Состав и свойства горючих газов

Большинство орган.их и неорган.их вещ.в способны соединяться с кислородом.Процесс окисления, происходящий быстро во времени и сопровождающийся выделением большого кол.ва теплоты наз. горением. В процессе горения происходит нагрев продуктов горения до высокой t.Исходные вещ.ва-наз. горючими. Горючие вещ.ва находятся в различных агрегатных состояниях – в твердом, жидком и газообразном.

Горючие газообразные вещ.ва наз. горючими газами. Каждый горючий газ состоит из различных вещ.в,которые подразделяются на 3 составляющие: горючие, инертные и вредные составляющие.

Основной частью горючих составляющих явл. углеводороды. Хим.формула углеводородов C_mH_n. В большинстве случаев горючие газы относятся к классу насыщенных углеводородов – парафинов или алканов. Хим. формула насыщенных углеводородов: C_mH_2m+2. Насыщенные углеводороды: CH₄ – метан, C₂H₆ – этан, C₃H₈ – пропан, C₄H₁₀ – бутан.

Все эти углеводороды при н.у. находятся в газообразном состоянии.

C₅H₁₂ – пентан; C₆H₁₄ – гексан и далее, включая C₁₅H₃₂, явл.жидкостями. Начиная с C₁₆H₃₄ – это твердые парафины.К горючей части относится также водород H₂, непредельные углеводороды и окись углерода CO.

К инертным составляющим относятся: азот - N₂, углекислый газ – CO₂, свободный кислород – O₂.Азот и углекислый газ уменьшают теплоту сгорания газового топлива и увеличивают его плотность=> увеличение диаметра газопроводов=>рост металло – и капиталовложений в газопроводы. Наличие инертных газов => понижение температуры горения и скорости распространения пламени=> повышение выхода продуктов неполного сгорания и как следствие снижение коэффициента полезного действия агрегатов, использующих газовое топливо.

К вредным составляющим относятся такие вещ.ва, которые сами по себе, либо же продукты их сгорания токсичны, а также которые вызывают коррозию газопроводов, регулирующей и контрольно – измерительной аппаратуры. Также относятся вещ.ва, способные привести к закупорке газопроводов и регулирующей арматуры. Прежде чем направить горючий газ потребителю его подвергают соответствующей обработке: очистке и сушке. Однако незначительные количества инертных и вредных компонентов остаются и поступают к потребителю.

К токсичным вредным составляющим относятся сероводород, сероуглерод, аммиак, а также различные сернистые и цианистые соединения. Указанные выше вещ.ва явл. токсичными не только сами по себе. Токсичными явл. и продукты их сгорания. К токсичным вещ.вам относятся также и окись углерода CO, однако, продуктом ее полного сгорания является углекислый газ CO₂, который явл. инертным. Горючие газы не подвергаются очистке от окиси углерода не только и не столько из-за сложности этого процесса, сколько потому, что окись углерода является основной составляющей горючей смеси искусственных газов.

Содержание токсичных и инертных составляющих в горючих газах, строго нормируется соответствующими ГОСТами.

К закупоривающим составляющим относятся нафталин, пыль, окалина, смолы, а также вода, которая образуется при конденсации водяных паров. Нафталин и различные смолы присущи искусственным газам. При снабжении искусственным газом потребителей происходит покрытие внутренней поверхности газопроводов слоем нафталина и смолистых веществ. Особые проблемы появляются при переводе систем газоснабжения с искусственного газа на природный. Природный газ, транспортируемый по газопроводу, является сухим газом и при тех давлениях и температурах, которые имеют место в газопроводах влага не имеет возможности конденсироваться.

Давление

В системе СИ за единицу давления принят Паскаль (Па), а давление может быть определено по следующей формуле:

P = H / F,

где H – нормальная составляющая силы, H

F – площадь поверхности, на которую действует эта сила, м ².

Паскаль – это давление, которое вызывается силой в 1 ньютон на площади в 1 м ².

Абсолютным давлением наз. такое давление, которое отсчитывается от абсолютного нуля и определяется следующим образом:

P_абс = P_изб + P_б, Па

где P_абс – абсолютное давление, Па

P_изб – избыточное (манометрическое) давление, Па

P_б – барометрическое (атмосферное) давление, Па

Избыточным (манометрическим) давлением называется такое давление, которое отсчитывается от имеющегося барометрического давления:

P_изб = P_абс - P_б.

Если нам необходимо измерить разрежение, то в этом случае абсолютное давление можно определить как разность между барометрическим (атмосферным) давлением и манометрическим (вакуумметрическим):

P_абс = P_б - P_вак

или

P_вак = P_б - P_абс

Температура

Степень нагретости тела наз. температурой. Температурные шкалы для измерения температуры: Цельсия (⁰ С), Реомюра (R), Фаренгейта (F), Кельвина (К). В системе СИ измерения производятся по шкале Кельвина. В этой системе за нулевую отметку принимается температура абсолютного нуля. Температура абсолютного нуля характерна тем, что при ней полностью прекращается молекулярное движение. Установлено, что ниже этой температуры тело не может быть охлаждено.

Одновременно с абсолютной шкалой применяют и шкалу в градусах Цельсия (⁰ С). На ней имеется две характерные точки: температура плавления льда (температура замерзания воды) и температура кипения воды. Эти два постоянных значения обозначены на шкале соответственно: 0 ⁰ С и 100 ⁰ С. Расстояние между этими точками разбито на сто равных частей. Цена деления составляет 1 ⁰ С. Деления можно продолжить и за пределами этих точек в меньшую и в большую стороны. Температура, которая будет отсчитываться от нуля в меньшую сторону будет иметь отрицательное значение и обозначаться знаком (-). Значения же, отсчитываемые от нуля в большую сторону имеют положительные значения и обозначаются (+).

Между абсолютной шкалой и шкалой Цельсия имеется строго определенная связь:

Т = 273.15 + t,

где Т – температура в градусах Кельвина,

t – температура в градусах Цельсия.

Имеются также и соотношения для перевода значений температур, выраженных в градусах одной шкалы, в градусы другой. Выше было отмечено, что кроме шкал Цельсия и Кельвина имеются еще и шкалы Реомюра и Фаренгейта. Соотношения между всеми названными шкалами имеют следующий вид:

nK = (n – 273.15) ⁰ C = (n – 273.15) R = ;

n ⁰ C = nR = (n +273.15) K;

nF = ⁰ C = K;

nR = n ⁰ C = K,

где n – число градусов по измеренным шкалам;

K, ⁰ C, F, R – число градусов по шкале Кельвина, Цельсия, Фаренгейта и Реомюра.

14*. Объем

Объем газов измеряют в кубических метрах (м ³) и обозначают буквой V. Так как объем газа не является постоянной величиной и может изменяться при различных условиях (изменение барометрического давления и температуры воздуха), принято за единицу объема принимать 1 м ³ при н. у.

Н. у. явл: барометрическое давление Р _б = 101.3 кПа, температура t = 0 ⁰ С.

Обычно на практике температура и барометрическое давление отличаются от н.у. В этом случае объем газа при н.у.:

где V ₀ – объем газа при нормальных условиях, м ³;

V – объем газа при рабочих условиях, м ³;

t – температура газа, ⁰ С;

P_б – барометрическое давление, кПа;

P_н – давление насыщенных паров, кПа.

В практических расчетах применяются также и стандартные условия. В этом случае за единицу объема принимают 1 м ³ рассчитанный при температуре 20 ⁰ С, давлении 101.3 кПа. Кроме этих двух параметров в введен еще дополнительный параметр влажности j. Значение j при стандартных условиях равно 0.

Поиск по сайту: