Количество гелия в баллоне

Количество гелия. Давление гелия в баллоне. Измерение давления. Температура гелия. Точный расчет количества гелия.

Представляем вашему вниманию обучающий курс: Гелий, баллоны, редукторы.

В обучающем курсе собрана воедино вся информация о гелии, о гелиевых баллонах и редукторах, и о том, как аэродизайнеру всем этим пользоваться. Информация в курсе дана простым и понятным языком.

Посмотреть описание курса

Количество гелия

Для работы с воздушными шарами, удобным способом определения количества гелия является использование литров. Литр гелия, это объем, занимаемый газом при нормальном атмосферном давлении.

В литрах измеряется газ, хранящийся в баллоне. В литрах измеряется расход гелия, необходимый для надувания шаров. Для расчета стоимости надувания используется цена за литр гелия. Так же в литрах производится учет прихода и расхода гелия.

Для перевода кубических метров в литры используется просто соотношение: один кубометр это тысяча литров.

Давление гелия в баллоне

Давление газа в гелиевом баллоне часто измеряют в атмосферах. Одна атмосфера это обычное нормальное атмосферное давление. Удвоенное нормальное давление — это две атмосферы. Давление, которое в десять раз больше нормального — это десять атмосфер. И так далее.

Если взять баллон 40 л, снять с него вентиль, залить баллон водой до краёв и вылить эту воду, то из баллона выльется именно 40 литров воды. Поэтому, когда говорят про баллон 40 литров, то имеется ввиду его внутренний геометрический объем.

Если вернуть вентиль на большой баллон обратно, и заполнить весь внутренний объем баллона гелием (закачать в баллон 40 литров), то давление внутри баллона будет равно нормальному и составит одну атмосферу.

Если закачать в баллон 400 литров (в десять раз больше геометрического объема), то давление в баллоне станет в 10 раз больше нормального и составит 10 атмосфер.

Пи закачивании газа в баллон происходит сжатие газа. Такой газ называется сжатым.

Если закачать в баллон 4000 литров гелия, то давление станет в 100 раз больше нормального, и составит 100 атмосфер.

Таким образом, чтобы узнать количество литров газа в баллоне, нужно геометрический объём баллона умножить на давление газа (в атмосферах).

Всего в обычный гелиевый баллон можно закачать газ под давлением не более 150 атмосфер (150 ат.)

Пример 1

В баллоне 40 л давление газа 150 ат.

В таком баллоне 40 х 150 = 6000 литров газа.

Баллон полный.

Пример 2

В баллоне 40 л давление газа 75 ат.

В таком баллоне 40 х 75 = 3000 литров газа.

Баллон полный наполовину.

Пример 3

В баллоне 10 л давление газа 20 ат.

В таком баллоне 10 х 20 = 200 литров газа.

Газ скоро закончится.

Измерение давления

Давление в баллоне измеряют при помощи манометров. Во время работы для этого используют манометр, которые установлен на гелиевом редукторе. При покупке гелия, давление в баллоне проверяют манометрами, присоединяемыми к баллону напрямую.

В каждом манометре есть циферблат (шкала) и стрелка. Когда открывают вентиль, газ из баллона поступает в манометр, стрелка поворачивается и показывает на шкале значение давления газа, сжатого в баллоне.

Существуют несколько единиц для измерения давления: атмосферы, Паскали, бары и д.р. Поэтому и манометры бывают разные, показывающие давление в разных единицах измерениях. Важно уметь переводить давление из Паскалей и баров в атмосферы, чтобы узнать количество литров гелия в баллоне.

Соотношения между разными единицами измерения давления:

1 ат. = 1 кгс/см² (техническая атмосфера)

1 ат. = 98068 Паскаль

150 ат. = 14710208 Паскаль = 14,7 МПа (Мега Паскаль)

1 ат. = 0.98 бар

150 ат. = 147 бар

150 ат. = 14,7 МПа = 147 бар = 150 кгс/см²

Пример 1

Манометр присоединенный к баллону 40 л показывает 7 МПа.

Давление гелия: составит: (7 — 14,7)*150 = 71 ат.

В баллоне имеется: 40 * 71 = 2840 литров гелия

Пример 2

Манометр присоединенный к баллону 40 л показывает 115 бар.

Давление гелия: составит: (115 — 147)*150 = 117 ат.

В баллоне имеется: 40 * 117 = 4680 литров гелия

Температура гелия

Давление гелия в баллоне зависит не только от количества гелия, сжатого в баллоне. Давление газа всегда зависит и от температуры самого газа. При увеличении температуры газа его давление возрастает, а при уменьшении температуры газа его давление снижается.

Манометр присоединенный к полному баллону будет показывать разные значения, в зависимости от того, теплый баллон или холодный, или горячий баллон или ледяной.

Манометр присоединенный к полному баллону будет показывать значение в 150 ат. (14,7 МПа) лишь при температуре баллона +20 ⁰С. Если температура баллона -20 ⁰С, то манометр покажет давление 130 ат. (12,7 МПа), а если температура баллона +40 ⁰С, то давление в баллоне станет 160 ат. (15,7 МПа).

Поэтому всё, мы писали выше про количество гелия в баллоне, имеет смысл лишь при температуре баллона +20 ⁰С (комнатная температура).

Если температура баллона отличается от комнатной, то сначала баллон должен отлежаться при комнатной температуре в течении нескольких часов. Только тогда, когда температура баллона станет +20 ⁰С, можно по давлению определять количество гелия в баллоне.

Точный расчет количества гелия

Выше мы определяли количество гелия как кратность геометрическому объёму баллона. Это всё верно для идеального газа, который может сжиматься бесконечно. При небольших давлениях гелий ведет себя как идеальный газ. Однако, с ростом давления, гелий начинает сопротивляться сжатию. Чем больше давление, тем хуже гелий сжимается. Поэтому возникает расхождение между расчетным и реальным количеством гелия в баллоне.

В таблице ниже, сопоставлены реальное и расчетное количество гелия для разных давлений (данные указаны при температуре +20 ⁰С).

Не существует никакой формулы, которая позволяет вычислить количество гелия в баллоне исходя из его давления. Для определения количества газа по давлению используются таблица, в которые сведены данные измерений.

Скачать таблицу зависимости объема гелия от его давления в баллоне (данные указаны для температуры баллона +20 ⁰С).

Разница между расчетным и реальным значением объёма не превышает 10%. Но, расход гелия для каждого шара или фигуры, определятся так же, с точностью около 10%. Более того, сам манометр, которым мы измеряем давление, имеет погрешность измерения в пределах 5 — 10%. Таким образом, расчетный способ не вносит никакой дополнительной ошибки, а пользоваться им можно очень просто, и без всяких таблиц.

Для подстраховки, нужно везде закладывать 10% запаса: и на количество гелия в баллоне, и на количество шаров, которое можно выдуть из баллона. Таким образом можно защититься от ошибок, связанных с расхождением между расчетным и реальным количеством гелия в баллоне.