Пример 10.11. В баллоне Г (см. рис. 8.15) нужно приготовить воздушно-гелиевую смесь (ВГС) с содержанием гелия 67% абсолютным давлением 150 кгс/см2. Определить, какое количество гелия (по давлению) нужно иметь в баллоне Г.
Решение. По графику рис. 10.3 из точки 150 шкалы р восстанавливаем перпендикуляр до пересечения с прямой 3 и из этой точки проводим горизонталь до пересечения шкалы pг, з точке которой получим абсолютное давление гелия 100,5 кгс/см2, до которого нужно наполнить первоначально баллон Г гелием, а затем повысить абсолютное давление в баллоне Г до 150 кгс/см2 (до 149 кгс/см2 по манометру) путем подачи в него воздуха.
Пример 10.12. Требуется приготовить на установке (см. рис. 8.15) азотногелиокислородную смесь составом: гелий -50%, азот -25%, кислород – 25%. Абсолютное давление смеси равно 150 кгс/см2.
Решение. По графику (рис. 10.3) определяем абсолютное парциальное давление гелия, для чего проводим прямую (накладываем линейку), соединяющую точку на шкале % со значением 50 с пересечением ординат. Из точки 150 шкалы р восстанавливаем перпендикуляр до пересечения с прямой «50-0», из точки пересечения по горизонтали на шкале рг определяем значение абсолютного давления гелия – 75 кгс/см2.
Проводим заполнение баллона С гелием до абсолютного давления 75 кгс/см2. Аналогично определяем парциальное давление азота
рпв = 37,5 кгс/см 2 .
Из точки 37,5 на шкале рг проводим горизонталь до пересечения с наклонной (79%). Из точки пересечения опустим перпендикуляр до шкалы Рсм и определим абсолютное парциальное давление воздуха – 47,5 кгс/см2. Количество чистого кислорода из группы баллонов К составит
Следовательно, после наполнения баллона С гелием следует подать в баллон С кислород до абсолютного давления в баллоне, равного 75+27,5=102,2 кгс/см2 (101,2 -по манометру), а затем подать воздух до абсолютного давления рсм = 150 кгс/см2 (149 кгс/см2 – по манометру).
Рис. 10.3. График зависимости давления газовой смеси от парциального давления ее компонентов: 1 – прямая ГКС-97 при 97% Не; 2 – прямая ГКС-93 при 93% Не; 3 – прямая ВГС-67 при 67% Не; 4 – прямая ВГС-50 при 50% Не
Рис. 10.4. Номограмма для определения добавочного количества гелия Aрне и воздуха AрВ для изменения состава воздушно-гелиевых смесей в баллонах: 1 – прямая приготовления ВГС-50 из ВГС-67; 2 – прямая приготовления ВГС-67 из ВГС-50
Рис, 10.5. График для определения добавочного количества гелия Ар HE для изменения состава воздушно-гелиевой смеси в баллонах до конечного давления смеси p см =150 кгс/см 2 : 1 – прямая приготовления ВГС-50 из ВГС-67; 2 – прямая приготовления ВГС-50 из ВГС-50; 3 – прямая приготовления ВГС-67 из ВГС-67; 4 – прямая приготовления ВГС-67 из ВГС-50
Таблица 10.2. Допустимые скорости кислорода в трубопроводах
* Скорости, ограниченные температурным фактором при повышении давления в наполняемом баллоне. При определении скорости повышения давления в наполняемом баллоне приняты практические данные при использовании дожимающего кислородного компрессора (КД-Зм) производительностью 5 л/мин и степенью сжатия, равной 3.
Допустимые скорости кислорода в трубопроводах при приготовлении искусственных газовых смесей, обеспечивающие требования техники безопасности, не должны превышать значений, указанных в табл: 10.2. Контроль за скоростью потока кислорода при наполнении баллонов может осуществляться по скорости повышения давления в наполняемых баллонах в кгс/ (см2*мин)
где с – скорость кислорода, м/с;
d – внутренний диаметр кислородопровода, мм;
рк – давление кислорода в трубопроводе, кгс/см2;
Vб – объем наполняемого баллона, л.
Пример 10.13. Требуется заполнить кислородом пустой баллон емкостью 5 л до давления 150 кгс/см2. Внутренний диаметр кислородопровода 3 мм. Определить безопасно допустимую скорость и общее время наполнения баллона.