Из баллона со сжатым кислородом при изотермическом процессе израсходовано столько кислорода, что его давление упало от 9, 8 МПа до 7, 84 МПа? — Физика

Из баллона со сжатым кислородом при изотермическом процессе израсходовано столько кислорода, что его давление упало от 9, 8 МПа до 7, 84 МПа? - Физика Кислород
Содержание
  1. Ацетиленовые баллоны
  2. Баллоны для пронан-бутана
  3. История открытия кислорода
  4. Меры предосторожности при работе с кислородными баллонами
  5. Молекулярная физика. газовые законы
  6. Некоторые значения коэффициента k1 для расчета объема газообразного кислорода при нормальных условиях
  7. Области применения кислородных баллонов
  8. Опасен ли кислород в баллоне?
  9. Опасные факторы и меры безопасности
  10. Организация транспортировки кислородных баллонов
  11. Применение кислорода в сварке
  12. Применение при сварке и резке
  13. Рисунок 2 — ацетиленовый баллон
  14. Способы получения кислорода
  15. Технический кислород — расходные материалы
  16. Характеристики кислородного баллона
  17. Характеристики марок газообразного технического кислорода (гост 5583-78)
  18. Характеристики марок жидкого технического кислорода (гост 6331-78)
  19. Хранение и транспортировка кислорода
  20. Элементы термодинамики

Ацетиленовые баллоны

Питание постов газовой сварки и резки ацетиленом от ацетиленовых генераторов связано с рядом неудобств, поэтому в настоящее время большое распространение получило питание постов непосредственно от ацетиленовых баллонов. Они имеют те же размеры, что и кислородный.

Ацетиленовый баллон заполняют пористой массой из активированного древесного угля (290- 320 г на 1 дм3 вместимости баллона) или смесь угля, пемзы и инфузорной земли. Массу в баллоне пропитывают ацетоном (225-300 г на 1 дм3 вместимости баллона), в котором хорошо растворяется ацетилен.

Ацетилен, растворяясь в ацетоне и находясь в порах пористой массы, становится взрывобезопасным и его можно хранить в баллоне под давлением 2,5-3 МПа. Пористая масса должна иметь максимальную пористость, вести себя инертно по отношению к металлу баллона, ацетилену и ацетону, не давать осадка в процессе эксплуатации.

В настоящее время в качестве пористой массы применяют активированный древесный дробленый уголь (ГОСТ 6217-74) с размером зерен от 1 до 3,5 мм.Ацетон (химическая формула СН3СОСН3) является одним из лучших растворителей ацетилена, он пропитывает пористую массу и при наполнении баллонов ацетиленом растворяет его. Ацетилен, доставляемый потребителям в баллонах, называется растворенным ацетиленом.

Баллоны для пронан-бутана

Баллоны для пропан-бутана изготовляют согласно ГОСТ 15860-84 сварными из листовой углеродистой стали. Основное применение нашли баллоны вместимостью 40 и 50 дм3. Балонны для пропан-бутана окрашиваются в красный цвет с белой надписью «пропан».

Баллон для пропан-бутана представляет собой цилиндрический сосуд 1, к верхней части которого приваривается горловина 5, а к нижней — днище 2 и башмак 3. В горловину ввертывается латунный вентиль 6. На корпус баллона напрессовываются подкладные кольца 4. Для защиты вентиля баллона служит колпак 7.

Баллоны рассчитаны на максимальное давление 1,6 МПа. Из-за большого коэффициента объемного расширения баллоны для сжиженных газов заполняют на 85-90% от общего объема. Норма заполнения баллонов для пропана — 0,425 кг сжиженного газа на 1 дм3 вместимости баллона.

История открытия кислорода

Открытие кислорода приписывают Джозефу Пристли (Joseph Priestley). У него была лаборатория, оборудованная приборами для собирания газов. Он испытывал его физиологическое действие на себе и на мышах. Пристли установил, что после вдыхания газа некоторое время ощущается приятная легкость.

Мыши в герметически закрытой банке с воздухом задыхаются быстрей, чем в банке с O2. Поскольку Пристли был приверженцем флогистонной теории он так и не узнал, что оказалось у него в руках. Он только описал этот газ, даже не догадываясь, что он описал. А вот лавры открытия кислорода принадлежат Антуан Лоран Лавуазье (Antoine Laurent de Lavoisier), который и дал ему имя.

Лавуазье, поставил свой знаменитый опыт, продолжавшийся 12 дней. Он нагревал ртуть в реторте. При кипении образовывалась ее красная окись. Когда реторту охладили, оказалось, что воздуха в ней убыло почти на 1/6 его объема, а остаток ртути весил меньше, чем перед нагревом. Но когда разложили окись ртути сильным прокаливанием, все вернулось: и недостача ртути, и «исчезнувший» кислород.

Впоследствии Лавуазье установил, что этот газ входит в состав азотной, серной, фосфорной кислот. Он ошибочно полагал, что O2 обязательно входит в состав кислот, и поэтому назвал его «оксигениум», что значит «рождающий кислоты». Теперь хорошо известны кислоты, лишенные «оксигениума» (например: соляная, сероводородная, синильная и др.).

Меры предосторожности при работе с кислородными баллонами

Кислород — очень взрывоопасное вещество. Вне зависимости от области использования важно соблюдать предельную осторожность, чтобы избежать чрезвычайных ситуаций и человеческих жертв.

Устанавливаются баллоны с кислородом в местах, защищенных от прямого воздействия солнца. При сварке перед подключением емкости проверяется работоспособность накидной гайки редуктора и входного штуцера. При этом ни в коем случае нельзя, чтобы любые элементы соединений с баллоном были загрязнены, особенно песком, пылью, маслами, жирами и алкилинами.

Запрещается:

  • снимать колпаки с баллона металлическими инструментами — это может вызвать искру;
  • ронять баллон или допускать по нему удары;
  • открывать или закрывать вентиль резкими движениями, от этого кислород может произвольно воспламениться;
  • переносить баллон на плечах или руках из-за риска падения.

После сварки с баллона обязательно снимается редуктор, вентиль закручивается до упора, а затем используется предохранительный колпачок.

Заправляются кислородные баллоны при помощи специальных заправочных станциях. В промышленности используется технический кислород, в медицине — соответственно, медицинский. Медицинские учреждения иногда закупают машины для заправки и получения кислорода из воздуха. Когда же такой возможности нет, следует обратиться в специализированные компании, например, сюда.

Молекулярная физика. газовые законы

1. В сварочном цехе стоит 40 баллонов ацетилена (C2H2)
емкостью 40 л каждый. После 12 ч непрерывной работы
давление всех баллонов упало с 1,3 .
107 Па. Определить расход ацетилена и его
стоимость, если температура в цехе оставалась
неизменной и была равна 32oС. (Стоимость
ацетилена по данным НИИКМ: 40 л – 7,4 кг – 1000 руб.)

2. Манометр на баллоне  объемом 40 л  со
сжатым кислородом при температуре  – 3oС 
показывает давление 1,8 . 106
Па, а при температуре  27oС  показывает
давление 2,2 . 106 Па.

3. Из баллона со сжатым кислородом объемом 40 л
вследствие неисправности вентиля вытекает газ.
При температуре 7oС манометр показывает 50
атм. Через некоторое время  при температуре 17oС
манометр показывает такое же давление. Какая 
масса газа вытекла из баллона и какова стоимость
вытекшего газа?

Некоторые значения коэффициента k1 для расчета объема газообразного кислорода при нормальных условиях

t газа в бал-
лоне, °С
Значение K1 при избыточном давлении, кгс/см2 (МПа)
140 (13,7) 145 (14,2) 150 (14,7) 155 (15,2) 160 (15,7) 165 (16,2) 170 (16,7) 175 (17,2) 180 (17,7) 185 (18,1) 190 (18,6) 195 (19,1)
-50 0,232 0,242 0,251 0,260 0,269 0,278 0,286 0,296 0,303 0,311 0,319 0,327
-40 0,212 0,221 0,229 0,236 0,245 0,253 0,260 0,269 0,275 0,284 0,290 0,298
-30 0,195 0,202 0,211 0,217 0,225 0,232 0,239 0,248 0,253 0,261 0,267 0,274
-20 0,182 0,188 0,195 0,202 0,209 0,215 0,222 0,229 0,235 0,242 0,248 0,255
-10 0,171 0,177 0,183 0,189 0,195 0,202 0,208 0,214 0,220 0,226 0,232 0,238
0 0,161 0,167 0,172 0,179 0,184 0,190 0,196 0,201 0,207 0,213 0,219 0,224
10 0,153 0,158 0,163 0,169 0,174 0,180 0,185 0,191 0,196 0,201 0,206 0,211
20 0,145 0,150 0,156 0,160 0,166 0,171 0,176 0,181 0,186 0,191 0,196 0,201
30 0,139 0,143 0,148 0,153 0,158 0,163 0,168 0,173 0,177 0,182 0,187 0,192
40 0,133 0,137 0,142 0,147 0,151 0,156 0,160 0,165 0,170 0,174 0,178 0,183
50 0,127 0,132 0,136 0,141 0,145 0,149 0,154 0,158 0,163 0,167 0,171 0,175

Таким образом, в новом баллоне (150 кгс/см2 при 20°С) объемом 40 л содержится 6,24 м3кислорода при нормальных условиях.

Кислород жидкий технический, согласно ГОСТ 6331-78, также выпускается первого и второго сортов. Он хранится и перевозится в сосудах Дьюара, а также в других криогенных резервуарах (танках).

Области применения кислородных баллонов

Кислород наиболее активно используется в:

  • сварочных работах;
  • газопламенной обработке и резке металлов;
  • медицине.

Смешиваясь с ацетиленом кислород препятствует образованию копоти при горении. Температура пламени получается настолько высокой, что становится возможной обработка практически любых металлов с большой эффективностью.

В медицине кислород особенно распространен. Он применяется

для реанимации пациентов, для дыхательной гимнастики, создания кислородных коктейлей. Воздействие кислорода благоприятно при заболеваниях нервной или сердечнососудистой системы, без него не обойтись в заболеваниях, связанных с дыхательными путями. Кислородные коктейли тонизируют организм, они показаны при кислородном голодании, их действие сопоставимо с прогулкой на природе. Насыщаются кислородом и помещения, где проводятся мероприятия по восстановлению физической активностью.

Другие области применения:

  • сельское хозяйство;
  • строительство;
  • энергетика;
  • экология;
  • нефтедобывающая промышленность и т.д.

Кислород в баллонах используется для обогащения водоемов в рыбном хозяйстве. В химической промышленности этот газ применяется для образования взрывчатых веществ и кислот. В пищевой промышленности баллоны кислорода используются, как и в медицине, для создания кислородных коктейлей — такие установки встречаются в развлекательной сфере.

Опасен ли кислород в баллоне?

Если в кислороде присутствует избыток влаги, внутренняя стенка баллона начинает подвергаться коррозии. В результате образуются рыхлые массы гидратов оксида железа (Fe(OH), Fe(OH)2, Fe(OH)3) в которые свободно проникает кислород, что содействует распространению коррозии вглубь стенки.

Если баллоны наполнены сухим газом, то происходит очень медленное окисление железа в тонком поверхностном слое. В результате образующиеся окислы покрывают стенку сплошной пленкой препятствующей дальнейшему процессу окисления.

Практика показывает, что при отсутствии влаги в баллоне даже после 20 лет эксплуатации не наблюдается заметной коррозии металла на внутренней стенке.

В процессе газовой сварки или газовой резки в конце опорожнения баллона из-за низкого давления O2 возможно перетекание горючего газа (ацетилена, пропана, метана) находящегося в баллоне под более высоким давлением, что приводит к образованию взрывоопасной смеси взрывающейся при обратном ударе. Поэтому при заправке баллоны очень тщательно проверяют на наличие в них посторонних газов.

Опасные факторы и меры безопасности

  • кислород не токсичен, сам по себе не взрывоопасен и не горюч, однако является сильным окислителем и активно поддерживает горение различных материалов, в особенности органических и других горючих веществ; поэтому для работы в соприкосновении с кислородом должны применяться только разрешенные для этого материалы;
  • при контакте сжатого кислорода под давлением более 30 кгс/см2 с жирами и маслами происходит их мгновенное окисление, сопровождающееся выделением теплоты, что может привести к их воспламенению, а при определенных условиях – к взрыву; в связи с этим при работе с кислородом необходимо следить, чтобы баллоны, оборудование и одежда персонала не имели следов жиров и масел;
  • такие вещества как дерево, уголь, бумага, асфальт и др., пропитанные жидким кислородом, способны детонировать;
  • во избежание пожаров содержание кислорода в воздухе рабочих помещений не должно быть больше 23% по объему; помещения, в которых возможно превышение объемной доли кислорода, должны оснащаться вытяжной вентиляцией и средствами контроля воздуха; в таких помещениях необходимо ограничивать пребывание людей и исключать присутствие легковоспламеняющихся веществ;
  • после нахождения в среде с повышенным содержанием кислорода запрещается приближаться к огню, курить, необходимо проветрить одежду в течение 30 минут;
  • жидкий кислород поражает слизистую оболочку глаз, а при попадании на кожу вызывает обморожение ткани; отбор проб сжиженного газа должен производиться в защитных очках и рукавицах;
  • баллоны и трубопроводы, предназначенные для транспортирования кислорода, нельзя использовать для хранения и транспортирования других газов; необходимо применять меры для предотвращения загрязнения баллонов маслом, их соударений, падений, а также нужно предохранять их от нагревания источниками тепла и атмосферных осадков.

Организация транспортировки кислородных баллонов

При перевозке баллонов с кислородом важно соблюдать предельную осторожность.

Для перевозки на большие расстояния используется специальный рессорный транспорт. Если нужно перенести баллон на короткое расстояние, прибегают к носилкам или специальным тележкам.

Перед транспортировкой и при приобретении кислородного баллона нужно обращать внимание на защитные колпаки. В них не должно быть никаких дефектов. Для перевозки колпаки должны быть закручены до упора.

В машине баллоны располагаются поперек кузова. Это защищает от повреждения защитных колпаков при резких остановках. Укладываются баллоны в деревянные гнезда. Допустимо использовать и металлические гнезда, если они оклеены резиной.

В кузове баллоны должны защищаться от солнца, иначе даже незначительный нагрев, вызванный солнечными лучами, способен привести к повышению давления в емкости и разрыву.

Разгрузка и погрузка должна проводиться сотрудниками, которые прошли инструктаж. Важно следить за подготовкой рабочих.

Осторожность обращения с кислородными баллонами трудно переоценить. Только полное соблюдение мер безопасности позволит избежать материальных потерь, травм и жертв.

Применение кислорода в сварке

Сам по себе O2 является негорючим газом, но из-за свойства активно поддерживать горение и увеличения интенсивности (интенсификации) горения газов и жидкого топлива его используют в ракетных энергетических установках и во всех процессах газопламенной обработки.

В таких процессах газопламенной обработки, как газовая сварка, поверхностная закалка высокая температура пламени достигается путем сжигания горючих газов в O2, а при газовой резке благодаря ему происходит окисление и сгорание разрезаемого металла.

При полуавтоматической сварке (MIG/MAG) кислород O2 используют как компонент защитных газовых смесей с аргоном (Ar) или углекислым газом (CO2).

Кислород добавляют в аргон при полуавтоматической сварке легированных сталей для обеспечения устойчивости горения дуги и струйного переноса расплавленного металла в сварочную ванну. Дело в том, что как поверхностно активный элемент он уменьшает поверхностное натяжение жидкого металла, способствуя образованию на конце электрода более мелких капель.

При сварке низколегированных и низкоуглеродистых сталей полуавтоматом O2 добавляют в углекислый газ для обеспечения глубокого проплавления и хорошего формирования сварного шва, а также для уменьшения разбрызгивания.

Чаще всего кислород используют в газообразном виде, а в виде жидкости используют только при его хранении и транспортировке от завода-изготовителя до потребителей.

Применение при сварке и резке

Кислород – важнейший газ для сварки и резки. При сжигании горючего газа в воздухе образуется пламя с температурой не более 2000°C, а в технически чистом кислороде она может превышать 2500–3000°C. Именно такая температура пламени практически пригодна для сварки многих металлов.

При газопламенной обработке обычно используется кислород с объемным содержанием 99,2–99,5% и выше. Для неответственных видов газовой сварки, пайки, поверхностной закалки и других способов нагрева газовым пламенем может применяться кислород чистотой 92–98%.

Для сварки и резки используют кислород в газообразном виде, поступающий от баллона, газификационной установки (СГУ-1, СГУ-4, СГУ-7К, СГУ-8К, ГХ-0,75, ГХК-3 и др.) или автономной станции (КГСН-150, К-0,15, К-0,4, К-0,5 и др.). При значительных объемах потребления кислород безопаснее и экономически целесообразнее хранить и транспортировать в жидком, а не газообразном виде, несмотря на неизбежные потери при испарении сжиженного газа.

Превращение жидкого кислорода в газообразный осуществляется в газификационных установках – насосных или безнасосных. Примером насосной установки может служить стационарная установка СГУ-1, предназначенная для газификации непереохлажденного кислорода и наполнения реципиентов и баллонов под давлением до 240 кгс/см2 (24 МПа).

Наряду с процессами газопламенной обработки кислород также применяется:

  • в качестве вспомогательного газа при лазерной резке ряда материалов;
  • при кислородной резке с поддержкой лазерным лучом;
  • в качестве плазмообразующего газа при плазменной резке;
  • при резке копьем;
  • для добавки в небольших количествах к защитному газу (аргону, углекислому газу) при дуговой сварке некоторых сталей, металлов (в целях повышения производительности, предотвращения пористости и т. п.).

Надежный и удобный баллон
кислородный новый!

Баллон кислородный новый создан для транспортировки и хранения
газообразного вещества.

Стоит отметить, что баллон кислородный новый является
классическим типом концентратора химического элемента. Человечество использует
специальную емкость на протяжении нескольких десятилетий. Даже ведущие
европейские страны продолжают применять такой тип оборудования.

В настоящее время на
российском рынке представлен богатый ассортимент кислородного оборудования для
бытового, промышленного и клинического использования. Аквалангисты всегда
применяют баллон кислородный новый при
погружении под воду, мастера во время сварочных, работ, стоматологи при лечении
зубов и т. д.

Баллон кислородный новый выполняет широкий спектр серьезных задач в
каждой из этих сфер. Именно поэтому к его изготовлению применяется ряд важных
требований. Такой тип баллонов производят из цельнотянутых труб с обжатием
горловины и днища.

Сорт легированных и
углеродистых сталей может быть различным. Чем крепче материал, тем больше емкость
сможет выдержать максимальное давление. В конструкции сосуда предусмотрен специальный
клапан высокого давления, который обеспечивает эффективное распределение
кислорода.

Владелец оборудования
должен помнить о повышенной взрывоопасности и пожароопасности нового
кислородного баллона. В стандартной емкости давление химического элемента достигает
200 атмосфер.

Для того чтобы не
допустить чрезвычайной ситуации, каждый должен выполнить ряд требований.

В первую очередь мастер
должен пройти курсы безопасности по использованию специализированного
оборудования подобного вида. Заполнять баллон
кислородный новый можно только в официальных компаниях, имеющих профиль и
все необходимые лицензии.

В процессе
эксплуатации необходимо грамотно ухаживать за сосудами: постоянно
контролировать уровень замасленности, а также выполнять обезжиривание
поверхностей спиртом.

Отечественные и зарубежные
производители специализированных емкостей дают высокую гарантию качества. Тем
не менее, перед покупкой такого важного оборудования владельцу необходимо
попросить вскрыть новый кислородный баллон, чтобы убедится в его надежности.
Покупатель вместе со специалистами осматривают внутреннюю поверхность баллона.

В широком ассортименте
продукции каждый найдет баллон
кислородный новый!

Рисунок 2 — ацетиленовый баллон

Максимальное давление ацетилена в баллоне составляет 3 МПа. Давление ацетилена в полностью наполненном баллоне изменяется при изменении температуры:

Температура, °С -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40
Давление, МПа 1,34 1,4 1,5 1,65 1,8 1,9 2,15 2,35 2,6 3,0

Давление наполненных баллонов не должно превышать при 20°С 1,9 МПа.

При открывании вентиля баллона ацетилен выделяется из ацетона и в виде газа поступает через редуктор и шланг в горелку или резак. Ацетон остается в порах пористой массы и растворяет новые порции ацетилена при последующих наполнениях баллона газом. Для уменьшения потерь ацетона во время работы необходимо ацетиленовые баллоны держать в вертикальном положении.

Для полного использования емкости баллона порожние ацетиленовые баллоны рекомендуется хранить в горизонтальном положении, так как это способствует равномерному распределению ацетона по всему объему, и с плотно закрытыми вентилями. При отборе ацетилена из баллона он уносит часть ацетона в виде паров.

Для определения количества ацетилена баллон взвешивают до и после наполнения газом и по разнице определяют количество находящегося в баллоне ацетилена в кг.

Пример. Масса баллона с ацетиленом 89 кг, порожнего — 83 кг, следовательно, количество ацетилена в баллоне равно: по массе — 89-83=6 кг, по объему — 6/1,09=5,5 м3 (1,09 кг/м3 — плотность ацетилена при атмосферном давлении и температуре 20°С).

Масса пустого ацетиленового баллона складывается из массы самого баллона, пористой массы и ацетона. При отборе ацетилена из баллона вместе с газом расходуется 30- 40 г ацетона на 1 м3 ацетилена. При отборе ацетилена из баллона необходимо следить за тем, чтобы в баллоне остаточное давление было не менее 0,05-0,1 МПа.

Использование ацетиленовых баллонов вместо ацетиленовых генераторов дает ряд преимуществ: компактность и простота обслуживания сварочной установки, безопасность и улучшение условий работы, повышение производительности труда газосварщиков.

Причинами взрыва ацетиленовых баллонов могут быть резкие толчки и удары, сильный нагрев (свыше 40°С).

Способы получения кислорода

В основном кислород получают тремя способами:

Из атмосферного воздуха его получают методом глубокого охлаждения, как побочный продукт при получении азота.

Также O2 добывают путем пропускания электрического тока через воду (электролиз воды) с попутным получением водорода.

Химические способ получения малопроизводителен, а, следовательно, и неэкономичен, он не нашел широкого применения и используются в лабораторной практике.

Наверно многие помнят химический опыт, когда в колбе нагревают марганцовку (перманганат калия KMnO4), а потом выделяющийся в процессе нагрева газ собирают в другую колбу?

2KMnO4 = K2MnO4 MnO2 O2 ↑

Технический кислород — расходные материалы

Транспортирование и хранение кислорода

Кислород из воздуха получают на специальных кислородных заводах. Поэтому существенное значение приобретает транспортирование и хранение кислорода. Кислород обычно хранится и транспортируется в газообразном виде в стальных баллонах под давлением 150 ат.

ballon_01.gif
(1- колпак; 2- вентиль; 3- кольцо; 4- горловина; 5- башмак)

ballon_02.gif
Кислородный баллон (см рис.) представляет собой стальной цилиндр со сферическим днищем и горловиной для крепления запорного вентиля. На нижнюю часть баллона насаживают башмак, позволяющий ставить баллон вертикально. На горловине имеется кольцо с резьбой для навертывания защитного колпака. Внутренняя коническая резьба горловины необходима для ввертывания вентиля. Баллоны изготовляют из стальных цельнотянутых труб углеродистой стали с пределом прочности не ниже 65 кГ/мм2, пределом текучести не ниже 38 кГ/мм2 и относительным удлинением не ниже 15%. Кислородные баллоны изготовляют для разных целей, емкостью 0,4-50 л. В сварочной технике применяются главным образом баллоны емкостью 40 л. Такой баллон имеет наружный диаметр 219 мм, длину корпуса 1390 мм, толщину стенки 7 мм; весит баллон без кислорода около 60 кг. Вес баллона из углеродистой стали для рабочего давления 150 ат на 1 л емкости составляет 1,6-1,7 кг.

В последнее время начато освоение производства баллонов из легированных сталей, что дает возможность повысить рабочее давление баллонов и снизить их вес для той же емкости и рабочего давления. Чтобы избежать опасных ошибок при наполнении и использовании баллонов, их для разных газов окрашивают в различные цвета; кроме того, присоединительный штуцер запорного вентиля имеет различные размеры и устройство. Кислородные баллоны окрашивают снаружи в голубой цвет и делают па них надпись черными буквами «Кислород». Через каждые пять лет кислородный баллон подвергают обязательному испытанию, что отмечается клеймом, насекаемым на верхней’ сферической части баллона. Производится также гидравлическое испытание на полуторное рабочее давление, т. е. на 225 ат

При нарушении правил обращения с баллоном, заполненным кислородом под давлением 150 ат, может произойти взрыв значительной разрушительной силы. Поэтому при обращении с кислородными баллонами необходимо строго соблюдать Установленные правила безопасности. В особо ответственные или опасные цехи рекомендуется вообще не вносить кислородные баллоны, а располагать их вне цеха, в отдельной пристройке, подавать в цех по трубопроводу редуцированный кислород пониженного давления, обычно 10 ат.

Обычно в цехе не должно находиться одновременно более десяти баллонов. В цехе баллоны должны прикрепляться хомутом или цепью к стене, колонне стойке и т. п. для устранения возможности падения. На территории завода баллоны нужно переносить на носилках или, лучше, перевозить на специальных тележках; переносить баллоны на руках запрещается. При перевозке рекомендуется применять деревянные подкладки, устраняющие перекатывание и соударения баллонов, или веревочные кольца, надеваемые на баллоны. Погрузка и выгрузка баллонов должны производиться осторожно без толчков и ударов.

Баллоны необходимо защищать от нагревания, например от печей, вызывающего опасное повышение давления газа в баллонах. При работах летом на открытом воздухе в солнечную погоду следует прикрывать кислородные баллоны мокрым брезентом. Нельзя допускать загрязнения баллона, в особенности его вентиля, маслами и жирами, которые самовозгораются в кислороде, что может привести к взрыву баллона. Баллоны с кислородом должны храниться в специально отведенных отдельных складах. Транспортирование газообразного кислорода в баллонах обходится дорого. Нормальный баллон емкостью 40 л, весящий около 60 кг, вмещает 6000 л = 6 м3 кислорода, весящего всего 6 −1,3 = 7,8 кг, так что на вес полезного груза 7,8 кг приходится перевозить тару 60 кг, т. е. вес тары составляет 88 %, а полезного груза 12%. Если учесть еще содержание, ремонт и амортизацию баллонов, то часто стоимость кислорода на месте у потребителя значительно превышает отпускную его стоимость на кислородном заводе.

Обращение с кислородом требует строгого соблюдения правил техники безопасности. Масла и жиры самовоспламеняются при взаимодействии с газообразным кислородом, который дает также взрывчатые смеси с горючими газами и парами. Пористые органические материалы — торф, дерево, ткани и пр., смоченные жидким кислородом образуют сильные взрывчатые вещества — оксиликвиты, специально применяемые для взрывных работ.

Вентиль кислородного баллона изготовляют из латуни. Присоединительный штуцер вентиля имеет правую трубную резьбу 3/4″. При хранении вентиль защищается предохранительным колпаком, который навертывают на наружное кольцо горловины.

Значение кислорода для газовой сварки

К газовой сварке относятся способы, при которых нагрев металла производится высокотемпературным газовым пламенем посредством специальных сварочных горелок. Для сварки многих металлов практически пригодно пламя с температурой не ниже 3000° С. В настоящее время для получения газосварочного пламени практически исключительно сжигают различные горючие в технически чистом кислороде. Сжигание различных горючих в воздухе дает пламя со слишком низкой температурой (не выше 1800-2000° С), пригодное для сварки лишь самых легкоплавких металлов, например свинца. Низкая температура газовоздушного пламени и малая пригодность его для газовой сварки металлов объясняется большим содержанием в воздухе инертных газов, главным образом азота, не участвующих в процессе- горения и резко снижающих пирометрический эффект и температуру пламени. При сжигании одного и того же горючего в воздухе и кислороде общий тепловой или калориметрический эффект реакции горения в обоих случаях практически одинаков, но температура пламени резко различна. Для обычных случаев сварки в промышленности применяется лишь пламя, получаемое сжиганием горючего в технически чистом кислороде. Газовоздушное пламя может иметь в сварочной технике очень ограниченное применение.

Технически чистый кислород является важнейшим газом в сварочной технике, для процессов газовой сварки и кислородной резки. Необходим он также и для других процессов, например в химической, металлургической и других отраслях промышленности и т. п. Для многих из этих производств не требуется высокая чистота применяемого кислорода и достаточен дешевый газ, с содержанием в нем кислорода только 50-90%. В сварочной технике применяется кислород высокой степени чистоты, во всяком случае не ниже 98,5%,

Способы производства технически чистого кислорода могут быть различны; промышленное значение имеют два способа получения: а) из воздуха — методом глубокого охлаждения; б) из воды — путем электролиза. В нашей промышленности применяется почти исключительно способ производства кислорода из воздуха, как более экономичный, при котором расходуется 0,5 — 1,6 кВт/ч электроэнергии на 1 м3 кислорода; на получение 1 м3 кислорода путем электролиза воды с одновременным получением 2 м3 водорода требуется 10-12 кВт/ч. Получение кислорода способом электролиза воды может быть рентабельно лишь при одновременном использовании получаемого водорода.
Производство кислорода из воздуха
Атмосферный осушенный воздух представляет собой смесь, содержащую по объему кислорода 20,93 % и азота 78,03 %, остальное — аргон и другие инертные газы, углекислый газ и пр. Содержание водяных паров в воздухе может меняться в широких пределах в зависимости от температуры и степени насыщения. Для получения технически чистого кислорода воздух подвергают глубокому охлаждению и сжижают (температура кипения жидкого воздуха при атмосферном давлении −194,5° С.) Полученный жидкий воздух подвергают дробной перегонке или ректификации в ректификационных колоннах. Возможность успешной ректификации основывается на довольно значительной разности (около 13°) температур кипения жидких азота (-196° С) и кислорода (-183° С).
Воздух, засасываемый многоступенчатым компрессором, проходит сначала через воздушный фильтр, где очищается от пыли, затем проходит последовательно ступени компрессора. За каждой ступенью компрессора давление воздуха возрастает и доводится до 50-220 ат, в зависимости от системы установки и стадии производства. После каждой ступени компрессора воздух проходит влагоотделитель, где отделяется вода, конденсирующаяся при сжатии воздуха, и: водяной холодильник, охлаждающий воздух и отнимающий тепло, образующееся при сжатии. Для поглощения углекислоты из воздуха включается аппарат — декарбонизатор, заполняемый водным раствором едкого натра. Сжатый воздух из компрессора проходит осушительную батарею из баллонов, заполненных кусковым едким натром, поглощающим влагу и остатки углекислоты. Полное удаление влаги и углекислоты из воздуха имеет существенное значение, так как замерзающие при низких температурах вода и углекислота забивают трубки кислородного аппарата и приходится останавливать установку для оттаивания и продувки.
Пройдя осушительную батарею, сжатый воздух поступает в так называемый кислородный аппарат, где происходит охлаждение и сжижение воздуха и его ректификация с разделением на кислород и азот. Газообразный азот чистотой 96-98% обычно не используется и из теплообменника выпускается в атмосферу. Кислород направляется в газгольдер и подается для наполнения кислородных баллонов под давлением до 165 ат; 1 м3 кислорода при 760 мм рт. ст. и 0° С весит 1,43 кг, и при 20° С 1,31 кг; 1 л жидкого кислорода весит 1,13 кг и, испаряясь, образует 0,79 м3 газообразного кислорода при 0° С и 760 мм рт.ст.; 1 кг жидкого кислорода занимает объем 0,885 л и, испаряясь, образует 0,70 м3 газообразного кислорода при 0° С и 760 мм рт,.ст.
По ГОСТу 5583-58 технический кислород для газопламенной обработки металлов выпускается трех сортов; высший сорт, с чистотой не ниже 99,5%; 1-й сорт, не ниже 99,2% и 2-й сорт, не ниже 98,5 % кислорода по объему.
Значительный экономический интерес представляет доставка кислорода с кислородного завода потребителям в жидком виде, при котором вес тары составляет около 50% общего веса груза; при том же весе перевозимого груза доставляется жидкого кислорода в 5 раз больше, чем при перевозке его в газообразном виде. Для возможности использования жидкого кислорода необходимы: 1) транспортный танк для перевозки жидкого кислорода, установленный на автомашине, обычно принадлежащий кислородному заводу; 2) газификатор, служащий для превращения жидкого кислорода в газообразный и устанавливаемый обычно у потребителя кислорода. Транспортный танк для перевозки жидкого кислорода в основном представляет собой шар из листовой латуни, заключенный в стальной кожух; пространство между шаром и кожухом заполнено теплоизоляционным материалом — порошкообразной углекислой магнезией. Жидкий кислород заливают в танк через приемно-спускной вентиль, заполняя латунный шар. Отбор кислорода из него производится через гибкий шланг, присоединенный к вентилю. Так как окружающая температура воздуха всегда выше критической температуры кислорода, то жидкий кислород неизбежно испаряется в окружающую атмосферу. При хорошем состоянии теплоизоляции танка эта потеря может составлять до 0,5% в час. На случай повышения давления танк снабжен предохранительным клапаном.
Потребители жидкого кислорода должны иметь газификаторы. Кислородные газификаторы разделяются на стационарные и переносные, а также: а) низкого давления, или холодные, подающие кислород в распределительную трубопроводную сеть при давлении до 15 am, и б) высокого давления, или теплые, дающие кислород для наполнения баллонов под давлением 150-165 am.
Наиболее распространен на наших заводах стандартный стационарный холодный газификатор емкостью 1000 л жидкого или 800 м3 газообразного кислорода. Газификатор устанавливают в отдельном помещении. Он состоит из толстостенного стального шара, внутри которого помещен тонкостенный латунный шар для жидкого кислорода. Шар газификатора находится в кожухе; пространство между кожухом и шаром заполняют магнезией, как в кислородных танках. Наполняется газификатор жидким кислородом из транспортного танка через вентиль и гибкий шланг. Из газификатора жидкий кислород поступает в змеевик испарителя, и оттуда газообразный кислород направляется в сеть кислородных трубопроводов. Для выравнивания колебаний давления приключают ресивер (реципиент) емкостью около 10 м3.

 Дополнительная информация:

§

а не выше процент кислорода

ESAB совершенно четко сказал, что важно не количество примесей, а количество кислорода. Если оно приближается к 100, то это лучше всего. Меня самого поначалу забавляла эта ситуация, но как-то так. Будем считать, что так.

Просто в россии, как всегда, плевать хотели на ГОСТы и стандарты (бумажкам от которых вы так безоглядно доверяете :)), и режете вы формально 99.7%, а на деле там намного меньше. Когда переходят на мед кислород, разницу замечают.

Если никто не сочиняет, а то как-то разные люди рассказывают совершенно одинаковые истории:

мастер договорился с главрачём и мы взяли баллон у них … а рез получился гораздо чище

Механик привёз баллон из больнички -медкислород,так вот резать им было заметно лучше и наплывов с обратной стороны не было.

Насколько я понял, больницы у нас только и имеют нормальный кислород для резки, и там его надо брать. 

Народ, качайте статью ESABa по кислородной резке

«Ну, совершенно бесплатно!» (С) Там картинки есть полезные. 

Описано много чего (кроме кислорода), что влияет на качество и процесс реза. Чего можно резать, как настраивать резку и т.д. Гугл поможет перевести интересные фрагменты. Несмотря на кажущуюся простоту процесса, резчик должен обладать приличной квалификацией.

Лучше щас читать на английском, чтоб потом не пришлось на китайском. 

§

Характеристики кислородного баллона

Состоит кислородный баллон из углеродистой (45Д) или высоколегированной (30ХГСА) стали. Если вас интересует, может ли сжатый кислород храниться в таре из иных материалов, то ответ – конечно же да. Для производства баллонов нередко используют металлопластик и композитные материалы.

Толщина стенки – 7-9 миллиметров. Форма цилиндрическая; одна сторона сосуда имеет закругление, в то время как вторая оснащена горловиной, предназначенной для редуктора. От воздействий окружающей среды редуктор защищен колпаком, который крепится на расположенное на горловине кольцо. Устойчивость конструкции придает башмак.

Сжатый кислород при транспортировке и хранении тяжело перепутать, например, с баллоном с углекислотой или емкостью с пропаном, так как его закачивают в баллоны голубого цвета, на которых черной краской прописано название газа, находящегося внутри. Кроме того, боковой вентиль штуцера кислородного баллона оснащен правой трубной резьбой, благодаря чему снижается риск ошибочной закачки в баллоны горючих газов.

маркировка кислородного баллона
маркировка кислородного баллона

Чтобы узнать, сколько весит пустой кислородный баллон, стоит обратить внимание на маркировку, которая находится в верхней части емкости, на конусе. Кислородный баллон обязательно содержит выбитые товарный знак производителя; дату изготовления с указанием года следующего освидетельствования; показатели давления (рабочее и пробное гидравлическое), вместимости, массы;

Кислород в баллонах имеет давление 14,7 – 19,6 МПа. Сжатый кислород может помещаться в емкости, имеющие объем 1 л, 5 л, 10 л, 15 л, 20 л, 25 л, 40 л, 50 л. Баллон кислородный 50-литровый, как и 40-литровый баллон, предназначены для использования на производстве.

Узнать, сколько весит пустой кислородный баллон, а также наполненный газом, можно здесь.

Виды емкостей, в которые помещают сжатый кислород, можно выделить не только на основании их объема и массы, но и с учетом длины и диаметра. Длина различных моделей может быть от 250 до 1485 мм, а диаметр – от 89 до 219 мм.

Характеристики марок газообразного технического кислорода (гост 5583-78)

Параметр Кислород газообразный технический
первого сорта второго сорта
Объемная доля кислорода O2, %, не менее 99,7 99,5
(в ряде случаев – 99,2)
Объемная доля водяных паров, %, не более 0,007 0,009
Объемная доля водорода H2, %, не более (только для кислорода, полученного электролизом воды) 0,3 0,5
Содержание углекислоты CO2, окиси углерода CO, газообразных кислот и оснований, озона O3 и других газов-окислителей Не нормируется
Содержание щелочи (только для кислорода, полученного электролизом воды) Кусок фильтровальной бумаги (смоченный раствором фенолфталеина, разбавленного водой в соотношении 1:10) в стеклянной трубке с пропускаемым кислородом (0,1–0,2 дм3/мин в течение 8–10 минут) не должен окраситься в красный или розовый цвет
Запах Не нормируется

Характеристики марок жидкого технического кислорода (гост 6331-78)

Параметр Кислород жидкий технический
первого сорта второго сорта
Объемная доля кислорода O2, %, не менее 99,7 99,5
(в ряде случаев – 99,2)
Объем углекислоты CO2 в 1 дм3жидкого кислорода при 760 мм рт. ст. и 20°С, см3, не более 2,0
(по согласованию с потребителем – 3,0)
3,0
(по согласованию с потребителем – не норм.)
Содержание ацетилена C2H2, масла Отсутствие
Содержание окиси углерода CO, газообразных кислот и оснований, озона O3 и других газов-окислителей Не нормируется
Содержание влаги и механических примесей На внутренней поверхности колбы после испарения 1 дм3 кислорода не должно быть водяных капель и твердых частиц (при комнатной температуре)
Запах Не нормируется

Сосуды Дьюара бывают шаровые или цилиндрические. Внутренний и наружный корпус изготавливают из сплава алюминия, трубку (горловину), на которой подвешен внутренний сосуд, – из стали Х18Н10Т, имеющей низкий коэффициент теплопроводности. В межстенном пространстве обычно создается вакуумно-порошковая теплоизоляция из технического вакуума и смеси порошкообразного аэрогеля с бронзовой пудрой.

При испарении 1 л жидкого кислорода образуется около 860 л газообразного (при нормальном атмосферном давлении и температуре 20°С). При транспортировке жидкого кислорода масса тары, приходящаяся на 1кг кислорода, в 10 и более раз меньше, чем при транспортировке газообразного. При хранении, перевозке и газификации сжиженного газа неизбежны потери на его испарение.

Хранение и транспортировка кислорода

Кислород газообразный технический и медицинский выпускают по ГОСТ 5583.

Хранят и транспортируют его в стальных баллонах ГОСТ 949 под давлением 15 МПа. Кислородные баллоны окрашены в синий цвет с надписью черными буквами «КИСЛОРОД».

Жидкий кислород выпускается по ГОСТ 6331. O2 находится в жидком состоянии только при получении, хранении и транспортировке. Для газовой сварки или газовой резки его необходимо снова превратить в газообразное состояние.

Элементы термодинамики

4. Для отопления дачной комнаты размерами 4м х 5м
х 3м пользуются электрической печью. Определить
стоимость пользования печью в течение 6час., если
за это время воздух в комнате нагреется на 10oС.
Комната теряет через холодные окна и стены 54,47 Дж
в 1 мин.

5. Мартеновская печь работает на природном газе.
Сколько газа надо израсходовать для выплавки 50т
стали, если кпд печи 40%? Начальная температура
стали 20oС, ее удельная теплоемкость 0,46 .
103 Дж/кг .oК, удельная
теплота плавления 2,7 .

6. Бытовой газовый водонагреватель проточного
типа имеет номинальную мощность 21 кВт и кпд 80%.
Сколько времени будет наполняться ванна
вместимостью 200 л водой, нагретой в нагревателе
на 24oС и каков расход газа (в литрах) за это
время?

7. В холодильнике из воды при температуре 10oС
за 4 ч получили 300 г льда при температуре  –3oС.
Какое количество теплоты отдали вода и лед? Какую
часть этого количества  теплоты составляет от
количества электроэнергии потребляемой
холодильником из сети, если мощность
холодильника 70 Вт? Какова реальная стоимость
полученного льда.

8. Для поддержания жилой температуры в комнате
требуется в сутки 2400 ккал. Комната на даче
отапливается ночью с коэффициентом полезного
действия 30%. Сколько березовых дров нужно
ежедневно расходовать на отопление  и какова
их стоимость? 1 кал = 4,19Дж

9. Дачная комната размерами 4м х 5м х 3м теряет
через холодные стены и окна 6ккал в минуту. Какое
количество дров нужно сжечь в печи с
коэффициентом полезного действия 20%, чтобы в
течение суток поддержать температуру комнатного
воздуха без изменений? Сколько дров нужно сжечь,
чтобы дополнительно нагреть воздух на 10oС? 1
кг дров стоит 1 руб 54 коп.

Оцените статью
Кислород
Добавить комментарий