Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Организация безаварийной эксплуатации танкера-г...doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
1.41 Mб
Скачать

6.2. Основные параметры газов [1]

Термодинамические единицы. Каждая шкала единиц (например, для температуры или давления) имеет начальную, или нулевую, точку. Эту точку нередко устанавливают в соответствии со значением абсолютного предела, ниже которого тот или иной параметр просто не существует. Примером могут служить абсолютная температурная шкала в градусах Кельвина, начальной точкой которой является абсолютный ноль температур, или шкала абсолютного давления, в которой отсчет начинается с вакуума. Однако на многих термодинамических диаграммах, например энтальпийных, используют произвольно выбранные нулевые точки. Эти точки используют для расчетов.

Температура. Чаще всего используют две наиболее важные температурные шкалы: шкалу Цельсия и шкалу Фаренгейта.

Шкала Цельсия — стоградусная. За нулевую точку в ней принята температура замерзания воды 0С, а 100С - это температура кипения воды. Иными словами, диапазон между этими двумя температурными уровнями разделен на 100 градусов. Единица измерения здесь: градус Цельсия (С).

На шкале Фаренгейта температуре замерзания воды соответствует точка 32F, а температуре ее кипения соответствует 212F. Следовательно, участок шкалы между этими значениями температур разделен на 180 градусов. Единица измерения здесь: градус Фаренгейта (F).

Помимо температурных шкал Цельсия и Фаренгейта существуют и другие температурные шкалы.

Абсолютным нижним предельным значением температуры, при котором внутренняя энергия всех веществ равна нулю, является абсолютный нуль на абсолютной температурной шкале Кельвина. Этот абсолютный нуль по Кельвину равен -273,1С или -459,6F. Единица измерения этой шкалы - градус Кельвина (К).

Абсолютная температурная шкала, в которой используются единицы из шкалы Фаренгейта, известна как шкала Ренкина. Единицы измерения в ней - градусы Ренкина (R).

Очевидно, что перейти от одной температурной шкалы к другой очень просто. Например, для перехода от шкалы Цельсия к шкале Кельвина следует произвести простейшее вычисление: К = С + 273,1. Не сложнее будет осуществить и переход от шкалы Ренкина к шкале Фаренгейта: F = R + 459,6.

В большинстве термодинамических таблиц, диаграмм и расчетов используют абсолютную температуру в градусах Кельвина. В системе СИ используется температура в градусах Цельсия или градусах Кельвина.

Давление. Давление - это сила, воздействующая на единицу площади поверхности. Основная единица измерения давления - Н/м2 (ньютон на метр квадратный или Паскаль - Па). Однако эта единица измерения на судах используется редко.

Существуют и другие единицы измерения давления. В их число входят: бар, пси (psi), атмосфера физическая, атмосфера техническая, миллиметры ртутного столба (мм рт. ст.) и миллиметры водяного столба (мм вод. ст.). Техническая атмосфера (ат) - это давление величиной 1 кг/см2, что составляет также 735,5 мм рт. ст. Физическая атмосфера (атм) - это давление величиной 760 мм рт. ст. Пси (psi) - это давление, выраженное в фунтах на квадратный дюйм (lbs/in2). Давление, величина которого выше атмосферного, и которое измеряют манометром, называется манометрическим (или избыточным). Иными словами нулевой точкой для шкалы измерения манометрического давления является нормальное атмосферное давление. Сумма манометрического и атмосферного давления представляет собой абсолютное давление. Нулевая точка шкалы измерения абсолютного давления - это давление любого вещества при абсолютном нуле температуры, т.е. в ситуации абсолютного вакуума.

В большинстве температурных шкал, таблиц, диаграмм и расчетов используются именно абсолютное давление.

Давление паров. Известно, что над поверхностью жидкости присутствуют ее пары, находящиеся в динамическом равновесии с ней. Равновесие в данном случае означает, что количество молекул, испаряющихся с поверхности жидкости, равно количеству молекул, возвращающихся в жидкость.

Пары, находящиеся в равновесии с жидкостью, имеют давление, которое называется давлением насыщения. Величина этого давления не зависит от возможного присутствия других газов. В присутствии других газов образование паров может происходить более медленно. Однако давление этих других газов не может превышать давления паров над поверхностью жидкости. Давление насыщенных паров зависит от температуры жидкости. Для чистых веществ (не смесей) величину этого давления всегда можно определить по таблице или графику.

Давление паров в смеси. Величина давления насыщенного пара смеси сжиженных газов (таких как сжиженные нефтяные газы) отличается от величин давлений паров отдельных компонентов этой смеси. Небольшое количество низкокипящей фракции может значительно увеличивать давление паров в танке. Иначе говоря, концентрация низкокипящего компонента в паровой фазе будет значительно выше, чем в жидкой фазе.

Точка кипения. Точкой кипения называют температуру, при которой давление паров жидкости равно давлению атмосферы на ее поверхность. Эта температура зависит от величины атмосферного давления. Точка кипения при атмосферном давлении называется нормальной точкой кипения.

Плотность. Плотность определяют как отношение массы газа к его объему. Газы имеют относительно высокий коэффициент объемного расширения. Его величину необходимо учитывать для различных значений температуры, т.е. вводить соответствующую температурную поправку. В системе СИ плотность измеряется в кг/м3 при 15С для большинства остальных газов.

Относительная плотность (за рубежом принято понятие "удельный вес") есть отношение веса объема вещества при температуре Т1 к весу равного объема пресной воды при температуре Т2. При этом значение Т1 не обязательно равно значению Т2. Следует различать разницу между весом в вакууме и весом в воздухе. "Вес" в вакууме равен массе и представляет собой произведение объема на плотность вещества. "Вес" в воздухе - это произведение объема вещества на разность между плотностью вещества и плотностью воздуха.

Соотношение плотности газов и плотности воздуха подлежит контролю в целях обеспечения безопасности, поскольку проявляют себя процессы растворения и диссипации газов. Среди обычных природных газов только аммиак имеет плотность меньше, чем плотность воздуха.