Расчёт запаса свободного газа в учебной баллонной системе

Запас свободного газа связывает количество газа в баллоне с эквивалентным объёмом при условиях использования. Учитывают только доступный интервал давлений. Литры водяной вместимости корпуса и литры расширившегося газа относятся к разным физическим условиям.

Поток, давление и состав смеси

Расход описывает объём за время, давление — механическое состояние газа, а доля компонента — состав смеси. В газовом оборудовании эти три величины связаны, но каждая требует собственной точки наблюдения. Например, удаление пробы из контура изменяет баланс потоков, тогда как осушение той же пробы меняет способ представления её состава.

Расчётная модель

Водяная вместимость баллона 10 л. Отсчитываем перепад манометрического давления до заранее заданного остатка. При постоянной температуре используем приближение идеального газа с опорным давлением 1 бар.

Входная величина x — Используемый перепад, бар.

y = 10 × x

Результат y — Приближённый объём при 1 бар, л.

Подстановка для одного случая

Возьмём второе условие таблицы. При x = 20 выражение принимает вид 10 × 20. После вычисления получаем y ≈ 200. В соседних строках меняется только входная величина.

Используемый перепад, бар	Приближённый объём при 1 бар, л	Изменение y к первой строке
10	100	0
20	200	+100
40	400	+300
80	800	+700

График. Приближённый объём при 1 бар, л в зависимости от Используемый перепад, бар. Значения приведены в таблице. — Точки соответствуют строкам таблицы. Пунктир соединяет рассмотренные условия.

Как проверить вывод

Разделяйте водяную вместимость корпуса и эквивалентный объём свободного газа. Запишите, к какому давлению и температуре относится пересчёт в литры.

Граница применимости

Это расчётная демонстрация. Для рабочего запаса учитывают реальную сжимаемость, резерв, остаточное давление по документации и характеристики подачи.

В схеме отмечают источник, редуктор, участок смешения, место отбора и направление возврата или отвода газа. Указывают, относится ли объём к фактическим или приведённым условиям. Когда появляются разные результаты у расходомера и анализатора, такая схема помогает выяснить, измеряют ли они одну и ту же физическую величину.

Проверьте себя

При каком из приведённых входных значений получится 100 по столбцу «Приближённый объём при 1 бар, л»?

Показать разбор

Подстановка в выражение даёт 10 × 10 ≈ 100. Входное значение — 10.

Оборудование и характеристики

Кислородное оборудование в каталоге ИНФОМЕД. Ниже приведены примеры исполнений и сведения из их карточек. Значения учебного опыта заданы отдельно.

Оборудование	Параметр карточки	Описание исполнения
GCE Medireg II — баллонный регулятор давления	Баллонный источник	Газ и стандарт вентиля
GCE Medireg II — баллонный регулятор давления	Регулятор	Артикул, выходные параметры, состояние маркировки
GCE Mediflow II 50 — высокопоточный кислородный расходомер	Калибровочное входное давление исполнения	4,5 бар по перечню вариантов 0726114
GCE Mediflow II 50 — высокопоточный кислородный расходомер	Принимающее устройство	Предусмотренный способ подачи газа и допустимый поток
GCE MediUnit DIN — медицинские газовые розетки	Проверка перед вводом	По проекту медицинской газовой системы
GCE MediUnit DIN — медицинские газовые розетки	Присоединение трубы выбранных вариантов	Ø10 мм

GCE Medireg II — баллонный регулятор давления

Medireg II не является источником медицинского газа сам по себе. Запас определяется баллоном, а способность рабочего места обеспечить требуемую подачу — сочетанием баллона, регулятора, соединительных элементов и потребителя. Поэтому при проектировании баллонной системы недостаточно выбрать только удобный корпус редуктора. Нужна проверка полной конфигурации и предусмотренных режимов использования.

Карточка оборудования ИНФОМЕД

GCE Mediflow II 50 — высокопоточный кислородный расходомер

Рабочее место должно обеспечивать подходящую подачу кислорода низкого давления. Присоединение непосредственно к вентилю баллона высокого давления не предусмотрено: между баллоном и таким устройством необходим соответствующий медицинский регулятор давления. При работе от центральной сети проверяют назначение розетки и параметры газа, а при питании от редуктора — также пригодность его выходного соединения и возможности по расходу.

Карточка оборудования ИНФОМЕД