Расчет кислородно-азотной газовой смеси

Раздел предназначен для ответов на вопросы новичков. На ЛЮБЫЕ ВОПРОСЫ. Ответы не по существу, флуд, насмешки - удаляются, автор оных без предупреждения отправляется в читатели на неделю.

Модераторы: трофи, DukeSS, KWAK

Ответить
Сообщение
Автор
tnizharadze
Новичок
Сообщения: 7
Зарегистрирован: 02-01-2017 22:56

#1 Сообщение Добавлено: 03-01-2017 12:14 Заголовок сообщения: Расчет кислородно-азотной газовой смеси

Добрый день, коллеги!

Новичок, недавно закончил курс CMAS. На лекционном занятии вскользь зашла речь о ДГС с повышенным содержанием кислорода, в разрезе максимально допустимых парциальных давлений кислорода. Очень заинтересовался. В общем решил написать программку расчета смеси кислород/азот. Выкладываю ее сюда, вдруг кому покажется полезным. Это файл Excel с макросами на VisualBasic.

https://drive.google.com/open?id=0B8BQa ... kU0ZklfR00

В расчете использовал следующие источники:
ГСССД 4-78 Азот жидкий и газообразный. Плотность, энтальпия, энтропия и изобарная теплоемкость при температурах 70-1500 К и давлениях 0,1-100 МПа
ГСССД 19-81 Кислород жидкий и газообразный. Плотность, энтальпия, энтропия и изобарная теплоемкость при температурах 70-1000 К и давлениях 0,1-100 МПа
ГСССД 8-79 Воздух жидкий и газообразный. Плотность, энтальпия, энтропия и изобарная теплоемкость при температурах 70-1500 К и давлениях 0,1-100 МПа
т.е. расчет учитывает нелинейное изменение плотности газов с ростом давления.

Решаются следующие задачи поиска давлений и объемов при забивке баллона кислородно-азотной смесью:
1. Подмешиваем кислород в воздух/азот на входе в компрессор и жмем ДГС до максимального давления.
2. Вначале забиваем в баллон кислород, затем дожимаем воздухом до максимального давления.
3. Вначале забиваем в баллон кислород, затем дожимаем азотом до максимального давления.
4. Вначале забиваем в баллон воздух, затем дожимаем кислородом до максимального давления.
5. Вначале забиваем в баллон азот, затем дожимаем кислородом до максимального давления.

при этом баллон может иметь вначале какое-то остаточное давление с известной концентрацией кислорода.

Точность расчета можно улучшить, если удастся найти справочник ГСССД 179-96 (аргон). Нету в открытом доступе. Поделитесь, если у кого есть.
Кроме того, смогу, наверное, написать программу расчета кислородно-азотно-гелиевой смеси. Для этого нужен справочник ГСССД 70-84 (гелий-4),
тоже не смог найти, если есть - поделитесь.

ВНИМАНИЕ! Не несу ответственности за использование кем бы то ни было представленного расчета для реальных условий. Расчет можно использовать только для ознакомительных целей.

UPD от 20.04.2017.

Нашел все недостающие справочники:
ГСССД 70-84 Гелий-4 жидкий и газообразный. Плотность, энтальпия, энтропия и изобарная теплоемкость при температурах 2,5-450 К и давлениях 0,05-100 МПа
ГСССД 179-96 Аргон жидкий и газообразный. Термодинамические свойства, коэффициенты динамической вязкозти и теплопроводности при температурах 85-1300 К и давлениях 0,1 ... 1000 МПа

Изменил "интерфейс" - поудалял все лишнее (п.1-5). Пока готов расчет добивки газа. Найду время - сделаю"компрессорную".
Есть еще реализация классов на Java, но работает все в консольке.

UPD от 21.04.2017.

1. "Компрессорная" работает.
2. Оптимизирован расчет тримикса - побыстрее стало

UPD от 22.04.2017.

Добавил расчет выравнивания давлений.
Расчет позволяет указать состав смесей в баллонах.
Последний раз редактировалось tnizharadze 22-04-2017 20:56, всего редактировалось 3 раза.
С уважением,
Тимур Нижарадзе

Аватара пользователя
Олег69
Активный участник
Сообщения: 656
Зарегистрирован: 22-03-2014 18:48
Откуда: Челябинск

#2 Сообщение Добавлено: 03-01-2017 13:58 Заголовок сообщения: Re: Расчет кислородно-азотной газовой смеси

tnizharadze писал(а): ВНИМАНИЕ! Не несу ответственности за использование кем бы то ни было представленного расчета для реальных условий. Расчет можно использовать только для ознакомительных целей.
Пытливый ум не дает покоя жопе? :roll: Обогощенные смеси забивают с помощью специальных мешалок, используют после прохождения курса "найтрокс". А после вашего поста кто то пойдет и поэксперементирует... :bee1: .
Если не готовы нести ответственность за свои изыскания, не стоит постить то, что может повредить другим.
DM

Аватара пользователя
Андрей СПб
Активный участник
Сообщения: 15446
Зарегистрирован: 11-03-2009 09:51

#3 Сообщение Добавлено: 03-01-2017 14:30 Заголовок сообщения: Re: Расчет кислородно-азотной газовой смеси

tnizharadze писал(а):Добрый день, коллеги!
Новичок, недавно закончил курс CMAS.
День добрый...
Понятно что данный курс вас не учил как смешивать газы...
Удалите пп.1-5.
Ибо это фэнтэзи от незнания... все куда проще, компрессор, кусок фановой трубы и анализатор, который ОБЯЗАН быть у каждого газблендера.
NDL Nitrox, AOWD PADI, OWD SSI, Подв. пловец ДОСААФ СССР

Аватара пользователя
Фишкин
Активный участник
Сообщения: 2265
Зарегистрирован: 04-02-2007 11:33
Откуда: C-Пб

#4 Сообщение Добавлено: 03-01-2017 14:56 Заголовок сообщения: Re: Расчет кислородно-азотной газовой смеси


Аватара пользователя
Фишкин
Активный участник
Сообщения: 2265
Зарегистрирован: 04-02-2007 11:33
Откуда: C-Пб

#5 Сообщение Добавлено: 03-01-2017 15:03 Заголовок сообщения: Re: Расчет кислородно-азотной газовой смеси

Андрей СПб писал(а):... анализатор, который ОБЯЗАН быть у каждого газблендера.

Кто кому и чем обязан? :rulez1:

tnizharadze
Новичок
Сообщения: 7
Зарегистрирован: 02-01-2017 22:56

#6 Сообщение Добавлено: 03-01-2017 15:46 Заголовок сообщения: Re: Расчет кислородно-азотной газовой смеси

Андрей СПб писал(а): Удалите пп.1-5.
Ибо это фэнтэзи от незнания... все куда проще, компрессор, кусок фановой трубы и анализатор, который ОБЯЗАН быть у каждого газблендера.
Расчет №1 позволяет вычислить концентрацию кислорода на выходе из блендера перед подачей на вход компрессора, который и надо контролировать анализатором.
Расчет №5 соответствует п. 2 "Инструкции по приготовлению 40% кислородно-азотной дыхательной газовой смеси" Приложения 13 к ст.10 части 2 «ПВС ВМФ-2002. Правил водолазной службы военно-морского флота»
С уважением,
Тимур Нижарадзе

tnizharadze
Новичок
Сообщения: 7
Зарегистрирован: 02-01-2017 22:56

#7 Сообщение Добавлено: 03-01-2017 16:26 Заголовок сообщения: Re: Расчет кислородно-азотной газовой смеси

Олег69 писал(а):Если не готовы нести ответственность за свои изыскания, не стоит постить то, что может повредить другим.
Ни один производитель ПО не несет ответственности за прямой или косвенный вред, нанесенный здоровью человека от использования ПО.
С уважением,
Тимур Нижарадзе

Аватара пользователя
AVL
Активный участник
Сообщения: 2333
Зарегистрирован: 22-10-2011 22:33
Откуда: г. Нижний
Контактная информация:

#8 Сообщение Добавлено: 03-01-2017 16:41 Заголовок сообщения: Re: Расчет кислородно-азотной газовой смеси

Можно просчитать по объёму давлению и т.д. самостоятельно.
Макс Васильев давно разработал программу газ-блендинга, чем облегчил сие деяние, и внес вклад в это дело.
Обратитесь к нему, Поздравьте с наступившим годом, :) он скинет вам ссылку на эту программу и считайте на здоровье.
Последний раз редактировалось AVL 03-01-2017 16:56, всего редактировалось 1 раз.
Специалист подобен флюсу: полнота его односторонняя. (Козьма Прутков)
Снаряжение для дайвинга "AVL" Сайт: http://avlnn.ru
Группа в Фейсбуке: https://www.facebook.com/groups/avlnn/

Аватара пользователя
ShurikK
Активный участник
Сообщения: 11459
Зарегистрирован: 21-08-2009 13:29
Откуда: Подольск. Александр Куликов. У меня IANTD, TDI и SDI. PADI, Господи прости! Вот хочу SNSI
Контактная информация:

#9 Сообщение Добавлено: 03-01-2017 16:46 Заголовок сообщения: Re: Расчет кислородно-азотной газовой смеси

Макросы это штука такая...
Не у всех идут. Сам по работе, бывает, пишу на VB.
Вот тут посмотрите. Хорошая программа написанная профессионалом.
Подобные программы бывают встроены и в планировщики.
Нпример в мультидеко для андроида.
Если не ошибаюсь, в декопланере тоже есть.

Вообще, понятия газ-менеджмента и блендинга даются на тримиксных курсах. )

Всё уже написано до нас. :)
Моя спарка развалилась. Танки на бока скатились
Так теперь вот и висят. Мне ж нырять не разрешат

Аватара пользователя
AVL
Активный участник
Сообщения: 2333
Зарегистрирован: 22-10-2011 22:33
Откуда: г. Нижний
Контактная информация:

#10 Сообщение Добавлено: 03-01-2017 16:58 Заголовок сообщения: Re: Расчет кислородно-азотной газовой смеси

ShurikK писал(а):Макросы это штука такая...
Не у всех идут. Сам по работе, бывает, пишу на VB.
Вот тут посмотрите. Хорошая программа написанная профессионалом.
Подобные программы бывают встроены и в планировщики.
Нпример в мультидеко для андроида.
Если не ошибаюсь, в декопланере тоже есть.
Вообще, понятия газ-менеджмента и блендинга даются на тримиксных курсах. )
Всё уже написано до нас. :)
Пожалуйста, считайте, Шурик вам дал на неё ссылку.
Специалист подобен флюсу: полнота его односторонняя. (Козьма Прутков)
Снаряжение для дайвинга "AVL" Сайт: http://avlnn.ru
Группа в Фейсбуке: https://www.facebook.com/groups/avlnn/

tnizharadze
Новичок
Сообщения: 7
Зарегистрирован: 02-01-2017 22:56

#11 Сообщение Добавлено: 03-01-2017 17:58 Заголовок сообщения: Re: Расчет кислородно-азотной газовой смеси

ShurikK писал(а):Вот тут посмотрите. Хорошая программа написанная профессионалом.
Всё уже написано до нас. :)
Спасибо за ссылку!
Интерфейс действительно приятный. Сравнил расчеты с моими. Немного отличаются. В указанной программе в качестве модели реального газа используется газ Ван-дер-Ваальса. В то время как в моем расчете используются точные справочные данные по каждому газу. Подозреваю, что мой расчет более точный. Как найду недостающие справочники - допишу программу для расчета тримиксной смеси. После этого будет иметь смысл обратиться к автору DIR WetNotes.
Еще раз спасибо за ссылку!

P.S. При изучении проблемы выяснил интересный факт: небезызвестный Анатолий Александрович Вассерман в 1970-х годах принимал непосредственное участие в расчете значений таблиц справочных данных по газам (серия справочников ГСССД)!
С уважением,
Тимур Нижарадзе

Аватара пользователя
ShurikK
Активный участник
Сообщения: 11459
Зарегистрирован: 21-08-2009 13:29
Откуда: Подольск. Александр Куликов. У меня IANTD, TDI и SDI. PADI, Господи прости! Вот хочу SNSI
Контактная информация:

#12 Сообщение Добавлено: 03-01-2017 18:43 Заголовок сообщения: Re: Расчет кислородно-азотной газовой смеси

tnizharadze писал(а):Подозреваю, что мой расчет более точный...
Вполне возможно. Почему нет?
Однако, предлагаю обдумать следующие вопросы:
1. Какова необходимая точность расчета?
2. На каком оборудовании можно получить заданную газовую смесь с заданной точностью?
3. Каково допустимое отклонение параметров полученного на выходе газа от заказанного?
4. Если отклонение параметров полученного на выходе газа не удовлетворяет пункту 3, что делать? Гелий уже в баллонах и он довольно дорого стоит.

Я просто хочу сказать, что, возможно, точность до N-ного знака то и не нужна? )

UPDATE: Перечитал головной пост. О тримиксах речь не шла. Ну хорошо, все те же вопросы можно отнести и к найтроксам.
Моя спарка развалилась. Танки на бока скатились
Так теперь вот и висят. Мне ж нырять не разрешат

Аватара пользователя
AVL
Активный участник
Сообщения: 2333
Зарегистрирован: 22-10-2011 22:33
Откуда: г. Нижний
Контактная информация:

#13 Сообщение Добавлено: 03-01-2017 20:53 Заголовок сообщения: Re: Расчет кислородно-азотной газовой смеси

tnizharadze писал(а):.......... В указанной программе в качестве модели реального газа используется газ Ван-дер-Ваальса. ...........
Этот закон учитывает как раз реальные литры. Как понял, вы об этом хорошо знаете.
По всему остальному, как сказал Шурик, в любом случае потребуется газоанализатор.
Специалист подобен флюсу: полнота его односторонняя. (Козьма Прутков)
Снаряжение для дайвинга "AVL" Сайт: http://avlnn.ru
Группа в Фейсбуке: https://www.facebook.com/groups/avlnn/

tnizharadze
Новичок
Сообщения: 7
Зарегистрирован: 02-01-2017 22:56

#14 Сообщение Добавлено: 20-04-2017 20:52 Заголовок сообщения: Re: Расчет кислородно-азотной газовой смеси

Добавил расчет тримиксной смеси.

Коллеги, интересует сравнение расчетных величин и концентрации газов в реальности.
Может кто занимается газ-блендингом? Был бы безмерно благодарен за такой анализ.
С уважением,
Тимур Нижарадзе

Аватара пользователя
KWAK
Модератор
Сообщения: 19256
Зарегистрирован: 22-01-2004 19:31
Откуда: =- Мальта -=
Контактная информация:

#15 Сообщение Добавлено: 20-04-2017 22:10 Заголовок сообщения: Re: Расчет кислородно-азотной газовой смеси

tnizharadze писал(а): Может кто занимается газ-блендингом? Был бы безмерно благодарен за такой анализ.
В реальности цена деления на цифровом манометре 1 атмосфера. Десятых нет, от слова совсем. Да, да. Просто нет. Десятые ловишь примерно на глазок. Температуры газов которые попадают в баллон могут отличаться до 20 и более градусов. Потому что гелий с кислородом идут перепуском, а воздух из компрессора. Но в стандарты процент по кислороду и пять по гелию в общем попадаешь. Как уже выше совершенно верно отмечал ShurikK значения первого знака после запятой уже относительны. А второго просто не нужны. Гладко было на бумаге, да забыли про овраги. Пользуюсь программой Макса Васильева. Все отлично.
С уважением, Сергей Марков. aka KWAK.

tnizharadze
Новичок
Сообщения: 7
Зарегистрирован: 02-01-2017 22:56

#16 Сообщение Добавлено: 21-04-2017 01:36 Заголовок сообщения: Re: Расчет кислородно-азотной газовой смеси

Известно, что смешивать газы, ориентируясь на показания давления, менее точно, чем использовать расходомеры (ДМР, ротаметры и т.п.).
Действительно, для метода "забивки" с использованием показаний манометра точность ограничена, во-первых погрешностью манометра, во вторых - из-за нелинейной зависимости плотности от давления.

Но я бы не стал заводить эту тему, если бы дело касалось 1-2 бар. Предлагаю Вам ради интереса сравнить расчет обеих программ для следующих условий:

Код: Выделить всё

Исходный баллон:
Температура, цельсий 25
Объем, литр  12,0
Давление, бар  56,0
Кислород, %  31,0%
Гелий, %  27,0%
Азот, %  42,0%

Требуемый газ в баллоне:
Давление, бар  300,0
Кислород, %  40,0%
Гелий, %  20,0%
Азот, %  40,0%
Масса газа, кг  3,337

Газ добивки:
Кислород, %  21,0%
Гелий, %  0,0%
Азот, %  79,0%
На промежуточных этапах возникает разница в вычисленных давлениях, порядка 20 бар (Вы ведь именно на промежуточные давления ориентируетесь, верно?).
Возможно, у меня ошибка в расчетах, чего уж тут, бывает. Но в данном случае сомневаюсь.

Технологии развиваются. Глядишь и изобретут какие-нибудь недорогие и точные расходомеры.
И если предлагаемый метод более точен - почему бы его не использовать...
С уважением,
Тимур Нижарадзе

tnizharadze
Новичок
Сообщения: 7
Зарегистрирован: 02-01-2017 22:56

#17 Сообщение Добавлено: 22-04-2017 21:01 Заголовок сообщения: Re: Расчет кислородно-азотной газовой смеси

Добавил расчет выравнивания давлений при переливе из баллона в баллон.
Расчет, в отличие программы DIR WetNotes, позволяет вычислить состав полученной смеси после выравнивания давления.
С уважением,
Тимур Нижарадзе

Ответить