Сухой лед

Л. РИХТЕР, Фото автора

Уже одно название может вызвать законное недоумение. Как же так? Ведь лед — это замерзшая вода, но может ли вода быть сухой?

В сухом, или искусственном, льде воды нет. Сухой лед —  углекислота — \({\mathrm{CO}}_2\). У  \({\mathrm{CO}}_2\) очень интересное свойство: при разных обстоятельствах она может быть и газом, и жидкостью, и твердым телом.

Газообразный  \({\mathrm{CO}}_2\) — это углекислый газ. Он имеется в окружающем нас воздухе (до 0,04%). Углекислый газ — «мертвый» газ: он убивает все введенные в него живые организмы.

Жидкий \({\mathrm{CO}}_2\), или углекислота, — прозрачная и бесцветная жидкость. Хранить углекислоту в обычных условиях невозможно; она может «существовать» только при давлении на нее 65 атмосфер. Уменьшение давления ведет к образованию белой снегообразной массы чрезвычайно низкой температуры. Это и есть твердый \({\mathrm{CO}}_2\), или сухой лед. Почему его назвали сухим? При таянии этот лед не выделяет ни одной капли жидкости, а сразу переходит в газообразное состояние.

В чем преимущества сухого льда перед обычным?

78,9° ниже нуля — такова температура сухого льда. Температура водяного льда — 0°. Удельный вес сухого льда — 1,4, обычного льда — 0,9. Занимая меньший по сравнению с водяным льдом объем, сухой лед обладает большей холодопроизводительностью. На испарение 1 кг сухого льда (превращение из твердого тела в газообразное) надо израсходовать в 2 раза больше тепла, чем на таяние 1 кг водяного льда.

Рациональнее используются помещения транспортных ледников (вагонов, автомашин, судов и т. п.). Превращение сухого льда в углекислый газ способствует уничтожению элементов гниения и ведет к консервации продуктов. Наконец, отсутствие при таянии жидкости устраняет появление сырости. Эти качества обеспечили сухому льду широкое применение в промышленности.

Под Москвой, в Филях (МВБ ж. д.), уже четвертый год работает завод сухого льда.

Выход готового блока льда из льдогенератора.

Как выглядит это производство? Основная задача здесь —  получение углекислоты. Начало процесса — в котельной. Сюда поступает первоначальный продукт — высокосортный антрацит. Сгорая, он выделяет большое количество углекислого газа. В смеси с твердыми частицами и различными примесями дымовой газ засасывается мощным вентилятором, который сообщает ему непрерывное поступательное движение.

Вторая операция — очистка газа. Во втором помещении мы видим «лес» громадных башен; некоторые из них достигают 22 м высоты. Они похожи одна на другую, но различны по назначению.

Вот первая башня — она называется скруббером; в ней отделяются твердые частицы.

Вот абсорбционные батареи, каждая состоит из трех связанных между собой башен. Эти башни доверху заполнены коксом. Сверху непрерывно поступает поташ (щелочь), снизу —  газ. Поташ поглощает чистый углекислый газ и увлекает его за собой. Дальше газ выпаривают при температуре 100—102° С и таким образом отделяют его от примесей.

Очищенный газ прошел холодильник и фильтр с древесным углем. По трубопроводу он подходит к самому ответственному моменту своего пути. Мощный компрессор трехступенчатого действия, последовательно увеличивая свою силу, начинает сжимать поступивший газ. Вот давление достигло 75 атмосфер; от сжатия у \({\mathrm{CO}}_2\) повышается температура; наступает критическое состояние, стоит сейчас понизить температуру, как газ перейдет в жидкость — углекислоту.

Это произойдет при существующем давлении, а если понизить давление, то мы будем свидетелями совсем странного поведения \({\mathrm{CO}}_2\): углекислота с огромной быстротой начинает терять свое тепло и при — 56,6° С переходит в твердое тело — сухой лед, который при давлении в 1 атмосферу достигает своей максимально низкой температура — 78,9°.

Промышленности в большом количестве нужна и жидкая \({\mathrm{CO}}_2\), поэтому, сохраняя давление 70 атмосфер, углекислота в качестве готового продукта направляется в хранилище, в стапельную батарею.

Это стапельная батарея. Сюда поступает жидкая углекислота под давлением 75 атмосфер.

Из стапельной батареи углекислота перепускается в первый промежуточный сосуд. При этом давление понижается с 75 до 25 атмосфер. На снимке: рабочий стоит у регулирующего вентиля. Посмотрите, как мгновенно обмерзли трубы после понижения давления.

Основной процесс закончен, осталось немногое. Как мы уже сказали, нужно понизить давление и обеспечить непрерывное образование готового льда. Это делают льдогенераторы. Из промежуточного сосуда жидкость непрерывно поступает в их цилиндры, и здесь, встречая разреженное давление, застывающая углекислота наращивает сплошной ледяной блок. Вот заполнился один из генераторов, стрелка манометра указала наполнение, через нижнюю крышку генератор освобождают от готового льда. Он выходит блоками весом от 40 до 45 кг. Блоки складываются в хранилище и отсюда направляются к своим разнообразным потребителям. Основной из них — Наркомпищепром, но не только он заинтересован в искусственном льде. Сухой лед используется для многочисленных технических операций: его употребляют при термической обработке металла, им замораживают плывуны при проходке шахт, он нужен медицине для лечебных целей и, наконец, науке. В качестве примера можно привести испытание приборов и материалов первого советского стратостата «СССР»: условия стратосферного холода удалось создать только благодаря сухому льду, давшему понижение температуры до — 70° С.

Льдогенераторы. Отсюда непрерывно поступает углекислота. Встречая разреженное до одной атмосферы давление, жидкость переходит в твердое состояние и образует блоки льда весом от 40 до 45 кг.

Низкая температура замерзающей углекислоты влечет за собой обмерзание механизмов льдогенераторов. (См. фото слева.)