Как найти давление кислорода в баллоне

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.

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.

Внимание!

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.

Запрещается:

• 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.

Внимание!

Пользуясь кислородными баллонами, соблюдайте технику безопасности.

Условие задачи:

Под каким давлением находится кислород в баллоне, если при температуре 27° C его плотность 6,44 кг/м³?

Задача №4.1.42 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

Дано:

(t=27^circ) C, (rho=6,44) кг/м³, (p-?)

Решение задачи:

Запишем уравнение Клапейрона-Менделеева:

[pV = frac{m}{M}RT]

Поделим обе части уравнения на объем газа (V), получим:

[p = frac{m}{{MV}}RT]

Тогда в правой части имеем отношение массы газа (m) к его объему (V), что равно плотности (rho):

[p = frac{rho }{M}RT]

Молярная масса кислорода O₂ (M) равна 0,032 кг/моль, универсальная газовая постоянная (R) – 8,31 Дж/(моль·К). Переведем температуру (t) в Кельвины и посчитаем ответ:

[27^circ;С  = 300;К]

[p = frac{{6,44}}{{0,032}} cdot 8,31 cdot 300 = 501716;Па approx 500;кПа]

Ответ: 500 кПа.

Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.

Смотрите также задачи:

4.1.41 При какой температуре находится одноатомный газ, если средняя кинетическая энергия
4.1.43 Найдите отношение средних скоростей молекул O2 и H2 при одинаковой температуре
4.1.44 Найти среднюю квадратичную скорость молекул газа, имеющего плотность 1,8 кг/м3

Данные задачи: V (объем баллона) = 100 л; m (масса кислорода в баллоне) = 2 г; Т (абсолютная температура кислорода в баллоне) = 47 ºС = 320 К.

Постоянные: М (молярная масса кислорода (двухатомный газ)) = 32 г/моль; R (универсальная газовая постоянная) = 8,31Дж/(моль*К).

СИ: V = 100 л = 100 * 10-3 м3.

Давление кислорода в баллоне (закон Менделеева — Клапейрона): Р = m * R * T / (М * V).

Расчет: Р = 2 * 8,31 * 320 / (32 * 100 * 10-3) = 1662 Па.

Ответ: Давление кислорода в баллоне равно 1662 Па