Сколько гелия в баллоне — Компания Волшебник
Гелий хранится в стальных баллонах, в сжатом состоянии, и его так просто не посчитать, как считают, например, кирпичи или бензин. Количество сжатого гелия в баллоне рассчитывают на основании давления гелия в баллоне и температуры баллона.
Для определения количества гелия в баллоне чаще всего пользуются приблизительным (очевидным) методом, при котором считается что в баллоне 40 л хранится 6 куб.м. (6000 л) гелия.
Для более точного определения гелия в баллоне используют расчётную таблицу (табличный метод), при котором считается что в баллоне 40 л хранится 5,5 куб.м. (5500 л) гелия.
Давление сжатого газа измеряют манометром, присоединённым к баллону. Разные манометры показывают значение давления, выраженное в различных единицах измерения. Давление может быть получено: в физических атмосферах, в технических атмосферах (в барах), в Паскалях, а так же в PSI (американская единица давления).
Обозначение: атм.
Соответствует давлению в 760 мм. рт. столба при 0 град. Цельсия
1 атм. = 1,033233 ат (техническая атмосфера, бар) = 101 325 Па (паскаль)
Физические атмосферы используются для указания давления в метеорологии.
Обозначение: ат. или бар
Соответствует давлению 1 кгс/кв.см.: килограмм-сила на квадратный сантиметр
1 ат. = 98 066,5 Па (Паскаль)
Технические атмосферы используются для расчётов и измерений давления в технических устройствах, работающих под давлением.
Манометры в редукторах CONWIN (на рисунке слева) градуированы в бар (красная шкала).
Обозначение: Па
Соответствует давлению 1 H/м2 : Ньютон на квадратный метр
1 Па = 10,197·10−6 атм = 9,8692·10−6 ат
Измерение давления в Паскалях соответствует системе измерений СИ, принятой и в России тоже. Давление в Паскалях широко используется наряду с давлением в барах (в технических атмосферах).
Манометры в отечественных редукторах градуированы (на рисунке справа) в МПа, Мегапаскаль = 10 6 Па
Обозначение: psi, или lb.p.sq.in., или lbs
Соответствует давлению: фунт-сила на квадратный дюйм
1 psi = 6894,75 Па
Давление, выраженное в дюймовых значениях используется для считывания показаний приборов в странах англосаксонского содружества.
Манометры в редукторах CONWIN (на рисунке слева) градуированы в PSI (синяя шкала).
Температуру газа, сжатого в баллоне, принимают равной температуре поверхности баллона. Температуру баллона измеряют контактным термометром. Бесконтактные измерители температуры (пирометры) в этом случае не подходят из-за большой погрешности измерения.
Если сжатый газ поступает в баллон (заправка баллона гелием), то температура баллона возрастает. Если сжатый газ покидает баллон (расход гелия из баллона), то температура баллона понижается. Так же, температура баллона зависит от температуры окружающего воздуха.
Нормальной температурой баллона считается +20 град. Цельсия.
В полностью заправленном баллоне (ГОСТ 949-73), газ сжат до давления в 150 ат. (технических атмосфер, 150 кгс/кв.см.), при температуре поверхности баллона +20 град. Цельсия. На полном баллоне, манометр CONWIN покажет давление в 150 бар, а отечественный манометр покажет давление 14,7 МПа.
Если баллон имеет другую температуру, то полностью заправленные баллоны будут иметь другое значение давление.
В таблице показано давление в полном баллоне в зависимости от температуры баллона.
Внутренний геометрический объем большого баллона (гидравлический объем) равен 40 литрам. При давлении в 150 ат., получаем, что это 150 раз по 40 литров, что составляет 6000 литров, или 6 куб.м.
Маленький баллон имеет внутренний объем в 10 литров. Полный гелием малый баллон, это 150 раз по 10 литров, что составляет 1500 литров, или 1,5 куб.м..
Такой способ прост для объяснения и лёгок для понимания. Таким способом можно быстро оценить запас гелия в баллоне, например, если давление в 100 атмосфер, то это 100 раз по 40 литров, т.е. 4000 литров газа в баллоне. Мы просто умножаем значения давления в атмосферах на внутренний объём и получаем количество литров газа, запасённого в баллоне.
Очевидный способ оценки дает около 10% погрешности. Дело в том, что гелий не может бесконечно сжиматься, и по мере роста давления растет и ошибка.
Когда гелий стоил не дорого, этим вполне можно было пренебрегать, ради ясности понимания и простоты вычислений. Но в последнее время гелий дорожает, поэтому пришло время осваивать более точные способы определения газа в баллоне.
Способ 40 л * 150 ат = 6000 л, работает только для идеальных газов. т. е. таких газов, где расстояние между молекулами газа много больше размеров самих молекул. Когда давление гелия не большое, то гелий вполне похож на идеальный газ. Однако, при большом давлении, возрастает плотность сжатого гелия, и расстояния между молекулами гелия уменьшаются настолько, что молекулы начинают отталкиваться друг от друга, вот тогда гелий перестаёт быть идеальным газом.
Сжатый гелий — совсем уже не идеальный газ. Если в баллон 40 л накачать гелия на 150 атмосфер (14,7 МПа), то в баллоне поместится всего 5,5 куб.м. сжатого гелия (а не 6,0 куб.м. ). Если в баллон 10 л накачать гелия на 150 атмосфер (14,7 МПа), то в баллоне поместится всего 1,37 куб.м. (а не 1,5 куб.м. ) сжатого гелия.
Для определения количества гелия в неполных баллонах можно пользоваться специальными таблицами:
Давление в баллонах в зависимости от объёма гелия
(при температуре баллонов +20 град. Цельсия)
Если температура баллона отличается от +20 град. Цельсия , то нужно пользоваться другими таблицами или газовыми калькуляторами.
Автор: Лещанов Сергей Иванович
www.sharlar16.ru
Блог Лещанова Сергея: Задачи про гелий
Типовые вопросы для начинающих аэродизайнеров (с ответами), связанные с использованием баллонов с гелием.
По роду своей деятельности, мне приходится обучать людей основам работы с воздушными шарами, в том числе, основам обращения с гелиевыми баллонами и с газом гелием.
Предлагаю свои типовые образовательные задачи по этой теме (с ответами). Эти типовые задачи предназначены для осознания и понимания основ, т. е. того, чего нам многим так не хватает.
Задача 1
Измеряем давление в гелиевом баллоне при помощи манометра со школой в MPa (мегапаскали). Сколько должен показать этот манометр при присоединении его к баллону, полностью заправленному гелием?
Ответ: Манометр должен показать значение в 15 MPa (МПа, 15 мегапаскалей), оно же равно 150 атмосфер (атм.), оно же равно 150 барам (bar)
Задача 2
Измеряем давление в гелиевом баллоне при помощи манометра CONWIN. Сколько должен показать этот манометр, и какой шкалой манометра нужно пользоваться, при присоединении его к баллону, полностью заправленному гелием?
Ответ: Пользоваться нужно шкалой красного цвета (bar). Полный баллон должен на манометре должен показать значение давления в 150 бар (bar), оно же равно 150 атмосфер (атм.)
Задача 3
Манометр на редукторе, присоединенном к гелиевому баллону 40 л, показывает давление в 75 атм (75 бар, 7,5 Мpа). Вопрос: сколько гелия в баллоне?
Ответ: При нормальных условиях, в баллоне содержится 40 л * 75 атм = 3000 литров = 3 кубометра гелия.
Задача 4
Присоединили манометр к полному гелиевому баллону с объемом 10 л, и манометр показывает значение в 150 атм. (15 МПа, 150 бар). Вопрос: сколько в этом баллоне гелия?
Ответ: В этом баллоне: 10 л * 150 атм = 1500 литров = 1,5 кубометра гелия.
Задача 5
Манометр на редукторе, присоединенном к гелиевому баллону 40 л, показывает давление в 5 Мпа (50 атм., 50 бар). Сколько фольгированных шаров можно надуть из такого баллона?
Ответ:
В баллоне содержится: 40 * 50 = 2000 литров.
Учитывая, что для надувания шара Flexmetal размером 18″ потребуется 14 литров гелия,
получаем 2000 / 14 = 142 шара.
sharlar16.blogspot.com
Газ Гелий — Хранение и перевозка гелия |
Газообразный гелий можно транспортировать всеми видами транспорта согласно правилам перевозок грузов на конкретном виде транспорта. Перевозка производится в специальных стальных баллонах коричневого цвета и контейнерах для перевозки гелия. Жидкий гелий транспортируют в транспортных сосудах типа СТГ-40, СТГ-10 и СТГ-25 объемом 40, 10 и 25 литров.
Правила перевозки баллонов с техническими газами
Перевозка опасных грузов в Российской Федерации регламентируется следующими документами:
1. «Правила перевозки опасных грузов автомобильным транспортом» (в ред. Приказов Минтранса РФ от 11.06.1999 №37, от 14.10.1999 №77; зарегистрированы в Министерстве юстиции Российской Федерации 18 декабря 1995 года, регистрационный N 997).
2. «Европейское соглашение о международной дорожной перевозке опасных грузов» (ДОПОГ), к которому Россия официально присоединилась 28 апреля 1994 (постановление Правительства РФ от 03.02.1994 №76).
3. «Правила дорожного движения» (ПДД 2006), а именно статья 23.5, устанавливающая что «Перевозка … опасных грузов … осуществляется в соответствии со специальными правилами».
4. «Кодекс РФ об административных правонарушениях», статья 12.21 ч.2 которого предусматривает ответственность за нарушение правил перевозки опасных грузов в виде «административного штрафа на водителей в размере от одного до трех минимальных размеров оплаты труда или лишения права управления транспортными средствами на срок от одного до трех месяцев; на должностных лиц, ответственных за перевозку — от десяти до двадцати минимальных размеров оплаты труда».
В соответствии с п.п.3 п.1.2 [1] «Действие Правил не распространяется на … перевозки ограниченного количества опасных веществ на одном транспортном средстве, перевозку которых можно считать как перевозку неопасного груза». Там же разъяснено, что «Ограниченное количество опасных грузов определяется в требованиях по безопасной перевозке конкретного вида опасного груза. При его определении возможно использование требований Европейского соглашения о международной перевозке опасных грузов (ДОПОГ)». Таким образом, вопрос о максимальном количестве веществ, которое можно перевозить как неопасный груз сводится к изучению раздела 1.1.3 ДОПОГ [2], устанавливающему изъятия из европейских правил перевозки опасных грузов, связанные с различными обстоятельствами.
Так, например, в соответствии с п. 1.1.3.1 «Положения ДОПОГ не применяются … к перевозке опасных грузов частными лицами, когда эти грузы упакованы для розничной продажи и предназначены для их личного потребления, использования в быту, досуга или спорта, при условии, что приняты меры для предотвращения любой утечки содержимого в обычных условиях перевозки».
Однако, формально признаваемая правилами перевозки опасных грузов группа изъятий — изъятия связанные с количествами, перевозимыми в одной транспортной единице (п.1.1.3.6 [2]).
Все газы отнесены ко второму классу веществ по классификации ДОПОГ. Негорючие, неядовитые газы (группы А — нейтральные и О — окисляющие) относятся к третьей транспортной категории, с ограничением максимального количества в 1000 единиц. Легковоспламеняющиеся (группа F) — ко второй, с ограничением максимального количества в 333 единицы. Под «единицей» здесь понимается 1 литр вместимости сосуда, в котором находится сжатый газ, или 1 кг сжиженного или растворенного газа. Таким образом, максимальное количество газов, которое можно перевозить в одной транспортной единице как неопасный груз, следующее:
Газ | Класс | Объем | Количество |
Азот | 2A | баллон 40л | до 24 штук включительно |
Кислород | 20 | баллон 40л | до 24 штук включительно |
Пропан | 2F | баллон 21кг/50л | до 15 штук включительно |
Гелий | 2А | баллон 40л | до 24 штук включительно |
Информационная таблица для обозначения транспортных средств, перевозящих гелий сжатый:
Карточка СИО (система информации об опасности):
Баллоны для гелия 40 л. Баллоны для гелия 10 л. |
www.heliy.ru