach sprężonego gazu do usuwania pyłu z klawiatur, które faktycznie są wypełnione czynnikiem chłodniczym), być może powinieneś zadać to pytanie w Physics Stack Exchange teren.

— Argenti Apparatus

Istnieje również problem pary wodnej w zamrażaniu sprężonego powietrza, gdy pojemnik jest pozbawiony ciśnienia.

— mikes

FWIW to mówi W prawie wszystkich przypadkach, dwutlenek węgla, który jest rejestrowany i oczyszczono do zastosowań komercyjnych, że odpowietrzany do atmosfery w miejscu produkcji, jeżeli nie została odzyskana do transportu i korzystnego użycia w innych miejscach. (Odnośnie do punktu nr 3 w nawiasie.)

— Mr.Wizard

CO2 zamieniający się w ciecz pod stosunkowo niskim ciśnieniem daje jej rodzaj samoregulacji. Ciśnienie gazu na górze cieczy pozostaje stałe, dopóki ciecz nie zniknie. To nie wyjaśnia bezpośrednio, dlaczego są one używane do opon, ale wyjaśnia, dlaczego są one używane w wiatrówkach, co czyniło je tanimi i obfitymi do innych zastosowań.

— Kevin Krumwiede

Uważam, że te artykuły zawierają informacje:

W temperaturze pokojowej (poniżej temperatury krytycznej 31 ° C / 87,8 ° F) butelka CO ₂ jest w praktyce samoregulująca. Nie jest to możliwe w przypadku zwykłego sprężonego powietrza. Potrzebowałbyś większej, mocniejszej, cięższej butli „wysokociśnieniowej” z regulatorem (i związanych z tym kosztów i złożoności), aby spełniał tę samą funkcję.

To sprawia, że CO _{2 jest} znacznie bardziej odpowiedni do zestawu do naprawy roweru ze względu na:

mały rozmiar
niska waga
niska cena
niezawodność (prostota)

Ten film na temat nadkrytycznego dwutlenku węgla stanowi interesujące okno (zarówno dosłowne, jak i symboliczne) na zachowanie fazowe opisane w powyższych artykułach:

— Mr.Wizard
źródło

Czy to oznacza, że naboje CO2 nie działają poprawnie powyżej 31 ° C? To nie jest bardzo wysoka temperatura.

— David Richerby

@David Oznacza to, że ciśnienie zaczyna znacznie rosnąć wokół tego punktu. W przypadku pompowania opon nie powinno to stanowić problemu przy założeniu, że sam inflator jest dobrze zaprojektowany, jednak istnieje granica temperatury otoczenia, na którą wkład może być bezpiecznie wystawiony, co według mnie jest podane jako 120 ° F (podane w drugim artykuł). Pokazuje również zdjęcie kartridża z serią z podpisem „Powerlet pęknięty przez wystawienie na działanie temperatury 180 ° F w teście producenta”, więc zakładam, że w specyfikacji 120 ° F jest zdrowy margines bezpieczeństwa.

— Mr.Wizard

@David Praktycznie mówiąc, niskie temperatury są prawdopodobnie większym problemem, ponieważ wkładka będzie bardzo wolna, gdy będzie zimno. Prostym rozwiązaniem byłoby trzymanie jednego obok ciała.

— Mr.Wizard

Tak, praktycznie mówiąc, zostanę poważniej uszkodzony przez wystawienie na działanie temperatur przekraczających 120 ° F niż wkład. :-D

— David Richerby

@Swifty Into Tri to brytyjska organizacja i w taki pochmurny dzień temperatura nie będzie wyższa niż 25 ° C / 75 ° F, a wydarzenia te zwykle odbywają się rano, gdy temperatura jest co najmniej o kilka stopni niższa. Zakładając, że wideo jest ostatnie, temperatura w weekendy spadła do 33 ° C / 91 ° F, ale był to słoneczny dzień, więc nie w momencie, kiedy wideo zostało zrobione. Wielka Brytania nigdy nie zbliżyła się do 120F: rekord to 101F (38C). Krótko mówiąc, nie mam pojęcia, dlaczego nabój wyszedł, ale to nie było ciepło. (W rzeczywistości pióropusz pary sugeruje, że wyciekł, zamiast eksplodować.)

— David Richerby

Wyjaśnia to część przyczyny, która może być zbyt szczegółowa: http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/ch4/deviation5.html Jeśli zamierzasz przeczytać którykolwiek z nich, przeczytaj materiał zaczynający się po tabeli z wykazem „Stałe van der Waalsa dla różnych gazów”. Oblicza, że sprężanie CO ₂ z 1 litra do 0,2 litra przy użyciu prawa gazu doskonałego (który będzie prawie poprawny dla powietrza) „ciśnienie musiałoby zostać podniesione do 112 atm”, ale dla CO ₂(w 0 ° C) „Równanie van der Waalsa przewiduje jednak, że ciśnienie będzie musiało wzrosnąć tylko do 52,6 atm”. Jest to znacznie niższe ciśnienie dla tej samej objętości gazu (przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym). Pomyśl o aspektach bezpieczeństwa: pojemnik na to nie musi być tak silny (tak drogi) jak pojemnik na ten sam standard. objętość powietrza. Pod względem ekonomicznym i bezpieczeństwa jest to oczywiste.

— redrubberball
źródło