Деловые письма. Великий русский физик о насущном

Не являясь специалистом во всех этих разнообразных областях техники, я, конечно, не берусь отвечать за справедливость всех этих заключений, но мне кажется, что есть основания считать их правильными. В самом деле, [когда] сжигают уголь, из топки тепло уносится не только получившимся после горения углекислым газом, но и азотом воздуха, который никакого участия в горении не принимает. Притом «бездельник» азот уносит с собой в четыре раза больше тепла, чем углекислый газ. Присутствие азота в топке приносит еще вред тем, что затрудняет горение и делает его неполным, поэтому приходится пропускать через топку больше воздуха, чем это было бы необходимо при полном горении, что еще больше увеличивает потери. Обычно в среде необогащенного воздуха сжигать уголь полностью не удается.

Не нужно быть специалистом-доктором, чтобы понять, что если желудок, кроме питательных веществ, еще загрузить четырехкратным количеством неперевариваемых веществ, то при этом пищеварение будет затруднено. Так, мне кажется, и при горении. Здравый смысл говорит, что азот приносит вред при сжигании топлива. Получение же тепла горением есть один из самых важных и распространенных процессов в народном хозяйстве, и все, что касается улучшения процесса горения, безусловно является одной из важнейших технических проблем.

Если в мировом хозяйстве обогащение воздуха кислородом не поставлено еще достаточно остро, то это можно объяснить, по-видимому, двумя причинами. Первая – это то, что истощение мировых запасов угля еще не стоит достаточно остро, а вторая – это то, что металлургическое и энергетическое хозяйство капиталистических стран обычно трестировано и потому очень туго поддается всяким нововведениям. У нас же этого не должно быть и, несомненно, в будущем социалистическое хозяйство будет наиболее прогрессивным, а если мы и будем консервативны, то скорее в мелких усовершенствованиях, чем в крупных.

Но пока есть еще и другая причина, затрудняющая применение обогащенного воздуха, – это экономичность. Подсчеты специалистов, хотя и расплывчатые, по-видимому, показывают (если взять среднее между мнением пессимистов и оптимистов), что при наилучших современных технических методах получения обогащенного воздуха результат будет «0», то есть столько же сэкономим, сколько и затратим. Поэтому ставится вопрос: какого совершенства и экономичности достигли существующие методы обогащения воздуха и каких здесь можно ждать улучшений? Я заинтересовался этим вопросом, и вот что, я думаю, можно установить с большой достоверностью:

Кислород для обогащения наиболее дешево добывать из воздуха, так как он там находится в свободном состоянии.

Чтобы получить кислород из воздуха, нужно затратить некоторую работу.

Из основных законов физики с полной достоверностью можно показать: чтобы получить 1 кубический метр чистого кислорода, нужно затратить по крайней мере 0,07 киловатта, каким бы методом этот кислород ни добывать. В самых крупных и экономичных современных установках эта затрата энергии равна 0,4 киловатта, то есть в 6 раз больше минимального теоретического предела. Это показывает, что мы имеем, несомненно, возможность в несколько раз уменьшить стоимость обогащения воздуха кислородом.

Из всех разнообразных методов, предложенных для выделения из воздуха кислорода, единственный, который представляет техническую ценность, – это метод ректификации, и трудно предположить, что удастся найти лучший метод.

Ректификация – это, попросту говоря, разгонка, такая же разгонка, как спирта от воды; основана она на том, что жидкий кислород кипит при температуре градусов на 13 выше, чем жидкий азот. Поэтому если ожижить воздух, то при подогревании сперва испарится больше азота, чем кислорода. Повторяя этот процесс несколько раз, можно полностью разделить два газа. Та техническая схема, которая позволяет делать эту повторную разгонку, почти не теряя холода, затраченного на ожижение, и называется ректификацией.

Теперь ставится вопрос: почему современные машины для ректификации воздуха затрачивают в 6 раз больше энергии, чем это возможно теоретически, и возможно ли это улучшить?

Машины, например, французские Клода, немецкие Линде – Френкеля, [а также] Гипрогаза, по существу, очень похожи друг на друга, и их можно описать следующим образом. Они состоят из двух довольно сложных агрегатов. Первый – это машина для ректификации жидкого воздуха, а второй, более сложный, – это холодильная машина для ожижения воздуха. Такая сложность установки, каждый элемент которой вводит некоторые потери, в сумме и дает такую маленькую производительность и в то же время делает всю установку дорогой, громоздкой и мало надежной.

Поэтому, чтобы получить дешево обогащенный воздух, надо, главное, стремиться упростить эту машину, и результатом этого должен получиться удешевленный кислород при меньшем капиталовложении. Как это можно осуществить?