Meqenëse të gjithë gazrat kanë disa gjendje grumbullimi dhe mund të jenë të lëngshëm, ajri, i përbërë nga një përzierje gazesh, mund të bëhet gjithashtu një lëng. Në thelb, ajri i lëngshëm prodhohet për të nxjerrë oksigjen të pastër, azot dhe argon prej tij.
Pak histori
Deri në shekullin e 19-të, shkencëtarët besonin se gazi ka vetëm një gjendje grumbullimi, por ata mësuan se si ta sillnin ajrin në një gjendje të lëngshme tashmë në fillim të shekullit të kaluar. Kjo u bë duke përdorur një makinë Linde, pjesët kryesore të së cilës ishin një kompresor (një motor elektrik i pajisur me një pompë) dhe një shkëmbyes nxehtësie, të paraqitur në formën e dy tubave të rrotulluar në një spirale, njëri prej të cilëve kalonte brenda tjetrit. Komponenti i tretë i dizajnit ishte një termos, dhe gazi i lëngshëm u grumbullua brenda tij. Pjesët e makinës ishin të mbuluara me materiale izoluese të nxehtësisë për të parandaluar hyrjen në gazin e nxehtësisë nga jashtë. Tubi i brendshëm i vendosur afër qafës përfundonte me një mbytje.
Punë me gaz
Teknologjia për marrjen e ajrit të lëngshëm është mjaft e thjeshtë. Së pari, përzierja e gazrave pastrohet nga pluhuri, grimcat e ujit dhe gjithashtu nga dioksidi i karbonit. Ekziston një komponent tjetër i rëndësishëm, pa të cilin nuk do të jetë e mundur të prodhohet ajri i lëngshëm - presioni. Me ndihmën e një kompresori, ajri kompresohet deri në 200-250 atmosfera,duke e ftohur me ujë. Më pas, ajri kalon nëpër shkëmbyesin e parë të nxehtësisë, pas së cilës ndahet në dy rryma, më e madhja prej të cilave shkon në zgjerues. Ky term i referohet një makine pistoni që punon duke zgjeruar gazin. Ai konverton energjinë potenciale në energji mekanike dhe gazi ftohet sepse funksionon.
Më tej, ajri, pasi ka larë dy shkëmbyesit e nxehtësisë dhe duke ftohur rrjedhën e dytë që shkon drejt tij, del jashtë dhe mblidhet në një termos.
Zgjerues Turbo
Megjithë thjeshtësinë e tij të dukshme, përdorimi i një zgjeruesi është i pamundur në një shkallë industriale. Gazi i marrë nga mbytja përmes një tubi të hollë rezulton të jetë shumë i shtrenjtë, prodhimi i tij nuk është mjaft efikas dhe konsumon energji, dhe për këtë arsye i papranueshëm për industrinë. Në fillim të shekullit të kaluar, bëhej fjalë për thjeshtimin e shkrirjes së hekurit, dhe për këtë u parashtrua një propozim për të fryrë ajrin nga ajri me përmbajtje të lartë oksigjeni. Kështu lindi pyetja për prodhimin industrial të këtij të fundit.
Zgjeruesi i pistonit bllokohet shpejt me akull uji, kështu që ajri duhet të thahet fillimisht, duke e bërë procesin më të vështirë dhe më të shtrenjtë. Zhvillimi i një turbo-zgjerues duke përdorur një turbinë në vend të një pistoni ndihmoi në zgjidhjen e problemit. Më vonë, turbozgjeruesit u përdorën në prodhimin e gazrave të tjerë.
Aplikacion
Ajri i lëngshëm në vetvete nuk përdoret askund, është një produkt i ndërmjetëm në marrjen e gazrave të pastër.
Parimi i ndarjes së përbërësve bazohet në ndryshimin e zierjespjesë të përzierjes: oksigjeni vlon në -183 °, dhe azoti në -196 °. Temperatura e ajrit të lëngshëm është nën dyqind gradë dhe me ngrohjen e tij mund të bëhet ndarja.
Kur ajri i lëngshëm fillon të avullojë ngadalë, azoti është i pari që avullohet dhe pasi pjesa kryesore e tij tashmë është avulluar, oksigjeni vlon në një temperaturë prej -183 °. Fakti është se ndërsa azoti mbetet në përzierje, ai nuk mund të vazhdojë të nxehet, edhe nëse përdoret ngrohje shtesë, por sapo shumica e azotit të jetë avulluar, përzierja do të arrijë shpejt pikën e vlimit të pjesës tjetër të përzierje, d.m.th. oksigjen.
Pastrimi
Megjithatë, në këtë mënyrë është e pamundur të sigurohet oksigjen dhe azot i pastër në një operacion. Ajri në gjendje të lëngët në fazën e parë të distilimit përmban rreth 78% nitrogjen dhe 21% oksigjen, por sa më tej të shkojë procesi dhe sa më pak azot të mbetet në lëng, aq më shumë oksigjen do të avullojë me të. Kur përqendrimi i azotit në lëng bie në 50%, përmbajtja e oksigjenit në avull rritet në 20%. Prandaj, gazrat e avulluara përsëri kondensohen dhe distilohen për herë të dytë. Sa më shumë distilime të jenë, aq më të pastra do të jenë produktet që rezultojnë.
Në industri
Avullimi dhe kondensimi janë dy procese të kundërta. Në rastin e parë, lëngu duhet të konsumojë nxehtësi, dhe në rastin e dytë, nxehtësia do të lirohet. Nëse nuk ka humbje të nxehtësisë, atëherë nxehtësia e çliruar dhe e konsumuar gjatë këtyre proceseve është e barabartë. Kështu, vëllimi i oksigjenit të kondensuar do të jetë pothuajse i barabartë me vëlliminazoti i avulluar. Ky proces quhet korrigjim. Përzierja e dy gazrave të formuar si rezultat i avullimit të ajrit të lëngshëm përsëri kalon nëpër të, dhe një pjesë e oksigjenit kalon në kondensatë, duke lëshuar nxehtësi, për shkak të së cilës një pjesë e azotit avullon. Procesi përsëritet shumë herë.
Prodhimi industrial i azotit dhe oksigjenit bëhet në të ashtuquajturat kolona distilimi.
Fakte interesante
Kur janë në kontakt me oksigjenin e lëngshëm, shumë materiale bëhen të brishtë. Për më tepër, oksigjeni i lëngshëm është një agjent oksidues shumë i fuqishëm, prandaj, pasi të futen në të, substancat organike digjen, duke lëshuar shumë nxehtësi. Kur ngopen me oksigjen të lëngshëm, disa nga këto substanca fitojnë veti shpërthyese të pakontrolluara. Kjo sjellje është tipike për produktet e naftës, të cilat përfshijnë asf altin konvencional.
