Углекислый газ – вещество без цвета и запаха, по сравнению с воздухом является более тяжелым веществом. При повышенной концентрации его относят к удушливым газам. Даже крайне незначительное повышение процента его содержания в помещении (до 2%) приводит к таким негативным последствиям для человека и животных, как слабость и сонливость.
Десятипроцентную концентрацию считают уже очень опасной. В этом случае углекислый газ способен вызвать такие неприятности, как головные боли, расстройства слуха, а так же обморочные состояния. Радует то, что к необратимым последствиям воздействие этого газа не приводит. Как только помещение будет проветрено, организм обновляется, и человек перестает чувствовать боль и дискомфорт.
Итак, приступим-с!
СО2.
БАЛЛОНЫ С ГАЗОМ У ВАС ДОМА.
Температура и давление СО2. Процессы при заправке. Полезности. Как избежать неприятностей.
Внимание! Перед работой со сжатым СО2 наденем защитные очки. Углекислота, вылетая под давлением, превращается в «снег» или так называемый «сухой лёд», крупинки которого летят с огромной скоростью. Или трубка, подсоединёная к источнику газа высокого давления (даже к редуктору), внезапно отсоединённая, может очень сильно хлестануть по лицу. И даже просто струя сжатого газа может сдуть вам в лицо какой-либо предмет. Глаза надо беречь!
Вторая задача.
Имеется два баллона с углекислотой. Вес и объём обоих баллонов одинаковый. Но давление в одном больше, чем давление в другом. ВОПРОС: почему?
А теперь ПРАКТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ и ОТВЕТЫ.
Что происходит при заправке баллона углекислотой? Почему взорвался баллон? Возможен ли «перелив» баллона при заправке? Можно ли перелить СО2 из одного баллона в другой (например, из большего в меньший)? Как заранее определить, что газ в баллоне на исходе?
Так почему-же баллоны изредка всё-таки взрываются при «нормальном» давлении? Возможная причина только одна — баллон был дефектным. И просто треснул даже от нормального давления. Вернее, от его роста/падения (даже в разрешённых рамках), когда его перевозили в тёплой холодной машине.
Возможен ли перелив баллона? Если при заправке следить за давлением, чтобы оно не превышало допустимого, «перелить» баллон нельзя. Даже если «забить» в баллон углекислоту при -20 Цельсия «под самый вентиль», «на полную катушку», подождать уровновешивания давления, а затем выставить баллон на солнышко, где он нагреется до +30, то всё равно ничего плохого или неразрешённого не произойдёт!
Ещё раз: «перелив» баллона жидким СО2 невозможен. Если летом в баллон залили холодную углекислоту, то давление будет расти. Но только до давления, определяемого ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО температурой системы «баллон+СО2». И точка! Выше давление вырасти ну никак не сможет. Поэтому «травить» газ — бессмысленно.
А как перелить СО2 из большого баллона в маленький? Или просто из одного в другой?
Как заранее определить, что газ кончается?
Узнать точное количество газа в баллоне можно только взвешиванием с последующем вычитанием массы пустого баллона из массы непустого. Других настолько же дешёвых способов — не существует.
Как узнать, что баллон пора заправлять? По показаниям манометра, при условии, что эти показания снимаются с баллона, эксплуатирующегося при постоянной температуре. Как ведёт себя манометр на баллоне, из которого достаточно медленно забирают газ при постоянной температуре воздуха в помещении? МАНОМЕТР ПОКАЗЫВАЕТ ПРАКТИЧЕСКИ ОДИНАКОВОЕ ДАВЛЕНИЕ (зависящее только от температуры) ВСЁ ВРЕМЯ, ПОКА В БАЛЛОНЕ ЕСТЬ ЖИДКАЯ УГЛЕКИСЛОТА. Напомню, в баллоне есть и газообразный СО2. Его то (газ), мы и забираем из пузыря вверху балона. При этом жидкая углекислота потихоньку испаряется, её количество уменьшается, но давление в баллоне будет оставаться неизменным при постояной температуре. Как только жидкий СО2 закончится, давление в баллоне начнёт немедленно падать по мере потребления газа, так как поддерживать давление уже нечем. Баллон нужно заправить жидкой углекислотой.
КОГДА БАЛЛОН С СО2 МОЖЕТ ВЗОРВАТЬСЯ?
Взрыв испытанного, поверенного, «легального» баллона, эксплуатирующегося в нормальных условиях, крайне маловероятен. Повторяю — крайне. Шанс взрыва — ничтожен.
Взрыв баллона теоретически возможен
— если он имеет скрытый дефект;
— при падении, если он получит сильные механические повреждения;
— при сильном нагреве (на закрытом балконе с солнечной стороны);
— у старого «помоечного» баллона, который может быть изъеден коррозией изнутри, о чём вы догадаетесь только перед смертью.
ЧЕМ ЕЩЁ ОПАСЕН СО2?
СО2 опасен удушающим эффектом при большой концентрации (свыше 3% в воздухе). Это означает, что баллон с углекислотой, или система подачи углекислоты, которая «дала течь» в вашей квартире, ночью, может теоретически отправить всю вашу семью в мир иной. Первым умрёт тот, кто спит на полу — углекислота тяжелее воздуха и «стелится по полу».
Посему, последнее: помещение, где находится система (надеюсь, трубки вы не через спальню или детскую протянули????), должно иметь как искусственную ВЫТЯЖНУЮ С ЗАБОРОМ ВОЗДУХА ВОЗЛЕ ПОЛА, так и естественную вентиляцию.
Изменено 22.10.08 автор Праффесар
Для начала ознакомимся со свойствами углекислоты поподробнее.
Физические свойства углекислоты
Удельный вес. Удельный вес углекислоты зависит от давления, температуры и агрегатного состояния, в котором она находится.
Критическая температура углекислоты +31 град. Удельный вес углекислого газа при 0 град и давлении 760 мм рт.ст. равен 1, 9769 кг/м3.
Молекулярный вес углекислого газа 44,0. Относительный вес углекислого газа по сравнению с воздухом составляет 1,529.
Жидкая углекислота при температурах выше 0 град. значительно легче воды, и ее можно хранить только под давлением.
Удельный вес твердой углекислоты зависит от метода ее получения. Жидкая углекислота при замораживании превращается в сухой лед, представляющий прозрачное , стеклообразное твердое тело. В этом случае твердая углекислота имеет наибольшую плотность (при нормальном давлении в сосуде, охлаждаемом до минус 79 град., плотность равна 1,56). Промышленная твердая углекислота имеет белый цвет, по твердости близка к мелу,
ее удельный вес колеблется в зависимости от способа получения в пределах 1,3 — 1,6.
Уравнение состояния. Связь между объемом, температурой и давлением углекислого газа выражается уравнением
V= R T/p — A, где
V — объем, м3/кг;
R — газовая постоянная 848/44 = 19,273;
Т — температура, К град.;
р давление, кг/м2;
А — дополнительный член, характеризующий отклонение от уравнения состояния для идеального газа. Он выражается зависимостью А =( 0, 0825 + (1,225)10-7 р)/(Т/100)10/3.
Тройная точка углекислоты. Тройная точка характеризуется давлением 5,28 ата (кг/см2) и температурой минус 56,6 град.
Углекислота может находиться во всех трех состояниях (твердом, жидком и газообразном) только в тройной точке. При давлениях ниже 5,28 ата (кг/см2) (или при температуре ниже минус 56,6 град.) углекислота может находиться только в твердом и газообразном состояниях.
В парожидкостной области, т.е. выше тройной точки, справедливы следующие соотношения
i’ x + i» у = i,
x + у = 1, где,
x и у — доля вещества в жидком и парообразном виде;
i’ — энтальпия жидкости;
i» — энтальпия пара;
i — энтальпия смеси.
По этим величинам легко определить величины x и у. Соответственно для области ниже тройной точки будут действительны следующие уравнения:
i» у + i» z = i,
у + z = 1, где,
i» — энтальпия твердой углекислоты;
z — доля вещества в твердом состоянии.
В тройной точке для трех фаз имеются также только два уравнения
i’ x + i» у + i»’ z = i,
x + у + z = 1.
Зная значения i,’ i’,’ i»’ для тройной точки и используя приведенные уравнения можно определить энтальпию смеси для любой точки.
Теплоемкость. Теплоемкость углекислого газа при температуре 20 град. и 1 ата составляет
Ср = 0,202 и Сv = 0,156 ккал/кг*град. Показатель адиабаты k =1,30.
Теплоемкость жидкой углекислоты в диапазоне температур от -50 до +20 град. характеризуется следующими значениями, ккал/кг*град. :
Град.С -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20
Ср, 0,47 0,49 0,515 0,514 0,517 0,6 0,64 0,68
Точка плавления. Плавление твердой углекислоты происходит при температурах и давлениях, соответствующих тройной точке (t = -56,6 град. и р = 5,28 ата) или находящихся выше ее.
Ниже тройной точки твердая углекислота сублимирует. Температура сублимации является функцией давления: при нормальном давлении она равна -78,5 град., в вакууме она может быть -100 град. и ниже.
Энтальпия. Энтальпию пара углекислоты в широком диапазоне температур и давлений определяют по уравнению Планка и Куприянова.
i = 169,34 + (0,1955 + 0,000115t)t — 8,3724 p(1 + 0,007424p)/0,01T(10/3), где
I – ккал/кг, р – кг/см2, Т – град.К, t – град.С.
Энтальпию жидкой углекислоты в любой точке можно легко определить путем вычитания из энтальпии насыщенного пара величины скрытой теплоты парообразования. Точно так же , вычитая скрытую теплоту сублимации, можно определить энтальпию твердой углекислоты.
Теплопроводность. Теплопроводность углекислого газа при 0 град. составляет 0,012 ккал/м*час*град.С, а при температуре -78 град. она понижается до 0,008 ккал/м*час*град.С.
Данные о теплопроводности углекислоты в 10 4 ст. ккал/м*час*град.С при плюсовых температурах приведены в таблице.
Давление, кг/см2 10 град. 20 град. 30 град. 40 град.
Газообразная углекислота
1 130 136 142 148
20 — 147 152 157
40 — 173 174 175
60 — — 228 213
80 — — — 325
Жидкая углекислота
50 848 — — —
60 870 753 — —
70 888 776 — —
80 906 795 670
Теплопроводность твердой углекислоты может быть вычислена по формуле :
236,5/Т1,216 ст., ккал/м*час*град.С.
Коэффициент теплового расширения. Объемный коэффициент расширения а твердой углекислоты рассчитывают в зависимости от изменения удельного веса и температуры. Линейный коэффициент расширения определяют по выражению b = a/3. В диапазоне температур от -56 до -80 град. коэффициенты имеют следующие значения: а *10*5ст. = 185,5-117,0, b* 10* 5 cт. = 61,8-39,0.
Вязкость. Вязкость углекислоты 10 *6ст. в зависимости от давления и температуры (кг*сек/м2)
Давление, ата -15 град. 0 град. 20 град. 40 град .
5 1,38 1,42 1,49 1,60
30 12,04 1,63 1,61 1,72
75 13,13 12,01 8,32 2,30
Диэлектрическая постоянная. Диэлектрическая постоянная жидкой углекислоты при 50 – 125 ати, находится в пределах 1,6016 – 1,6425.
Диэлектрическая постоянная углекислого газа при 15 град. и давлении 9,4 — 39 ати 1,009 – 1,060.
Влагосодержание углекислого газа. Содержание водяных паров во влажном углекислом газе определяют с помощью уравнения,
Х = 18/44 * p’/p – p’ = 0,41 p’/p – p’ кг/кг, где
p’ – парциальное давление водяных паров при 100%-м насыщении;
р – общее давление паро-газовой смеси.
Растворимость углекислоты в воде. Растворимость газов измеряется объемами газа, приведенными к нормальным условиям (0 град, С и 760 мм рт. ст.) на объем растворителя.
Растворимость углекислоты в воде при умеренных температурах и давлениях до 4 – 5 ати подчиняется закону Генри, который выражается уравнением
Р = Н Х, где
Р — парциальное давление газа над жидкостью;
Х — количество газа в молях;
Н – коэффициент Генри.
Жидкая углекислота как растворитель. Растворимость смазочного масла в жидкой углекислоте при температуре -20град. до +25 град. составляет 0,388 г в100 СО2,
и увеличивается до 0,718 г в 100 г СО2 при температуре +25 град. С.
Растворимость воды в жидкой углекислоте в диапазоне температур от -5,8 до +22,9 град. составляет не более 0,05% по весу.
Техника безопасности
По степени воздействия на организм человека газообразный диоксид углерода относится к 4-му классу опасности по ГОСТу 12.1.007-76 «Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности». Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны не установлена, при оценке этой концентрации следует ориентироваться на нормативы для угольных и озокеритовых шахт, установленные в пределах 0,5%.
При применении сухого льда, при использовании сосудов с жидкой низкотемпературной углекислотой должно обеспечиваться соблюдение мер безопасности, предупреждающих обморожение рук и других участков тела работника.
=== Продолжение следует ===
Токсичность газа
В обычном состоянии углекислота не токсична. Как уже упоминалось выше, опасность представляют только повышенные его концентрации. Вдыхание большого его количества приводит к смерти.
Углекислота окружает нас постоянно
Атмосферный воздух состоит из трех основных веществ, одним из которых и является углекислый газ. Даже в совершенно чистых в плане экологии районах его концентрация составляет не менее 0,03%. Для дыхания же животных и человека безопасным можно считать воздух, концентрация СО2В в котором составляет не более 0,05%.
Уже при 0,06% могут проявляться такие симптомы, как слабость и замедленная реакция. Так же несколько нарушается дыхание и способность к сосредоточению. Тем, что живет в мегаполисах и трудится в офисах знакомо состояние, называемое синдромом больного помещения. Он проявляется при концентрациях в 0,08%. Люди, работающие в душных кабинетах, редко проветриваемых, начинают часто кашлять и быстро утомляются. При проявлении подобных симптомов следует сделать экспертизу воздуха для точного установления процента содержания СО2.
Дискомфорт и повышенная слабость при содержании в 0,1% значительно увеличиваются. Ежедневное пребывание в такой комнате может даже привести к негативным изменениям в структуре ДНК. Если же уровень углекислоты в воздухе увеличивается до 10%, человеку становится очень трудно дышать. При 30% начинают отчетливо проявляться все признаки отравления. Лишь один час вдыхания такого воздуха может привести к летальному исходу. 40% же не оставляют живому организму совершенно никакого шанса на выживание.
Установлено, что за час человек вдыхает около 20 литров кислорода. При этом в окружающую среду поступает около 18 л углекислоты. Этот же газ выделяется так же в результате жизнедеятельности бактерий при гниении чего-либо в подвалах или колодцах. В изолированных от внешнего мира помещениях он способен накапливаться. Это объясняет тот факт, что с появлением окон ПВХ синдром больного здания у людей начал проявляться намного чаще. По этой же причине отмечен рост процента заболевших астмой. Поэтому наиболее простым решением профилактики отравлений СО2 является обыкновенное проветривание помещений.
На настоящий момент изучены еще далеко не все вредные свойства этого газа. Он на самом деле может представлять собой достаточно серьезную опасность. Поэтому игнорирование опасных концентраций этого тяжелого газа в помещении можно считать просто непростительной ошибкой.
Особенности хранения углекислоты и ее транспортировка
Для хранения углекислого газа рекомендуется использовать специальные металлические углекислотные баллоны, которые произведены по требованиям ГОСТ 949-73. Емкость, наполненная газом, считаются грузом очень опасным, который необходимо оберегать от ударов и нагрева. Эти меры необходимо соблюдать для того, чтобы не произошел взрыв. Транспортировку баллонов с СО2 можно осуществлять на всех допустимых видах транспорта, только при условии, что буду соблюдены все правила безопасности, касающиеся перевозки особо опасных видов грузов.
Стоит учесть, что транспортировать на грузовом авто следует исключительно в горизонтальном положении. При этом не стоит забывать про наличие на баллонах с углекислотой резиновых колец для защиты и прокладок из дерева, которые следует помещать между баллонам. Окрашены они в черный цвет. Наша компания занимается реализацией углекислоты в баллонах, емкость которых составляет 10 л. и 40 л. Продукция произведена по всем требованиям ГОСТ 949-73. Мы занимаемся доставкой углекислоты в баллонах поставочными партиями непосредственно до места потребителя.
В одну партию может входить любое количество газа, произведенной в течение одной сменной выработки производителя. Особое внимание следует уделить документам качества продукции, которые должны прилагаться к каждой партии.
Особенности транспортировки
Углекислоту, можно транспортировать на всех видах автотранспорта при условии соблюдения всех правил по перевозке опасных грузов, которые действуют на данном виде транспортного средства.
Если груз транспортируется по железной дороге, то наполненные газом емкости следует транспортировать по вагонными отправками в закрытых вагонах, включая багажные вагоны пассажирских поездов без перевалочных остановок в пути следования или открытым подвижным составом в универсальных контейнерах. В случае транспортировки в пассажирском поезде, существуют условия перевозки этого груза: в одном вагоне нельзя перевозить более 20 баллонов.
Допустима перевозка этого груза автотранспортом. При этом она должна осуществляться в соответствии с нормативно-технической документации в специальных контейнерах.
Баллоны, подлежащие транспортировке, должны быть расположены в горизонтальном положении. Между ними должны быть расположены прокладки. В вертикальном положении баллоны с углекислотой также можно транспортировать, только для этого должны быть сооружены специальные ограждения, препятствующие их падению.
СО2 в баллонах необходимо хранить в специальных помещениях или же на площадках, которые огорожены и накрыты навесом. Очень важно, чтобы баллоны были защищены от воздействия прямых лучей солнца и различных атмосферных осадков.
Полезная информация
Как рассчитать, какое количество газа находится в баллоне?
Требования безопасности при работе с углекислотой
Оказание помощи при отравлении углекислотой
Как защититься от воздействия
Жители городов порядка 90% всего времени проводят внутри помещений. А в закрытом пространстве процент содержания
углекислого газа всегда намного выше, чем на улице. Если же рядом со зданием проходит шоссе, то даже улица не способна в достаточной мере обеспечить помещение нормальным уровнем кислорода. В этом случае на помощь могут прийти дополнительные средства фильтрации воздуха. Если ими не пользоваться неизбежно появление таких симптомов отравления, как бессонница, снижение иммунитета, нарушение обмена веществ, хроническая усталость, сердечнососудистые заболевания и т.д.
Уровень концентрации даже в экологически благополучных районах на данный момент составляет 380 ppm. Если этот показатель достигнет 600 ppm, планета станет идентичной душной комнате, и люди вряд ли хорошо смогут приспособиться к подобным условиям проживания. В офисах концентрация этого газа достигает в среднем 800 – 1200 ppm, а переполненных помещениях и все 2000.
Недавно ученые обнародовали результаты исследований, которые приводят к заключению о том, что токсичное воздействие СО2 на людей постепенно увеличивается. Так, например, из-за снижения кислотности крови, к которой приводит именно повышенная вдыхаемая доза СО2, учащается пульс, ухудшается слух, затрудняется дыхание, возникают слабость и головные боли.
По некоторым данным даже очень небольшой процент содержания углекислоты во вдыхаемом воздухе вызывает крайне негативные биохимические процессы в крови человека.
Особенности хранения углекислоты и ее транспортировка
Правила эксплуатации газовых баллонов