Dlaczego w krytycznych zastosowaniach opon stosuje się azot, a nie dwutlenek węgla?

14

W krytycznych zastosowaniach opony są napompowane przy użyciu czystego azotu ( link ).

Ale dwutlenek węgla (CO2) jest większą cząsteczką (będzie wyciekał wolniej z opony), a także obojętny (nie utlenia obręczy i nie pali się w razie wypadku). ( link )

Ponadto, zgodnie z prawem gazu doskonałego , ciśnienie jest proporcjonalne do gęstości, indywidualnej stałej gazu i temperatury. Zakładając stałą objętość (tj. P ∝ R * T), każda zmiana temperatury jest „wzmacniana” przez indywidualną stałą gazową. I stała gazowa jest na korzyść CO2: R(CO2) < R(O2) < R(N2). ( ref ) Tak więc wydaje się, że CO2 zapewnia lepszą stabilność ciśnienia w porównaniu z wahaniami temperatury.

Również magazynowanie CO2 jest tańsze niż magazynowanie azotu.

Dlaczego więc opony są napompowane azotem, a nie CO2?

tires wheels pressure Brylant
źródło
2
Myślę, że słyszałem o wkładach CO2 używanych do opon rowerowych, choć dość szybko tracą ciśnienie. Wątpię w to, czy małe cząsteczki przeciekają przez teorię opon. Powiedziałbym, że głównymi zaletami azotu nad powietrzem są stabilność ciśnienia w szerszym zakresie temperatur i brak właściwości korozyjnych.
Nie mam pojęcia, co robię
Jeśli ciśnienie jest proporcjonalne do gęstości, jak sugerujesz, wówczas balony wodoru nie są pływające (ponieważ mają taką samą gęstość jak otaczające powietrze) lub zapadają się (ponieważ ciśnienie jest niższe niż ciśnienie otaczającego powietrza). Obserwacja sugeruje inaczej.
Nie tylko aplikacje krytyczne, ale GT-R
kot
4
„dobrze obojętny (nie utlenia obręczy i nie pali się w razie wypadku )” - tylko upewnij się, że nie powiesz magnezu - ma tendencję do niezgody. Mg będzie się palić, gdy będzie otoczony suchym lodem, więc jest to zdolność do chwytania tlenu, może wyciągnąć O₂ z CO₂ - Oto przykładowe wideo: youtube.com/watch?v=2oQ_9nFe9HU
enhzflep
Źródło, które cytujesz, sugeruje, że para wodna obecna w „normalnym” powietrzu wykorzystywanym do pompowania opon jest jednym z dużych czynników i że większa cząsteczka również pomaga. Poza tym sądzę, że odpowiedź ma związek z kosztami produkcji azotu w porównaniu z innymi rozsądnymi wyborami gazu.
dlu

Odpowiedzi:

15

Azot jest obojętny i nie wpływa na gumę ani stalową obręcz. Dwutlenek węgla jest wysoce reaktywny i wpływa zarówno na gumę, powodując pęcznienie gumy. Spowodowałoby to również korozję felg na bazie żelaza (szczególnie stali węglowej).

Edycja: Po zmieszaniu CO2 z wilgocią staje się kwas karbolowy, który jest żrący. Wszystko zależy od koncentracji. To jest jak porównywanie kwasu octowego powszechnie nazywanego octem. Przy 3% możesz postawić na frytki. Przy sile przemysłowej 97% nie tylko bardzo szybko rozpuści narybek, ale także ludzkie mięso. Jeśli chodzi o wpływ CO2 na gumę, zacytowałem źródło branżowe (Air Liquide), firmę specjalizującą się w sprężonych gazach.

W przypadku opon samochodowych stosowanie CO2 prawdopodobnie spowodowałoby katastrofalną awarię. Moje doświadczenie z Nitrogen polega na tym, że zauważyłem, że jest znacznie cichszy podczas jazdy i mniej wahań ciśnienia, gdy temperatura zmienia się z sezonu na sezon.

http://encyclopedia.airliquide.com/encyclopedia.asp?LanguageID=11&GasID=26

Sprawdź w części Zgodność materiału pod nagłówkiem Elastomery - Całkiem pouczające .....

Old_Fossil
źródło
1
Wysoce reaktywny może to zawyżać. To nie jest Cl2 itp.
Lyndon White
1
To całkowicie przesadza. CO₂ w ogóle nie jest bardzo reaktywny, z pewnością nie powoduje korozji stali węglowej. (W rzeczywistości stal jest wytwarzana przez redukcję rudy z tlenkiem węgla do Fe i CO₂!) Jeśli ten artykuł ostrzega o pęcznieniu, to z pewnością jest to uzasadnione i może to być powód, dla którego nie jest stosowany do opon samochodowych, ale jest nie jak żadne gumowe elementy natychmiast ulegają awarii, gdy doprowadzisz je do kontaktu z CO2. W rzeczywistości uważam, że CO₂ jest dość powszechnie stosowane w oponach rowerowych; być może łatwiejsze przechowywanie przeważa tutaj gorsze właściwości.
leftaroundabout
4
Dwutlenek węgla jest tak bardzo reaktywny, że jest nawet stosowany w gaśnicach .
Dmitrij Grigoryev
Azot nie jest obojętny, być może niezbyt reaktywny z zastosowanymi materiałami, ale nie jest obojętny. Byłoby miło mieć jakieś cytaty, na przykład dlaczego CO2 miałby powodować katastrofalną awarię - jaki komponent zawiódłby w jakich warunkach?
dlu
Spodziewałbym się, że CO2 stosowany do napełniania opon będzie suchy (wolny od pary wodnej), ponieważ jest to jeden z głównych powodów nie tylko używania „normalnego” sprężonego powietrza (stan wody zmienia się i różnica objętości między płynną wodą a wodą para powoduje zmiany ciśnienia w oponach). To prowadzi mnie do myślenia, że ​​tworzenie kwasu węglowego nie jest powodem do niestosowania CO2 - chociaż może to mieć wpływ na gumę.
dlu
12

Azot stanowi około 80% powietrza - dlatego jest łatwiej odzyskiwany i oddzielany niż mniejsze ilości innych gazów w powietrzu. To znaczy, że proces odzyskiwania azotu z powietrza może być mniej wydajny niż proces odzyskiwania CO2 z powietrza i nadal być opłacalny. Dodatkowo jego stabilność w wyższych temperaturach oznacza, że ​​zachowuje się bardziej przewidywalnie i oznacza, że ​​właściwości jezdne opon są spójne.

Mauro
źródło
więc mówisz, że azot do tego celu można oddzielić na miejscu? tzn. nie ma potrzeby przechowywania go w postaci płynnej?
Sparkler
1
Możesz łatwo wytworzyć CO2, nie musisz go odzyskiwać. Założę się, że nie można wytworzyć azotu, ale powinno być łatwe do wyciągnięcia z powietrza.
Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2
Mauro, zobacz moje zaktualizowane pytanie dotyczące stabilności temperatury.
Sparkler
10
Nie musisz przechowywać azotu ani CO2 w postaci płynnej, wystarczy skompresować. Azot ma również tę zaletę, że jest obojętny, co oznacza, że ​​nie reaguje na nic. CO2 może łączyć się z innymi cząsteczkami, na przykład woda + CO2 tworzy kwas węglowy, który nie jest tym, czego chcesz w oponie. Prawdopodobnie wystarczająco małe ilości, aby nie mieć znaczenia, ale to tylko przykład.
GdD
2
@ dlu: azot N2 jest obojętny w normalnych temperaturach.
Joshua
1

Azot jest tańszy, ponieważ jest łatwo dostępny w powietrzu i można go ekstrahować za pomocą raczej kompaktowego generatora azotu . Wydobywanie dwutlenku węgla z powietrza jest nieefektywne, dlatego musi być wytwarzane przez spalanie paliw (takich jak metan) lub poprzez termiczny rozkład wapienia.

Dmitrij Grigoriew
źródło
0

Azot jest bardzo przewidywalnym gazem. Wszystkie jego zachowania były rygorystycznie testowane przez wiele lat. Jako takie mogą znacznie łatwiej przewidzieć zachowanie niż mieszany gaz. Ponadto jego wydajność jest bardzo podobna do powietrza. Jeśli nie możesz mieć dostępu do butelki azotu, nadal możesz użyć normalnego powietrza i nadal być blisko pierwotnej wydajności.

Z punktu widzenia bezpieczeństwa azot nie zawiera tlenu. W razie wypadku tlen nie rozprzestrzeniałby ognia (powietrze zawiera ~ 21% tlenu).

Kris
źródło
5
To nie wydaje się właściwe. Azot jest bardzo przewidywalnym gazem. Wszystkie jego zachowania były rygorystycznie testowane przez wiele lat. Właściwości CO2 są również znane. Jako takie mogą znacznie łatwiej przewidzieć zachowanie niż mieszany gaz. CO2 nie jest mieszaniną. * W razie wypadku tlen nie rozprzestrzenia ognia (powietrze zawiera ~ 21% tlenu). * Ta odpowiedź wydaje się porównywać azot z powietrzem, ale pytanie dotyczy azotu w porównaniu z CO2.
Ben Crowell,
CO2 jest gazem mieszanym per se - jednym węglem, dwoma tlenami. Chociaż nie widzę tlen w oponach jest ogromne zagrożenie pożarowe ... Wszelkie bardziej, że powietrze, którym oddychamy
Cullub