какое давление в полном баллоне углекислоты в мпа
Давление углекислоты. Влияние t °C
Давление углекислоты в баллоне – очень важный показатель при выполнении целого ряда работ, прежде всего связанных со сваркой. Кроме того, давление играет важную роль в формировании состояния углекислоты в емкости. Так различают газообразный вид, жидкий и даже твердый и все эти превращения напрямую зависят от температуры и давлении в баллоне.
Давление углекислоты:
Физические и химические показатели
Жидкая углекислота (жидкая пищевая углекислота) — сжиженный углекислый газ, хранящийся под высоким давлением (
Давление углекислоты. Влияние t °C 11
Давление углекислоты в баллоне знать необходимо, так как для каждого из видов работ необходима своя форма этого вещества. Так сварку производят, когда в емкости содержится газ, а хранение веществ возможно только при использовании «сухого льда», то есть твердой формы углекислоты.
Давление углекислоты: меры безопасности
Углекислота — вещество, которое как и многие другие химические компоненты, требует максимального внимания при работе с ним. Даже зная о том, что углекислота не может взорваться и не обладает ядовитыми составляющими, все равно следует задумываться о том, какова концентрация ее в окружающем воздухе. Опытным путем доказано, что при превышении значения в 5%, наступает недостаток кислорода, который в закрытом помещении может стать причиной удушья, следовательно, смерти. Именно поэтому необходимым условием при работе с емкостями, содержащими это вещество, является наличие хорошей вентиляции.
Давление углекислоты. Влияние t °C 12
Особенности работы с цистернами и иными крупными емкостями
Давление углекислоты в баллоне необходимо знать и при осуществлении работ по осмотру крупных емкостей, таких как канистры или цистерны (в промышленных масштабах).
Давление углекислоты. Влияние t °C 13
Перед началом необходимо защитить глаза и руки, а сам осмотр производить, пользуясь дополнительно еще и шланговым противогазом. Работы начинаются лишь тогда, когда емкость приобретет температуру окружающего воздуха. Углекислота в виде газа активно используется в процессах сварки. Газ может подаваться в прибор, как в чистом виде, так и в составе смеси из газов, все зависит от типа аппарата.
Сварка углекислотой может питаться следующим образом:
При больших объемах потребления углекислого газа и отсутствии у предприятия автономной станции углекислота хранится в специализированных стационарных сосудах, при меньших объемах – в емкости. При небольших объемах потребления или простой невозможности проведения трубопроводов к сварочным аппаратам для снабжения их углекислым газом используются знакомые всем и каждому емкости, поэтому – то очень важно знать, какое давление углекислоты в баллоне.
Для отбора газа непосредственно из баллона, емкость должна в обязательном порядке оснащаться редуктором, а также подогревателем газа и его осушителем. При выходе углекислого газа из баллона в момент открытия вентиля, в результате его расширения происходит так называемое адиабатическое охлаждение вещества. При высокой скорости расхода может произойти замерзание содержащихся в газе паров воды и, как следствие, закупорка редуктора. В связи с этим между редуктором и вентилем баллона желательно нахождение подогревателя газа. В свою очередь, газ, проходящий по змеевику, подогревается электрическим нагревательным элементом, находящимся в комплекте и включенным в сеть.
Для извлечения жидкости из углекислого газа применяется элемент под названием осушитель газа. Он представляет собой корпус, заполненный материалом с адсорбирующими свойствами, то есть хорошо впитывающим влагу. Осушители различаются по степени давления – высокого давления углекислоты, устанавливаемые до редуктора, и низкого давления, устанавливаемые после редуктора. Таким образом, давление углекислоты в баллоне является знанием, которое определяет качество выполняемых работ, а также безопасность для самих операторов, которым все же необходимо наличие специальных защитных костюмов.
Альвеолярное напряжение углекислого газа в нормальных условиях является всегда постоянным и поддерживается на уровне 40 мм рт. ст. При таком парциальном давлении углекислого газа в альвеолах насыщенная кислородом кровь покидает легкие при парциальном давлении в ней углекислоты, равном таковому в альвеолах. В венозной крови, поступающей в легкие, парциальное давление углекислого газа доходит до 46 мм рт. ст. Избыток напряжения углекислого газа, равный 6 мм рт. ст., при прохождении крови через легкие быстро ликвидируется.
Углекислый газ образует с кровью непрочные соединения и переносится вместе в физически растворенном и химически с кровью связанном состоянии. Так, например, каждые 100 мл артериальной крови содержат:
В венозной крови эти три значения повышаются соответственно до 46; 3,7 и 2,7 мл. Что касается этого газа, поступающего из тканей к легким, то 75% его выводится в виде бикарбонатов, 17,5% вместе с восстановленным гемоглобином и 7,5 % в виде газа, находящегося в крови в растворенном состоянии. В тех случаях, когда человек, находящийся под давлением, дышит чистым кислородом, в крови создается избыточное содержание растворенного кислорода. При этом оксигемо- глобин не восстанавливается, вследствие чего выведение избытка углекислого газа из тканей может уменьшиться на 17,5 %. Задержка углекислого газа в тканях сопровождается также повышением напряжения газа и в клетках дыхательного центра, что приводит к компенсаторной гипервентиляции.
Под давлением в рекомпрессионной камере или при спуске под воду в водолазном снаряжении могут быть созданы такие условия, когда углекислый газ во вдыхаемом воздухе будет отсутствовать. Если при этом будет обеспечена достаточная легочная вентиляция, то парциальное давление углекислого газа в легких будет точно таким же, как и на поверхности, а именно 40 мм рт. ст., так как оно в данном случае будет определяться напряжением углекислого газа в венозной крови, отражающим количество углекислого газа, продуцируемого в тканях. Такое постоянное напряжение углекислого газа в легких обеспечивается механизмом регуляции напряжения углекислого газа в артериальной крови, хеморецепторами и деятельностью дыхательного центра. Для того, чтобы соотношение процентного содержания и парциальных давлений газов в альвеолах стало совершенно ясным, давайте сравним эти величины при дыхании воздухом на поверхности воды (1 атм) и на глубине 30 м (4 атм)
Из анализа данных, представленных в приведенной ниже таблице, может быть сделан важный вывод о том, что по мере увеличения глубины погружения процентное содержание углекислого газа в альвеолярном воздухе уменьшается, составляя на глубине 30 м всего 1,3. Это важно в том отношении, что такая концентрация углекислого газа (1,3%), которая на поверхности воды не оказывает на человека никакого влияния, при подаче воздуха на глубину 30 м вызывает у него такие же нарушения в организме, которые наблюдаются при дыхании на поверхности газовой смесью, содержащей 5,3% углекислого газа. Эти соображения приобретают совершенно особый смысл, когда мы сталкиваемся с необходимостью осуществления аварийного выхода из затонувшей подводной лодки. Нормальная процедура такого выхода предусматривает затопление одного из отсеков подводной лодки для увеличения давления в нем до давления окружающей воды.
Обычно после того, как подводная лодка находится на грунте длительное время, концентрация углекислого газа в атмосфере лодки становится достаточно высокой, хотя и не опасной. Однако эта концентрация при затоплении одного из отсеков лодки и при увеличении окружающего давления в нем может быстро стать опасной. Если при дыхании на поверхности газовой смесью, содержащей 3% углекислого газа, никаких особых сдвигов в организме человека не возникает, то на глубине 30 м и более эта концентрация быстро оказывает на него смертельное действие. Для изоляции человека от атмосферы повышенным содержанием углекислого газа при повышении давления внутри подводной лодки подводники обычно пользуются специальными дыхательными аппаратами.
Углекислота
В табл. 37 приведены составы различных сортов углекислого газа, выпускаемого промышленностью.
Еслй углекислый газ содержит влагу, то шов получается пористым, а наплавленный металл менее пластичным. Растворимость воды в жидкой углекислоте не превышает 0,05%, поэтому избыточная влага скапливается в виде конденсата на дне баллона.
При пользовании неосушенным углекислым газом следует перед началом сварки дать баллону минут 15-20 постоять в вертикальном положении для того, чтобы влага осела на дно. Первые порции углекислого газа, содержащие наибольшее количество примесей (преимущественно азота), выпускают наружу и затем начинают сварку.
Отбор газа заканчивают при остаточном давлении его в баллоне около 4 атм, так как последние порции неосушенного газа содержат много влаги.
При большом расходе газа (свыше 20 л/мин) возможно вымерзание влаги в каналах редуктора вследствие охлаждения газа, происходящего при понижении его давления в момент прохождения через клапан редуктора, и закупорка редуктора льдом. Для предупреждения этого явления отбор газа при большом его расходе производят из нескольких баллонов, включенных параллельно, или применяют предварительный подогрев газа перед редуктором. Для подогрева газа используют электрические подогреватели, питаемые током 36 в.
Рабочее давление углекислоты перед поступлением его в горелку может колебаться от 0,5 до 2,5 атм. Для понижения давления газа применяются стандартные кислородные редукторы. Расход газа при сварке контролируют с помощью поплавковых указателей расхода (ротаметров). Применяются ротаметры типов РС-3; PC-За; ИРКС-6,5 и др.
Применения углекислоты под давлением за последнее время активно пополняется новыми сферами. Если изначально материал использовался исключительно на производстве и промышленных площадках за счет того, что сварочный шов максимально правильный и избавлен от лишней гари, то за последнее время баллоны нашли свое применение в медицине, в качестве замораживающего препарата в операционных блоках; на парфюмерных фабриках, чтобы получить чистый без химических оттенков, запаха и равномерную консистенцию; в пищевом сегменте, в кафе и ресторанах.
Типичные варианты объемов. Давление углекислоты
Правила расчета веса для траспортировке углекислоты под давлением
В среднем, плотность материала приближается к 1, поэтому вес баллона увеличивается заметно. В процессе заправки и дальнейшей транспортировки необходимо приложить физическую силу, чтобы погрузить, а затем выгрузить емкость с газом.
Учитывая различные показатели высоты от 100 до 140 см., баллоны хранятся в специальных ящиках. Производитель делает ставку на увеличение объема в целом, а не показателя высоты.
Давление углекислоты. Влияние t °C 15
В процессе транспортировки заправленного баллона необходимо проверить фиксацию защитного колпака, а только потом двигаться. Перевозят углекислоту в горизонтальном типе с дополнительными резиновыми прокладками, при этом новый заправленный баллон нельзя бросать, давить, оставлять под воздействием прямых солнечных лучей. Мобильные баллоны также необходимо перевозить и хранить вертикально, при этом рекомендуется, чтобы, например, под барной стойкой, не было подведено электрических коммуникаций или очагов огня. Даже не смотря на безопасность газа, необходимо соблюдать правила безопасности из-за сжатого давления.
углекислотный огнетушитель
Углекислота многим известна и в виде огнетушителей в автобусах, поездах и электротранспорте – баллоны с объемом не более 2-х литров, а оптовые партии перевозят по дорогам и ж/д путям в закрытом вагоне или не более 20 единиц в пассажирском.
Применение углекислоты в других сферах
В пищевой промышленности углекислота используется как консервант и разрыхлитель, обозначается на упаковке кодом Е290.
В криохирургии используется как одно из основных веществ для криоабляции новообразований.
Жидкая углекислота широко применяется в системах пожаротушения и в огнетушителях. Автоматические углекислотные установки для пожаротушения различаются по системам пуска, которые бывают пневматическими, механическими или электрическими.
Устройство для подачи углекислого газа в аквариум может включать в себя резервуар с газом. Простейший и наиболее распространённый метод получения углекислого газа основан на конструкции для изготовления алкогольного напитка браги. При брожении выделяемый углекислый газ вполне может обеспечить подкормку аквариумных растений.
Углекислый газ используется для газирования лимонада, газированной воды и других напитков. Углекислый газ используется также в качестве защитной среды при сварке проволокой, но при высоких температурах происходит его распад с выделением кислорода. Выделяющийся кислород окисляет металл. В связи с этим приходится в сварочную проволоку вводить раскислители, такие как марганец и кремний. Другим следствием влияния кислорода, также связанного с окислением, является резкое снижение поверхностного натяжения, что приводит, среди прочего, к более интенсивному разбрызгиванию металла, чем при сварке в инертной среде.
Углекислота в баллончиках применяется в пневматическом оружии (в газобаллонной пневматике) и в качестве источника энергии для двигателей в авиамоделировании.
Хранение углекислоты в стальном баллоне в сжиженном состоянии выгоднее, чем в виде газа. Углекислота имеет сравнительно низкую критическую температуру +31 °С. В стандартный 40-литровый баллон заливают около 20 кг сжиженного углекислого газа, и при комнатной температуре в баллоне будет находиться жидкая фаза, а давление составит примерно 6 МПа (60 кгс/см²). Если температура будет выше +31 °С, то углекислота перейдёт в сверхкритическое состояние с давлением выше 7,36 МПа. Стандартное рабочее давление для обычного 40-литрового баллона составляет 15 МПа (150 кгс/см²), однако он должен безопасно выдерживать давление в 1,5 раза выше, то есть 22,5 МПа, — таким образом, работа с подобными баллонами может считаться вполне безопасной.
Твёрдая углекислота — «сухой лёд» — используется в качестве хладагента в лабораторных исследованиях, в розничной торговле, при ремонте оборудования (например: охлаждение одной из сопрягаемых деталей при их посадке внатяжку) и так далее. Для сжижения углекислого газа и получения сухого льда применяются углекислотные установки.
Люди, осторожней с баллонами. (страница 2)
Сначала я не совсем согласился с Евгением, поскольку довольно длительное стравливание газа не приводило к падению давления до требуемых 70 атмосфер. Выпустив значительное количество газа, я получил около 100 атмосфер, и решил, что мне заправили нечистый газ, а с воздухом, и что жидкости там нет вообще, а давление так и будет постепенно падать до нуля. Однако я все же решил подключить баллон к системе, поскольку большой процент CO2 в баллоне очевидно присутствовал. И в течение недели, давление действительно падало, но остановилось на требуемом значении 70 атмосфер и держится таким уже несколько месяцев. Т.е. теперь все так, как и должно быть для правильно заправленного баллона. Евгений действительно оказался прав: баллон содержал пережатую жидкость. Длительное время понижения давления вначале, по всей видимости, было обусловлено повышенной, по сравнению, скажем, с водой сжимаемостью жидкого CO2.
Резюме: когда заправляете баллон, обязательно:
1) Убедитесь, что его не залили до самого верха.
2) Измерьте давление на станции.
3) Когда приносите баллон с холода, обязательно сразу подключите редуктор и следите за изменением давлением. Если становится больше 70-80 атмосфер, то несите назад на улицу и стравливайте часть газа.
4)Хорошо бы эту информацию поместить в какой-нибудь FAQ, потому что она весьма важна, но не совсем очевидна.
[Изменено 17-3-2004 автор GeneZ]
CO2 (страница 2)
В виде общей информации.
С уважением, Александр.
Любопытно, что у меня тоже редутор углекислотный. (страница 2)
Ур 5-3. Спокойно держал 200 атмосфер и не лопнул, только манометр зашкаливал. Кстати, дольше всего баллон валялся под эти давлением вообще без редуктора:- ).
Саве: по-видимому они просто залили жидкость под самый краник, т.е. газообразной подушки не было вообще. Причем заправляли при температуре градусов 5 С. Дома баллон разогрелся, а поскольку весь был заполнен жидкостью, то давление и поднялось так сильно.
АлександЭру (страница 2)
СО2 не закачивается по давлению! На вес это продаётся.
Например, в 2л баллон закачивается 1,5кг. Надо взвесить пустой баллон, и после заправки взвесить полный.
Вообще, импортные системы СО2 дважды страхуются.
Клапан в баллоне и клапан на редукторе.
Так, что, на сегодня, самыми безопасными являются СО2 оборудование от импортных производителей.
А для тех, кто готов контролировать ситуацию можно и наше использовать.
С уважением, Александр.
Я так понимаю, что балоны бывают немного разные. (страница 2)
Т.е. объем у них может быть разный. В моем случае либо неправильно взвесили, либо неправильно объем оценили, в любом случае залили под краник.
По повду импортных баллонов. Есть какой-нибудь хорошо работающий алгоритм: где и как их заправлять в отечественных условиях? Нет ли проблем с аттестацией и т.д.? Кстати, отечественный баллон хоть и без клапана, но достоин уважения. Все ж больше 200 атмосфер выдержал. А был бы клапан, пришлось бы другим баллон6ом обзаводиться :-).
Всё-таки баллон слишком опасная игрушка для дома. Народ тащит чёрти-что чёрти-откуда. О регулярности испытаний даже речи нет.Защиты нет. В то время как на нормальном производстве технадзор козью морду за такие дела показывает.
Может всё-таки лучше бражку ставить?
При моих потребностях в CO2 сахар придется покупать в самогонных количествах :-). (страница 2)
Свой на Aqa.ru, Советник
Скока вешать в граммах, или популярная физхимия гетерогенных систем (страница 2)
сообщение Константин Кучеренко
Ты добавь еще свои комментарии из своего прошлого опыта. Еще хорошо бы найти для жидкого CO2 параметры сжимаемости.
Итак, на станциях в баллон заливается жидкая углекислота. После его закупоривания часть этой углекислоты испаряется внутри и переходит в парообразное состояние, нашим языком выражаясь – в углекислый газ. Деваться ему из закрытого баллона некуда, часть его молекул возвращается обратно в жидкость, на их место вылетают новые. В результате довольно скоро устанавливается равновесие между количеством парообразного и жидкого СО2. Количество молекул в паре определяет давление внутри баллона. Которое естественно именуется «равновесным давлением паров». Понятно, что чем выше температура баллона, тем больше молекул вырываются в пар и тем выше будет это равновесное давление. Таким образом, в нашем баллоне одновременно сосуществуют жидкая и парообразная фазы углекислоты, находящейся под равновесным при данной температуре давлении.
В ходе обсуждения этих драматических событий у нас мелькнули понятия «мало» и «много» жидкости. Причем мелькнули при обсуждении ключевого момента: сколько же надо заливать углекислоты, чтоб не бегать на заправку каждые две недели или, наоборот, не испытывать баллон и свою нервную систему на прочность. Чтоб она вся там не превратилась в газ или, наоборот, в задавленную избыточным давлением жидкость. Для того, чтобы это прикинуть, проще всего (не слишком греша против истины) воспользоваться данными по плотностям (или если угодно – удельному весу) жидкого СО2, находящегося под давлением равновесных паров (ведь мы уже поняли, что именно красная равновесная кривая на рис.1 и обеспечивает необходимые нам условия одновременного сосуществования в баллоне и жидкости, и газа). Такие данные имеются в литературе, на рис.2 приведена зависимость плотности от температуры в интересующем нас температурном диапазоне от 0 до 31 градуса (очевидно, что плотность жидкости будет зависеть от температуры).
Что дает нам эта кривая? А вот что: пользуясь ей, мы можем не заморачиваться вопросом о том, при какой температуре нам заправили баллон. Для определения предельно допустимого количества СО2 нам нужны лишь 2 цифры: емкость нашего баллона и максимальная температура, при которой он будет у нас эксплуатироваться. Берем график, смотрим, какая плотность соответствует этой температуре и перемножаем это значение с цифрой емкости баллона. Например, у нас 2-литровый баллон. Если мы уверены, что температура в комнате не поднимется выше 21 градуса, то перемножаем снятые с графика 760 г/л на 2 л и получаем 1 кг 520 г углекислоты. 5% на всякий случай скидываем – выходит 1440 грамм. Аналогично рассчитываем для случая, если температура может подняться до 30-и. Получаем 1140 гр. И так далее. То есть отсюда легко видеть, что приведенная АлександЭром цифра в полтора килограмма для 2-литрового баллона совершенно справедлива. Но только для случая, когда баллон не будет нагреваться выше 20 градусов.
Несколько обещанных слов по поводу закритической области (хотя к нашему вопросу это может иметь отношение лишь при температурах выше 31 градуса). При давлениях и температурах, превышающих определенные значения, именуемые критической точкой, ни пара, ни жидкости в привычном понимании уже не существует. Образуется некая однородная фаза, именуемая флюидом, сочетающая признаки как одного, так и другого. Например, плотность флюида может приближаться к плотности жидкости при сохранении типично газовой сжимаемости. Для наших дел это означает, что если есть вероятность того, что баллон будет перегреваться выше 31 градуса (критическая температура), то при расчете заполнения надо брать значение критической плотности, равное 468 г/л. Понятно, что максимальное заполнение при этом сильно упадет (аж до 890 г. для 2-литрового баллона), но зато при возможном дальнейшем перегреве давление будет развиваться не столь драматически (американское словечко! 
), а существенно более плавно. Приблизительно в соответствии с данными, приведёнными ранее АлександЭром (понятно, что эти цифры, начиная с 40 градусов относятся именно ко флюиду, ибо превышают критические значения как по температуре, так и по давлению). Ремарка в сторону: мне приходилось наблюдать этот самый флюид вживую – в своей лабораторной установке с сапфировым окном. На практике это выглядело так: в окошко видно, как плещется жидкая углекислота (заполняли установку, ессно, не под завязку). Поднимаешь потихоньку температурку, ничего не изменяется, кроме показаний манометра, и вдруг внезапно жидкость вспучивается, газ над ней как будто густеет и стремительно струится вниз («пало небо на воды!» ), через мгновение все заволакивает плотным туманом, а потом резко проясняется. И перед глазами возникает прозрачно-однородное колышущееся марево, примерно как над разогретым по лету асфальтом. Так что закритическое состояние вещества – не досужая выдумка теоретиков, а вполне реальная реалия, пригодная к наблюдению воочию
Доклад окончил 