Wie lange hält der Sauerstoff bei Gabe von 15 Liter Sauerstoff bei einrm Druck der Sauerstoffflasche von 200 bar?
Hallo Zusammen. Hier sind Physiker und Rettungsdienstler gefragt. Frage: wenn ich eine Sauerstoffflasche mit 200 Bar Druck drauf zur Verfügung habe und dem Patienten 15 Liter Sauerstoff geben möchte, wie lange hält mir die Sauerstoffflasche dann?
Wäre voll cool, wenn mir das jemand von euch vorrechnen und erklären könnte.... Danke für euer Bemühen :)
4 Antworten
Kommt auf die Größe der Flasche an. Den Inhalt einer Sauerstoffflasche kannst du einfach berechnen, indem du die Größe der Sauerstoffflasche in Litern mit dem Druck in bar multiplizierst. Danach kannst du den Verbrauch dann berechnen.
Beispiel:
In einer 2l-Flasche sind bei 200 bar 400 l Sauerstoff drin (Kapazität der Flasche in l x Druck in bar = Liter Gas --> hier: 2l Kapazität x 200 bar = 400 l). Bei 15 l/min sind die 400 l in 26,67 min durch (400 : 15 = 26,66666666666666667).
Bei einer 10l-Flasche sind bei 200 bar 2000 l Sauerstoff enthalten, die nach der gleichen Rechnung bei 15l/h dann 133,33 min reichen.
Falls du die Restlaufzeit von bereits angefangenen Flaschen berechnen möchtest, musst du immer die Kapazität der Flasche x dem aktuellen Druck rechnen, um zu wissen, was gerade ncoh drin ist. Sollten auf einer 10l-Flasche noch 50 bar sein, sind immer noch 500 l Sauerstoff drin.
2l und 10l sind im Rettungsdienst die gebräuchlichsten Flaschenmaße. Andere Größen und Drücke kannst du dir ja jetzt selbst ausrechnen.
Alles einleuchtend?
Ja wir haben 2l Flaschen aufm KTW und auch eine 10l Flasche. Danke dir, ich habs verstanden :)
Da ja hier explizit auch die physikalischen Grundlagen gefragt waren:
Die Berechnung im Rettungsdienst erfolgt unter der Annahme, dass sich Sauerstoff bis 200 bar als ideals Gas verhält.
Nun wird die thermische Zustandsgleichung idealer Gase benötigt.Diese lautet:
p*V = n*R*T
mit p: Druck, V: Volumen, n: Stoffmenge, R: "spezifische Gaskonstante" (nicht ganz richtig, aber im weiteren nicht von Bedeutung) und T: Temperatur
Nun haben wir zwei Zustände:
- 1. Zustand: in der Flasche
- 2. Zustand: ausserhalb der Flasche
Das ausgedrückt mit der idealen Gasgleichung:
p1*V1=n1*R1*T1 und
p2*V2=n2*R2*T2
Jetzt kommen die "Tricks" zur Berechnung:
- n1 = n2: Beim Austritt aus der Flasche "reagiert" der Sauerstoff nicht, die Stoffmenge bleibt also gleich.
- R1 = R2: Es handelt sich um den selben Stoff, also verändert sich diese Konstante auch nicht.
- T1=T2: Wir gehen von einer isothermen expansion aus.
- Die Temperatur ändert sich also nicht. Auch das Abkühlen beim Austritt wird nicht berücksichtigt.
Jetzt noch etwas Mathematik:
Wenn a = b und a=c dann ist auch b = c
Wir kommen also zu unserer Gleichung zur Berechnung:
p1*V1 = p2*V2
Was wir nun wissen wollen ist also, wie viele "Liter" aus der Flasche kommen. Die Gleichung muss also nach V2 umgestellt werden:
V2 = (p1*V1) / p2
Diese Formel wird den meisten etwas fremd sein. Zumindest wenn man nicht in der hochalpinen oder Luftrettung tätig ist.
In den meisten Rettungsdiensten entspricht der Umgebungsdruck ca. 1 bar also ist p2 = 1 bar (wenn in bar gerechnet) und "fällt weg".
Bei Berechnung mit 1bar Umgebungsdruck ergibt sich
also: V2=p1*V1 oder:
Flaschendruck (in bar) * Flaschenvolumen = Volumen an Sauerstoff, der appliziert werden kann.
Es fehlt die größe der Sauerstoffflasche um das berechnen zu können.
Nehme wir mal an es wäre eine 2L Flasche für ein mobiles Beatmungsgerät.
Dann wird zu erst errechnet wieviel Liter Sauerstoff in der Flasche insgesamt sind. Wären bei 200bar und 2L zusammen 400L Sauerstoff. Die 15 L die man dem Patienten gibt werden pro Minute verbraucht. Lässt man keine Reserve in der Flasche hätte man 400L : 15L/min = 26,6min Zeit um den Patienten zu versorgen.
Würde man eine Reserve von zB. 10 bar berücksichtigen die in der Flasche bleiben soll, dann ständen entsprechend nur 380l Sauerstoff zu verfügung und die zeit zum Verbrauch wäre 25,3min.
Nein den 10 bar mal 2 Liter ergibt 20 Liter. Die musst du von den 400 Liter abziehen.
Sauerstoffflascheninhalt (V-Gas) ergibt sich aus Sauerstoffflaschendruck (p-Flasche) multipliziert mit dem Sauerstoffflaschenvolumen (V-Flasche).
V-Gas = p-Flasche * V-Flasche
Ein Sauerstoffflaschendruck von 200 bar gedeutet, dass im Vergleich zu einer Flasche ohne Druck 200 mal mehr Sauerstoff in die Flasche passt.
Demnach befinden sich in einer gefüllten 15 Liter Sauerstoffflasche bei einem Druck von 200 bar das 200-fache von 15 Liter.
15l * 200 = 3000 l
Die ausströmende Sauerstoffmenge wird am Druckminderer in Liter pro Minute gemessen. Zeigt das Manometer zum Beispiel 2 l/min an, bedeutet das, dass pro Minute zwei Liter Sauerstoff ausströmen.
Formel
t = V-Gas / V-Minute
Bei einem Sauerstoffflascheninhalt von 3000 Liter Sauerstoff und einer Abgabemenge von 15 Liter pro Minute (zum Beispiel bei Reanimation) reicht der Sauerstoff demnach 200 Minuten.
3000l / 15 l/min = 200 min =3 Stunden und 20 Minunten
Berücksichtigt man den geforderten Restdruck (mindestens 10 bar), der in der Flasche belassen werden soll, muss dieser bei der Berechnung des Sauerstoffflascheninhalt (V-Gas) einbezogen werden.
Formel
t = ((p-Falsche - p-Rest) * V-Flasche) / V-Minute
Unten wären es dann 390, nicht 380 Liter die zur Verfügung stünden, oder nicht??