В баллоне снабженном предохранительным клапаном находится идеальный газ

Обновлено: 05.07.2024

На предприятиях АПК широко используются аппараты, сосуды, коммуникации и другое оборудование, работающее под давлением. К нему относятся водогрейные и паровые котлы, выпарные аппараты, автоклавы, компрессоры, холодильные установки, ресиверы, теплообменники, трубопроводы. Их основная опасность при эксплуатации заключается в возможном внезапном разрушении, что сопровождается взрывом, при котором потенциальная энергия сжатой среды в короткий промежуток времени за счет ее адиабатического расширения переходит в кинетическую энергию разлетающихся осколков разрушенного оборудования. Производимая при адиабатическом расширении сжатой среды работа (в Дж) может быть определена по формуле :

где p₁, p₂ - абсолютное давление соответственно в сосуде и в окружающей среде, МПа;

V - начальный объем газа, м 3 ;

k=c_p/c_v - показатель адиабаты, для воздуха k=1.41 [здесь с_p - удельная теплоемкость газа при постоянном давлении, Дж/(кг×К); с_v - то же, при постоянном объеме, Дж/(кг×К)].

Мощность взрыва в МВт :

где t - время действия взрыва, с.

Например, при вместимости сосуда 1 м 3 , находящегося под давлением газа 1 МПа, мощность взрыва составит 13,2 МВт, а водяного пара - около 200 МВт. Взрыв такой мощности сопровождается не только разрушением зданий, но и травматизмом с тяжелым и смертельным исходом.

Основными средствами предупреждения взрывов сосудов, работающих под давлением, в том числе и паровых котлов, являются предохранительные клапаны, которые при срабатывании должны поддерживать в котле давление, превышающее рабочее не более чем на 10 %. На котлах производительностью менее 100 кг/ч устанавливается один, а на более высокой производительности - не менее двух предохранительных клапанов, один из которых контрольный.

Пропускная способность(G, кг/ч) предохранительного клапана, установленного на паровом котле с рабочим давлением насыщенного пара 0,7¸12,0 МПа, рассчитывается по формуле

где a - безразмерный коэффициент расхода пара через клапан, принимаемый равным 0,9 величины, установленной заводом-изготовителем клапана;

F - площадь проходного сечения клапана в проточной части, мм 2 ;

Р₁ - максимальное избыточное давление пара перед клапаном, МПа.

Взрывы при работе компрессоров могут происходить вследствие превышения давления сжатого воздуха, а также из-за повышения его температуры при сжатии. При сжатии температура воздуха значительно растет и может быть определена по формуле

где Т₁, Т₂ - абсолютная температура газа до и после сжатия, 0 К;

Р₁, Р₂ - абсолютное давление газа до и после сжатия, МПа;

m - показатель политропы, величина которого изменяется в пределах 1¸1,41.

Кроме того, на предприятиях АПК широко применяются баллоны, предназначенные для хранения, перевозки и использования сжатых (азот, кислород, сероводород), сжиженных (аммиак, сернистый ангидрид, фреоны) и растворимых (ацетилен) газов под давлением до 15 МПа. При заполнении сжиженных газов всего объема баллона давление в нем при повышении температуры определяется по формуле

где a - коэффициент теплового объемного расширения;

b - коэффициент объемного сжатия;

t₁, t₂ - начальная и конечная температура баллона, 0 С

10.2 Условия задач

ЗАДАЧА 34. Определить число предохранительных клапанов с диаметром проходного отверстия d, мм, которые необходимо установить на котле производительностью G_К, кг/ч, насыщенного пара, работающего с максимальным давлением Р₁, МПа. Коэффициент расхода пара для клапана равен a.

Параметры	Варианты исходных данных
d, мм
P₁, МПа	1,2	1,6	0,8	0,7	1,3
G_К, кг/ч
a	0,70	0,65	0,65	0,85	0,75

ЗАДАЧА 35. Определить, соответствует ли пропускная способность двух предохранительных клапанов производительности парового котла G, т/ч. Каждый клапан имеет диаметр проходного отверстия d, мм. Максимальное давление насыщенного пара в котле Р₁, МПа, коэффициент расхода пара для клапана равен a.

Параметры	Варианты исходных данных
G, т/ч	7,3	6,0	4,0	3,1	4,5
P₁, МПа	0,8	0,7	1,4	1,0	0,9
d, мм
a	0,65	0,60	0,55	0,55	0,60

ЗАДАЧА 36. Для котла производительностью G, т/ч, насыщенного пара с давлением Р₁, МПа, определить пропускную способность и число устанавливаемых на котле предохранительных пружинных клапанов с диаметром проходного отверстия d, мм, коэффициент расхода пара принять равным a.

Параметры	Варианты исходных данных
G, т/ч	2,5	3,0	3,5	4,0	4,5
P₁, МПа	1,4	1,6	1,3	1,7	1,9
d, мм
a	0,50	0,60	0,65	0,70	0,80

ЗАДАЧА 37. Рассчитать, какую температуру будет иметь воздух при сжатии в компрессоре до давления Р₂, МПа, если его начальная температура t₁, 0 С, а давление равно атмосферному. Показатель политропы принять равным 1,3.

Параметры	Варианты исходных данных
Р₂, МПа	1,5	2,5	3,0	3,5	4,0
t₁, 0 С

ЗАДАЧА 38. В результате неправильного хранения температура баллона, заполненного сжиженным газом, повысилась от t₁ до t₂. Определите давление в баллоне при температуре t₂ и во сколько раз это давление превышает рабочее для данного газа в баллоне.

когда часть газа выпустили, температура газа в баллоне уменьшилась в 3 раза, а давление уменьшилось в 4 раза. какую часть газа в % выпустили?

pV = nRT
Объем баллона - постоянный, V = const
n = m/M
P/T = m*R/ ( M * V)
С правой стороны R/ ( M * V) = const, обозначим буквой "r"
(1) P/T = m*r
Теперь P уменьшилось на 4, а T уменьшилось на 3.
(P/4)/ (T/3) = m1 * r
Масса изменилась, потому что часть газа выпустили, но эта масса заняла весь объем баллона (именно поэтому V = const).
(2) 3/4 * P/T = m1 * r
В уравнении (2) левая часть на 25 % уменьшилась из-за того, что (1 - 3/4) * 100%. Значит и правая часть уравнения должна уменишится на 25 %. Поскольку константы не уменьшаются, масса уменьшилась на 25%.

Алиса Мудрец (10768) газ ВСЕГДА будет распространяться по всему объему баллона. Баллон не меняли. А значит, что объем постоянный. Если нужно именно изменения объема, то изменения составили 0 %.

В этой статье мы расскажем о вентилях, которые устанавливаются на баллонах.
Баллоны являются универсальным оборудованием, предназначенным для хранения и транспортировки в них сжатых, сжиженных (превращающихся в жидкость при повышенном давлении) и растворенных под давлением газов.

К газам, хранящимся в сжатом виде при нормальной температуре относятся: кислород, воздух, водород, азот, метан, фтор, гелий и другие газы.

Большинство других газов при повышении давления переходят в жидкое состояние и хранятся в баллонах в жидком виде без охлаждения. Например: хлор, аммиак, углекислый газ, закись азота, сжиженные углеводородные газы и другие.

Баллонный вентиль является запорным устройством, которое сохраняет сжатый или сжиженный газ в баллоне. Шпиндель любого вентиля перемещается вверх и вниз при помощи маховичка, открывая или закрывая клапан. Резьба у вентилей для газовых баллонов стандартизирована, а вот сами они могут иметь разнообразную конструкцию.

Стандартный вентиль имеет вид тройника с тремя штуцерами. На каждом штуцере нарезается необходимая резьба. Нижний штуцер предназначен для подключения вентиля к баллону, верхний штуцер предназначен для крепления маховика вентиля, боковой штуцер предназначен для подключения к баллону разнообразного оборудования (регуляторы, редукторы).

В более продвинутых моделях имеется дополнительный выступ, предназначенный для подключения предохранительного клапана. Наличие такого клапана на вентиле позволит в случае нагрева полного баллона или при неправильной заправке (перезаправка) сбросить избыточное давление.

Устройство и принцип работы газового вентиля

Запорная арматура обычно состоит из таких общих элементов:

Латунный или стальной корпус.
Сальниковый вентиль или маховик, присоединяющийся к корпусу накидной гайкой.
Внутренний запирающий механизм с клапаном и штоком.
Уплотнительные прокладки.
Заглушка на выпускное отверстие.

В принципе работы вентиля ничего особенного нет. Для подачи или перекрытия газа достаточно медленно повернуть маховик в необходимую сторону.

Исправный вентиль гарантирует безопасную эксплуатацию баллона. В свою очередь изношенный вентиль, может пропускать небольшое количество газа, что в свою очередь может привести к опустошению баллона.

Для предупреждения таких ситуаций используется заглушка на боковом штуцере, которая служит для дополнительной герметизации баллона при его транспортировке и длительном хранении.

Интересный факт. Вентили на баллонах предназначенных для Систем подачи углекислого газа в аквариум отличаются от таких же вентилей на баллонах, используемых в системах газирования напитков или пива, а также используемых при производстве сварочных работ. Основное отличие - это очень маленькое количество циклов открытия и закрытия вентиля, что в свою очередь дает несомненный плюс к безопасной, а также длительной эксплуатации.

Правильная эксплуатация вентиля баллона. Техника безопасности.

ВНИМАНИЕ! Вентиль - устройство повышенной опасности!

Замена вентиля на баллоне

Эксплуатация баллона с неисправном вентилем категорически запрещена. Работы по замене запорного устройства необходимо проводить на специализированных станциях или предприятиях. После замены вентиля, баллон обязательно проверяется на герметичность под высоким давлением. Данные работы не стоит производить в домашних условиях.

Заключение

Основным стратегическим направлением нашей компании является улучшение качества, надежности и повышение безопасной эксплуатации реализуемой продукции. С мая 2020 года мы начали использовать баллоны с вентилем, который снабжен предохранительным клапаном сброса избыточного давления. Клапан многократной сработки. Такой вентиль несомненно повышает безопасность эксплуатации наших баллонов в вашем доме или офисе.

Основные преимущества вентиля с предохранительным клапаном:

предотвращает перезаполнение баллона, которое может привести к разрыву баллона
исключает разрыв баллона при его нагреве

В этих случаях как раз и срабатывает предохранительный клапан, сбрасывается избыточное давление углекислого газа до нормального.

Дополнительные преимущества наших вентилей

срок эксплуатации 15 000 циклов или 20 лет работы без ремонта;
давление испытательное, PN, МПа - 2,5;
корпус вентиля изготовлен из высококачественного латунного сплава;
маховик и шпиндель изготовлены из латуни, что обеспечивает длительный срок службы и защиту от коррозии;
внутренняя поверхность гладкая, получена с помощью алмазной обработки;
уплотнительный клапан изготовлен из устойчивого к высокой температуре (до 220°С) материала;
вентиль имеет более компактные размеры;
резьба вентиля G 3/4 (российский стандарт), баллон заправят на любой заправочной станции без необходимости всевозможных переходников

Все реализуемые нашей компанией баллоны изготовлены из стали на территории РФ, не имеют швов (безшовные), нижняя часть с плоским дном, изготовлены и прошедшие аттестацию на территории России согласно ГОСТ 949-73. После покупки мы предоставляем все необходимые документы.

Более подробно с ассортиментом баллонов можно ознакомиться на нашем сайте в разделе Баллоны Со2

Если вам понравилась статья, поделитесь ею с вашими друзьями!

Читайте также: