Введення
Відкриття кисню Джозефом Прістлі 1 серпня 1774, розкладанням оксиду ртуті дало початок розвитку нових областей наук.
Як відомо - кисень це самий широко поширений елемент на нашій планеті, він становить приблизно 47% від маси земної кори. Морська вода містить 88% кисню, а атмосфера 21%. Кисень оточує нас всюди, і міститься в кожному живому елементі на Землі. Більшість живих істот дихають киснем з повітря і є аеробами.
Кисень в чистому вигляді застосовується в багатьох галузях науки. Медицина, зварювання, енергетика, машинобудування і суднобудування, різка металу, хімічна і радіоелектронна промисловість.
У промислових масштабах кисень одержують з повітря, шляхом криогенного поділу. Однак, останнім часом також широке поширення одержали методи мембранного розділення повітря.
Температури кипіння кисню та азоту входять до складу повітря відрізняються, тому рідкий повітря можна розділяти в спеціальних ректифікаційних колонах. Але на цьому етапі перед нами постає проблема, а саме - охолодження повітря до температури - 196 ° C.
Для отримання температур такого порядку необхідні спеціальні охолоджувальні машини під назвою детандери. Зокрема, радянський фізик П.Л. Капіца запропонував використовувати так звані Турбодетандери, здатні охолоджувати повітря при робочому тиску всього в декілька атмосфер. Далі рідке повітря закачують в посудини Дьюара - балони з вакуумованим простором між стінками.
Рідкий кисень кипить при температурі - 183 ° C, в той час як азот при температурі - 196 ° C. Отже коли температура рідини повільно підвищується від - 200 ° C, до - 180 ° C, спочатку переганяють азот, а лише потім кисень. Багаторазове повторення даних циклів перегонки може дати відмінний результат, який буде відображений у чистоті отриманих газів.
Однак використання кисню такої концентрації в медицині скоєно не потрібно і в багатьох випадках навіть може зашкодити хворому. Як приклад можна привести руйнівну дію чистого кисню на сурфактант легенів. Тому використання повітря збагаченого киснем на 80-95% цілком відповідає вимогам пропонованим сучасною медициною.
Нині великі лікарні і госпіталі використовують кисень отриманий поза лікарнею, на обладнанні подібному тому що описано вище. Блакитні балони з киснем під високим тиском (150атм) у великих кількостях закуповуються лікарнями і підключаються до кисневим станціям, які необхідно розташовувати поза приміщень лікувального закладу. Далі кисень допомогою газифікаторів переводять з рідкої в газоподібну стадію і розподіляють по відділеннях і палатам допомогою складної системи трубопроводів. Крім того, дані системи постачання вимагають постійне кваліфіковане обслуговування поза числа медичного персоналу лікарні. Окрема складність-це період технічного обслуговування системи.
Найбільш кращим виходом зі сформованої ситуації є отримання кисню безпосередньо на місці його використання, а саме - застосування технології поділу повітря на молекулярних ситах в умовах низького тиску. Установки засновані на цій технології часто називають кисневими генераторами, проте така назва не зовсім коректно. Більш відповідна назва для даних пристроїв - кисневий концентратор.
Необхідно так само відзначити, що загальними тенденціями розвитку повітророзподільних установок є: зниження витрат на виробництво продуктів розділення, енергетичних витрат, підвищення надійності установок, збільшення тривалості робочих циклів, автоматизація процесів управління Повітророзподільну установками.
Основною метою даної роботи є ретельне опрацювання конструкції кисневих концентраторів використовуються в медицині як для індивідуального використання, так і для комплексного оснащення палат медичних закладів високоякісним киснем із заданими вихідними характеристиками газу.
До завдань можна віднести: теоретичну обробку інформації на основі наявних даних, створення установки для розділення газів і проведення ряду експериментів з її використанням, а так само розробка концепту компактного кисневого концентратора для індивідуального використання.
кисневий концентратор газорозділювальні медицина
1. Медична частина
. 1 Дихання
Дихання - це сукупність процесів, що забезпечують споживання організмом кисню і виведення вуглекислого газу.
В організмі людини запаси кисню обмежені, тому організм потребує безперервному надходженні кисню з навколишнього середовища. Так само постійно і безперервно з організму повинен віддалятися вуглекислий газ, який завжди утворюється в процесі обміну речовин.
