книги из ГПНТБ / Рачевский, Б. С. Транспорт и хранение углеводородных сжиженных газов

Увеличение объема 1 м3 жидкой фазы отдельных углеводородов, находящихся в закрытом сосуде, при повышении температуры характеризуется данными, приведенными в табл. 9.

Вязкость, или внутреннее трение, — это способность жидкостей (газов) оказывать сопротивление скольжению или сдвигу, возника­ ющее при перемещении двух смежных слоев жидкости (газа). Вяз­ кость обусловливается силами сцепления между отдельными мо­ лекулами вещества. Различают динамическую и кинематическую вязкость.

Рис. 3. Графики изменения плотности жидкой (а) и паро­ вой (б) фаз сжиженных газов в зависимости от температуры

Динамическая вязкость rj — это сила, которую испытывает единица поверхности одного из слоев жидкости или газа со стороны другого слоя, если изменение скорости между ними равно единице

(табл. 10).

Упругость паров. Когда скорость испарения жидкости точно соответствует конденсации ее паров, принято считать такие пары насыщенными. Давление, оказываемое насыщенными парами на стенки сосуда, называется упругостью паров при данной температуре.

23

Таблица 10

Динамическая вязкость газов при давлении 1 кгс/см- в зависимости от температуры р ■107, кгс с/м2

Упругость насыщенных паров сжиженного газа — одна из важ­ нейших его характеристик, так как данные по упругости паров являются основой для расчета стационарных и передвижных резер­ вуаров и баллонов сжиженного газа, испарительной способности установок, а также состава газа в зависимости от климатических условий.

Упругость паров каждой жидкости возрастает с повышением температуры.

Упругость паров смеси при заданной температуре определяется следующим путем. Согласно закону Дальтона общее давление, создаваемое смесью газов или паров, является суммой парциальных давлений газов или паров, входящих в состав этой смеси.

По закону Рауля парциальное давление, создаваемое каждым из компонентов смеси, определяется упругостью паров каждого компонента при данной температуре и молярной долей каждого компонента в жидкой фазе. Так как жидкость и насыщенный пар, находящийся над ней, находятся в равновесии, сумма парциальных давлений в жидкости равна сумме парциальных давлений паров,

где pi — парциальное давление паров компонента; р[ — упругость паров чистого компонента при данной температуре; р — общее да­ вление в системе; г,- — молярная доля компонента в паровой фазе; si — молярная доля компонента в жидкой фазе.

Учитывая, что система равновесная,

х ц [ rip

Рx i

где А, — константа фазового равновесия (коэффициент распреде­ ления) определяемая по специальной номограмме.

24

Зная константы фазового равновесия и молярный состав жид­ кой фазы смеси сжиженного газа, можно определить состав смеси равновесной паровой фазы при заданной температуре.

Зависимость упругости насыщенных паров некоторых углево­ дородов от температуры представлена в табл. И и на рий. 4.

Таблица 11

Зависимость упругости насыщенных паров углеводородов от температуры

давление насыщенных паров газа определяются его составом и кли­ матическими условиями его применения. Зимой при низких тем­ пературах необходимо поддерживать давление паров сжиженного газа, достаточное для работы регуляторов, т. е. не менее 1,5 кгс/см2. Летом указанное давление не должно превышать максимального расчетного значения (16 кгс/см2). Из табл. 11 и рис. 4 видно, что наибольшее давление при низкой температуре у пропана, а наимень­ шее при высокой температуре — у бутана. Учитывая, что в основном

25

сжиженные газы используются при промежуточных климатических условиях, следует использовать смеси пропана и бутана различной концентрации. Необходимо также учесть, что ресурсы сжиженных

Рис. 4. Графики упругости насыщенных паров некоторых углеводородов и воды в зависимости от температуры

газов, вырабатываемых в стране, не могут складываться только из одного продукта, т. е. пропана или бутана. При определении ре­ сурсов сжиженных газов исходят из объема выработки всех компо­ нентов, входящих в состав этих газов, — пропана, бутана, изобутана и других углеводородов.

26

эксплуатационных нужд можно определить по целому ряду других

суде. Это наиболее просто осуществить для смесей сжиженного газа.

р,кгс/смг

Рис. 5. Кривые абсолютного давления насыщенных паров простейших предельных углеводородов и их смесей

содержащих пропан и бутан согласно кривым, приведенным на рис. 5.

Под скрытой теплотой испарения жидкости понимается коли­ чество тепла, необходимое для испарения определенного количества (одного килограмма) жидкости при постоянной температуре.

Скрытая теплота испарения зависит от вида жидкости, темпе­ ратуры и в незначительной степени от внешнего давления.

Значения скрытой теплоты испарения сжиженных пропана, нор­ мального бутана и изобутана приведены в табл. 12 и на рис. (к Теплоемкостью называется количество тепла, необходимое для

изменения температуры тела или вещества на 1° С.

27

В расчетах обычо пользуются удельной теплоемкостью (табл. 13, 14), т. е. количеством тепла, необходимым для изменения температуры

случае называется теплоемкостью при постоянном давлении ср. Теплоемкость при постоянном давлении ср больше теплоемкости

при постоянном объеме cv , (ср су).

В практических расчетах пользуются средней и истинной теп­ лоемкостью. Средняя теплоемкость зависит от интервала температур, при которых она определяется. При этом средняя теплоемкость

28

Таблица 13

Теплоемкости для киломоля, килограмма и кубического метра углеводородных газон в идеальном состоянии

Продолжение табл. 13

есть частное от деления количества тепла, затраченного на нагре­ вание вещества, на разность температур.

Истинная теплоемкость — это величина, определенная в данной точке, при данных р, Т, или V, Т, когда разность температур ста­

29

Таблица 15

Теплосодержание (ккал/кг) пропана, бутана и изобутана в жидкой и паровой фазах

31