Практичне заняття № 5 Методи наповнення сховищ

Необхідна різниця рівнів для надійного забезпечення зливу зрідженого газу визначається по формулі:

 м; , м

где плотность жидкой фазы, кгс/л.

де P - тиск в стаціонарному резервуарі; P - тиск в цистерні, кгс/см2; - щільність рідкої фази, кгс/л.

29. У зимових умовах при t = -25⁰С необхідно злити зріджений газ (С₃Н₈) з щільністю рідкої фази 0,52 кгс/л в підземну ємність з температурою грунту рівної -5⁰С. Визначити необхідну різницю рівнів.

Рішення.

Тиск P для t = -50С (по діаграмі) дорівнює 4,1 кгс/см², P для t = -25⁰С рівне 2,1 кгс/см².

= -66,7 м,

тобто цистерна може розташовуватися нижче за резервуар на

H = - 66,7 + 13 = - 53,7 м

30. Визначити потужність холодильної установки для забезпечення роботи ізотермічного резервуару місткістю G = 1000 т при вступі по залізниці 6 цистерн з С₃Н₈ за добу. Швидкість зливу = 35 т/ч, t = 20⁰С.

Рішення.

Потужність холодильної установки на зріджування газу, що випаровується в резервуарі в період його зберігання, складає 0,3 - 0,5%.

18750 ккал/год,

де r - теплота випару пропана, рівна 90 ккал/кг; 0,005(0,3-0,5%) - частина газу, що випаровується, в резервуарі при його зберіганні.

Основние надходження тепла в сховищі відбувається з рідкою фазою, що подається для наповнення резервуару, :

,

де V - швидкість наповнення резервуару, кг/ч; с - теплоємність рідкої фази, ккал/кг 0С; t - температура рідкої фази, що подається в резервуар, 0С; t - температура рідкої фази в резервуарі (-42⁰С).

2. Вступ тепла з рідкою фазою із залізничної цистерни:

с = 0,53 ккал/кг ⁰С;

= 35000 х 0,53 ((20 - 9-42)) = 1150000 ккал/год

Потужність холодильної установки :

= 1150000 + 18750 = 1168750 ккал/год.

Практичне заняття № 6 Реакції горіння газів

Горіння є швидкою хімічною реакцією з'єднання пальних з киснем, що супроводжується інтенсивним виділенням тепла з різким одночасним підвищенням температури. Реакції горіння виражаються стехіометричними рівняннями з якісним і кількісним визначенням речовин, що вступаючих в реакцію і утворюються в результаті її.

Так, наприклад, для метану реакція горіння виглядає таким чином: СН₄+2О₂ = СО₂+2Н₂О + 191,6 ккал/моль

Реакцію горіння вуглеводневих газів можна виразити загальним рівнянням:

СmНn+ (m+n/4)О₂ = mСО₂ + (n/2)Н₂О +Q, (5.1)

де m - число вуглецевих атомів в молекулі вуглеводня; n - число водневих атомів в тій же молекулі; Q - тепловий ефект реакції.

У практичних умовах спалювання газу кисень для горіння подається з повітрям як його складова частина. Склад сухого повітря, без урахування незначних кількостей вуглекислоти і різких газів, приймається наступним (у відсотках за об'ємом).

За об'ємом	По вазі
O2 – 21.0	23.2
N2- 79.0	76.8

Отже, 1м³ – О₂ міститься в м³ повітря, або на 1м³ кисню доводиться м³ N₂.

Розрахунок зазвичай ведуть на 100 м³ сухого газу, і всі об'єми відносять до нормальних умов.

Враховуючи, що кмоль будь-якого газу за нормальних умов займає приблизно однаковий об'єм , реакції горіння газів можуть бути виражені:

2Н₂ + О₂ + 3,76N₂ = 3,76N₂ + 2Н₂О

2м³ 4,76м³ 3,76м³ 2м³

2СО₂ + О₂ + 3.76N₂ = 2 СО₂ + 3.76N₂

2м³ 4,76м³ 5,76м³

СН₄ + 2О₂ + 7,52N₂ = СО₂ + 7,52N₂ + 2Н₂О

1м³ 9,52м³ 8,52м³ 2м³

Найменша кількість повітря, відповідна приведеним стехіометричним співвідношенням, називається теоретичною витратою повітря який може бути підрахований, нм³/нм³:

L_T= 1/21(0,5Н₂ + 0,5СО + 2СН₄ + 3С₂Н₄ + 3,5С₂Н₆ + 4,5С₃Н₆ + 5С₃Н₈ + +6С₄Н₈ + 6,5С₄Н₁₀ - О₂). (5.2)

Практична витрата повітря L_П, внаслідок недосконалості перемішування газу і повітря, береться дещо більше за теоретичну

, (5.3)

де  - коефіцієнт надлишку повітря, яке приймається в межах 1,05 - 1,2.

Визначення кількості продуктів згорання проводиться аналогічно визначенню витрати повітря. Об'єм продуктів згорання газів може бути підрахований по складу газу:

1. Об'єм сухих трьохатомних газів, нм³/нм³:

V_RO2= 0,01(СО + СО₂ +nCnНm); (5.4)

2. Об'єм водяної пари газу, нм³/нм³:

V_H2O=0,01[H₂+0,5mCnHm+0,124(d_Г+V₀d_В)]; (5.5)

3. Об'єм двоатомних газів, нм³/нм³:

V_O2+N2=V₀(-0,21)+0,01N₂, (5.6)

де СО, СО₂,СnНm - складові горючого газу в % за об'ємом; d_Г - вологість газу, г/нм3; d_В - вологовміст повітря, г/нм3.

Повний об'єм продуктів згорання 1нм3 газового палива визначається так: V=V_RO2+V_H2O+V_O2+N2. (5.7)

Приклади

31. Визначити теоретично необхідну кількість повітря V_T нм³ для повного згорання 1нм³ природного газу складу: СН₄ – 97,9%; С₂Н₆ – 0,5%; С₃Н₈ – 0,2%; С₄Н₁₀ – 0,1%; СО₂ – 0,1%; N₂ – 1,2%.

Рішення.

Величина V_T нм³ повітря/нм³ сухого газу, обчислюється по загальному виразу (5.2). Для будь-якого горючого газу вона обчислюється по наступному виразу:

V_T= (297,9+3,50,5+50,2+6,50,1) = 9,5(нм³ повітря/нм³ сухого газу).

V_T може бути підрахований для природного газу по вираженню:

V_T =7,13 +2,28=7,131,01+2,28 = 9,5 (нм³/нм³),

де - вуглецеве число

= 1,01,

де Б=CO₂+N₂

32. Визначити склад продуктів горіння при повному спалюванні 1нм³ природного газу складу, приведеного в прик. 5.2.1. Коефіцієнт надлишку повітря =1,1. На горіння споживається повітря (t=15⁰C, = 50%, d_В =6,4г/нм³); зміст вологи в природному газі d_Г =1,5г/нм³.

Рішення.

З рівняння прикладу 5.2.1 = 0,01; V_T= 9,5нм³/нм³.

На основі рівнянь (5.4 - 5.6) для будь-якого горючого газу маємо:

V_CO2=0,01(0,1+97,9+2,01+30,2+40,1)=1 (нм³/нм³ газу);

V_H2O=0,01((0,5(497,9+6,05+8,02+10,01)+0,124(1,5+1,19,56,4))=2,06 нм³/нм³;

V_O2+N2=9,5(1,1-0,21)+0,011,2=8,46 (нм³/нм³);

V =1+2,06+8,46=11,52 (нм³/нм³ газа).

33. Визначити теоретично необхідну для спалювання кількість кисню і повітря, об'єм продуктів згорання і сумарний об'єм сухих і вологих продуктів згорання. Розрахунок витрати повітря і продуктів повного згорання проводять при , взятому з таблиці 1 по номеру студента в журналі викладача.

Таблиця 1

№	Газ	Склад газу за об'ємом, %										К.
		СН4	С2Н	С3Н8	С4Н10	СН	СО2	Н2	СО	О2	N2
0.	Оренбурзький	85,6	4,9	1,6	0,75	0,55	0,6	-	-	-	6	1
1.	Уренгойский	98,3	0,3	0,2	0,1	-	0,1	-	-	-	1	1,05
2.	Бугурусланский	76,7	5,4	1,7	0,8	0,6	0,2	-	-	-	14,6	1,1
3.	Ставропольський	98	0,2	0,1	-	-	0,5	-	-	-	1,2	1,15
4.	Шебелинский	93,7	4,2	0,8	0,3	0,4	0,1	-	-	-	0,5	1,2
5.	Мелітопольський	97,9	-	-	0,1	-	0,2	-	-	-	1,8	1,25
6.	Газлинский	93	3,1	0,7	0,6	-	0,1	-	-	-	2,5	1,3
7.	Краснодарський	69,2	10	10	5	5	0,7	-	-	-	0,1	1
8.	Ухтинский	86	2,5	1	0,4	0,03	0,07	-	-	-	10	1,05
9.	Тюменський	97	2	0,3	0,2	-	0,1	-	-	-	0,4	1,1