До какого давления можно сжать газ

До какого давления можно сжать газ

Сжатый воздух

Воздух, находящийся под давлением выше атмосферного, называют сжатым.

Сжатый воздух — газ, который используется в качестве кинематического звена в пневмоприводе. Для сжатия воздуха используются объемные или динамические компрессоры. Воздух, как и жидкость является текучей средой и передает давление в одинаковой мере во всех направлениях.

Физические параметры воздуха

Давление

Нормальное напряжение сжатия называется давлением. Оно моет измеряться по избыточной или абсолютной шкале. В избыточной шкале за 0 принято давление атмосферы, получается, что абсолютное и избыточное давление связаны зависимостью:

Давление характеризует степень сжатия воздуха. Чем выше давление тем значительнее сжат воздух.

В пневматических системах обычно используется сжатый воздух под давлением 0,4 — 1 МПа (по избыточной шкале).

Сжимаемость

Сжимаемость воздуха характеризуется уменьшением его объема при увеличении давления.

Плотность

Отношение массы воздуха к его объему называют плотностью. Она изменяется при сжатии воздуха.

Воздух, как и любой другой газ занимает весь предоставленный ему объем.

Удельный вес

Отношение объема воздуха к его массе называют удельным весом.

Температура

Температуру воздуха измеряют в градусах Кельвина или Цельсия. Под нормальными условиями понимают состояние воздуха при температуре.

При сжатии воздуха его температура возрастает, при расширении — снижается.

Удельная теплоемкость

Удельная теплоемкость — отношение количества теплоты, сообщенной единицы массы воздуха, к соответствующему изменению температуры.

Вязкость

Свойство воздуха оказывать сопротивление сдвигу одного слоя относительно другого называют вязкостью. Кинематическая вязкость воздуха значительно ниже вязкости жидкости и находится в пределе 0,001 — 0,0017 м 2 /c.

Расход воздуха

Расход — количество воздуха проходящее через сечение, перпендикулярное линиям тока, в единицу времени

Объемный расход — объем газа, проходящий через сечение в единицу времени.

Массовый расход — масса газа, проходящий через сечение в единицу времени.

Массовый и объемный расходы связаны зависимостью.

Взаимосвязь между физическими величинами, характеризующими состояние воздуха отражена в уравнении состояния Клайперона-Менделеева.

Особенности сжатого воздуха, как кинематического звена пневмопривода

Воздух имеет существенные отличия от жидкости, обосабливающие пневматический привод от гидравлического.

Воздух сжимаем (жидкость малосжимаема, а в большинстве инженерных расчетов считается несжимаемой), плотность воздуха может изменяться. При увеличении давления плотность воздуха возрастет, при уменьшении — снижается.

Воздух безопасен с точки зрения пожарной безопасности, поэтому может использоваться, в условиях, опасных по воспламенению газа, пыли и т.д.

Пневматический привод обладает высоким быстродействием, которое удается достичь благодаря малой инерционности сжатого воздуха, и обеспечении им демпфирующего эффекта.

Источник

Как и зачем сжижается газ

Основным свойством газообразного агрегатного состояния вещества является то, что оно занимает весь предоставленный объем. Газ равномерно распространяется по предоставленной ему емкости. Это характерно и для природного газа — метана. Однако все газы могут переходить и в жидкое состояние, что делает работу с ними намного более удобной.

Два способа получения сжиженного газа

Газ можно превратить в жидкость двумя способами:

• путем понижения температуры;
• путем сжимания под высоким давлением.

Все газы конденсируются в жидкость естественным образом, когда его температура понижается ниже температуры кипения. Однако из-за того, что эти температуры часто очень низкие, требующие больших усилий для их создания и поддержания, чаще используется метод создания высокого давления. Когда газ искусственно сжимается большим давлением, он тоже может принять жидкую форму. Однако это справедливо не для всех веществ.

Технология получения жидких газов

Первыми газами, которые научными методами были превращены в жидкости, стали:

Этого удалось достичь именно повышением давления, температура во время процедуры оставалась комнатной. Следующими сжиженными таким образом газами стали:

• пропан;
• бутан;
• этан и другие газы этой группы.

Позже выяснилось, что повышение давления работает не для всех газов. Метан даже при большом давлении в комнатной температуре оставался газообразным. Выходом стало использование критической температуры.

При температуре кипения вещество, находящееся в жидкой форме, переходит в газообразное состояние. Критическая же температура — это температура, при которой газ переходит в жидкость, находясь под определенным давлением. Найдя критическую температуру для природного газа (метана) — -82,5 градусов Цельсия, удалось его перевести в жидкую форму под высоким давлением. При этом в нормальных условиях кипеть метан начинает при температуре -161,5 градусов Цельсия.

Преимущества сжиженного газа

Преобразование газов в жидкую форму помогло решить проблему транспортировки и хранения газов. Хранить жидкости удобнее, чем газы, поскольку для этого не требуется полностью герметичных помещений. Существенно уменьшается и занимаемый объем: для метана он сокращается в 600 раз.

Сжиженный газ легче доставлять и заправлять, особенно это касается пропана, бутана, их смеси, а также углекислого газа. Подробнее о том, как происходит заправка углекислотных баллонов, можно узнать на этой странице сайта «ТОРГГАЗ».

Однако метан по-прежнему используется преимущественно в газообразной форме из-за развития трубопроводной технологии в нефтедобывающей промышленности.

Преимущество пропана и бутана

Метан, природный газ, доставляется по трубам благодаря тому, что эта технология ведет к снижению затрат, необходимых для поддержания работы криогенных установок. Сжиженный метан пришлось бы перевозить в специальных танкерах, способных поддерживать нужную температуру и давление одновременно. В местах его использования понадобились бы установки-испарители, которые тоже несут дополнительные сложности.

Эти проблемы обошли стороной пропан, бутан и их смесь. Эти газы сжижаются простым методом повышения давления. Дополнительным их преимуществом является и то, что они могут находиться в емкости одновременно в жидком и газообразном состоянии: газообразная составляющая подается в газовое оборудование, жидкая часть постепенно испаряется по мере уменьшения давления, вызванного расходом газа. Благодаря этому для хранения пропан-бутановой смеси достаточно баллонов, способных выдержать большие внутренние нагрузки.

Источник

Сжиженный и сжатый природный газ

03 Апреля 2020 г.

Газ — как много в этом слове, и как много физических состояний он может иметь.

В этой статье мы подробно остановимся на сжиженном и сжатом газе, способах его получения, хранения и транспортировки.

Сжиженный природный vs сжатый природный газ

Газ является природным естественным ресурсом, который добывается из недр Земли, обрабатывается специальным образом и доставляется до потребителя.

Вне зависимости от способа обработки, газ необходимо где-то и как-то хранить, а затем транспортировать до места эксплуатации. Не всегда, а практически никогда, газовое месторождение располагается рядом с потребителем, когда можно было бы всего лишь построить магистральный трубопровод и пустить газ по трубе. Приходится искать пути и способы безопасной и экономически выгодной доставки газа.

И вот тут появляется два термина: сжиженный газ и сжатый газ. Оба типа газа представляют собой жидкую фазу, полученную различными технологиями:

• сжиженный газ искусственно доводится до жидкого состояния путем его охлаждения до приблизительно -160ºС (температуры сжижения)
• сжатый газ сжижается путем увеличения давления его хранения и транспортировки

Сжиженный газ (природный)

Сжиженный природный газ СПГ относится к криогенным жидкостям, то есть к жидкостям, температура хранения которых ниже -100ºС. Плотность СПГ в 2 раза меньше плотности воды. СПГ- это прозрачная жидкость, не имеющая запаха.

Получение сжиженного природного газа СПГ происходит в специальных установках, где газ последовательно проходит несколько стадий охлаждения до температуры -158. -163°С и сжатия в 5-12 раз. Из-за сложности процесса сжижение газа считается высокоэнергозатратным производством, на которое расходуется до 10-25% конечного продукта.

Природный газ сжижается исключительно только для удобства его транспортировки, так как занимает значительно (почти в 600 раз) меньше объема, чем в газовом состоянии. Для потребления СПГ преобразуется обратно в газовое состояние, для чего используется специальное оборудование — регазификационные установки, в которых происходит испарение газа без участия воздуха.

Хранение осуществляется при температуре кипения в изотермических резервуарах и емкостях наземного и подземного размещения. Нужная температура поддерживается благодаря испарению газа. Да-да, именно испарению, когда давление насыщенных паров близко к атмосферному.

Наземные емкости могут иметь цилиндрическую и шарообразную форму. Подземные и обвалованные емкости изготавливаются цилиндрическими. Их особенностью является наличие двух стенок, между которыми находится криогенные жидкости, которые поддерживают необходимую минусовую температуру. Из-за свойств хранимого газа резервуары изготавливаются из специальных металлов, имеющих низкий коэффициент теплового расширения и высокой степенью сопротивляемости к охрупчиванию при низких температурах хранения. Дополнительно резервуары тепло- и гидроизолируются.

Транспортировка СПГ до регазификационных заводов происходит в специальных изотермических сосудах и криоцистернах наземным или водным транспортом. До непосредственного потребителя газ поставляется по трубопроводам.

Физические свойства сжиженного природного газа позволяют получать из него широкие фракции легких углеводородов (этан, пропан, бутан, пентан и др.), которые, в свою очередь, потом выступают в качестве нефтехимического сырья и газомоторного топлива.

Сжатый (компримированный) газ

Особенностью сжатого природного газа КПГ является то, что он может использоваться в том же состоянии, что и транспортируется и хранится. Объясним почему.

Компримированный газ получается за счет увеличения его давления до 20 МПа, позволяющим уменьшить его в объеме до 200 раз. Сжатие газа осуществляется на специальных компрессорных установках или непосредственно на станциях АГНКС (если речь идет о газомоторном сжатом топливе). Кроме использования в качестве топлива, КПГ заливается в межпластовое пространство для поддержания давления, а также является промежуточным этапом при производстве сжиженного природного газа. При необходимости сжатый газ может также транспортироваться до потребителя посредством магистральных трубопроводов.

На заводах и установках по компримированию природного газа он (газ) осушается и под высоким давлением, то есть сжатый, подается для хранения в резервуары цилиндрической или шаровой формы.

Получение, транспортировка и хранение сжатого природного газа является менее энергозатратным, так как технологический процесс сжатия проще, нежели процесс сжижения при критических температурах. К тому же, емкости для хранения КПГ не такие технические сложные изделия по сравнению с криогенными резервуарами, хотя тоже имеют свою специфику. А получение паровой фазы достигается путем «выпуска» газа из емкости, в то время как, для эксплуатации сжиженного газа необходимы регазификационные установки.

Источник

Источник