3.1.2. Трудовая функция / КонсультантПлюс

	Анализ и контроль процесса подачи газа низкого давления			Уровень (подуровень) квалификации
Происхождение трудовой функции			Заимствовано из оригинала
				Код оригинала	Регистрационный номер профессионального стандарта
Трудовые действия	Контроль давления и степени одоризации газа, подаваемого в газопроводы низкого давления
	Контроль утечек газа из баллонной или резервуарной установки, работоспособности отключающих устройств
	Анализ параметров настройки регуляторов давления и предохранительных клапанов
	Контроль производства работ по подключению новых абонентов к газопроводу низкого давления
	Текущий и итоговый контроль, анализ и коррекция своей деятельности в рамках реализации данной трудовой функции
	Выявление фактов несанкционированного подключения и безучетного пользования газом
	Подготовка ежемесячной отчетности по объему поданного газа в сети коммунально-бытовых потребителей
Необходимые умения	Обобщать информацию о выполнении заданий по объему транспортированного газа, обеспечении исправного состояния газопровода низкого давления
	Выявлять несанкционированные подключения к газопроводу, используя современную контрольно-измерительную технику
	Формировать предложения по улучшению профессиональной деятельности при реализации трудовой функции
	Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач
	Работать с компьютером в качестве пользователя с применением специализированного программного обеспечения по эксплуатации газопроводов низкого давления
Необходимые знания	Необходимые знания по трудовой функции A/01. 5 «Проверка технического состояния наружных газопроводов низкого давления»
	Правила эксплуатации газопроводов низкого давления
	Основы экономики, организации производства, труда и управления
	Формы организации производственно-хозяйственной деятельности по эксплуатации газопроводов низкого давления
	Передовой отечественный и зарубежный опыт в аналогичной области деятельности
	Приказы и распоряжения специализированной организации по газоснабжению
	Отечественные ведомственные и межотраслевые стандарты качества по техническому содержанию и ремонту газопроводов низкого давления
Другие характеристики

Решение проблемы низкого давления газа и отказа котла

На данную статью меня подтолкнула одна тема в форуме, где был поставлен вопрос можно ли природный газ довести до жидкого состояния, чтобы в случае перебоев подачи газа можно было испарять и использовать заранее запасенный газ. Хочу сразу отметить, что для того чтобы природный газ (не путать с сжиженным — пропан-бутановой смесью) довести до жидкого состояния необходима либо очень низкая температура (−158…−163 °C), либо очень высокое давление. Но в мире нет ничего невозможного, и уже существует технология сжижения природного газа в несколько ступеней с пошаговым охлаждением — правда при этом теряется около 25% энергии этого самого природного газа, что не мало.

Но сжимается в результате газ в 600 раз. В принципе для транспортировки такой способ может подойти, но для хранения (не забываем про температуру -160°C) гораздо дешевле использовать подземные хранилища, да и для транспортировки проще построить газопровод, если смотреть в долгосрочную перспективу. Но вернемся к проблеме с перебоями газа. Не знаю как в других странах, а Беларуси перебоев с газом фактически нет, за исключением проведения ремонтных или аварийных работ на газопроводах или других объектах газораспределения, но если Вы всерьез озабочены тем, что у Вас пропадет газ — я бы порекомендовал использовать баллон со сжиженным газом.

Единственный нюанс в том, что сжиженный газ жирнее и от его использования на газовых приборах остается копоть. Этого можно избежать. Например если у Вас часто возникают перебои с газом, то можно на газовой плите одно сопло для природного газа заменить на сопло для СУГ (сжиженного). Сопло для СУГ примерно в 4 раза меньше (само отверстие). Решение для конкретного котла нужно искать в паспорте на котел. Конечно если у Вас часто возникают перебои с природным газом, то на котле часто запаришься просто менять горелку, проще купить комбинированный котел под твердое топливо, например, и топить им пока не вернется голубое топливо. В случае жестких перебоев газа. Поставил бы дома или на улице (смотри СНИП как именно) баллон с редуктором, а от него газопровод подключил бы через 3-х ходовой кран к внутридомовому газопроводу (только для частного дома). При чем кран должен менять источник откуда подавать в дом газ: с газопровода, либо с баллона. При желании, можно придумать решение с автоматическим переключением.

И при перебое с газом просто переключался бы на СУГ. А изобретать велосипед и строить подземное хранилище, либо хранилище для сжатого газа — несоизмеримо дорого, по сравнению с данным решением в масштабах частного жилого дома.

Но все дело в том, что полностью газ нигде не отключают, а имеет место проблема сильного понижения давления газа в газораспределительной системе и непосредственно у абонента на газовых приборах, в связи с интенсивным разбором газа. Давайте попробуем разобраться в механизме возникновения данной проблемы, чтобы определиться с решением:

В проект газовых сетей закладывают мощности котла, рассчитанного отопление среднего дома, а наши люди, привыкшие делать все с запасом, устанавливают (как показывает практика) котлы, способные отопить несколько таких домов как у них. В результате, в моменты сильного увеличения потребления газа населением, что случается в сильные морозы и зимние праздники (в частности — Новый Год, Рождество), давления для пуска котла не хватает, и котел выдав ошибку о отсутствии газа (или слабом давлении) запускаться отказывается.

Это происходит потому, что именно в момент пуска котел «высасывает» весь газ из Вашей внутридомовой разводки, состоящей из труб малого диаметра условного прохода (15-20 мм) и останавливается.

Резервная бочка для котла

Разобравшись с сутью возникшей проблемы предлагаю следующие решения:
Во-первых:
Звоним в аварийную газовую службу (в Беларуси тел. 104) — к Вам приезжают — замеряют давление газа. Если давление недостаточное (для котла нужно минимум 110 мм в ст, уточняем по паспорту) — настаиваем на повышении давления на ближайшем газорегуляторном пункте (ГРП), а лучше во всем кольце ГРП вашего района. Максимум, что могут официально — это поднять до 300 мм. в. ст. для низких сетей (различие низких и средних смотрим здесь), неофициально при использовании дополнительных методах воздействия (жалобах, просьбах и т.д.) на руководство предприятия, обслуживающего Ваш город — 400-450мм. в. ст. — нельзя, конечно, но делается. А если это происходит из года в год, то нужно настаивать на постройке дополнительного ГРП, питающего Вашу газораспределительную сеть.

Во-вторых:
Часто не хватает давления в момент именно пуска котла, как это говорилось выше. Для решения именно этой проблемы, если по первому пути идти не получилось, можно сделать «бочку» (смотри рисунок) уже непосредственно

перед котлом в подвальном котельном помещении из куска трубы диаметром 150-300 мм, чем больше сделаете, тем стабильнее будет запускаться. Тогда, в момент пуска котла, газ будет отсасываться непосредственно из бочки, и не будет такого разряжения во внутридомовом газопроводе, как это описано выше. С размером бочки придется поэкспериментировать самостоятельно, тут нужно учитывать мощность котла. Я бы, примерно, рассчитывал около 2 м.п. двухсотой трубы на средний двухэтажный котедж (не проверял точно). Правда это придется делать втихую, никто проект Вам на это не даст. И рассчеты лучше произвести самостоятельно. Удачи Вам, во всех начинаниях.

PS: Вопросы и предложения в комментарии.

Если статья оказалась полезной, в качестве благодарности воспользуйтесь одной из кнопок ниже — это немного повысит рейнинг статьи. Ведь в интернете так трудно найти что-то стоящее. Спасибо!

Регуляторы давления газа

Регулятор давления — разновидность регулирующей арматуры, автоматически действующее автономное устройство, служащее для поддержания постоянного давления газа в трубопроводе. При регулировании давления происходит снижение начального высокого давления на конечное низкое.

Регуляторы давления Dungs — это многофункциональные редукторы для стабилизации уровня давления в системах газоснабжения. В каталоге компании «Газовое оборудование» вы можете выбрать качественные регуляторы давления от этого немецкого производителя из серий FRNG и FRS по доступной цене.

подробнее»

Регуляторы давления газа РДБК устанавливаются в газорегуляторных пунктах (ГРП) и газорегуляторных установках (ГРУ) промышленных и коммунально-бытовых объектов, с целью редуцирования среднего или высокого давления искусственных, природных, углеводородных сжиженных и других неагрессивных газов и удержания его значения на заданном уровне.

подробнее»

Регулятор давления газа РДНК предназначен для систем газоснабжения коммунально-бытовых и промышленных объектов. Регуляторы давления газа комбинированный РДНК применяется для стабилизации среднего и высокого давления на необходимое потребителю.

подробнее»

Регулятор давления газа РДГ устанавливается на газорегуляторных пунктах ГРП, ШРП и в узлах редуцирования газорегуляторных установок ГРУ промышленных и коммунально-бытовых объектов с целью обеспечения редуцирования высокого и среднего давления и автоматического сохранения выходного давления на заданном уровне. 

подробнее»

Регулятор давления газа РДП предназначен для редуцирования давления газа и автоматического поддержания выходного давления в заданных пределах независимо от изменения входного давления и расхода газа и применяется в системах газоснабжения промышленных, сельскохозяйственных и коммунально-бытовых объектов.

подробнее»

Регуляторы давления газа ARD предназначены для редуцирования природного газа. Газ, распределяемый при давлении до 0,6 МПа, редуцируется на низкое давление 2 кПа, что дает возможность использования данных регуляторов при газоснабжении сельских или городских населенных пунктов, коммунально-бытовых зданий, объектов промышленного и сельскохозяйственного назначения.

подробнее»

Регулятор давления РДУК 200 используется для редуцирования давления газа и автоматического поддержания выходного давления на заданном уровне независимо от изменения входного давления и расхода газа. Регулятор РДУК 200 предназначен для систем газоснабжения коммунально-бытовых, сельскохозяйственных и промышленных объектов.

подробнее»

Регулятор давления газа комбинированный домовый РДГД-20 М обеспечивает редуцирование среднего и высокого давления на низкое, автоматическое поддержание выходного давления на установленном уровне независимо от изменений расхода и входного давления. 

подробнее»

Регуляторы давления газа (редукторы) RF-10, RF-25 предназначены для редуцирования природного газа ГОСТ 5542, распределяемого при давлении до 0,6 МПа, на низкое давление 2 кПа, что дает возможность использования данных регуляторов при газоснабжении объектов коммунально-бытового назначения.

Регуляторы давления газа

Любой нынешний газораспределительный узел имеет регулятор давления газа. Данное устройство позволяет поддерживать давление газа на выходе из узла независимо от показателей давления на входе.

Особенности функционирования регулятора давления

Самый больший риск кроется в резком и критическом повышении давления газа в системе. Оно способно спровоцировать выход из строя оснащения трубопроводов. К последнему относятся уплотнители, клапаны, а также насосы. Возможно и разрушение оборудования. Поэтому следует помнить, что неконтролируемое давление существенно увеличивает растраты на возведение трубопроводов. Ведь необходим увеличенный прочностный запас. Возрастают и растраты на обслуживание систем, ведь требуется регулярная замена элементов, которые вышли из строя. Также требуется постоянно неустанно следить за состоянием трубопроводов, а также давлением газа в них.

Регулятор, имеющий автоматизированное управление, позволяет сразу решить все вышеописанные сложности. Кроме прочего, он обладает иными полезными функциональными возможностями. Это и учет правильного перераспределения нагрузки в наиболее напряженные периоды, и борьба с критическим падением давления, и ограничение подачи топлива потребителям-должникам.

Регулирование потока газообразного топлива может производиться при помощи различных методик автоматизации, включая:

• Сравнение величин давления на выходе и входе узла;
• Применение энергии прохождения газа через внутреннюю часть регулятора.
• Анализ значений, которые выдаются различными датчиками, обладающими дистанционным управлением. Анализ осуществляется из удаленного центра по некоторым параметрам измерений: влажность, давление, а также скорость и температура.

Технические параметры регуляторов давления

Транспортировка и последующее перераспределение между потребителями природного газа невозможна без использования автоматизированных регуляторов. Поэтому важно знать их ключевые технические параметры.

• Диаметр условного прохода. Сегодня существуют приборы, обладающие диаметрами от 6 мм до 60 см. При этом не следует использовать регулятор, обладающий условным проходом большего диаметра, нежели у трубопровода. Этот показатель должен быть равен трубопроводу, либо меньше. Причем условный проход на входе может иметь различный диаметр с выходным.
• Диапазон давления на входе. Зависимо от указанного параметра сегодня существует целый ряд различных моделей аппаратов, обладающих номинальным давлением от 0,3 до 20 МПа. Регулировочный предел также может варьироваться от 1:4 до 1:20. При возрастании добывания газообразного топлива, а также объемов его потребления и соответственно транспортировки, возникает тенденция к возрастанию номинального давления регулирующих устройств.
• Диапазон давления на выходе. В данном контексте существуют многие модели, у которых давление на выходе составляет от 30000-50000 Па до 55 МПа. Все зависит от области использования, а также потребностей, которые обслуживает трубопровод.
• Пропускная способность. Данный показатель должен четко соответствовать потребностям. Он избирается исходя их специализированных графиков и таблиц. При этом для качественного и правильного выбора потребуется профессионализм, а также немалые знания в описываемой области.
• Наличие запорного предохранительного клапанного механизма.
• Рабочий температурный диапазон регулятора.
• Уровень шумности.
• Метод задания и контроля за параметрами, которые регулируются.

Проще всего осуществлять контроль при помощи манометра. Но лучше электрические и пневматические регуляторы.

уравнений расхода природного газа низкого давления | 2020-10-31

Существует несколько уравнений и таблиц для определения расхода в трубопроводах природного газа и падений давления, связанных с этими потоками, или наоборот. Цель данной статьи — оценить имеющиеся уравнения потока природного газа низкого давления между собой и с таблицами в кодах.

Предыдущие статьи этой серии были использованы для оценки различных уравнений, используемых для определения падения давления в линиях природного газа высокого давления.Высокое давление определялось как входное давление от 1,5 фунтов на кв. Дюйм (10,3 кПа) до более 50 фунтов на кв. Дюйм (345 кПа). Кроме того, в более ранних статьях этой серии предлагалось, чтобы в качестве обычных материалов для трубопроводов использовались стальные трубы сортамента 40 или полиэтиленовые трубы (PE). Медь типа K также предлагается в кодах для трубопроводов природного газа низкого давления. Внутренний диаметр каждой из этих труб разный. В настоящее время стандартные таблицы существуют как в Национальном кодексе по топливному газу NFPA 54, так и в Международном кодексе по топливному газу ICC для потока природного газа низкого давления в трубопроводах.

Несколько ссылок использовались для оценки исходного уравнения для сравнения. Все эти тексты указывают на то, что уравнение Дарси-Вейсбаха, по-видимому, является наиболее точным методом определения падения давления. Однако этого метода избегали из-за трудности определения значения «f» (коэффициент трения). Большинство альтернативных уравнений потока газа появились еще до появления современных персональных компьютеров. Вычисление «f» включает итерационный процесс, поскольку квадратный корень из «f» является частью знаменателя в обеих частях уравнения для «f».2 / (2 * g)) (Уравнение 1)

Где: h _L = потеря напора газа в футах (метрах) жидкости — в данном случае природный газ

f = коэффициент трения — безразмерный

L = длина трубы в футах (метрах)

D = внутренний диаметр трубы, те же единицы, что и «L»

V = скорость газа в футах в секунду (метры в секунду)

г = гравитационная постоянная 32.2)

В основе уравнений потока AGA лежит значение « f », которое является функцией числа Рейнольдса. Классическое уравнение для числа Рейнольдса:

Re = ρ V D / μ (Уравнение 2)

Где: ρ = плотность газа

В = скорость газа

D = внутренний диаметр трубы

μ = газодинамическая вязкость — 6. 98311E-06 фунт / фут / сек (0,010392 сантипуаз)

Для облегчения расчетов, когда плотность разбивается (в уравнение закона идеального газа) и скорость (как функция потока и плотности), а затем подставляется в классическое уравнение числа Рейнольдса, следующее уравнение может быть выведено:

Re = 4 Q _st 29 Sg P _st / (μ π D R T _st ) (Уравнение 3)

Где: Q _st = Расход газа при стандартных условиях

29 = молекулярная масса воздуха, 28.9647 фунтов / фунт-моль (28,9647 г / гмоль)

Sg = удельный вес природного газа

P _st = стандартное давление газа — 14,696 фунтов на кв. Дюйм (101,325 кПа)

μ = газодинамическая вязкость — 6,98311E-06 фунт / фут / сек (0,010392 сантипуаз)

π = PI = 3,14159

D = внутренний диаметр трубы

R = Универсальная газовая постоянная, 1545,349 фунтов _f футов / (фунт-моль ° R) [8314. 41 Дж / (кмоль ° К)]

T _st = Стандартная температура газа, 518,67 ° R (288,15 ° K)

(Примечание: число Рейнольдса является «безразмерным», что означает, что все единицы в числителе и знаменателе должны быть отменены. Уравнения 2 и 3 не были скорректированы, чтобы включать единицы. Читателю потребуется использовать его / ее справочный материал, чтобы определить необходимые поправочные коэффициенты).

В газовых трубах встречаются три режима потока: ламинарный поток, частично турбулентный поток и полностью турбулентный поток.0,5 = -2 * log10 (ℇ / (3,7 * D)) (Примечание 2 ниже) (Уравнение 6)

Примечание 1: Раньше значение 2,825 в уравнении 5 было 2,51 и является уравнением Коулбрука-Уайта, 1990 г.

Примечание 2: Полностью турбулентный поток обычно не встречается в трубопроводах для газа низкого давления.

Где: Re = Число Рейнольдса

f = коэффициент трения — безразмерный

ℇ = шероховатость внутреннего диаметра трубы, те же единицы, что и «D»

D = внутренний диаметр трубы

Согласно Коэльо и Пиньо и «Нефтепереработка и переработка природного газа», переход между Частично турбулентный поток и Полностью турбулентный поток происходит там, где результаты двух уравнений пересекаются; используется более высокое значение «f» . Как будет обсуждаться позже, существует также переход между Частично турбулентный поток и Ламинарный поток ; этот переход не имеет точного определения, потому что он происходит между «Re», , равным 2,000 и 4,000. Поскольку Laminar Flow зависит от диаметра трубы, а также скорости, Laminar Flow более распространен в меньших трубах, чем в больших трубах.

Анализируя диаграмму Муди, на которой коэффициент трения «f» сравнивается с числом Рейнольдса «Re» , обнаруживается разрыв между Частично турбулентный и Ламинарный поток .Поскольку меньшие трубы, которые являются предметом данной статьи, имеют отношение «ℇ / D» , равное 0,0001 или меньше, «f» для частично турбулентного потока будет приближаться к «Re» , равному . 4,000 по нижней гладкой трубе. «f» будет примерно равно 0,0413 на этом перекрестке. Значение «f» падает до 0,032 при «Re» , равном 2,000 , и быстро возрастает до 0. 064 по адресу «Ре» — 1,000 . Это привело к тому, что меньшие значения расхода, предсказанные упрощенными уравнениями для длинных и / или малых труб, более чем вдвое превышают фактическую пропускную способность.

Выполняемые процедуры

Чтобы сделать некоторые выводы относительно достоверности каждого из альтернативных уравнений, обсуждаемых ниже, в Excel и Visual Basic была создана программа для вычисления значения « f » до 5 значащих цифр для каждого потока. точку, а затем найдите расход на основе имеющегося перепада давления, используя приведенные выше уравнения (с помощью формулы Дарси).Эти точки сравнивались с ответами, полученными с использованием каждого из альтернативных уравнений и таблиц последовательности операций. После того, как набор результатов был собран для каждого альтернативного уравнения, общий пакет результатов сравнивался с ответами Дарси путем деления альтернативных результатов на ответы Дарси; по одному. Были собраны следующие статистические данные: минимальное отношение, максимальное отношение, среднее отношение и стандартное отклонение.

Сравнения проводились для каждого из следующих параметров: заданное давление на входе, заданное конечное давление, расстояние в футах, диаметр трубы (фактический) и шероховатость внутренней поверхности трубы (если она учтена).

Характеристики природного газа: В тех случаях, когда уравнения допускали ввод, было включено следующее: Удельный вес природного газа = 0,60. Вязкость природного газа = 0,010392 сантипуаз или 6,98E-06 фунт / фут-сек.

Диапазоны давления: Входное давление менее 2,0 фунтов на кв. Дюйм при 0,3 дюйма водяного столба. падение, менее 2,0 фунтов на кв. дюйм при 0,5 дюйма вод. ст. падение, давление на входе менее 2,0 фунтов на кв. дюйм при 3,0 дюйма вод. ст. падение и менее 2,0 фунтов на кв. дюйм при 6,0 дюймов водяного столба. уронить. Для этой статьи давление газа на входе было установлено как 14,79 фунтов на квадратный дюйм (14. 43 фунта на квадратный дюйм на высоте 500 футов и 10 дюймов водяного столба).

Расстояния: от 10 футов (3 метров) до 2000 футов (610 метров) для стальных и медных труб; с шагом, аналогичным NFPA 54 и IFGC. (При частично турбулентном потоке граничный слой между текущим газом и краевой стенкой аналогичен ламинарному потоку и определяется только диаметром. Поскольку в таблицах для стальных труб используется целая группа размеров от 0,622 дюйма (15,80 мм) до 11,938 дюйма. (304,37 мм) необходимость осмотра полиэтиленовой трубы была признана несущественной.Кроме того, для меди была исследована только одна таблица (NFPA 6.2.1 (h); в этой таблице указаны размеры труб до дюйма (DN6)).

Номинальные размеры труб: от 0,5 дюйма (DN15) до 4 дюймов (DN100) или 12 дюймов (DN300) для стали и от дюйма (DN6) до 2 дюймов (DN50) для меди, как установлено в NFPA 54 и IFGC.

Материалы труб: стальная труба Sch 40 и медная трубка типа K.

Используемые уравнения: уравнение NFPA / IFGC, уравнение Мюллера низкого давления и уравнение шпицгласа низкого давления.Значения в таблицах NFPA / IFGC также сравнивались; Здесь следует отметить, что уравнения для газа низкого давления и таблицы в кодах NFPA 54 и IFGC одинаковы. Обратите внимание, что все уравнения были изменены, чтобы обеспечить Q _h (расход в час) как функцию от H ₁ и H ₂ (давления на входе и выходе).

Результаты

Для всех следующих уравнений, «Q _h » — это расход в кубических футах в час, «H ₁ « — давление на входе в дюймах водяного столба.c., «H ₂ » — давление на выходе в дюймах водяного столба, «D» — внутренний диаметр трубы в дюймах, « S _г » — удельный вес, а «L» — длина отрезка трубы в футах. Шероховатость внутренней поверхности трубы была оценена как 0,0018 дюйма для стали (0,046 мм) и 0,00006 дюйма (0,0015 мм) для медных труб. Примечание. Число Рейнольдса было создано для каждого диапазона значений, чтобы читатель мог посмотреть на ту часть диаграммы Муди, где существуют эти потоки.

NFPA / IFGC Уравнение низкого давления (для 1,5 фунтов на кв. Дюйм и ниже):

Q _h = (D * {19,17 * [(H ₁ -H ₂ ) / (Cr * L)] ^0,206 }) ^{(1 / 0,381)} (Уравнение 7)

Где: Cr = 0,6094 для природного газа

Уравнение низкого давления Мюллера:

Q _ч = (2,971 * D ^2,725 ) / S _г ^0.425 * [(H ₁ -H ₂ ) / L)] ^0,575 (Уравнение 8)

Шпицгласс — уравнение низкого давления:

Q _h = (3,350 / Sg ^0,5 ) * [(H ₁ -H ₂ ) / L)] ^0,5 * [D ⁵ / (1 + 3,6 / D + 0,03 * D)] ^0,5 (Уравнение 9)

Таблица 1 [1] : менее 2.Входное давление 0 фунтов на кв. Дюйм (13,8 кПа-изб.) И 0,3 дюйма водяного столба. Падение (75 Па) при использовании стальной трубы Schedule 40 размером от ½ дюйма (DN-15) до 12 дюймов (DN-300). (Результаты по сравнению с Дарси)
Уравнение	Мин. Коэффициент	Максимальное соотношение	Среднее отношение	Std Dev.
Включены данные о ламинарном потоке
NFPA / IFGC LP	0.815	2,869	0,958	0,211
Мюллер LP	0,796	2.456	1,035	0,146
Spitzglass LP	0,597	2.375	0,940	0,177
Таблица NFPA	0,797	2.305	0,947	0,194
Данные о ламинарном потоке не включены
NFPA / IFGC LP	0.815	1,008	0,898	0,051
Мюллер LP	1.000	1,158	1,020	0,025
Spitzglass LP	0,653	1.182	0,924	0,093
Таблица NFPA	0,797	1,003	0,889	0,053
Примечание. Диапазон чисел Рейнольдса: от 3,2E + 02 до 6,9E + 05.

Таблица 2: Для менее 2.Входное давление 0 фунтов на кв. Дюйм (13,8 кПа-изб.) И 0,5 дюйма водяного столба. (124 Па) при использовании стальной трубы Schedule 40 размером от ½ дюйма (DN-15) до 12 дюймов (DN-300). (Результаты по сравнению с Дарси)
Уравнение	Мин. Коэффициент	Максимальное соотношение	Среднее отношение	Std Dev.
Включены данные о ламинарном потоке
NFPA / IFGC LP	0.817	2,338	0,932	0,149
Мюллер LP	0,778	2,037	1,028	0,100
Spitzglass LP	0,597	1.896	0,898	0,133
Таблица NFPA	0,800	1,949	0,922	0,135
Данные о ламинарном потоке не включены
NFPA / IFGC LP	0.817	1,008	0,894	0,052
Мюллер LP	1.000	1.203	1.024	0,032
Spitzglass LP	0,627	1.113	0,891	0,092
Таблица NFPA	0,800	1,003	0,886	0,053
Примечание. Диапазон чисел Рейнольдса: от 4,2E + 02 до 9,1E + 05.

Таблица 3: Для менее 2.Входное давление 0 фунтов на кв. Дюйм (13,8 кПа-изб.) И 3,0 дюйма водяного столба. (746 Па) при использовании стальной трубы Schedule 40 размером от ½ дюйма (DN-15) до 4 дюймов (DN-100). (Результаты по сравнению с Дарси)
Уравнение	Мин. Коэффициент	Максимальное соотношение	Среднее отношение	Std Dev.
Включены данные о ламинарном потоке
NFPA / IFGC LP	0.767	1.086	0,929	0,046
Мюллер LP	0,735	1,213	1,035	0,043
Spitzglass LP	0,556	1.013	0,795	0,096
Таблица NFPA	0,764	1,077	0,923	0,046
Данные о ламинарном потоке не включены
NFPA / IFGC LP	0.848	1,009	0,923	0,038
Мюллер LP	1,012	1,213	1,041	0,031
Spitzglass LP	0,562	1.013	0,798	0,096
Таблица NFPA	0,842	1,002	0,917	0,038
Примечание. Диапазон чисел Рейнольдса: от 1,1E + 03 до 4,1E + 05.

Таблица 4: Для менее 2.Входное давление 0 фунтов на кв. Дюйм (13,8 кПа-изб.) И 6,0 дюйма водяного столба. (14,9 кПа) при использовании стальной трубы Schedule 40 размером от ½ дюйма (DN-15) до 4 дюймов (DN-100). (Результаты по сравнению с Дарси)
Уравнение	Мин. Коэффициент	Максимальное соотношение	Среднее отношение	Std Dev.
Включены данные о ламинарном потоке
NFPA / IFGC LP	0.842	1,061	0,908	0,046
Мюллер LP	0,820	1,280	1,036	0,051
Spitzglass LP	0,551	0.947	0,754	0,086
Таблица NFPA	0,835	1,061	0,902	0,047
Данные о ламинарном потоке не включены
NFPA / IFGC LP	0.842	1,004	0,902	0,038
Мюллер LP	1,005	1,280	1.038	0,050
Spitzglass LP	0,551	0.947	0,754	0,086
Таблица NFPA	0,835	1,001	0,896	0,038
Примечание: Диапазон чисел Рейнольдса: от 1,6E + 03 до 5,9E + 05

Таблица 5: Для менее 2.Входное давление 0 фунтов на кв. Дюйм (13,8 кПа-изб.) И 0,3 дюйма водяного столба. (75 Па) при использовании медных трубок типа K размером от 1/4 дюйма (DN-6) до 2 дюймов (DN-500). (Результаты по сравнению с Дарси)
Уравнение	Мин. Коэффициент	Максимальное соотношение	Среднее отношение	Std Dev.
Включены данные о ламинарном потоке — 164 точки
NFPA / IFGC LP	0.768	2,520	1,093	0,286
Мюллер LP	0,732	2,197	1,062	0,224
Spitzglass LP	0,466	2.200	0,897	0,247
Таблица NFPA	0,757	2,517	1.086	0,285
Данные о ламинарном потоке не включены — только 57 точек
NFPA / IFGC LP	0.878	1,008	0,959	0,032
Мюллер LP	0,999	1.011	1,004	0,004
Spitzglass LP	0,635	1.042	0,846	0,089
Таблица NFPA	0,872	1,002	0,952	0,033
Примечание. Диапазон чисел Рейнольдса: от 1.01E + 02 до 3.64E + 04. Из-за высокой концентрации « Re’s » ниже 4,000 было удалено более 65% данных.По сути, все данные для труб размером от 1/4 до 3/4 дюйма были признаны ошибочными (от 5 до 100%).

Прочие соображения

Как обсуждалось, основной проблемой является преобразование потока из Частично Турбулентный при Re = 4,000 и Ламинарном при Re = 2000 . Поскольку «f» = 0,0413 при Re = 4,000 и « f» = 0,32 при Re = 2,000 , безопасным вариантом было бы удерживать значение « f» равным 0.0413 между Re = 4,000 и Re = 1,549 (где 64 / Re = 0,0413 ). Если зафиксировать «f» между этими значениями числа Рейнольдса, результатом будет консервативное значение для ожидаемого расхода и перепада давления.

Поскольку NFPA, Mueller и Spitzglass, формулы и таблицы NFPA не определяют число Рейнольдса, первое, что нужно сделать, это определить соответствующий критический расход для каждого размера трубы, связанный с числами Рейнольдса 4000 и 1,549 .

Следующая формула приближает критические значения расхода в зависимости от размера трубы:

Q _Cr = 0,03586 * Re _Cr * D (Q _Cr = 3,9977E-05 * Re _Cr * D) (Уравнение 10)

Где: Q _Cr = критический расход, при котором поток преобразуется из частично турбулентного в « неопределенного » и из « неопределенного » в ламинарный — CuFt / час (M ³ / час).

Re _Cr = Критическое число Рейнольдса: 4000 или 1549.

D = внутренний диаметр трубы — дюймы (мм)

При расходах, меньших критических, следующие уравнения будут использоваться для определения пропускной способности трубы в зависимости от диаметра.

Следующая формула приближает расход на основе размера трубы и коэффициента трения «f» , значение 0,0413 . Это уравнение будет использоваться для определения пропускной способности трубопровода, где скорости потока находятся между двумя потоками, Q _cr , где « Re _Cr» значения находятся между 4,000 и 1,549 :

Q _ч = 2380.2 * D ^2,5 * (Δh / L) ^0,5 (Q = 0,000725636 * D ^2,5 * (Δh / L) ^0,5 ) (Уравнение 11)

Где: Q _h = Расход в зависимости от диаметра трубы, конструкции Δh и длины трубы — CuFt / час (M ³ / час).

D = внутренний диаметр трубы — дюймы (мм)

Δh = перепад давления в трубе ( H ₁ — H ₂ ) — дюймы шир.c. (Па)

L = длина отрезка трубы — футы (метры)

Наконец, следующая формула аппроксимирует скорость потока на основе размера трубы и коэффициента трения «f» , равного 64 / Re (коэффициент трения ламинарного потока). Это уравнение будет использоваться для определения пропускной способности трубопровода, где скорость потока ниже потока, где критическое значение « Re _Cr» составляет 1,549 :

Q _h = 101990 * D ⁴ * Δh / L ( Q = 8.50273E-06 * D ⁴ * Δh / L ) (Уравнение 12)

Где: Q _h = Расход в зависимости от диаметра трубы, конструкции Δh и длины трубы — CuFt / час (M ³ / час).

D = внутренний диаметр трубы — дюймы (мм)

Δh = падение давления в трубе ( H ₁ — H ₂ ) — дюймы водяного столба (Па)

L = длина отрезка трубы — футы (метры)

Во всех проведенных вычислениях использовано 0.6 как удельный вес. Это произошло потому, что все таблицы в NFPA 54 и IFGC основаны на удельном весе 0,6 . В Интернете удельный вес природного газа составляет от 0,6 до 0,7 . В Справочнике по сжиганию в Северной Америке (3 ^{-е издание} — 1986 г.) удельный вес природного газа составляет от 0,59 до 0,64. Более высокий удельный вес означает более высокую вязкость, более низкое число Рейнольдса и более высокое значение для « f ». Это означает, что перепад давления будет выше или пропускная способность трубы при определенном падении давления будет ниже.Простой коэффициент мощности для газа составляет (0,65 / 0,60) ^0,5 ; это равняется 1,04 (и приблизительно 1,06 , если рассматривать «f» ). Следовательно, падение давления будет в 1,08 до 1,12 раз для пропускной способности при Sg = 0,65 удельном весе.

(подзаголовок) Выводы

Уравнения и таблицы в NFPA и IFGC дают неутешительные сопоставимые значения по сравнению с использованием уравнения Дарси и формулы Коулбрука-Уайта для «f ».Это в первую очередь связано с тем, что трубы с небольшими размерами, большой длиной и низким перепадом давления имеют режимы потока, которые попадают в диапазон ламинарного потока. Это видно из приведенных выше таблиц, когда данные Laminar Flow исключены из сравнения. Упрощенное уравнение и таблица расчетных данных о пропускной способности на 20–100% выше, чем сопоставимые данные Дарси в диапазонах ламинарного потока. Соотношения объемов для сравнений значительно уменьшаются, особенно при более высоких перепадах давления, когда вероятность ламинарного потока меньше.

Сравнение также значительно улучшается, когда потоки в областях критического перехода и ламинарного потока, где Re <4,000 , исключаются из сравнения.

Выше критической переходной области уравнение Мюллера обеспечивает несколько более высокие скорости потока и меньшие перепады давления, чем может быть на практике (максимальное отношение ~ 1,2). В результате это уравнение не рекомендуется для типичных сантехнических приложений.

Выше критической переходной области расчет NFPA / IFGC, расчет Sptizglass и таблицы NFPA / IFGC предоставляют разумные и более консервативные оценки пропускной способности этих трубопроводов для этих применений.

Однако ниже критических областей все рассмотренные уравнения и таблицы дают завышенные оценки пропускной способности трубопровода. Как указано в разделе «Прочие соображения», рекомендации состоят в том, чтобы сначала определить, при каких критических расходах, где Re = 4,000 и Re = 1,549 встречаются, с помощью уравнения 10. Разумные оценки пропускной способности можно определить с помощью уравнения 11 между двумя критическими расходами и с использованием уравнения 12, когда расходы ниже Re = 1,549 .

Инженеру следует рассмотреть возможность использования удельного веса для природного газа 0,65 , поскольку более высокий удельный вес снизит пропускную способность системы трубопроводов.

Идеальное поведение газа — StatPearls

Введение

Закон идеального газа — это простое уравнение, демонстрирующее взаимосвязь между температурой, давлением и объемом для газов. Эти конкретные отношения вытекают из закона Шарля, закона Бойля и закона Гей-Люссака. Закон Чарльза определяет прямую пропорциональность между объемом и температурой при постоянном давлении, закон Бойля определяет обратную пропорциональность давления и объема при постоянной температуре, а закон Гей-Люссака определяет прямую пропорциональность давления и температуры при постоянном объеме.Вместе они образуют уравнение закона идеального газа: PV = NRT. P — давление, V — объем, N — количество молей газа, R — универсальная газовая постоянная, а T — абсолютная температура.

Универсальная газовая постоянная R — это число, которое удовлетворяет пропорциям зависимости давление-объем-температура. R имеет разные значения и единицы, которые зависят от давления, объема, молей и температуры пользователя. Различные значения R находятся в онлайн-базах данных, или пользователь может использовать анализ размеров для преобразования наблюдаемых единиц давления, объема, молей и температуры в соответствие с известным значением R.Если единицы согласованы, приемлем любой подход. Значение температуры в Законе идеального газа должно быть в абсолютных единицах (Ренкин [градусы R] или Кельвин [K]), чтобы правая часть не была равна нулю, что нарушает соотношение давления-объема-температуры. Преобразование в абсолютные единицы температуры является простым добавлением к температуре по Фаренгейту (F) или Цельсию (C): градусы R = F + 459,67 и K = C + 273,15.

Для того, чтобы газ был «идеальным», есть четыре основных допущения:

1. Частицы газа имеют незначительный объем.

2. Частицы газа одинакового размера и не имеют межмолекулярных сил (притяжения или отталкивания) с другими частицами газа.

3. Частицы газа движутся случайным образом в соответствии с законами движения Ньютона.

4. Частицы газа совершают идеальные упругие столкновения без потери энергии.

На самом деле идеальных газов не бывает. Любая частица газа обладает объемом внутри системы (незначительным, но тем не менее присутствующим), что нарушает первое предположение.Кроме того, частицы газа могут быть разного размера; например, газообразный водород значительно меньше газообразного ксенона. Газы в системе действительно имеют межмолекулярные силы с соседними частицами газа, особенно при низких температурах, когда частицы не движутся быстро и не взаимодействуют друг с другом. Несмотря на то, что частицы газа могут двигаться беспорядочно, они не имеют совершенных упругих столкновений из-за сохранения энергии и импульса внутри системы. [1] [2] [3]

Идеальные газы — это строго теоретическая концепция, но реальные газы могут вести себя идеально при определенных условиях.Системы с очень низким давлением или высокими температурами позволяют оценивать реальные газы как «идеальные». Низкое давление в системе позволяет частицам газа испытывать меньшие межмолекулярные силы с другими частицами газа. Точно так же высокотемпературные системы позволяют частицам газа быстро перемещаться внутри системы и проявлять меньшие межмолекулярные силы друг с другом. Следовательно, для целей расчетов реальные газы можно считать «идеальными» как для систем низкого давления, так и для высокотемпературных.

Закон идеального газа также верен для системы, содержащей несколько идеальных газов; это известно как идеальная газовая смесь. При наличии нескольких идеальных газов в системе предполагается, что эти частицы не имеют никаких межмолекулярных взаимодействий друг с другом. Идеальная газовая смесь делит общее давление системы на парциальные составляющие давления каждой из различных частиц газа. Это позволяет переписать предыдущее уравнение идеального газа: Pi · V = ni · R · T. В этом уравнении Pi — это парциальное давление компонентов i, а ni — моли компонентов i.В условиях низкого давления или высоких температур газовые смеси могут считаться идеальными газовыми смесями для простоты расчета.

Когда системы не работают при низком давлении или высоких температурах, частицы газа могут взаимодействовать друг с другом; эти взаимодействия сильно снижают точность закона идеального газа. Однако существуют и другие модели, такие как уравнение состояния Ван-дер-Ваальса, которые учитывают объем частиц газа и межмолекулярные взаимодействия. Обсуждение, выходящее за рамки закона об идеальном газе, выходит за рамки данной статьи.

Функция

Несмотря на другие более строгие модели для представления газов, закон идеального газа универсален для представления других фаз и смесей. Christensen et al. провели исследование по созданию калибровочных смесей кислорода, изофлурана, энфлурана и галотана. Эти газы обычно используются в анестетиках, которые требуют точных измерений для обеспечения безопасности пациента. В этом исследовании Christensen et al. сравнил использование предположения об идеальном газе с более строгими моделями для определения парциальных давлений каждого из газов.Допущения об идеальном газе имели ошибку 0,03% для калибровочного эксперимента. Это исследование пришло к выводу, что ошибку предположения об идеальном газе можно использовать для настройки калибровки анестетиков, но само отклонение не было значительным для предотвращения использования на пациентах. [4] [5] [6]

Помимо газовых смесей, закон идеального газа может моделировать поведение определенных плазм. В исследовании Oxtoby et al. Исследователи обнаружили, что пылевые частицы плазмы могут быть смоделированы поведением идеального газа.Исследование предполагает, что причина такого сходства связана с низкой степенью сжатия пылевой плазмы, обеспечивающей идеальное поведение газа. Хотя необходимо будет создать более сложные модели, плазменные фазы были точно представлены в соответствии с законом идеального газа.

Идеальные газы также внесли свой вклад в изучение поверхностного натяжения воды. Sega et al. доказал, что вклад идеального газа в поверхностное натяжение воды не тривиален, а весьма ограничен. Sega et al. создали новое выражение, которое лучше отражает вклад идеального газа в поверхностное натяжение.Это может позволить более точное представление границ раздела газ-жидкость в будущем.

Закон идеального газа и его поведение в первую очередь служат первым шагом к получению информации о системе. Доступны более сложные модели для точного описания системы; однако, если точность не является главным соображением, закон идеального газа обеспечивает простоту вычислений, обеспечивая при этом физическое понимание системы. [7] [8]

Проблемы, вызывающие озабоченность

Основная проблема Закона об идеальном газе заключается в том, что он не всегда точен, поскольку истинных идеальных газов не существует.Основные предположения Закона об идеальном газе являются теоретическими и не учитывают многие аспекты реальных газов. Например, закон идеального газа не учитывает химические реакции, происходящие в газовой фазе, которые могут изменить давление, объем или температуру системы. Это серьезная проблема, потому что давление может быстро возрасти в газовых реакциях и быстро стать угрозой безопасности. Другие соотношения, такие как уравнение состояния Ван-дер-Ваальса, более точны при моделировании реальных газовых систем.

Клиническая значимость

Закон идеального газа представляет собой простой расчет для определения физических свойств данной системы и служит в качестве исходного расчета. Как было исследовано Кристенсеном и др., Закон идеального газа можно использовать для калибровки смесей анестетиков с номинальной погрешностью. На большой высоте закон идеального газа будет более точным для контроля давления потока газа в пациента, чем на уровне моря. При значительных колебаниях температуры необходимо отрегулировать давление, необходимое для доставки кислорода пациенту; Закон идеального газа можно использовать в качестве приближения.В то время как более сложные вычисления обеспечивают в целом большую точность, закон идеального газа может развить интуицию врача при работе с реальными газами.

Улучшение результатов команды здравоохранения

Все члены межпрофессиональной группы здравоохранения, будь то клиницисты, медсестры, специалисты по анестезии или медсестры по анестезии, должны быть знакомы с Законом об идеальных газах и его применением в медицине. Простота использования формулы и ее применения может предотвратить врачебные ошибки и оптимизировать уход за пациентом в определенных ситуациях (например,g., анестезия), где это применимо. [Уровень 5]

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie.Вам необходимо сбросить настройки вашего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie.Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в cookie-файлах может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

(PDF) Моделирование и анализ газовых сетей низкого давления с децентрализованным впрыском топлива

M. Abeysekera et al. / Энергетические процедуры 61 (2014) 402 — 406

403

2. Взаимозаменяемость газа

Ключевые требования к качеству газа, которые должны соблюдаться в Великобритании g

в качестве магистрального, указаны в Приложении 3

Газовая безопасность (Управление ) Положение

[4]. Требования к качеству газа указаны в рамках требований

, требований

как для целостности трубопроводов, так и для горения.Это исследование

сосредоточено на предоставлении тепловой энергии

для аспектов сжигания газа

. Если газовые приборы могут удовлетворительно работать с разными газами

w

без существенного изменения их безопасности, эффективности и работоспособности

, то газы взаимозаменяемы [5].

T

Индекс Воббе — это ключевой параметр

, используемый для сравнения взаимозаменяемости смесей разнородных газов.Это

по умолчанию

, обозначаемое как

Индекс Воббе (WI) = / GCV SG

(1)

, где GCV обозначает высшую теплотворную способность и удельную плотность SG газовой смеси. «Индекс Воббе»

выражается в

тех же единицах, что и высшая теплотворная способность (мегаджули на стандартный кубический метр).

Th

e WI

для поставок природного газа в Великобритании поддерживается в пределах 47,2–51 МДж / м

3

, как указано в правилах управления безопасностью Gas

[4].

Если два топлива имеют одинаковые индексы Воббе, то для данного давления и настройки клапана тепловая энергия

в

положит

также будет идентична. Однако важно отметить, что одного только поддержания давления и Wobbe

в

dex недостаточно для обеспечения удовлетворительного сгорания. Другие факторы, такие как скорость пламени

и температура пламени, следует рассматривать в индивидуальном порядке.

3.Метод

Метод определяет установившийся рабочий параметр

метров газовой сети с

впрысками альтернативного топлива в распределенных

точках. Устойчивое состояние — это снимок сети, где параметры

, характеризующие поток газа

, не зависят от времени.

Структура модели показана на рисунке 1.

Она состоит из двух частей

‚

Модель газового хаба — модель для указания местоположения и типа o

f альтернативный газ для закачки, и

‚

Модуль анализа газовых сетей — алгоритм стационарного анализа

ysis газовых сетей

.

Топология газовой сети, параметры трубопровода и требования к энергии

указываются в качестве входных данных для «модуля анализа сети gas

». Местоположение и тип альтернативного газа, который будет закачиваться в сеть, —

, указанные в качестве входных данных для «модели газового хаба». Количество закачиваемого альтернативного газа указывается либо как доля

от основного потока газа в точке впрыска, либо как отрицательная потребность в энергии. «Модель газового хаба

» рассчитывает состав газовой смеси в точке закачки, а «модуль анализа газовой сети

» выполняет анализ сети в установившемся режиме.

Из-за различий в составе газа, которое может происходить при распределенной закачке

, алгоритм был разработан для удовлетворения потребности в энергии в каждом узле потребления, в отличие от требований объема газа, используемых

в обычном анализе

[6] . Набор начальных приближений для узлового давления итеративно корректируется.

Рисунок 1: а) Структура модели б) Модель газового хаба

Природный газ — Размер трубы низкого давления

Приведенные ниже таблицы можно использовать для определения размеров трубы для природного газа.

Стальная труба — спецификация 40

Внутренний

Вместимость трубы (MBH ≈ CFH)
Размер трубы (дюйм)		Длина трубы (фут)
Номинальный диаметр	10	20	40	80	150	300
1/2	0,622	120	85	60
3/4	0.824	272	192	136	96	70	50
1	1.049	547	387	273		1 1/4	1,380	1200	849	600	424	310	219
1 1/2	1,610	1860	1316 9354		340
2	2.067	3759	2658	1880	1330	971	686
2 1/2	2.469	6169	4362 21354
3	3,068	11225	7938	5613	3969	2898	2049
4	4,026	23474				4,026	23479
5	5.047	42945	30367	21473	15183	11088	7841
6	6.065	69671		49265 34354	69671	49265 34354		7,981	141832	100290	70916	50145	36621	25895

• коэффициент давления менее 1 1/25 — эквивалентная длина трубы в таблице выше = длина трубы + 50%
• падение давления 0,5 дюйма водяного столба
• удельный вес природного газа 0,6
• Один MBH эквивалентен 1000 BTU в час (0,29 кВт = 0,29 кДж / с)
  
• Энергосодержание в природном газе 1000 БТЕ / фут ³ (37,26 МДж / м ³ )
• стальные трубы, график 40

Для природного газа газа номинальное значение БТЕ / фут ³ варьируется от 900 до 1100 БТЕ / фут ³ .Обычно принято устанавливать

• 1 кубический фут (фут ³ , CF) = приблизительно 1000 BTU
• 1 CFH = 1 MBH (MBH — это тысячи BTU в час)
  

Связанные Мобильные приложения из Engineering ToolBox

— бесплатные приложения для автономного использования на мобильных устройствах.

Медная трубка — тип K

3/8

Вместимость трубы (MBH ≈ CFH)
Размер трубы (дюйм)			Длина трубы (фут)
Номинальный	Внешний диаметр 9198 02	10	20	40	80
1/4	3/8	0.305	15	10	7	5
3/8	1/2	0,402	33	24	17	12	1/2 / 8	0,527	74	52	37	26
5/8	3/4	0,652	138	97	69		4	7/8	0.745	203	143	101	72
1	1 1/8	0,995	469	332	235	166
235	166	1,245	894	632	447	316

• Давление меньше 1 1/2 фунта / кв.5 — эквивалентная длина трубы в таблице выше = длина трубы + 50%
• падение давления 0,5 дюйма водяного столба
• удельный вес природного газа 0,6
• энергосодержание в природном газе 1000 БТЕ / фут ³ (37,26 МДж / м ³ )
• Один MBH эквивалентен 1000 БТЕ в час
• медная трубка типа K

Медная трубка — тип L

Пропускная способность / 8 1 3/8

труб ( MBH ≈ CFH)
Размер трубы (дюйм)			Длина трубы (фут)
Номинальный	Внешний диаметр	Внутренний диаметр	10	20
1/4	3/8	0.315	16	11	8	6
3/8	1/2	0,430	41	29	20	14		1/2
0,545	81	58	41	29
5/8	3/4	0,666	146	103	73
4	7/8	0.785	236	167	118	84
1	1 1/8	1.025	511	362	256	181	1,265	936	662	468	331

• Давление меньше 1 1/2 фунта / кв.5 — эквивалентная длина трубы в таблице выше = длина трубы + 50%
• падение давления 0,5 дюйма водяного столба
• удельный вес природного газа 0,6
• энергосодержание в природном газе 1000 БТЕ / фут ³ (37,26 МДж / м ³ )
• Один MBH эквивалентен 1000 БТЕ в час
• медные трубки типа L

• 1 БТЕ / ч = 0,293 W
  фунт = 0.4536 кг
• 1 фут = 0,3048 м
• 1 в воде = 248,8 Н / м ² (Па) = 0,0361 фунт / дюйм ² (фунт / кв. Дюйм) = 25,4 кг / м ² = 0,0739 дюйма ртутного столба
• 1 фунт / дюйм (фунт / дюйм ² ) = 6 894,8 Па (Н / м ² )

9,6 Неидеальное поведение газа — Химия

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Опишите физические факторы, которые приводят к отклонениям от поведения идеального газа
• Объясните, как эти факторы представлены в уравнении Ван-дер-Ваальса.
• Определите сжимаемость (Z) и опишите, как ее изменение с давлением отражает неидеальное поведение.
• Количественно оценить неидеальное поведение путем сравнения расчетов свойств газа с использованием закона идеального газа и уравнения Ван-дер-Ваальса

До сих пор закон идеального газа, PV = nRT , применялся к множеству различных типов задач, начиная от стехиометрии реакции и задач эмпирических и молекулярных формул до определения плотности и молярной массы газа.Однако, как упоминалось в предыдущих модулях этой главы, поведение газа часто неидеально, а это означает, что наблюдаемые отношения между его давлением, объемом и температурой не точно описываются газовыми законами. В этом разделе рассматриваются причины этих отклонений от поведения идеального газа.

Одним из способов оценки точности PV = nRT является сравнение фактического объема 1 моля газа (его молярный объем V _м ) с молярным объемом идеального газа при том же температура и давление.Это отношение называется коэффициентом сжимаемости (Z) с:

[латекс] \ text {Z} = \ frac {\ text {молярный объем газа при одном и том же} \; T \; \ text {and} \; P} {\ text {при этом молярный объем идеального газа} \ ; T \; \ text {and} \; P} = (\ frac {PV_m} {RT}) _ {\ text {измерено}} [/ latex]

Таким образом, идеальное поведение газа обозначается, когда это отношение равно 1, а любое отклонение от 1 указывает на неидеальное поведение. На рисунке 1 показаны графики Z в большом диапазоне давлений для нескольких обычных газов.

Рис. 1. График зависимости коэффициента сжимаемости (Z) от давления показывает, что газы могут демонстрировать значительные отклонения от поведения, предсказываемого законом идеального газа.

Как видно из рисунка 1, закон идеального газа плохо описывает поведение газа при относительно высоких давлениях. Чтобы определить, почему это так, рассмотрите различия между свойствами реального газа и тем, что ожидается от гипотетического идеального газа.

Частицы гипотетического идеального газа не имеют значительного объема и не притягиваются и не отталкиваются друг от друга.В общем, реальные газы приближаются к такому поведению при относительно низких давлениях и высоких температурах. Однако при высоких давлениях молекулы газа сжимаются ближе друг к другу, и количество пустого пространства между молекулами уменьшается. При этих более высоких давлениях объем самих молекул газа становится заметным по сравнению с общим объемом, занимаемым газом (рис. 2). Следовательно, газ становится менее сжимаемым при таких высоких давлениях, и хотя его объем продолжает уменьшаться с увеличением давления, это уменьшение не равно пропорционально , как предсказывается законом Бойля.

Рис. 2. Повышение давления газа увеличивает долю его объема, занимаемую молекулами газа, и делает газ менее сжимаемым.

При относительно низких давлениях молекулы газа практически не притягиваются друг к другу, потому что они (в среднем) так далеко друг от друга и ведут себя почти как частицы идеального газа. Однако при более высоких давлениях сила притяжения также перестает быть незначительной. Эта сила притягивает молекулы немного ближе друг к другу, немного уменьшая давление (если объем постоянный) или уменьшая объем (при постоянном давлении) (рис. 3).Это изменение более выражено при низких температурах, потому что молекулы имеют более низкий KE по сравнению с силами притяжения, и поэтому они менее эффективны в преодолении этого притяжения после столкновения друг с другом.

Рис. 3. (a) Притяжения между молекулами газа служат для уменьшения объема газа при постоянном давлении по сравнению с идеальным газом, молекулы которого не испытывают сил притяжения. (b) Эти силы притяжения уменьшат силу столкновений между молекулами и стенками контейнера, тем самым уменьшив оказываемое давление по сравнению с идеальным газом.

Существует несколько различных уравнений, которые лучше описывают поведение газа, чем закон идеального газа. Первый и самый простой из них был разработан голландским ученым Йоханнесом ван дер Ваальсом в 1879 году. Уравнение Ван-дер-Ваальса улучшает закон идеального газа, добавляя два члена: один для учета объема молекул газа и другой для сил притяжения между ними.

Константа a соответствует силе притяжения между молекулами определенного газа, а константа b соответствует размеру молекул определенного газа.2} [/ latex], а «поправка» к объему — nb . Обратите внимание, что когда V относительно велико, а n относительно мало, оба этих поправочных члена становятся незначительными, и уравнение Ван-дер-Ваальса сводится к закону идеального газа, PV = nRT . Такое состояние соответствует газу, в котором относительно небольшое количество молекул занимает относительно большой объем, то есть газу при относительно низком давлении. Экспериментальные значения констант Ван-дер-Ваальса некоторых распространенных газов приведены в таблице 3.

Газ	a (L 2 атм / моль 2 )	b (л / моль)
N 2	1,39	0,0391
О 2	1,36	0,0318
CO 2	3,59	0,0427
H 2 O	5,46	0.0305
He	0,0342	0,0237
CCl 4	20,4	0,1383
Таблица 3. Значения констант Ван-дер-Ваальса для некоторых распространенных газов

При низких давлениях поправка на межмолекулярное притяжение, a , более важна, чем поправка на молекулярный объем, b . При высоких давлениях и малых объемах поправка на объем молекул становится важной, потому что сами молекулы несжимаемы и составляют значительную часть от общего объема.При некотором промежуточном давлении две поправки оказывают противоположное влияние, и газ, кажется, следует соотношению, заданному формулой PV = nRT в небольшом диапазоне давлений. Такое поведение отражается в «провалах» на некоторых кривых сжимаемости, показанных на рисунке 1. Сила притяжения между молекулами изначально делает газ более сжимаемым, чем идеальный газ, по мере увеличения давления (Z уменьшается с увеличением P ). При очень высоких давлениях газ становится менее сжимаемым (Z увеличивается с P ), поскольку молекулы газа начинают занимать все более значительную долю от общего объема газа.

Строго говоря, уравнение идеального газа хорошо работает, когда межмолекулярное притяжение между молекулами газа пренебрежимо мало, а сами молекулы газа не занимают заметной части всего объема. Этим критериям удовлетворяются условия низкого давления и высокой температуры. Говорят, что в таких условиях газ ведет себя идеально, а отклонения от газовых законов достаточно малы, чтобы ими можно было пренебречь — однако очень часто это не так.

Пример 1

Сравнение закона идеального газа и уравнения Ван-дер-Ваальса
Колба объемом 4,25 л содержит 3,46 моль CO ₂ при 229 ° C. Рассчитайте давление этого образца CO ₂ :

(а) из закона идеального газа

(б) из уравнения Ван-дер-Ваальса

(c) Объясните причину (ы) разницы.

Решение
(a) Из закона идеального газа:

[латекс] P = \ frac {nRT} {V} = \ frac {3.2} [/ латекс]

Это окончательно дает P = 32,4 атм.

(c) Это не очень отличается от значения из закона идеального газа, потому что давление не очень высокое, а температура не очень низкая. Значение несколько отличается, потому что молекулы CO ₂ действительно имеют некоторый объем и притяжение между молекулами, а закон идеального газа предполагает, что они не имеют объема или притяжения.

Проверьте свое обучение
Колба на 560 мл содержит 21 штуку.3 г N ₂ при 145 ° C. Рассчитайте давление N ₂ :

(а) из закона идеального газа

(б) из уравнения Ван-дер-Ваальса

(c) Объясните причину (ы) разницы.

Ответ:

(а) 46,562 атм; б) 46,594 атм; (c) Уравнение Ван-дер-Ваальса учитывает объем самих молекул газа, а также межмолекулярное притяжение.

Молекулы газа обладают конечным объемом и испытывают силы притяжения друг к другу.Следовательно, поведение газа не обязательно хорошо описывается законом идеального газа. В условиях низкого давления и высокой температуры этими факторами можно пренебречь, уравнение идеального газа является точным описанием поведения газа, и говорят, что газ демонстрирует идеальное поведение. Однако при более низких температурах и более высоких давлениях требуются поправки на молекулярный объем и молекулярное притяжение, чтобы учесть конечный размер молекулы и силы притяжения. Уравнение Ван-дер-Ваальса — это модифицированная версия закона идеального газа, которую можно использовать для объяснения неидеального поведения газов в этих условиях.2}) \ times (V — nb) = nRT [/ latex]

Химия: Упражнения к концу главы

1. Далее следуют графики, показывающие поведение нескольких различных газов. Поведение какого из этих газов существенно отличается от поведения идеальных газов?
   
2. Объясните, почему график PV для CO ₂ отличается от графика для идеального газа.
   
3. При каких из следующих наборов условий реальный газ ведет себя больше всего как идеальный газ и при каких условиях ожидается, что реальный газ будет отклоняться от идеального? Объяснять.

   (а) высокое давление, малый объем

   (б) высокая температура, низкое давление

   (в) низкая температура, высокое давление

4. Опишите факторы, ответственные за отклонение поведения реальных газов от поведения идеального газа.
5. Для какого из следующих газов поправка на молекулярный объем должна быть наибольшей:

   CO, CO ₂ , H ₂ , He, NH ₃ , SF ₆ ?

6. Колба на 0,245 л содержит 0.467 моль CO ₂ при 159 ° C. Рассчитайте давление:

   (a) с использованием закона идеального газа

   (b) с использованием уравнения Ван-дер-Ваальса

   (c) Объясните причину разницы.

   (d) Определите, какая поправка (для P или V) является доминирующей и почему.

7. Ответьте на следующие вопросы:

   (a) Если бы XX вел себя как идеальный газ, как бы выглядел его график зависимости Z от P?

   (b) На протяжении большей части этой главы мы проводили расчеты, считая газы идеальными.Было ли это оправдано?

   (c) Как объем молекул газа влияет на Z? При каких условиях этот эффект невелик? Когда он большой? Объясните, используя соответствующую схему.

   (d) Как межмолекулярное притяжение влияет на значение Z? При каких условиях этот эффект невелик? Когда он большой? Объясните, используя соответствующую схему.

   (e) В целом, при каких температурных условиях вы ожидаете, что Z будет иметь наибольшие отклонения от Z для идеального газа?

Глоссарий

Коэффициент сжимаемости (Z)

отношение экспериментально измеренного молярного объема газа к его молярному объему, вычисленное по уравнению идеального газа

уравнение Ван-дер-Ваальса

модифицированная версия уравнения идеального газа, содержащая дополнительные члены для учета неидеального поведения газа

Решения

1.Газы C, E и F

3. Поведение газа наиболее похоже на поведение идеального газа при условиях, указанных в (b). Молекулы имеют высокие скорости и перемещаются на большие расстояния между столкновениями; у них также более короткое время контакта, и взаимодействия менее вероятны. Отклонения возникают при условиях, описанных в (a) и (c). В условиях (а) некоторые газы могут сжижаться. В условиях (c) большинство газов сжижается.

5. SF ₆

7. (a) Прямая горизонтальная линия в точке 1.0; (b) Когда реальные газы находятся при низких давлениях и высоких температурах, они ведут себя достаточно близко к идеальным газам, что их можно аппроксимировать как таковые, однако в некоторых случаях мы видим, что при высоком давлении и температуре приближение идеального газа нарушается и значительно отличается от давления, рассчитанного по уравнению идеального газа (c) Чем больше сжимаемость, тем больше значение имеет объем. При низких давлениях поправочный коэффициент для межмолекулярного притяжения более значителен, и влияние объема молекул газа на Z будет небольшим снижением сжимаемости.При более высоких давлениях влияние объема самих молекул газа на Z увеличит сжимаемость (см. Рисунок 1). (D) И снова при низких давлениях влияние межмолекулярного притяжения на Z будет более важным, чем поправочный коэффициент для объем самих молекул газа, хотя, возможно, все еще небольшой. При более высоких давлениях и низких температурах эффект межмолекулярного притяжения будет больше. См. Рисунок 1. (e) низкие температуры

основных проектных параметров для бездымного сжигания газа низкого давления | SPE Health, Safety, Security, Environment,

Abstract

Непрерывный факел с воздушным наддувом на QIT (Qua Iboe Terminal), Mobil Proroduction Nigeria, сжигает высокомолекулярный газ низкого давления.Увеличение объемов добычи на терминале привело к увеличению расхода газа в факельную систему, превышающему первоначальный проектный проект. Факельное оборудование было модернизировано и модифицировано с учетом основных проектных параметров бездымных факелов. Модернизированные установки были успешно перезапущены и нормально функционировали с более высокой интенсивностью факельного сжигания.

Введение

Пневматическая система непрерывного факельного сжигания на терминале Qua Iboe (QIT), Mobil Proroduction Nigeria, была установлена ​​в 1994 году для обработки примерно 18 миллионов стандартных кубических футов в день (MMSCFD) попутного газа от 300 тысяч баррелей в день. (TBD) добыча сырой нефти.Этот газ собирается при очень низком давлении, в основном из сепараторов, работающих при давлении 0,3 фунта на квадратный дюйм (фунт / кв. Дюйм).

Увеличение объемов добычи сырой нефти (до 600 TBD) и соответствующее увеличение объемов факельного газа до более чем 40 MMSCFD привело к необходимости увеличения мощности факельной системы для поддержания эффективности сгорания и предотвращения недопустимых уровней курения. Был инициирован проект по оценке эффективности существующего факела, выявлению проблем, которые могут вызвать курение при нормальной работе с более высокой интенсивностью, а также по увеличению мощности системы.В результате были внесены следующие улучшения:

• Установлены два дополнительных факельных наконечника (всего пять). Площадь наконечников для воздушного потока была увеличена, чтобы уменьшить падение давления на наконечниках факелов.

• Были установлены два новых воздуховода с внешним диаметром 72 дюйма (OD). Первоначальный квадратный воздуховод 5 футов был оставлен на месте и остается в эксплуатации.

• Установлен один дополнительный вентилятор. Конфигурация воздуховода была изменена таким образом, чтобы каждый вентилятор работал в своем собственном воздуховоде.

• Размер основной камеры статического давления был увеличен до 8 футов × 8 футов x 64 футов. Крепление основания камеры было улучшено, чтобы учесть тепловое расширение и сжатие.

• Новые воздуховоды были засыпаны одним футом песка и заполнителями для защиты от теплового излучения.

В следующих разделах описываются основные проектные параметры, которые учитывались при проектировании и расширении факела с воздушным наддувом QIT.

Основные проектные параметры

Сжигание газа низкого давления на факеле.