JML-diving

Menu
MENU

Co se děje v pohlcovači CO2 (scrubberu) při potápění ve studené vodě

Scrubber rebreatheru je plněný natronovým vápnem, které reaguje s CO2 vydechovaným potápěčem. Natronové vápno je směs hydroxidu sodného a hydroxidu vápenatého. V důsledku  chemické reakce vzniká uhličitan vápenatý (CaCO3) a voda. Reakce je exotermická, což znamená, že jejím vedlejším produktem je teplo.

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O + teplo

Generované teplo ukazuje, kde v scrubberu probíhá proces pohlcování oxidu uhličitého. Někteří výrobci rebreatherů využívají měření teploty v scrubberu jako ukazatel opotřebení pohlcovače za předpokladu, že v místě, kde teplota roste, probíhá chemická reakce pohlcovaní CO2, a oblast scrubberu s nižší teplotou je neutrální, kde vápno již CO2nepohlcuje.

Avšak v scrubberu probíhají ještě dva jiné teplotní procesy: kondukce a konvekce. Má to význam zejména při potápění ve studené vodě, na což se budeme soustředit.

Kondukce, tedy vedení tepla způsobuje, že teplo v granulích natronového vápna se přesune do sousedních chladnějších granulí a dosahujíc stěny scrubberu se dostává do studené vody. Proto při potápění ve studené vodě natronové vápno při stěnách scrubberu bude mít vždy nižší teplotu.

Konvekce je proces šíření tepla, kdy dochází k proudění hmoty, v tomto případě v potápěčem vydechovaném plynu.  Ve výdechové hadici  do scrubberu se při potápění ve studené vodě plyn ochladí. Schladí nám tedy náplň scrubberu.

Na množství tepla uvolňovaného pevnou látkou (v tomto případě absorbent ve scrubberu) do plynu (v našem případě dýchací směsi, která uniká ze scrubberu) mají vliv 3 parametry: průtoková rychlost plynu, hustota plynu a tepelná kapacita plynu – měrné teplo (tedy množství tepla, které je nevyhnutné pro ohřátí jednotky hmotnosti látky o jednotku teploty). Všechny tyto parametry se mění během potápění: s přibývající hloubkou se mění hustota plynu, s námahou se mění průtoková rychlost plynu a se změnou dýchací směsí se mění měrné teplo směsi plynů, protože kyslík má jinou tepelnou kapacitu (916 J/kg·oC), jinou dusík (1050 J/kg·oC), a jinou helium (5200 J/kg·oC).

Zkoušky a výpočty, které provedlo US Navy ukazují, že tepelné ztráty náplně scrubberu jsou nižší v případě používaní helioxu, než v případě používaní nitroxu. To znamená, že ve studené vodě bude heliox méně ochlazovat scrubber než nitrox. Vzhledem k tomu, že schopnost pohlcovaní CO2 v scrubberu s klesající teplotou klesá, lze vyvodit závěr, že na rebreatherové potápění v studené vodě je lepší použít helioxovou dýchací směs.

Níže uvedená počítačová simulace, kterou zpracoval John Clarke, ukazuje změny teploty v axiálním scrubberu používaným ve vodě o teplotě 10°C. Barvy blízké žluté představují vyšší teplotu. Barvy blíže černé představují nízkou teplotu.

 

Zdroj:

John Clarke http://johnclarkeonline.com/2011/10/06/a-look-inside-rebreather-scrubber-canisters-part-1/

U.S. Navy Diving Manual (1.12.2016)

http://fizyka.edu.pl/cieplo-wlasciwe/

Wikipedia