Давление углекислоты. Влияние t °C - DieselPower

Давление углекислоты. Влияние t °C

давление углекислоты

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 (~ 65-70 Атм) . Бесцветная жидкость. При выпуске жидкой углекислоты из баллона в атмосферу часть её испаряется, а другая часть образует хлопья сухого льда.

В газообразном состоянии – это вещество – бесцветный газ с немного кисловатым запахом и таким же вкусом. Жидкая форма представляет собой субстанцию, лишенную, как цвета, так и запаха. Какое давление углекислоты в баллоне, находящейся в жидком состоянии? Оно равно 5850 кПа и более. Интересно, что уже при температуре около -56,6°С и давлении в 519 кПа жидкая форма углекислого газа превращается в твердое вещество, которое называется «сухой лед».

Давление углекислоты
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.

Читайте также: « Сварка в среде защитных газов »

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
Давление углекислоты. Влияние t °C 12

Давление углекислоты в баллоне может изменяться под действием различных факторов, так при атмосферном давлении жидкая форма переходит в состояние газа. Если температура при том же давлении окажется равной -78,5°C, то он превращается в подобие снега и может стать причиной поражения слизистой оболочки глаз. Именно поэтому при выполнении любых работ с углекислотой непременным атрибутом являются защитная маска или очки, а также специальные перчатки.

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 при разных температурах.
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:

  • от станции, производящей углекислый газ;
  • от баллона с этим веществом;
  • от стационарного накопителя.

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.

Давление углекислоты
Производство сжиженной углекислоты

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:

  • 43 мл углекислого газа в виде бикарбонатов,
  • 3 мл углекислого газа, связанного с гемоглобином, с образованием карбоаминогемоглобина или карбогемоглобина и 2,4 мл углекислого газа, растворенных в плазме крови.

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.

Давление углекислоты
Углекислота

Углекислый газ дешев и используется в пищевой, холодильной промышленности, а также во многих областях техники. Получает­ся углекислый газ из дымовых газов, образующихся при сжига­нии угольного топлива, газов известково-обжигательных печей, газообразных отходов спиртовой и сахарной промышленности. Уг­лекислый газ бесцветен, не ядовит. При давлении 760 мм рт. ст. удельный вес углекислого газа равен 1,98 кг/мА. При температу­ре +31° и давлении 75,3 атм углекислый газ сжижается. Давле­ние сжижения уменьшается при понижении температуры. При температуре -78,5° углекислый газ переходит в жидкость при ат­мосферном давлении 760 мм рт. ст. При испарении 1 кг жидкой углекислоты образуется 505 л углекислого газа (при 0° и 760 мм рт. ст.). Хранится и транспортируется углекислый газ в стальных баллонах под давлением 60-70 атм, находясь в них в жидком состоянии. Баллоны окрашиваются в черный ивет и имеют надпись «Углекислота», сделанную белыми буквами. В стандартный баллон емкостью 40 л вмещается 25 кг жидкой углекислоты, которые при испарении дают 12 600 л газа. Жидкая углекислота занимает 60- £0% объема баллона, остальное заполнено газом.

Углекислый газ, применяемый для , должен быть сухим и иметь концентрацию не ниже 98% СО 2, а для сварки ответствен­ных конструкций — не менее 99% СОг. Для осушки от влаги газ из баллона иногда пропускают через специальный патрон, заполнен­ный обезвоженным медным купоросом, или через силикагелевый осушитель.

В табл. 37 приведены составы различных сортов углекислого газа, выпускаемого промышленностью.

Таблица 37

Давление углекислоты
Давление углекислоты. Влияние t °C 14

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

  • Для промышленных объектов от 40 до 50 литров за счет того, что их не надо часто заправлять; плюс имеется техническая база для их подвоза в труднодоступные места;
  • Владельцы баров и ресторанов для налива напитков из кег используют в среднем баллоны с объемом 10–15 литров, которых хватает на месяц–полтора.
  • Для операционных блоков и косметических салонов (удаление бородавок замороженной кислотой) используют малые формы от 5 литров, поскольку это не очень частая процедура.

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
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
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.

Порадуйте статьей других:

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Пролистать наверх