Меню

В баллоне находится кислород при абсолютном давлении

Energy
education

сайт для тех, кто хочет изучать энергетику

Термодинамика и тепломассообмен

Идеальный газ

Идеальный газ — математическая модель газа, в которой предполагается, что потенциальной энергией молекул можно пренебречь по сравнению с их кинетической энергией. Между молекулами не действуют силы притяжения или отталкивания, соударения частиц между собой и со стенками сосуда абсолютно упруги, а время взаимодействия между молекулами пренебрежимо мало по сравнению со средним временем между столкновениями.

Примеры решения задач по теме «Уравнение состояния идеального газа»

1. Определить абсолютное давление в паровом котле, если манометр показывает $0.2$ МПа, а атмосферное давление равно $755$ мм рт. ст.

2. Разрежение в газоходе парового котла, измеряемое тягомером, равно $15$ мм вод. ст. Определить абсолютное давление газов, если показание барометра $730$ мм рт. ст., и выразить его в МПа.

3. В баллоне емкостью 40 л находится кислород при давлении $100$ кгс/см 2 по манометру. Температура кислорода $25$ °С, атмосферное давление равно $745$ мм рт. ст. Определить массу кислорода и его плотность.

4. Чему равна масса $V$ м 3 водорода, кислорода и углекислого газа, если $Р_ <ман>= 6$ кгс/см 2 ; $Р_ <бар>= 750$ мм рт. ст.; $t = 100$ °С. Объем газа $V = 3$ м 3 .

5. В резервуаре емкостью $12$ м 3 , содержащем в себе воздух для пневматических работ, давление равно $8$ ат по манометру при температуре воздуха $25$ °С. После использования части воздуха для работ давление его упало до $3$ ат, а температура – до $17$ °С. Определить, сколько кг воздуха израсходовано, если $Р_ <бар>= 755$ мм рт. ст.

6. Сосуд емкостью $V = 10$ м 3 заполнен углекислым газом. Определить абсолютное давление в сосуде, если масса газа равна $1$ кг, а температура равна $27$ °С.

7. Поршневой компрессор всасывает в минуту $3$ м 3 воздуха при $t = 17$ °С и барометрическом давлении $Р_ <бар>= 750$ мм рт. ст. и нагнетает его в резервуар, объем которого равен $8.5$ м 3 . За какое время (в мин) компрессор поднимет давление в резервуаре до значения $Р = 6$ ат, если температура в резервуаре будет оставаться постоянной? Начальное давление в резервуаре было $750$ мм рт. ст., а температура равнялась $17$ °С.

8. Плотность воздуха при нормальных условиях $ρ_н = 1.293$ кг/м 3 . Чему равна плотность воздуха при абсолютном давлении $p = 1.5$ МПа и температуре $t = 20$ °С?

9. Дутьевой вентилятор подает в топку парового котла воздух в количестве $102000$ м 3 /ч при $t = 300$ °С и давлении (избыточном) $Р_м = 155$ мм вод. ст. Барометрическое давление $Р_ <бар>= 740$ мм рт. ст. Определить часовую производительность вентилятора при нормальных условиях $Q_н$ в м 3 н/ч.

10. Определить диаметр воздуховода для подачи $50·100$ кг/ч воздуха при абсолютном давлении $1.15$ бар, если температура этого воздуха $22$ °С. Скорость воздуха в воздуховоде равна $8$ м/с.

Администратор сайта: Колосов Михаил
email:
Copyright © 2011-2020. All rights reserved.

Источник

Давление в баллоне с кислородом: хранение и транспортировка на дальние расстояния

Давление кислородного баллона важный показатель. В этой статье рассказывается, как рассчитать количество кислорода. Какое давление оставляют в баллоне после использования.

Кислород – газ не имеющий цвет, вкус и запах. Проявляется в светло — голубым цветом когда температура опускается до -183 гр. С. Замерзает при температуре -218,8 гр.С. Плотность 1,43 кг./м3. Активно поддерживает процесс горения, поэтому используется для резки металла.

Получают кислород из воздуха очищая от примесей воздушную смесь. После сжатия и охлаждения, воздух делится на азот и кислород. Азот закипает быстрее кислорода. Нагревая медленно газы, азот испаряется, кислород остается в емкости.

Транспортируется в металлических баллонах синего цвета с надписью «КИСЛОРОД», наносится краской черного цвета. Давление в баллоне с кислородом измеряется манометром и составляет 150 – 200 кгс/см2 или 14,7 – 19,6 МПа. Кислородное давление регулируется ГОСТом 5583-78.

Читайте также:  Как найти кинетическую энергию молекул зная давление

В сварочных работах применяют технический кислород. Он делится на 2 сорта по ГОСТ 5583-78.
1 сорт содержит – 99,8% О2
2 сорт содержит – 99,5% О2.

Чтобы определить количество кислорода в баллоне применяют формулу
Vk = VbPk,
Vk — объем кислорода в баллоне, измеряется в литрах;
Vb — водная часть баллона, измеряется в литрах;
Рk — давление кислорода в баллоне, измеряется в кгс/см2.
Исходя из полученных результатов, в полном баллоне количество кислорода равно: 40*150=6000 л, что равно 6 м3, давление 760 мм.рт.ст.

Давление в кислородном баллоне меняется с изменением температуры.
T -40C — 120 кгс/см2
T -20C — 130 кгс/см2
T -0C — 140 кгс/см2
T +20C — 150 кгс/см2 = стандартный показатель.
T +40C — 160 кгс/см2
Благоприятная температура хранения кислорода +20 гр.С.

Как устроен баллон для кислорода

Кислородный баллон – металлическая емкость цилиндрической формы голубого цвета. Изготавливается бесшовным методом из стали толщиной 6-8 мм, предназначен для хранения кислорода в газообразном состоянии.

Составляющие кислородного баллона:

  1. Основание.
  2. Башмак удерживает баллон в вертикальном положении.
  3. Латунный вентиль. Вкручивается в баллон.
  4. Колпак безопасности. Устанавливается поверх вентиля. Защищает от попадания взрывоопасных веществ.
  5. Табличка из стали она же паспорт баллона, содержит информацию о баллоне: дата заправки и Т.О., завод — изготовитель и др.

Кислородные баллоны для производственных нужд выпускают в двух объемах – 40 и 50 литров. Давление в 40 л кислородном баллоне 150 кгс/см2, в 50 л баллоне 200 кгс/см2. Средний вес 40 л баллона – 67 кг, 50 л – 105 кг.

Масса заправленного баллона зависит от газового давления.

Как правильно хранить и транспортировать кислородные баллоны

На производствах, баллоны хранятся в помещениях из негорючих материалов. Помещение оборудовано водяным или паровым отоплением. Склады кислородных баллонов освещаются электрическим светом. Складские помещения с кислородными баллонами располагаются на удалении от производственных помещений.

Для перемещения баллонов используют баллонные тележки или носилки. Внутри помещения кантуют вручную.

Запрещается носить баллоны на руках или на плечах. Категорически запрещается соприкосновение кислорода с маслом или другими жировыми субстанциями – взрывоопасно.

Как транспортируют кислород на дальние расстояния

Кислородные баллоны перевозятся на рессорных машинах с оборудованным грузовым отсеком. Баллоны укладываются горизонтально в металлические ячейки. Для уплотнения ячеек используют войлок. Укладывая баллоны, следят за тем, чтобы вентили находились с одной стороны. В жаркую погоду баллоны с кислородом укрывают брезентом.

Выполняя сварочные работы, запрещается подносить открытый огонь менее чем на 5 метров. Замерший вентиль нельзя греть огнем. Замерзший вентиль отогревается горячей водой или паром. Выполняя сварочные работы, баллон устанавливается вертикально или под наклоном, чтобы вентиль находился выше дна емкости.

Колпак откручивается вручную или ключом. Отвинтив колпак, осматривается вентиль на предмет повреждений.

  • откручивать вентиль резкими ударами;
  • пользоваться поврежденным баллоном;
  • открывать вентиль с жировыми пятнами;
  • использовать баллон с просроченным сроком испытания.

Перед началом использования вентиль продувают. Для продувки кратковременно открывают вентиль. После этого, присоединяют редуктор. Вентиль плавно откручивается. Резкое открытие чревато воспламенением газа.

Как рассчитать расходуемый кислород

Работая с кислородом, манометром контролируют, какое давление остается в кислородном баллоне. Баллоны не опустошают в ноль. В емкости остается кислород с давлением 0,5 кгс/см2. По газовым остаткам, заправочная станция определяет, каким газом был наполнен баллон. Зная эту информацию, не придется промывать баллон перед заправкой.

После опустошения баллона до 0,5-1 кгс/см2, подписывают мелом «ПУСТОЙ». Надевают заглушку и колпак, отправляют на завод для планового осмотра или заправки.

Пользуясь кислородными баллонами, соблюдайте технику безопасности.

Источник

Сборник задач по технической термодинамике Часть 1 (стр. 2 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Читайте также:  Низкое давление газа в газопроводе что делать

или .

1.10. Найти объем, занимаемый 1 киломолем идеального газа при н. у., а также при температуре t=270С и давлении р=0,1 бар.

1.11. Газовая постоянная этана С2Н6 равна 277,6 Дж/(кг·К). Определить его удельный объем при нормальных физических условиях.

1.12*. Определить температуру газа, если при абсолютном давлении 5 кгс/см2 объём 10 кмолей газа составляет 120 м3.

Решение. Уравнение состояния идеального газа для N киломолей газа , откуда .

В системе СИ давление р=5 кгс/см2 =5∙0,98∙105=4,9∙105 Па. Универсальная газовая постоянная Rм=8314,41 Дж/(кмоль·К). Тогда:

.

1.13. Определить температуру газа, если при избыточном давлении 15 кгс/см2 объём 100 киломолей равен 150 м3. Атмосферное давление принять 98 кПа.

1.14. При температуре 1000С и давлении 1 бар плотность газа составляет 0,0645 кг/м3. Что это за газ?

1.15*. Какое количество баллонов ёмкостью 100 л необходимо для транспортировки 180 кг аргона, если при температуре t=00С давление газа в баллоне по манометру рман=12 МПа? Барометрическое давление ратм=750 мм рт. ст.

Решение. Количество аргона в одном баллоне определим из уравнения состояния идеального газа

.

Абсолютное давление аргона равно сумме манометрического и атмосферного давлений:

Объём одного баллона V=100 л=0,1 м3;

абсолютная температура аргона Т=t+273,15=273,150С;

универсальная газовая постоянная =8314,41 Дж/(кмоль·К);

молярная масса аргона (см. прил. 2) =39,944 кг/кмоль.

Масса газа в одном баллоне

Необходимое количество баллонов

1.16. Какое количество баллонов ёмкостью 40 л необходимо для транспортировки 100 кг кислорода, если при температуре t=200С давление газа в баллоне по манометру рман=8 МПа? Барометрическое давление ратм=750 мм рт. ст.

1.17. Молекулярный вес природного газа равен 16 кг/кмоль. Определить его плотность и удельный объём при нормальных физических условиях (р=101325 Па, Т=273 K), а также при давлении 40 бар и температуре t=−200С.

1.18. В баллоне емкостью 100 л находится кислород при давлении 125 кг/см2 по манометру; его температура 270С. Определить массу кислорода и его удельный объем. Атмосферное давление – 760 мм рт. ст.

1.19. В баллоне вместимостью 0,1 м3 находится кислород при давлении 6 МПа и температуре 25 0С. После того, как из него была выпущена часть газа, показание манометра стало 3 МПа, а температура понизилась до 7 0С. Определить массу выпущенного кислорода и его объём при н. у.

1.20. Абсолютное давление азота в баллоне при 200С равно
25 бар. Какой может быть предельная температура азота, если максимально допустимое по прочности баллона избыточное давление составляет: 1) 50 бар, 2) 100 бар? Атмосферное давление принять равным 1 бар.

1.21. Предельно допустимое давление газа в баллоне во избежание взрыва равно 150 кгс/см2 по манометру. В этом баллоне находится газ при манометрическом давлении 99 кгс/см2 и температуре 200С. До какой температуры допустим нагрев газа?

1.22. Баллон, содержащий кислород при давлении pм=50 кгс/см2 по манометру и температуре t1=−50С, перенесли в помещение с температурой t2=300С. Какое давление покажет манометр после того, как кислород нагреется до температуры окружающего воздуха? Атмосферное давление принять 1 кгс/см2.

1.23. Баллон, содержащий аргон при абсолютном давлении 1,22 МПа и температуре (−200С) перенесли в помещение с температурой +200С. Каким будет давление аргона в баллоне после того, как аргон нагреется до температуры окружающего воздуха?

1.24. В герметически закрытом цилиндре поршень может двигаться без трения. По одну сторону поршня помещено 1 кг водорода Н2, по другую – 4 кг углекислого газа СО2. Определить соотношение объемов цилиндра по обе стороны поршня при равновесном состоянии системы.

1.25. Масса баллона с газом m1=12,9 кг, при этом давление в баллоне по манометру р1=4 МПа. После израсходования части газа при неизменной температуре давление в баллоне понизилось до 1,5 МПа, при этом масса баллона с газом уменьшилась до m2=11,4 кг. Определить плотность газа при давлении 760 мм рт. ст., если вместимость баллона 50 л. Чему равна масса самого баллона?

Читайте также:  Как отрегулировать нижнее давление водяной станции

1.26. Масса баллона с газом m1=9 кг, при этом давление в баллоне по манометру р1=23 кгс/см2. После израсходования части газа при неизменной температуре давление в баллоне понизилось до 8 кгс/см2, при этом масса баллона с газом уменьшилась до m2=8,4 кг. Атмосферное давление составляет 750 мм рт. ст. Найти массу пустого баллона, если его вместимость 30 л. Определить плотность газа при атмосферном давлении и неизменной температуре. Каким газом заполнен баллон, если атмосферная температура составляет 100С?

1.27*. Определить диаметр дымовой трубы для отвода продуктов сгорания 600 кг мазута за 1 час. Температура продуктов сгорания на выходе t=4200С, давление – p=1,10 бар, плотность продуктов сгорания при нормальных условиях с0=1,23 кг/м3, скорость газов в трубе принять 5 м/с. При сгорании 1 кг мазута получается 24 кг дымовых газов.

Решение. За 1 час при сгорании 600 кг мазута образуется 600∙24=14400 кг дымовых газов, за 1 секунду, соответственно, в 3600 раз меньше:

Массовый расход G связан с площадью трубы F соотношением

где с — плотность дымовых газов;

w – скорость газов в трубе, w=5 м/с.

Плотность дымовых газов определяется из уравнения состояния идеального газа ,

На выходе из трубы р = 1,10 бар = 1,1∙105 Па; Т= 4200С = 693,15 К.

Газовая постоянная дымовых газов R не задана, но известна плотность газов с0 при н. у.: р0 = 760 мм рт. ст. = 101325 Па, Т0 = 00С = 273,15 К. Искомая газовая постоянная дымовых газов

.

Определим плотность газов в трубе

.

Площадь дымовой трубы

Диаметр дымовой трубы

1.28. Определить диаметр трубопровода для подачи 36000 кг/ч метана СН4 при абсолютном давлении 40 бар и температуре 200С. Скорость газа в трубопроводе равна 5 м/с.

1.29. Определить диаметр воздуховода для подачи 8000 кг/ч воздуха при абсолютном давлении 1,1 бар и температуре 250С. Скорость воздуха в воздуховоде равна 5 м/с.

1.30. Продукты сгорания с газовой постоянной 289,5 Дж/(кг·К) поступают в атмосферу с избытком давления 0,15 бар и температурой 4900С. Насколько изменился их удельный объем, если давление и температура в камере сгорания были равны 6 бар и 9800С? Атмосферное давление считать равным 1 бар.

1.31. Газотурбинная установка (ГТУ) на номинальном режиме потребляет в час 300 кг воздуха на высоте 0 км (р=1 бар, Т=150С). Определить массовый расход (кг/с) воздуха в ГТУ, если забор воздуха происходит на высоте 5 км и на высоте 10 км. Параметры стандартной атмосферы см. в прил. 4.

1.32. В резервуаре ёмкостью 12 м3, содержащем воздух для пневматических работ, давление равно 8 кгс/см2 по манометру при температуре воздуха 200С. После использования части воздуха для работ его давление упало до 2 кгс/см2, а температура — до 120С. Определить, сколько килограммов воздуха было израсходовано. Атмосферное давление принять 98 кПа.

1.33*. Роторный компрессор всасывает за одну минуту 0,6 м3 воздуха при давлении 0,98 бар и температуре 120С и подаёт его в резервуар ёмкостью 100 м3, поднимая давление в нём до 8 кгс/см2 по манометру, причём температура воздуха в резервуаре повышается до 550С. Определить: 1) количество поданного в резервуар воздуха, кг;
2) минутную производительность компрессора, кг/мин; 3) время работы компрессора, мин. До начала работы воздух в резервуаре имел параметры наружного атмосферного воздуха.

Решение.

1) Количество поданного в резервуар воздуха Дm найдем как разность между конечной и начальной массами воздуха в резервуаре:

.

Объём резервуара V= 100 м3; начальное давление в резервуаре равно атмосферному р1= 0,98 бар = 0,98∙105 Па; абсолютное давление в конце нагнетания равно сумме манометрического (избыточного) и атмосферного давлений:

Источник

Adblock
detector