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混合氣 ?混合氣的概念 混合個是指兩種或兩種以上單一一氣體找一定此例混合所組成的均勻混合的氣體。 潛水中呼吸的混合氣一般買用人工配前而成,器用的配制方法有。分壓配氣法、容積配氣法、流電 氣法及稱量配氣法等。 金個是被路見的天然泥合氣。它含有額、每、三氧化碳、水不汽等成份。空氣是當用的譜水呼吸個 源。因空氣中含有大的魚。 在深落水時,會使港永民發(fā)生無麻醉。故在深港水中第用氧氣和其它一些情 性氣體配成灣水混合氣體。現(xiàn)今常用的是角街,和家氣校一定比例配制成氫氧混合氣,用于氫氧潛水和 混合氣具有一定的壓理,一瓶裝有菜種混合氣的氣瓶,我們用壓力表可測出這瓶混合一的壓強。這個 壓強是由混合氣中各個成份共同作用的結果,我們把它稱做混合氣的總壓。如果我們把混合氣體中某一成 份氣體單獨留在氣瓶內,其它成份全部排出氣瓶,這時所留下的單一氣體將單獨占據(jù)整個氣瓶的空間。我 們用壓力表能夠測出這種單一成份氣體的壓強。泥合氣體中,某種單一成份的氣體的壓強叫做混合氣體中這種單一成份氣體的分壓。故在混合氣體中, 每一種成份的單一氣體都具有各自的分壓。 二、道爾頓定律 混合氣的總壓用壓力表可輕易測得,但混合氣中某種成份氣體的分壓幾乎不可能用壓力表測出。 因為 我們無法在容器中僅保留某種氣體,而把其它成份氣體排出。 英國科學家道爾頓通過實驗證明: 混合氣體的,總壓強,等于各組成成份氣體的分壓之和,即: P=Pi+P2+Pst?Pn (2-10) 式中:P一混合氣的總壓強 P P2???P. 各組成成份氣體的分壓。 我們把 2-10式稱做道爾頓定律,也叫分壓定律。 道爾頓指出混合氣中任何一種氣體的分壓與這種氣體在整個容器中的分子百分數(shù)(體積百分比)成正 比。 道爾頓定律可用于計算混合氣中菜種成份氣體的分壓,即: Px-P ?C (2-11) 式中:P一某種氣體的分壓 P一混合氣總壓 C一某種氣體在混合氣中所占的體積百分比。 例2.6 己知空氣中 の、N,和CO,的體積分別占空氣總體積的 21%、78%和 0.03%。求在常壓及水下 50m 時,它們各自的分壓。 解:常壓下,空氣的總壓強為 0.IMPa,水下 50m 時,空氣的壓強變?yōu)?0.6MPa。在空氣的壓縮過程中, 各種成份的百分比不變。 據(jù) 2-11 式,在常壓時,Po?= 0.l×21% =0.021(MPa) PN2=0.1x78% =0.078(MPa) Poo2= 0.1×0.03%=0.000 03(MPa)在水下 50m 時,三、水面等值 從上面例題中,可以看出,潛水員在 50m 水深時,從空氣中吸入的氧分子的數(shù)量,比在常壓(0.1MP, 從純氧中吸入的氧分子數(shù)量還多得多。 同樣吸入的二氧化碳分子數(shù)也為在水面正常空氣中的六倍。為了 較氣體在高壓環(huán)境和常壓環(huán)境對人體生理作用的影響,我們引入水面等值的概念。 所謂水面等值,指在某一深度的水中, 一定分壓的某種氣體的濃度,與在水面常壓(0.1MPa)時呼吸白 合氣體中含x%的這種氣體相同。即:式中:SE一水面等值 P 一氣體在某深度水中的分壓 例2.7 某種混合氣體中,CO,分壓為 0.003MPa( 壓)。問其水面等值為多少? 解:己知 Pco2=0.003MPa,根據(jù) 2-12式,可得:SE = 6., * = 0,023 x = 3% ?其水面等值為 3%。 上例中,說明潛水員在水下所吸入的二氧化碳的數(shù)量,相當于在水面常壓下呼吸的氣體中含有 3%的 二氧化碳,這對潛水員來說是相當危險的,即可能引起二氧化碳中毒癥狀。為了避免這種現(xiàn)象的出現(xiàn),應 嚴格控制呼吸氣源中二氧化碳的含量,并經(jīng)常對潛水頭盔進行通風,防止頭盔內二氧化碳大量積聚引起分 壓過高。 四、氣體的彌散 氣體的彌散,是指某種氣體的分子,通過自身的運動而進入另一種物質分子間隙內部的現(xiàn)象。它是氣 體分子在分壓作用下運動的結果。 把兩種氣體放在同一容器內,盡管兩種氣體的密度不同,但到 ,這兩種將完全均勻混合。 氣體的彌散遵循從高分壓向低分壓區(qū)擴散的規(guī)律。分壓的差值越大,彌散的速度也越快。
混合氣潛水技術的發(fā)展過程 上個世紀20年代起,隨者軍事和產(chǎn)業(yè)港水對大深度潛水的需要與日俱增,人們研究和發(fā)展了混合氣 潛水技術。這種技術解快了空氣潛水敘麻醉的問題,使?jié)撍疃葲_破了 60 m 以淺的限制。混合氣體中, 常用的是氦氧氣體。氮氣作為呼吸氣體中的稀釋介質,是一種理想的情性氣體。但是,它也帶來了一些 新的問題。 首先是寒冷問題。氫氣的導熱系數(shù)是空氣的6 倍多,潛水員著濕式或千式潛水服,因深度增大, 衣服受壓變薄,絕熱保暖性能急劇下降,已難以抵擋水下的寒冷。于是,在 1937 年出現(xiàn)了加熱潛水服。 加熱方法有氣、水、電、化學材料等多種,目前國際上通用的是熱水潛水服。它可使?jié)撍畣T在很冷的水中 保持舒適狀態(tài),進行較長時間的水下作業(yè)。當港水深度超過 150口 左右時,潛水員的大量體熱將會從呼吸 道排出,所以,為了維持體熱平衡,降低呼吸散熱損失,還必須用呼吸氣體加熱裝置。其次是氫語音失真 問題。 氫氧潛水電話的使用較好地解決了這個問題。第三,潛水深度增大,氦氣消耗量很多。為了減少 貴的氫氣損失,先后研制成功呼吸氣體少量排出或者完全不排出呼吸器的半閉式和閉式潛水裝具。 隨著混合氣潛水深度的繼續(xù)增加,人們發(fā)現(xiàn)用于減壓的時間遠遠大于水下作業(yè)的時間,潛水效率極低。 計對這一矛盾,1957 年,美國人龐德提出了 “飽和潛水”新概念。1962 年開始了 次海上實驗,并于 965年首次把飽和潛水技術用于產(chǎn)業(yè)潛水,解決了常規(guī)潛水(即非飽和潛水)無法克服的潛得深、呆得久, 角保潛水員等一系列難題。大量的實踐表明,飽和潛水技術是當今進行大深度和《或)長時間承壓潛 k作業(yè)的 方法。 但飽和潛水需要龐大而復雜的設備和大深度潛水裝具等支持,而且潛水深度愈大,對 又備的性能要求也愈高。例如,生命支持系統(tǒng)對飽和居住艙內環(huán)境溫度的控制精度,在 150m 深度為士3C, g 450m 時僅為士1°C。 20世紀 80年代初,隨著飽和潛水技術的發(fā)展,根據(jù)壓氣機一一抽氣機原理制成的推挽式呼吸系統(tǒng)(叉 閉路呼吸系統(tǒng))問世。它使水下呼吸器、鐘上回收設備和水面控制設備構成了一套大循環(huán)的閉路呼吸系 ,成為與飽和潛水系統(tǒng)配套的新型閉式潛水裝具。閉路呼吸系統(tǒng)不僅解決了因大深度潛水時氣體密度增 加,潛水員呼吸困難的問題,而且,還大大提高了潛水作業(yè)的性和經(jīng)濟性。 圖1-7飽和潛水系統(tǒng) 潛水系統(tǒng),又稱深潛系統(tǒng),是承壓潛水所需器材和設備的統(tǒng)稱,通常包括《閉式)潛水鐘、甲板誠壓 艙和吊放系統(tǒng)等(圖1-7)。潛水系統(tǒng)既可用于常規(guī)潛水,也可用于飽和潛水,所以又有常規(guī)潛水系統(tǒng)和飽 和潛水系統(tǒng)之分。深潛系統(tǒng)誕生于 1931 年,但到海上使用則在 1962 年。 從那時起,這一技術在軍事和產(chǎn) 業(yè)潛水中獲得了廣泛的應用。它標志著潛水技術己進入了深潛系統(tǒng)時代,同時,也標志著傳統(tǒng)的潛水技術 從簡單的個體勞動水平發(fā)展到了類似現(xiàn)代化大生產(chǎn)方式的先進水平。
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