Файл: Рачевский, Б. С. Транспорт и хранение углеводородных сжиженных газов.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 57

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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

 

 

 

 

Упругость паров,

кгс'см г

ЯЗ

 

 

 

 

 

 

>•

 

 

=

о

 

гг

С“о

сВ

Л

Р

Изобута

 

 

 

 

 

 

 

ей

Н

 

 

 

 

- 6 0

3,86

—

0,44

—

 

—

- 5 5

-

0,56

—

—50

5,61

—

■ 0,61

—

—

—

- 4 5

—

—

0,89

—

—

—

- 4 0

7,92

14,7

1,14

1,5

0,23

—

—35

—

16,5

1,43

1,8

0.27

—

—30

10.85

18,8

1,73

2,1

0,31

0,547

—25

—

21,8

2,08

2,5

0,35

0,612

—20

14,46

25,6

2,48

3,1

0,58

0,742

— 15

—

29,1

2,95

3,8

0,74

0,920

—10

18,91

33,4

3,49

4,5

0,95

1,120

— 5

—

37,9

4,14

5,2

1,13

1,360

0

24,33

42,9

4,82

6,1

1,38

1,629

+ 5

—

—

5,56

7,0

1,64

1,962

+ 10

30,79

—

6,46

7,9

1,90

2,290

+ 15

—

—

7,41

8,8

2,09

2,582

+ 2 0

38,44

—

8,46

9,7

2,54

3,115

+25

—

—

9,67

11,1

2,89

3,620

+ 3 0

47,36

—

10,93

13,2

3,52

4,180

+ 3 5

—

—

12,31

15,1

4,12

4,800

+ 4 0

—

—

13,96

16,8

4,71

5,510

+ 4 5

—

—

15,56

—

—

6,175

+ 50

—

—

17,35

—

—

7,081

+55

—

—

19,31

—

—

7,960

+ 6 0

—

—

21,42

—

—

8,860

Бутан-н

 

-2

Р

Бутилен

 

г*

 

1

_

_

_

—

—

_

—

—

_

—

0,23

0,16

—

0,28

0,20

—

0,33

0,26

—

0,36

0,34

—0,56 0,43

0,578

0,74

0,55

0,812

0,95

0,70

0,976

1,13

0,85

1,170

1,39

1,05

1,410

1,65

1,27

1,675

1,90

1,48

2,006

2,15

1,72

2,348

2,62

1,95

2,744

3,02

2,25

3,202

3,66

2,85

3,670

4,39

3,27

4,160

4,97

3,76

4,859

—

—

5,451

—

—

6,210

—

—

7,030

—

—

Как уже было указано,

сжиженные газы — это

смесь отдель­

ных углеводородов. В связи

с этим качество газа

и, в основном,

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

не

Состав смеси сжиженного газа и его параметры можно определить

только аналитическим способом, используя законы Дальтона

и

Рауля.

 

Условный состав сжиженного газа с достаточной точностью для

эксплуатационных нужд можно определить по целому ряду других

параметров, например по температуре кипения сжиженного

газа

при атмосферном давлении или давлению и температуре смеси

в со­

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

 

 

Скрытая теплота испарения (ккал/кг) сжиженных газов

Таблица 12

 

 

 

Т(‘.М1!<‘[>Я-

Пропан

н-Бутан

Пзоиутан

Темпера-

Пропан

н-Бутан

Изобутан

турл. Чу

тура, °С

-

60

105,5

 

 

0

90,7

91,8

84,9

- -55

104,0

—

—

+ 5

88,7

90,8

83,4

—50

102,0

—

—

-Н О

87,0

89,8

82,4

- 4 5

101,5

-т-15

84,9

88,5

81,0

—

—

 

-40

100,2

-1-20

82,5

87,6

79,9

 

—

—

- 3 5

99,5

—

—

+25

81,0

86,5

78,1

- 3 0

98,0

—

92,2

+30

78,6

85,6

77,1

-2 5

96,5

—

90,8

+35

76,5

84,8

75,5

- 2 0

95,5

95,6

89,6

-но

74,4

82,8

74,1

— 15

94,6

94,9

88,6

+45

72,0

81,5

72,0

- 1 0

92,6

93,8

87,5

- 5 0

68,0

79,6

70,8

 

—5

91,7

—

85,9

-:- 55

64,5

78,4

68,1

 

 

 

 

 

-60

62,6

76,8

65,7

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

единицы количества вещества на 1°С. Поэтому применяется мольная

г^ккал/нг

 

теплоемкость рс, ккалДкмоль-°С);

 

весовая

ср

ккалДкг ■°С);

объем­

 

 

 

 

 

 

ная cv ккалДм3• °С).

 

зависит

 

 

 

Теплоемкость газов

 

 

 

от внешних условий, при кото­

 

 

 

рых

тепло

подводится или отво­

 

 

 

дится

к

газу.

 

к газу,

 

 

 

Если тепло подводится

 

 

 

заключенному в сосуд постоян­

 

 

 

ного объема, то оно расходуется

 

 

 

на изменение внутренней

энергии

 

 

 

газа. В этом случае мы имеем

 

 

 

дело с теплоемкостью при по­

 

 

 

стоянном

объеме — cv .

 

 

 

 

Если же тепло подводится к га­

 

 

 

зу и при этом газ свободно рас­

 

 

 

ширяется при постоянном внеш­

Рис. 0.

График зависимости скрытой

нем давлении, то не

только про­

исходит

изменение

внутренней

теплоты

испарения

г пропана, п-бу­

энергии,

но и совершается внеш­

тана и

изобутана

от температуры

 

 

 

няя работа.

Теплоемкость

в этом

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

 

 

Пропан

 

 

и- Бутан

Теплисмкость

Единица измерения

 

Температура,

°С

 

0

+

100

0

+ 100

!1С/>

кк ал /(кмоль ■'С',)

10,32

21,24

22.10

28,14

у

»

14,33

19,25

20,11

20,15

11Ср,„

»

10.32

18,79

22.10

25,19

iu‘v

»

14,33

10,80

20,11

23,20

' m

»

0,3701

0.4817

0.3802

0,4842

гр

cPm

»

0,3701

0,4261

0,3802

0 4334

r V

ккал/(.м :! • °(-:)

0,7281

0,9470

0,9800

1.2554

С у

»

0,7281

0.8383

0.9800

1.1238

v m

 

 

 

 

 

Продолжение табл. 13

 

 

Пропилен

Бутилен

Теплоемкость

Единица измерения

 

Температура, °С

 

 

 

0

+ 100

0

3-100

Щр

ккал /(км олъ • °С)

14.33

18.09

19.88

25.51

рсу

»

12.34

16.10

17.89

23.52

НсРт

»

14.33

16.32

19.88

22.76

p cv

»

12.34

14.33

17.89

20.77

1 m

»

0,3406

0,4299

0,3543

0,4547

СР

cPm

»

0,3406

0 3878

0,3543

0.4057

к к ал /(м 3 • °С)

0.2933

0,3406

0,8869

1,1381

CV

»

0,6393

0,8071 ,

0,8879

1,0154

cv m

 

 

 

 

 

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

новится

бесконечно

малой.

состояния

ве­

Теплосодержание (энтальпия) является функцией

щества.

Различают

теплосодержание насыщенной

жидкости

i>K

и насыщенного пара

in.

 

 

29

 

 

 

 

 

 

Таблица 14

 

Удельные теплоемкости некоторых сжиженных углеводородов

Углеводоро­

Температура,

Удельная теп­

Углеводоро­

Температу­

Удельная

лоемкость,

теплоемкость,

ды

 

°С

ккал/кг-°С

ды

ра, °С

ккал/ ьт-°С

 

 

 

 

 

Метан

. .

-95,1

1,304

Пропан . .

+20,0

0,60

Этан . . .

—88,7

1,628

Пропилен. .

+40,0

0,64

—93,1

0,712

—62,8

0,512

 

 

—33,1

0,789

к-Бутан . .

-23,1

0,525

Этилен . .

-3 ,1

0,832

 

—11,3

0,533

—103,1

0,575

 

-3 ,1

0,545

Пропан . ..

-42,1

0,531

 

0,0

0,550

 

 

0,0

0,56

 

+20,0

0,580

 

 

1

 

 

+40,0

0,615

 

 

 

 

 

 

Теплосодержание (энтальпия) насыщенной жидкости — это коли­ чество тепла, которое необходимо затратить на нагрев при неиз­ менном давлении 1 кг или 1 м3 жидкости от О К (или 0° С) до заданной температуры (табл. 15). Теплосодержание насыщенной жидкости является суммой теплоты нагрева и скрытой теплоты пла­ вления.

Теплосодержание насыщенного пара — это количество тепла, необходимое для нагрева при неизменном давлении 1 кг или 1 м3 насыщенного пара от 0 К (или 0° С) до заданной температуры. Тепло­ содержание насыщенного пара является суммой теплосодержания насыщенной жидкости и скрытой теплоты парообразования.

Втехнических расчетах обычно учитывают изменение энтальпии,

ане ее абсолютное значение. В связи с этим начало отсчета не имеет значения для конечного результата. Изменение энтальпии жид­ кости или пара равно произведению средней теплоемкости при по­ стоянном давлении на разность температур.

Энтропия так же, как энтальпия, является функцией состояния системы. Энтропия изолированной системы остается постоянной даже при условии изменения ее объема или совершения работы.

Энтропия увеличивается или уменьшается, если к системе под­ водится тепло или от нее отводится.

Энтропия определяется значением внутренней энергии системы при ее абсолютной температуре.

Впрактических расчетах приходится иметь дело не с абсолютным значением энтропии, а с ее изменением. Поэтому отсчет значений энтропии можно вести от любого состояния в зависимости от техни­ ческой целесообразности.

Внутренняя энергия — это запас энергии тела или системы, изменяющейся в процессе теплообмена и совершения работы. Эту энергию учитывают в расчетах состояния углеводородов.

Смолекулярной точки зрения внутренняя энергия — это энергия всех составляющих частиц тела или системы, она равна сумме их кинетической энергии, потенциальной энергии взаимодействия

Таблица 15

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

 

 

Температура

Пропан

 

Бутан

 

Изобутан

 

ср

 

°с

сжижен­

паровая

 

сжижен­

паровая

сжижен­

паровая

 

 

ная фаза

фаза

 

ная фаза

фаза

ная фаза

фаза

 

— 75

-5 9 ,4 4

36,4

141,9

 

_

_

 

_

_

 

- 7 0

—56,66

37,8

142,8

 

—

—

 

—

—

 

—65

—53,89

39,7

143,3

 

—

—

 

—

—

 

—60

—51,11

41,1

144,2

 

—

—

 

—

—

 

— 55

—48,33

42,8

145,0

 

—

—

 

—

—

 

- 5 0

—45,56

44,2

145,9

 

—

—

 

—

—

 

- 4 5

—42,79

45,7

146,8

 

—

—

 

—

—

 

—40

-4 0 ,0 0

47,2

147,7

 

 

 

 

—

—

 

—

—

 

- 3 5

—37,22

48,6

148,4

 

—

—

 

—

—

 

—30

—34,45

50,1

149,4

 

—

—

 

—

— .

 

- 2 5

—31,67

51,6

150,2

 

—

—

 

—

—

 

—20

—28,89

53,1

151,0

 

—

—

 

—5,0

86,9

 

— 15

-2 6 ,1 2

54,6

151,8

'

—

—

 

- 3 , 9

87,2

 

—10

-2 3 ,3 4

56,2

152,7

 

—

—

 

- 2 , 5

88,0

 

 

- 5

—20,56

57,7

153,4

 

—

—

 

— 1,4

88,6

 

 

0

—17,77

59,0

154,3

 

57,7

152,9

 

+ 0

89,2

 

 

- 5

— 15,00

60,4

155,0

 

59,0

153,8

 

+ 1,4

90,0

 

+

10

—12,22

61,8

155,8

 

60,4

154,7

 

2,8

90,8

 

f

15

—9,41

63,3

156,6

 

61,95

155,6

 

4,2

91,4

 

020

—6,64

64,9

157,3

 

63,4

156,4

 

5,6

92,3

 

--25

—3,88

66,5

158,0

 

64,8

157,3

■

7,2

93,1

 

Ч~30

— 1,11

67,9

158,7

 

66,4

158,3

8,6

93,9

 

+ 3 5

+

1,67

69,4

159,4

 

67,5

159,1

 

10,0

94,7

 

+ 4 0

+ 4 ,4 4

71,1

160,2

 

69,0

160,0

 

11,7

95,5

 

-г 45

+

7,21

72,8

160,8

 

70,4

160,8

 

13,3

96,6

 

+ 5 0

+ 1 0 ,0 0

74,6

161,5

 

72,0

161,8

 

15,0

97,4

 

+ 5 5

+ 12,77

76,2

162,2

 

73,4

162,6

 

16,7

98,5

 

+ 6 0

+

15,55

78,1

162,2

 

74,9

163,4

 

18,3

- 99,5

 

+ 6 5

+

18,33

79,9

163,6

 

76,3

164,4

 

20,2

100,6

 

+

70

+ 21,11

81,9

164,3

 

77,8

165,3

 

21,9

101,7

 

+ 7 5

+ 23,89

83,5

164,9

 

79,2

166,1

 

23,9

102,8

 

+ 8 0

+ 26,67

85,6

166,2

 

80,6

166,8

 

25,8

103,9

 

+ 8 5

+ 29,44

87,2

166,2

 

82,1

167,8

 

27,8

105,0

 

+ 9 0

+ 32,22

89,1

166,8

 

83,6

168,6

 

29,7

106,2

 

(-95

+ 3 5 ,0 0

90,8

167,4

 

85,1

169,4

 

31,4

107,5

+

100

+ 37,78

92,7

168,0

 

86,8

170,4

 

33,9

108,6

- 1 0 5

+ 40,55

94,3

168,4

 

88,4

171,2

 

36,1

110,0

- . - н о

+ 43,33

96,0

168,9

 

89,9

172,0

 

38,3

111,1

г-115

+ 46,11

97,9

169,3

 

91,7

172,9

 

40,6

112,5

+ 120

+ 48,89

99,9

169,6

 

93,2

173,8

 

42,8

113,6

+

125

+ 51,67

101,9

169,9

 

95,0

174,5

 

45,3 .

115,3

И З О

+ 54,44

103,8

170,1

 

96,7

175,3

 

47,8

116,1

-135

+ 57,22

105,6

170,2

 

98,4

176,1

 

50,3

117,2

-1 4 0

+ 6 0 ,0 0

107,8

170,3

 

99,9

166,8

 

52,8

118,4

— 145

+ 62,78

—

—

 

101,7

177,5

 

55,3

119,6

+

150

+ 65,55

—

•-----

 

103,6

178,3

 

58,1

120,8

- 1 5 5

+ 68,33

—

—

 

105,2

179,0

 

60,7

122,1

-160

+ 71,11

—

—

 

107,1

179,8

 

63,4

123,2

+ 165

+ 73,89

—

—

 

108,8

180,5

 

66,3

124,4

+

170

+ 76,67

—

—

 

110,8

181,1

 

69,1

125,4

+ 175

+ 79,44

—

—

 

112,3

181,7

■

72,2

126,7

+

180

+ 82,22

—

—

 

103,9

182,4

 

75,0

127,8

31

Смотрите также файлы