Почему при стравливании кислорода из баллона баллон охлаждается?

16 ответов на вопрос “Почему при стравливании кислорода из баллона баллон охлаждается?”

  1. Mosius Ответить

    Владельцы бытовых газовых баллонов иногда оказываются в неприятной ситуации. Часть баллона (от дна до уровня жидкой фазы) покрывается инеем и через какое-то время газ перестает поступать из баллона. Как следствие перестает работать прибор, который запитан от этого газового баллона (котел отопления, камин и т.д.).
    В чем же причина этого явления и как с ним бороться?
    Газ в баллоне находится в жидком состоянии, под давлением. Заправляется баллон не под завязку, а лишь на 80%. 1/5 часть баллона оставляется свободной в целях безопасности, позволяя находящемуся внутри баллона газу расширится и не разорвать баллон в случае его нагрева, например от воздействием прямых солнечных лучей или от какого либо другого источника тепла. При потреблении газа из баллона выходит газовая фаза, которая находится в верхней части баллона. По мере потребления газа в баллоне происходит его переход из жидкого состояния в газообразное.
    Парообразование может происходить в виде кипения или как испарение с поверхности жидкости.
    При кипении и испарении жидкость покидают более быстрые молекулы, обладающие большей скоростью.
    В жидкости находятся такие молекулы, которые обладают достаточной кинетической энергией, чтобы преодолеть силы сцепления между собой и совершить работу по выходу из жидкости. При этом жидкость теряет часть своей энергии (остывает).
    С понижением температуры скорость испарения жидкости уменьшается, так как уменьшается средняя кинетическая энергия ее молекул, а следовательно, снижается и число таких молекул, у которых кинетическая энергия достаточна для испарения.
    И наоборот, с повышением температуры скорость испарения жидкости возрастает, так как возрастает средняя кинетическая энергия ее молекул, а следовательно, возрастает и число таких молекул, у которых кинетическая энергия достаточна для испарения.
    При испарении температура жидкости понижается.
    Чем быстрее идет процесс испарения, тем ниже становится температура оставшейся жидкой фазы в баллоне.
    Чем ниже становится температура жидкой фазы, тем хуже происходит испарение. И в определенный момент, при достижении критической температуры (это зависит от процентного соотношения пропана и бутана в заправленной в баллон смеси) испарение очень сильно уменьшается, вплоть до полного прекращения, и газ перестает поступать из баллона в магистраль.
    В нашем случае скорость испарения зависит от расхода газа за единицу времени. То есть, чем больше газа потребляет наш прибор, тем быстрее и сильнее будет понижаться температура жидкой составляющей в баллоне.
    Как же избежать этого неприятного в данном случае явления?
    Основных вариантов два:
    1. обогревать баллоны
    2. уменьшить расход газа из баллона за единицу времени.
    Суть первого варианта – баллоны должны находится в тепле. Способов и вариантов много, какой выбрать – решать вам.
    (только не оборачивайте баллоны теплоизолирующим материалом, так как сделаете еще хуже, создав для баллона эффект термоса, ведь охлаждение происходит изнутри баллона)
    Для осуществления второго варианта нужно увеличить количество баллонов из которых будет ОДНОВРЕМЕННО происходить потребление газа.
    То есть, если подсоединить одновременно три баллона, мгновенный расход газа из каждого баллона уменьшиться в три раза. Если подсоединить пять баллонов, мгновенный расход газа из каждого баллона уменьшиться в пять раз.
    Для того, что бы одновременно подсоединить несколько баллонов, мы предлагаем рампы на 2-3-4 баллона.
    Рампы оборудованы манометром показывающим давление в баллонах и клапаном безопасности стравливающим избыточное давление в случае сильного нагрева баллона(например в случае пожара). Баллоны подсоединяются к рампе специальной гибкой подводкой.

  2. Nanris Ответить

    Прапорщик Макаров служил последний год. Двадцать четыре года в армии – это не шутка. Всякого насмотрелся. И по приграничным гарнизонам поездил, и страну повидал, как говорится от Амура до Туркестана. Даже за границей служить довелось. Целый год в ГДР провёл. Полюбовался как народные демократы живут и даже прибарахлился с женой немного. В общем, повидать жизнь успел. Слава богу, жизнь была мирная, СССР ни с кем не воевал, и оружие изредка доводилось держать только на стрельбах, сдавая обязательные нормативы.
    Да и, по большому счёту, на кой ему сдалось то оружие? Профессия у прапорщика Макарова была самая что ни на есть мирная. Работал он на кислородной станции, где с помощью мощных и громоздких механизмов из воздуха получали сжатый азот, кислород и другие газы, необходимые в современном мире техники. Все эти газы заправлялись в тяжеленные баллоны, раскрашенные разными цветами в соответствии с содержимым, а за ними на грузовых машинах приезжали военные из других воинских частей. Авиаторы, военные строители, да бог знает ещё кто. По крайней мере, без дела сидеть не приходилось. Всё время шла погрузка – разгрузка баллонов и в задачу прапорщика Макарова как раз и входило принять заявку, опустить нужный газ в нужном количестве и проследить, чтобы баллоны грузились на грузовики с соблюдением правил техники безопасности.
    Технике безопасности отводилось особое внимание. Бесконечные инструктажи, которые проводили с ним офицеры, росписи в куче бумажек, квалификационные документы… казалось, что на кислородной станции чихнуть нельзя, не расписавшись в десятке бумаг строгой отчётности, сброшюрованных, прошитых и опечатанных. Но, это только казалось… были и списанные баллоны, которые существовали в реальном мире, но уже не существовали на бумагах, были иногда и левые заказы, когда за бутылку спирта прапорщик Макаров отгружал каким-нибудь гаражным мастерам баллон с кислородом для сварочных работ. Начальству, естественно, никто об этом не докладывал, а то спиртом пришлось бы делиться. Тем более, что такие случаи происходили крайне редко, по причине небольшого количества личных автомобилей и ещё меньшего количества мастеров, имеющих сварочный аппарат.
    На здании кислородной станции во всю его длину висел выцвевший транспарант с огромными буквами “КИСЛОРОД + МАСЛО = ВЗРЫВООПАСНО”. Транспарант ежегодно подновляли, подкрашивали, прапорщик Макаров сам руководил этой важной миссией. Каждый год, весной он приходил в казарму к солдатам, предварительно договорившись с их командиром и строго спрашивал: “Художники есть?” . Всегда находился кто-то, кто умел держать кисточку в руках и тогда этот молодой боец на целый день освобождался от муштры и маршировки по плацу, любовно раскрашивая выцвевшие буквы плаката.
    И вот всему этому привычному укладу жизни приходил конец. Ещё пара месяцев – и его любимую кислородную станцию передадут сменщику, а сам он отправится на заслуженный отдых. Расставаться было грустно и совершенно не хотелось. За 24 года он так привык к гудению компрессоров, шипению воздуха и десяткам приезжающих машин с знакомыми и незнакомыми военными из других частей, что покидать всё это было обидно просто до слёз. Сил у него было ещё полно, в 45 лет мужик он был ещё очень крепкий, а жизни на гражданке он себе вообще не представлял.
    Прапорщик Макаров обвёл глазами двор. Всё было привычно до боли … и эти цистерны со сжатым воздухом, и склад баллонов под навесом, и уже опять изрядно выцвевший плакат с надписью “КИСЛОРОД + МАСЛО = ВЗРЫВООПАСНО”. Да, подумал прапорщик Макаров, плакат будут обновлять уже без него… это уже дело сменщика. Он задумчиво посмотрел на плакат. Краска на некоторых буквах отслоилась и выглядела совершенно неаккуратно… Макаров с неодобрением посмотрел на плакат, потом махнул рукой и подумал – пусть теперь сменщик делает… Потом он посмотрел на плакат ещё раз и задумался. Сколько раз он видел этот плакат, сколько раз подправляли бойцы эти буквы под его чутким руководством, сколько раз он расписывался за технику безопасности на вверенном ему участке и тут впервые смысл плаката дошёл до его сознания… “КИСЛОРОД + МАСЛО = ВЗРЫВООПАСНО” . “Чушь какая”,- подумал прапорщик Макаров – “бред полный”. Он представил себе масло находящееся в кислороде… Ну, масло… ну, кислород… Да как же они смешаться могут! Масло же густое, даже не жидкость, а почти твёрдое вещество… ну, не твёрдое, ну, мягкое. А кислород – так и вовсе газ. Им же дышать можно! Вон лётчики дышат чистым кислородом, и ничего, не взрываются. А среди них такие попадаются упитанные… сплошное сало! Макаров представил себе толстого лётчика, например, командира эскадрильи Куролесова, который надышался кислорода и взорвался, разнося самолёт в клочья. Макаров расхохотался.
    На него удивлённо взглянул рядовой, подметающий двор кислородной станции. Макаров замолчал и сделал строгое лицо. Рядовой тут же продолжил мести двор.
    “Да, – подумал Макаров, – что-то тут неувязочка вышла, насчёт масла. Ладно, понятно, что если кислород с ацетиленом смешать – рванёт – мама не балуй. Или кислорода в канистру с бензином напустить… да и то, наверное, спичку кинуть надо, чтобы рвануло. Но масло?!! Масло же на воздухе хранится, им детали в машине смазывают, которые ветер обдувает … в ветре этого кислорода столько… и ничего не взрывается. Что-то тут не так!”
    Мучимый этими раздумьями прапорщик Макаров пошёл домой обедать. Жена сварила ему борщ со шкварками, на второе зажарила большую жирную котлету, а к чаю ещё и бутерброд из батона с маслом. Когда дело дошло до бутерброда, есть уже совершенно не хотелось и Макаров сидел попивая чай и вертя в руках едва надкушенный бутерброд. Мысли его опять вернулись к плакату. “Масло, оно же вот, – подумал прапорщик Макаров, прихлёбывая чай, – твёрдое! И никаким способом с кислородом не смешивается….”- он задумчиво взглянул на бутерброд. “Пишут же всякую чушь!” – внезапно с раздражением подумал Макаров, – “а я подправляй каждую весну разные глупости! Какой идиот придумал этот идиотский перл “КИСЛОРОД + МАСЛО = ВЗРЫВООПАСНО”? Тоже мне, Пушкины! Насочиняли… А может и правда взрывоопасно? Хм… ”
    Макаров задумался. В задумчивости он дожевал бутерброд, надел фуражку и отправился на работу. Проверить внезапно закравшееся сомнение очень хотелось, но, понятно, что никакие эксперименты на таком ответственном месте, как кислородная станция проводить нельзя. Начальство точно не одобрит, да и перед бойцами неудобно, авторитет потерять можно. А проверить хотелось. Проверить хотелось так, что аж свербило. И ведь точно знал, что если не проверить сейчас, то через месяц, когда придёт сменщик, это уже точно не удастся.
    Прапорщик Макаров взял списанный баллон, один из тех, что хранились для обмена на спирт у автослесарей, наполнил его кислородом и, пока во дворе никого не было, вынес за ворота кислородной станции и положил в густую траву под бетонным забором. Потом вернулся обратно во двор, и тут как раз приехала очередная грузовая машина, так что пришлось с ходу включаться в работу.
    День казался бесконечным. Время тянулось так, словно кто-то вцепился в минутную стрелку часов и не давал ей двигаться вперёд, к окончанию рабочего дня. Макаров был как на иголках . Он весь извёлся , ожидая, когда наконец сможет приступить к своему эксперименту. Тем более, что он уже успел сменять у заезжего водителя банку замечательного густого масла “ЦИАТИМ” на пачку папирос “Беломорканал”, кстати, не забыв предупредить солдатика, что курение на вверенной ему кислородной станции строжайше запрещено.
    Наконец рабочий день закончился, офицеры закрыли и опечатали станцию, солдаты отправились в казарму, а офицеры и прапорщики по домам. Макаров тоже пошёл домой. Там он переоделся, одев самый замызганный рабочий комбинезон, засунул за пазуху банку масла и вернулся к забору кислородной станции. Крякнув, поднял тяжеленный кислородный баллон и, слегка прогибаясь от непривычной тяжести, потащил его в сторону леса.
    Идти было долго и очень тяжело, дороги к лесу не было и приходилось согнувшись в три погибели под весом тяжеленного балона пробираться свежевспаханным полем, наматывая на сапоги килограммы влажной земли.
    Наконец появилась и цель – опушка небольшого леса, за которым в километре находилась деревня.
    Прапорщик Макаров тяжело опустил баллон на землю и сел рядом, глубоко и часто дыша. Перед глазами плыли красные круги. Сердце бешено колотилось, а лёгкие судорожно хватали воздух.
    С трудом переведя дух, Макаров достал из-за пазухи банку с маслом и недоуменно на неё посмотрел. Потом вскрыл, посмотрел на содержимое и недоверчиво поцокал языком. “- Точно, бред”, – сказал он сам себе и начал выковыривать масло на штуцер баллона. Масло плохо выковыривалось, щепка, которой он доставал масло, была слишком маленькой и короткой. В конце концов ему удалось справиться с задачей, подобрав сучок побольше и подлиннее. Банка опустела, а на штуцере баллона, доставая до самого вентиля, лежала коричневая блестящая пахучая масса. Критически оглядев полученную композицию, Макаров недоверчиво кивнул головой, пожал плечами и немного отвернул вентиль баллона. Баллон, находящийся под огромным давлением, сильно и страшно зашипел, струя кислорода мгновенно пробила ход сквозь массу смазки, словно её там никогда и не было. Прапорщик Макаров зачем-то схватил пустую банку и бросился бежать в сторону, откуда пришёл. Отбежав метров двести, он упал на землю и, прикрыв голову руками, начал ждать. Прошло несколько минут. Ничего не происходило. Макаров сел. Разочарование было полным. Он ещё посидел пару минут потом пнул ногой пустую банку, одел фуражку, сплюнул под ноги и побрёл в сторону дома.
    Взрыв прогремел, когда он уже поднимался на крыльцо своего дома. Во всём военном городке, в деревне, что была за лесочком, и на самой кислородной станции вынесло все до единого стекла. Приехавшая из Москвы комиссия разбиралась недолго. Командир воинской части получил строгий выговор, начальник кислородной станции потерял на погонах звёздочку, а сам бывший прапорщик Макаров, отслужив в Советской Армии 24 календарных года, отправился на гражданку без пенсии.

  3. Naris Ответить

    Тут можно воспользоваться примитивными математическими правилами. Если отталкиваться от мощности кухонной плиты, где работают сразу 4 конфорки, то за 60 минут используется 8 кВтч энергии. Если сжечь 1 кг газа, то можно получить 12.8 кВтч энергии. Первый результат нужно разделить на вторую цифру, получив в итоге количество «жидкого» топлива, необходимого для полноценной работы кухонной плиты в течение часа. Эта цифра — 0.625 килограмм газа. Следовательно, емкость на 50 литров с 21 килограммом газа будет использоваться для работы кухонной плиты в течение 33.6 часов. Если в паспорте вашего оборудования указана мощность в кг сжигаемого топлива, то расчеты значительно упрощаются.
    В дальнейшем все намного зависит от интенсивности использования плиты. Если вы часто варите холодец, то степень потребления будет одна, если довольствуетесь только варкой утреннего кофе, то другая. Исходя из практического опыта, можно сказать, что 12-литров газа, который будет использоваться небольшой семьей по выходным на даче, хватит на все лето. Более подробную информацию об автономной газификации Вы найдете в этом разделе.

    Как заправлять газовый баллон?

    Заправляют такие устройства на территории специальных пунктов, которые могут располагаться автономно и входить в АЗС. В условиях последних есть возможность заправки газомоторным топливом.

  4. Doges Ответить

    Чтобы узнать, сколько энергии накоплено в газе, нужно умножить его давление на объем. Кубометр воздуха весит чуть больше килограмма. Допустим, мы сожмем воздух в 500 раз, его давление будет – 500 атмосфер, или около 50 мегапаскалей (МПа). Тогда весь кубометр уместится в сосуде емкостью два литра. Если предположить, что баллон весит примерно столько же, сколько воздух (а это должен быть очень хороший, крепкий баллон!), значит, на каждый килограмм баллона придется только около литра сжатого воздуха. Но этот литр, одна тысячная кубометра, умноженная на 50 мегапаскалей давления, даст в результате 50 килоджоулей энергии!
    Совсем неплохой показатель – 50 килоджоулей на килограмм массы аккумулятора! Плотность энергии почти вдвое выше, чем у лучшей резины. И долговечность такого аккумулятора очень высока – воздух не резина, он не изнашивается. Масса воздушного аккумулятора для автомобиля будет всего 500 килограммов. Его уже вполне можно установить на автомобиле в качестве двигателя.
    …
    Еще в прошлом веке во французском городе Нанте ходил трамвай, работавший от баллонов со сжатым воздухом. Десяти баллонов воздуха, сжатого всего до 3 мегапаскалей, при общем объеме 2800 литров, трамваю хватало, чтобы пройти на накопленной в воздухе энергии путь в 10…12 километров. Все равно я решил построить модель такого воздуховоза, чтобы самому убедиться в преимуществах и недостатках воздушного аккумулятора. Как мне представлялось, модель автомобиля-воздуховоза сделать несложно. По моим расчетам, для этого нужен был углекислотный огнетушитель, например автомобильный, который выбрасывает струю газа, а не пены, и тяговый пневмодвигатель, скажем от воздушной дрели или гайковерта. Но, увы, первое же испытание воздуховоза разочаровало меня. Я направил сжатый углекислый газ из огнетушителя в пневмодвигатель, а тот, чуть-чуть поработав… замерз. Да, да, покрылся инеем и остановился!
    В принципе любой сжатый газ при резком расширении сильно охлаждается. Когда я, ничего не подозревая, крутанул вентиль баллона сразу до отказа и газ под большим давлением вырвался из отверстия, расширение оказалось столь интенсивным, что газ стал превращаться в снег. Не обычный, а утлекислотный, с очень низкой температурой. Такой снег, только спрессованный, часто называют “сухой лед”, потому что он переходит в газ, минуя жидкую фазу. Мне не раз приходилось видеть “сухой лед”, когда я покупал мороженое. Но главное – охлаждение значительно снизило запас энергии в сжатом газе. Ведь давление газа при охлаждении стремительно падает, а значит, уменьшается и количество выделяемой энергии. Это и было основной причиной остановки пневмодвигателя.
    Можно, конечно, нагревать охлажденный газ, чтобы вернуть ему прежнюю температуру. Но ведь нагрев – затрата энергии. Газ когда-то сжимали, закачивая в баллон. Тут-то он и нагревался: газы, как известно, при сжатии нагреваются. Вот если бы горячий газ сразу же пустить в работу, то он охладился бы всего до исходной температуры. А при хранении баллон с горячим газом в конце концов остывает, принимает температуру окружающего воздуха. Отсюда и столь сильное охлаждение газа при выходе его из баллона, при расширении, отсюда и “сухой лед”.

  5. Anaya Ответить

    Vitalyi-Iv
    Ангел-хранитель холодильщиков
    Отсутствует

    Сообщений: 477
    Местоположение: С Балбессовки
    Зарегистрирован: 23.01.2012
    Пол:

    Re: Перетекание газа из баллона с большим давлением в другой баллон
    Ответ #11 – 19.09.2012 :: 09:50:05
    Функции поста
    Печать
    Wасилич писал(а) 19.09.2012 :: 07:39:02:
    С кислородом не культурно экспериментировать!
    Кислород!!! – Газ который требует особую осторожность в обращении с ним.
    Работать с кислородом нужно не торопясь, не делать никаких резких движений, кран открывать медленно и плавно.
    В баллоне обязательно оставлять остаточное давление не мене 2-х атм.
    Периодически, раз в пол года оставлять не мене 3-х атм остаточного давления, перевернуть вниз вентилем, похлопать по нему ладонью, резко и полностью открыть вентиль, выдуть с него мусор и пыль ржавчины. Вы удивитесь сколько её там, ржавчина в среде кислорода – взрывчатая смесь при повышенной температуре или искра может с детонировать взрыв.
    Обязательна гос поверка и испытания в официальных спец лабораториях, помните что от этого зависит ваша жизни и здоровье.
    А вообще лично перепускаю с большого в маленькие, но при этом соблюдаю особую осторожность и другим категорически не советую этим заниматься, так как должна быть стерильность и соблюдение всевозможных нюансов чреватым возможности взрыва.
    А на счёт нагрева баллона при закачке? ну стыдно поднимать такой вопрос мастерам холодильного дела.
    С законов физики нам всем известно что газы при сжатии выделяют тепло а при разряжении холод, на этом принципе работают компрессорные холодильники, а также дизельные ДВС и тд.

    IP записан

  6. Badi Ответить

    Вот вам в оригинале (касается не только сварки,но и всего,где есть этот газ в достаточной концентрации):
    Данные меры предосторожности касаются только газообразного кислорода.Если он жидкий,то безопасность будет ещё строже.
    1.Баллоны должны находится в положении,исключающем падение или закреплены на устойчивом обекте.На на баллоне при перевозке или хранении должен быть навинчен защитный колпак,либо баллон необходимо хранить (перевозить) в спецчемодане.
    2.Кислородные аппараты и арматура должны быть свободны от масел и жиров.Резьбовые соединения не допускается смазывать,они итак позволяют их свинчивать/развинчивать без большой силы.Также запрещено касаться кислородных приборов,а особенно соединений замасленнными руками и(или) тряпками,так при контакте кислорода в большой концентрации с этими веществами может произойти взрыв.
    3амасленная или жирная одежда перед работой с кислородной аппаратурой должна быть снчта и убрана на безопасное расстояние,в в противном случае может произойти самовозгорание.
    3.Перед работой с кислородом промойте как следует руки и недопускайте контакт с маслом/жирами.
    При работе на кислородном оборудовании недопустимо применение растворителей,спирта,бензина,на руках не должно быть лейкопластырей.Все эти вещества и средства могут быстро воспламениться вплоть до взрыва в чистом кислороде.
    4.При необходимости использования инструмента,на нём должен полностью отсутствовать и жир и масло.Эти приедметы подлежат тщательному промыванию с горячей водой с моющими средствами и должны храниться отдельно от остального инструмента.Редуктор по возможности устанавливают руками,накидные гайки допускается затягивать лишь слегка.Этого для обеспечения безопасности достаточно.
    3атягивание с большим усилием ускоряет износ уплотнений и ведёт к появлению неплотности.
    5.ИЗ системы перед монтажом нужно стравить давление.Сначала закручивается вентиль баллона,и после того как манометр высокого давления покажет О,закрыть кран низкого давления.Только после этого можно снять редуктор.
    6.Открывать баллонный кран нужно медленно для избежания скачков давления.После пользования баллоном газ должен быть также медленно перекрыт его вентилем.Кран низкого давления на редукторе – не перекрывное устройство.Если редуктор постотянно тсоит под давлением,то снижается срок его годности.
    7.Перед открытием баллонного крана редуктор должен быть перекрыт.Иначе возможно,что кислород пробьёт наружу.
    8.Не травливайте баллоны в закрытых помещениях.Воздух,обогащённый кислородом,способствует возникновению пожара.Одежда накапливает кислород и сохраняет его длительное время,что способствует возгоранию.
    9.При чистке кислородных баллонов и приборов используйте только чистые сухие или увлажнённые чистой водой тряпки.Не применяйте какие-либо дезинфекторы или растворители.Это взрывоопасно !
    10.Курение и использование открытого огня взлизи кислородных приборов и боллонов принципиально запрещено.Это приводит к возгоранию и взрыву ! Большая концентрация кислорода усиливает вероятность возгорания,которое может произойти и без пламени.
    11.При прогреве баллонов выше 50оС давление растёт так,что возможен пробой вентиля и повреждение редуктор.Может пробить уплотнение баллонного вентиля или вырвать его.
    12.БАллон должен сдаваться для обслуживания или наполнения с небольшим остаточным давлением (3-5 атм).Это предотвращает проникновение влаги и наружного воздуха ввнутрь и позволяет поддерживать чистоту кислорода,особенно медицинского.
    13.Баллоны должны регулярно освидетельствоваться
    14.В случае использования кислорода для дыхания,на него распространяется срок годности,как для лекарств.По окончании этого периода кислород должен использоваться только для сварки,и лишь после перезаполнения баллона он пригоден снова для использования для дыхания.
    15.Наполнять кислородом из баллонов ёмкости без предохранительного клапана из-за возможности взрыва,обязательно контролируя их раздутие.Вырвавшийся кислород может попасть на масло,вызовя взрыв.
    16.Оборудование для кислорода должно обслуживаться и ремонтироваться только квалифицированным персоналом.

  10. VideoAnswer Ответить

Добавить ответ

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *