Какая температура сжатого воздуха в баллоне

Сжатый воздух

Воздух, находящийся под давлением выше атмосферного, называют сжатым.

Сжатый воздух — газ, который используется в качестве кинематического звена в пневмоприводе. Для сжатия воздуха используются объемные или динамические компрессоры. Воздух, как и жидкость является текучей средой и передает давление в одинаковой мере во всех направлениях.

Физические параметры воздуха

Давление

Нормальное напряжение сжатия называется давлением. Оно моет измеряться по избыточной или абсолютной шкале. В избыточной шкале за 0 принято давление атмосферы, получается, что абсолютное и избыточное давление связаны зависимостью:

Давление характеризует степень сжатия воздуха. Чем выше давление тем значительнее сжат воздух.

В пневматических системах обычно используется сжатый воздух под давлением 0,4 — 1 МПа (по избыточной шкале).

Сжимаемость

Сжимаемость воздуха характеризуется уменьшением его объема при увеличении давления.

Плотность

Отношение массы воздуха к его объему называют плотностью. Она изменяется при сжатии воздуха.

Воздух, как и любой другой газ занимает весь предоставленный ему объем.

Удельный вес

Отношение объема воздуха к его массе называют удельным весом.

Температура

Температуру воздуха измеряют в градусах Кельвина или Цельсия. Под нормальными условиями понимают состояние воздуха при температуре.

При сжатии воздуха его температура возрастает, при расширении — снижается.

Удельная теплоемкость

Удельная теплоемкость — отношение количества теплоты, сообщенной единицы массы воздуха, к соответствующему изменению температуры.

Вязкость

Свойство воздуха оказывать сопротивление сдвигу одного слоя относительно другого называют вязкостью. Кинематическая вязкость воздуха значительно ниже вязкости жидкости и находится в пределе 0,001 — 0,0017 м 2 /c.

Расход воздуха

Расход — количество воздуха проходящее через сечение, перпендикулярное линиям тока, в единицу времени

Объемный расход — объем газа, проходящий через сечение в единицу времени.

Массовый расход — масса газа, проходящий через сечение в единицу времени.

Массовый и объемный расходы связаны зависимостью.

Взаимосвязь между физическими величинами, характеризующими состояние воздуха отражена в уравнении состояния Клайперона-Менделеева.

Особенности сжатого воздуха, как кинематического звена пневмопривода

Воздух имеет существенные отличия от жидкости, обосабливающие пневматический привод от гидравлического.

Воздух сжимаем (жидкость малосжимаема, а в большинстве инженерных расчетов считается несжимаемой), плотность воздуха может изменяться. При увеличении давления плотность воздуха возрастет, при уменьшении — снижается.

Воздух безопасен с точки зрения пожарной безопасности, поэтому может использоваться, в условиях, опасных по воспламенению газа, пыли и т.д.

Пневматический привод обладает высоким быстродействием, которое удается достичь благодаря малой инерционности сжатого воздуха, и обеспечении им демпфирующего эффекта.

Источник

На сколько атмосфер снизится давление сжатого воздуха, если его температура снизится на один градус Цельсия?

Не могу с Вами согласиться. Нарушены единицы измерения в решении. 1 градус Цельсия=274.15 Кельвин. Хотел себя проверить. Ответ: 1 атмосфера. Пересмотрите при возможности.

Что произойдёт с человеком, который окажется в 10 м. от Солнца, на промежуток времени около 0,01 секунды?

4 0 · Хороший ответ

Как перевести градусы Цельсия в градусы Фаренгейта в отрицательных значениях?

Это осуществляется в 2 действия:
1) число градусов Цельсия нужно умножить на 1,8
2) к получившемуся числу прибавить 32.
Например: -20°С * 1,8 +32 = -4°F

5 2 · Хороший ответ

Какая сила давления действует на водолаза при его погружении на 50 метров?

На водолаза действует следующая сила: P=pgh, P-давление, p-плотность, h-высота столба.

p=1000 кг/м³ плотность воды

10 м/с² ускорение свободного падения

h-глубина погружения водолаза (h = 50 м)

1 0 · Хороший ответ

Какого вероятность того, что средняя температура на Земле станет выше 100°C?

По мере того, как Солнце постепенно расходует запасы своего водородного горючего, оно становится всё горячее, а его светимость медленно, но неуклонно увеличивается. Через 1,1 млрд лет от настоящего времени оно станет ярче на 11 %, через 3,5 млрд лет его яркость возрастёт на 40 %. К тому времени условия на Земле будут подобны условиям на Венере сегодня, а вы говорите «выше 100 градусов». Температура будет как в аду.

Почему в физике установлен абсолютный нуль температуры (-273,15°C), но нет абсолютного максимума температуры?

Абсолю́тный нуль температу́ры (реже — абсолютный ноль температуры) — минимальный предел температуры, которую может иметь физическое тело во Вселенной. При абсолютном нуле энергия теплового движения молекул и атомов вещества должна быть равна нулю, то есть хаотическое движение частиц прекращается, и они образуют упорядоченную структуру, занимая чёткое положение в узлах кристаллической решётки.

Источник

Зависимость давления в баллоне лодки ПВХ от температуры: расчеты (Просматривает: 1)

asdpro

Всем доброго дня, ночи и т.д. и т.м.
Этот вопрос плавает по многим веткам форума. Сатья не моя выкладываю как справочную информацию.

Каждый владелец лодки ПВХ знает, что понижение температуры приводит к снижению давления в надувном баллоне. И наоборот, нагрев на солнце оставленной на берегу лодки приводит к заметному повышению давления. В последнем случае всегда возникают вопросы, насколько велика угроза разрыва баллонов, и не стоит ли производителям надувных судов оснащать их аварийными клапанами сброса избыточного давления.

В данной статье мы напомним о возможности использования простой математической закономерности, позволяющей достаточно точно вычислить, насколько сильно изменится давление воздуха в баллоне при изменении его температуры. Подчеркнем, речь идет о температуре воздуха, находящегося в баллоне, а не о температуре окружающей среды.

Зная величину изменения давления, можно легко определить изменение натяжения ткани ПВХ и сравнить его с допустимыми значениями. Расчетам натяжения ткани посвящена отдельная статья, с которой можно ознакомиться по ссылке.

Зависимость давления газа от температуры в замкнутом объеме описывается законом Шарля, он же второй закон Гей-Люссака.

Математическое выражение закона предельно простое:
P1/T1 = P2/T2

где:
T1 и T2 – температуры в градусах Кельвина (К);
P1 и P2 – абсолютное давление газа в замкнутом объеме при температурах T1 и T2 соответственно.

Температура в кельвинах получается прибавлением к температуре в градусах Цельсия значения 273. Таким образом, например, температура 27°С будет соответствовать температуре в градусах Кельвина 273+27=300 К.

Значение абсолютного давления находится как сумма атмосферного и избыточного давления в баллоне. Т.е., например, баллон имеет значение избыточного давления 250 мБар. Если атмосферное давление принять равным 1 Бар, то абсолютное давление будет равным 1.250 Бар.

Приступим к расчетам. Предположим, в начальном состоянии лодка имеет избыточное давление в баллонах 0.250 мБар. Температура воздуха в баллонах 27°С.
При охлаждении на 10°С получим абсолютное давление в баллонах:

1.25×290/300 = 1.208 Бар

Таким образом, величина избыточного давления будет составлять 208 мБар.

При нагреве воздуха в баллоне на 10°С получим:

1.25×310/300 = 1.292 Бар, т.е. избыточное давление составит 292 мБар.

Предположим, испытуемая лодка лежит без контроля на берегу под палящим солнцем. При этом температура воздуха в баллоне достигла 57°С.
Легко посчитать, что избыточное давление в баллоне достигнет значения 0.375 мБар.

Является ли такое повышение давления в баллоне недопустимым? С точки зрения прочностных показателей такое увеличение давления не вызовет критичного увеличения натяжения ткани ПВХ. Особенно если учесть приблизительно десятикратный запас прочности (см. материал по ссылке).

Однако если при производстве лодки был допущен брак клеевых соединений или использовался клей, не предназначенный для судостроения, возможно разрушение швов. Лодка взорвется. Формально недобросовестный производитель может сослаться на значительное превышение давления над допустимым значением. Однако это уже вопросы репутации фирмы и защиты прав потребителей, и в рамках данной статьи они не рассматриваются.

Про прочность клеевых соединений, в частности, при нагревании на солнце, можно прочитать в нашей статье.

Подводя итог, можно сказать следующее.

1) В нормальных условиях изменение температуры воздуха в баллоне на 10°С ведет к изменению избыточного давления приблизительно на 42 мБар.

2) Увеличение давления при серьезном нагреве на солнце не является угрозой разрушения качественно изготовленного судна.

3) Что касается клапанов сброса избыточного давления, то, как следует из предыдущего пункта, для качественных изделий они не нужны.

4) При заведомо низком качестве, когда производитель экономит на таком важном компоненте, как клей, ждать установки аварийного клапана не стоит. Это приведет к увеличению себестоимости, и как следствие, потере некоторых конкурентных преимуществ в виде ценового демпинга.

Источник

     В зависимости от модели аппарата могут применяться металлические, металлокомпозитные баллоны (рисунок 2). Баллоны имеют цилиндрическую форму с полусферическими или полуэлептическими донышками (обечайками).

     Сферические баллоны применяются редко, несмотря на целый ряд их преимуществ. Например, у сферических баллонов меньшая масса, так как они более прочные вследствие равномерного (по сравнению с цилиндрическими баллонами) распределения давления. В дыхательном аппарате PSS 500 с тремя сферическими баллонами (рисунок 3) удается снизить положение центра масс, относительно поясного ремня, поэтому совершать наклоны с таким аппаратом более удобно.

     Баллоны для сжатого воздуха PSS 500 изготовлены из углеволоконного композитного материала. Емкость каждого баллона – 2 л. Максимальное рабочее давление – 300 бар.
     Еще одним примером применения тонкостенных сферических баллонов объемам 2 л (рисунок 4) являются воздушные дыхательные аппараты ИВА-12С, ИВА-12СП (Россия).

     В результате работ по снижению массы аппаратов и совершенствованию применяемых материалов широкое применение получили металлокомпозитные баллоны. Производство и использование металлокомпозитных и полностью композитных баллонов позволяет, в сравнении с  цельнометаллическими баллонами, увеличить время защитного действия и надежность дыхательного аппарата. Так, основу металлокомпозитного баллона составляет стальной или алюминиевый лейнер, который оплетают специальным химическим волокном (для этих целей могут использовать стекловолокно, нить «Армос» и др.). В результате этого металлокомпозитные баллоны, в отличие от цельнометаллических, становятся «безосколочными». На рисунке 5 приведен пример безосколочного искусственного разрушения металлокомпозитного баллона объемом 2-литра и с рабочим давлением 300 кгс/см2. При номинальном проверочном давлении в 450 кгс/см2 (150% от рабочего давления) разрушение баллона произошло только при давлении в 530 кгс/см2.

     К недостаткам металлокомпозитных баллонов следует отнести их низкую устойчивость к механическим повреждениям и высоким температурам, а также высокую стоимость. Поэтому при эксплуатации металлокомпозитных баллонов необходимо использование специальных защитных чехлов.
     Для установки запорного вентиля в горловине баллона нарезается коническая или метрическая резьба. Вентиль баллона должен быть выполнен таким образом, чтобы нельзя было полностью вывернуть его шпиндель во время эксплуатации. Конструкция вентиля должна быть такой, чтобы во время работы спасателя исключалась возможность случайного закрытия вентиля из положения «Открыто». Соединение «вентиль-баллон» должно быть герметичным. Вентиль баллона должен выдерживать не менее чем 3000 циклов открытия и закрытия. В штуцере вентиля для присоединения к редуктору, как правило, применяться внутренняя резьба диаметром 5/8″.
     Конструкция вентиля показана на рисунке 6 Вентиль с помощью конической резьбы или цилиндрической резьбы ввинчен в горловину баллона – 14, при варианте с цилиндрической резьбой герметичность соединения баллона с вентилем обеспечивается прокладкой – 18 и уплотнительным кольцом – 13.

     Вентиль состоит из корпуса – 15 со штуцером А для подсоединения коллектора (или редуктора – вариант с одним баллоном; клапана – 11 со вставкой – 16; шточка – 9 с пером – 10; гайки сальниковой – 7; маховичка, состоящего из обоймы – 3 и облицовки – 2; заглушки – 1, гайки – 4 и пружины – 5. Герметичность вентиля обеспечивается прокладками – 8 и 17. Прокладка – 6 служит для уменьшения сил трения. При хранении баллонов отдельно от аппаратов в штуцер А вкручивается заглушка – 12. При вращении маховичка по часовой стрелке клапан II, перемещаясь по резьбе в корпусе вентиля – 15, прижимается вставкой – 16 к седлу и перекрывает канал, по которому воздух поступает из баллона в коллектор (или редуктор – вариант с одним баллоном).

     В целях снижения времени на наполнение и перезарядку баллонов аппаратов рядом фирм производителей воздушных дыхательных аппаратов используется система быстрого наполнения баллонов. Для работы этой системы на магистрали высокого давления аппарата устанавливается адаптер (разъем) к которому подсоединяют источник высокого давления. Это соединение позволяет заправлять баллон(ы) от независимого вторичного источника высокого давления, например, от ресивера, в течение 1-2 минут, при этом спасатель может не выключаться из дыхательного аппарата. Примером реализации системы быстрого наполнения воздухом являются системы Quick-Fill фирмы MSA Auer и ChargAir фирмы Drager (рисунок 10). Недостатком системы быстрого наполнения являются зависимость от места нахождения вторичного источника воздуха, необходимость приобретения, транспортировки и наполнения ресивера.

     Адаптер (разъем) системы быстрой дозаправки аппарата воздухом может быть для удобства спасателя установлен на выносном шланге, расположенном в районе поясного ремня (рисунок 10) или расположен непосредственно за коллектором аппарата (рисунке 11).

     Вариант безшлангового варианта адаптера (разъема) системы быстрой дозаправки баллонов Quick-Fill позволяет не только упростить конструкцию, но и снизить вес аппарата до 10%. На рисунке 12 представлены варианты ресивера для заправки аппаратов через систему Quick-Fill.

     Коллектор (рисунок 13) дыхательного аппарата предназначен для подсоединения баллонов с воздухом к редуктору.

Пример конструкции коллектора приведен на рисунок 14. Коллектор состоит из корпуса – 6 со штуцером А для подсоединения редуктора. В корпус на припое ввинчены два штуцера – 1 для подсоединения баллонов.

     Баллоны со сжатым воздухом подсоединяются к коллектору с помощью гаек – 2, прижимающих штуцеры – 4, с уплотнительными кольцами – 3 к посадочным местам баллонов. Герметичность соединения штуцеров – 4 с коллектором обеспечивается кольцами уплотнительными – 5.
Увеличение времени защитного действия дыхательного аппарата в загазованной зоне может быть достигнуто также за счет замены баллонов (при двухбаллонной схеме ВДА) непосредственно на месте работ без выключения из дыхательного аппарата. Такая возможность была реализована в аппарате  АВХ – 324НТ (Россия, ЗАО «ЦАСФ») за счет оригинальной конструкции коллектора и вентиля баллона (рисунок 15).

Источник:  Никулин В.В., Сидорчук В.К., Андрианов С.Н.
Изолирующие дыхательные аппараты. Аппараты на сжатом воздухе
и особенности их конструктивных элементов.
Т.2/ Тула, 2010. – 299 с.