Как известно: CO2, или диоксид углерода (углекислый газ, двуокись углерода, оксид углерода, угольный ангидрид) — это бесцветный газ (в нормальных условиях), без запаха, со слегка кисловатым вкусом. При атмосферном давлении диоксид углерода не существует в жидком состоянии, переходя непосредственно из твёрдого состояния в газообразное. Твёрдый диоксид углерода называют сухим льдом. При повышенном давлении и обычных температурах углекислый газ переходит в жидкость, что используется для его хранения.
Перекапывая информацию по баллонам СО2, я неоднократно натыкался на всякие графики указывающие на зависимости давления в баллоне или плотности сжиженного СО2 от температуры. Но собрать всё в кучу как-то не сильно получалось.
Лишь отрывками мелькали фразы: - заправлять СО2 надо по весу и только из расчёта 0.7 кг на 1л баллона. - в баллоне обязательно должна находится газовая подушка иначе баллон может взорваться при нагреве - если прикрутили редуктор и манометры показали более 7 МПа значит вам баллон заправили под самый вентиль (перелили) и это чревато взрывом, срочно надо стравить лишнее.
Как довод приводилась диаграмма агрегатных состояний СО2:
Рис. 1. Диаграмма состояния CO2. Заправка баллонов СО2 по весу
Эта диаграмма нормально работает и указывает на давление в баллоне только до критической точки. А что же будет после достижения температуры в 31*С? Неужели баллоны с CO2 выше этой температуры греть нельзя? А как же огнетушители у которых на боку написано -20*С...+50*С? Проскакивала ещё и зависимость плотности жидкого CO2 от температуры.
Рис. 2. Зависимость плотности жидкого СО2 от температуры
Эта зависимость только объясняла почему при росте температуры растёт давление. А вот каково это давление будет и почему нормальной заправкой считается 700г/л никак ответа не давала.
При дальнейших поисках информации о том что бывает в баллонах при температурах свыше 31*С, всплыло понятие "закретический флюид". Это, типа, ещё одно агрегатное состояние вещества, или нечто среднее между жидкостью и газом. Он достаточно хорошо сжимаем и при дальнейшем росте температуры баллона этот флюид за счёт своей сжимаемости не даёт давлению резко скакануть. Наиболее информативный график, который связывает все процессы в баллоне CO2, встретился на забугорных сайтах. Форумчанин перевел единицы измерения на привычные нам. Вот что получилось:
Рис. 3. Почему при росте температуры растёт давление. Заправка баллонов СО2 по весу
Горизонтальная чёрная шкала графика указывает количество CO2 в баллоне, за 100% принято значение 7/18 унций на кубический дюйм или 673г/л. Красная горизонтальная это привычные нам граммы на литр.
Вертикальная шкала - это давление в баллоне в фунтах на квадратный дюйм (черная) и в атмосферах (красная). На графике построено несколько кривых для фиксированных температур. Черта указывающая на пороговое давление построена на уровне 2200psi или 150атм. Это максимальное рабочее давление для баллонов СО2.
Примеры использования графиков расчета Графиком достаточно легко пользоваться. Например, если мы хотим узнать что же будет в нормально заправленном баллоне (700г/л) при повышении температуры. Строим вертикальную черту напротив значения 700г/л. И по пересечению этой черты с кривыми считываем значения давления. Получается (примерно): при росте температуры до 26*С давление равномерно растёт до 65атм. Равномерность роста обусловлена тем что в баллоне присутствует газовая подушка и она своим сжиманием компенсирует увеличение объёма жидкой фракции. После 26*С газовая подушка прекращает своё существование т.к. жидкая фракция расширилась на весь объём баллона. Дальнейший рост температуры приведёт к ускоренному росту давления: 32*С-85атм, 38*С-100атм.... при достижении 50*С будет 150атм (предел для баллона).
У баллона залитого из расчёта 800г/л газовая подушка исчезнет при 17*С. А максимально допустимое значение давления будет при 35*С. Баллон залитый по 900г/л может рвануть уже при комнатной температуре.
Если пользоваться графиком наоборот. Принесли домой из заправочной станции баллон. Он прогрелся до 21*С и на манометре стрелка показала слишком много, например 100атм. Сколько ж залили на станции? По графику выходит 860г/л. И такой баллон может бахнуть при 25*С.
Или ситуация - газ заканчивается, стрелка поползла вниз. Сколько осталось? Например при 21*С 40атм. По графику выходит где-то 180г/л. В общем, график достаточно удобен для понимания и знания теории процессов со сжатым СО2. Ну, а на практике - не превышайте норму заправки в 700г/л и не выжимайте последние "бульбышки" из пустого баллона.
Как известно: CO2, или диоксид углерода (углекислый газ, двуокись углерода, оксид углерода, угольный ангидрид) — это бесцветный газ (в нормальных условиях), без запаха, со слегка кисловатым вкусом. При атмосферном давлении диоксид углерода не существует в жидком состоянии, переходя непосредственно из твёрдого состояния в газообразное. Твёрдый диоксид углерода называют сухим льдом. При повышенном давлении и обычных температурах углекислый газ переходит в жидкость, что используется для его хранения.
