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中图分类号:TE-9文献标识码:A文章编号:1671-7597(2010)0420136-01
在居民的生产和生活中,可燃气体的使用是不可缺少的组成部分,在一定程度上能够满足人们未来生活的发展需要。但作为一种可燃性气体,其本身具有一定的危险性,特别是一些汽化的产生,不仅容易造成泄露,还容易造成安全事故。在实践操作管理中,采用合理科学的方法防止气化的产生,具有一定的现实意义,有利于满足城乡居民的生产生活需要。
1 可燃气体自然气化理解
可燃气体自然气化是指容器中,液态的液化石油气依靠自身显热和吸收外界环境热量而气化的过程。在容器尚未导出气体时,液化石油气的压力为液温与气温同温时的饱和蒸气压P0。开始从容器导出气体后,压力下降,相对应的液体温度也同时下降。
2 可燃气体自然气化能力计算公式
在以t0为最低允许液温时,S时间内容器的气化量为:G=G1+G2+G3。式中的参数分别指:G-S时间内总气化量(Kg);G1-S时间内依靠自身显热的气化量(Kg);G2-S时间内原有气体向外导出量(Kg);G3-S时间内依靠传热的气化量(Kg)。
3 影响可燃气体自然气化能力的因素
3.1 液量
没有液量就没有气化而言。如果钢瓶用到不能满足用户需要时的液量(即剩液量)过多,会给换瓶带来困难,换瓶次数会因此增加。剩液量少,则湿表面积减少,传热气化年度也相减少;导致设计气瓶总数增多。我们认为,设有气体自动切换装置时的剩液量为充装量的50%,设时为30%。
3.2 组分
液化石油气为烃类的混合物,成分以丙烷、丁烷为主,组分比例由4:1-1:2不等。由于这样大的变化,计算时只能根据当地所供应液化石油气的组分取近似值,这就给计算结果带来一定的偏差。而在气化过程中,沸点低、蒸汽压高的组分气化能力大,因此,在气液量不断减少的同时其组分也随着气化过程发生变化。也就是说,随着液量的减少,丙烷的比例越来越小,丁烷的比例越来越大,气化能力也就越来越小。同时液化石油气的比热、气化浴热、沸点、密度热恒等性质也起较大的变化。由这种变化对气化能力计算结果的影响是绝不能忽视的。而剩液量中的组分及其性质在设计中的变化是很难确定的。
3.3 环境温度
根据居民瓶装液化气的使用标准要求,环境温度在理论上应当是30-50年本地区的历史最低温度。但是,瓶组自然气化只是作为过渡气源的方式,没有必要按此框框来设定,而应当根据本地区的气温情况和供气情况,适当调整。
设计压力就是气化的最低压力。正在气化中的液温随压力变化,压力越低,液温也越低,温差就会增大。从式(4)中可看出传热气化量与温差成正比的。我们认为,设计的最低压力就是调压器的进口压力Ps,一级调压系统0.17mPa(绝),二级调压系统为0.20mPa。
最低液温就是液化石油气达到最低设计压力时的液体温度。此温度虽然可以根据相平衡的图表来计算(如《燃气输配》、《燃气规划》中的相关图表),但由于最低压力过小,计算所得到结果往往在一个较大的范围。加上液化石油气组分的偏差,剩液量中组分及性质的变化,常常会导致与实际情况不相符的结论。
3.4 总传热系数
钢瓶自然气化的传热过程主要包括液化石油气自身沸腾的对流换热,液化石油气与钢瓶内壁换热,通过壁厚、漆层的导热,外壁面与空气的传热等。因此总传系数与环境温度、液化石油组分、沸点、热容、比热、导出气量,与钢瓶的壁厚、漆厚及环境气温、空气流动情况等等因素有较大关系。由于这些因素的多变性,要从理论上用传热学原理计算出总传热系数确是很艰难的。
既然通过计算的方法得不出结果,那么就应当由众多实验中取得。对于一般工程技术人员,受到众多条件的限制,要完成这些实验取得数据,就有很大的困难。并且,国内也没有这方面的详细数据。在一些专业资料中,所给的值都是较大的一个范围,并相差很远。如《燃气输配》中认为,在地上容器可取K=41～62KJ/m2.S.K,对于地下容器可取K=10-20KJ/m2.S.K;《燃气工程手册》则认为,对地上50Kg钢瓶,在无风状态可取K=7～8.2w/m2℃,在空气少许流动时可取11～17.5w/m2.℃当气化过程中由于液温使容器外表面结露或结冰时,K值为正常情况的三分之一,对地下容器可取3～6w/m2℃。单位换算后,两者相差数百倍。这种差别使设计人员无所适从。
在利用公式计算单瓶的自然气化能力时,由于众多因素的影响,设计用的数据很难取定,给计算带来重重阻力。所以在一般的设计计算中,这种计算方法很难达到目的。针对上述要求,笔者以为,在进行计算瓶装液化气自然气化时,应该通盘考虑以上几方面。
总之,可燃气体的自然气化集中供气作为过渡性的供应气源是解决高层建筑使用燃气、小范围区域管道供气,最终实现管网供应的有效途径。从某种意义上说,利用自然气化,一方面,能够减少其经济成本,便于提高生产效率;另一方面,能够提高可燃气体的集中供应使用量,满足居民的生产生活需要。
参考文献:
[1]姜正侯,煤气工程技术手册[M].同济大学出版社,2001年8月,第2版.
[2]哈尔滨建筑工程学院,燃气输配[M].中国建筑工业出版社,2000年7月,第2版.
[3]城市煤气协会,燃气设计标准汇编[M].中国建筑工业出版社,2001年5月,第1版.
在居民的生产和生活中,可燃气体的使用是不可缺少的组成部分,在一定程度上能够满足人们未来生活的发展需要。但作为一种可燃性气体,其本身具有一定的危险性,特别是一些汽化的产生,不仅容易造成泄露,还容易造成安全事故。在实践操作管理中,采用合理科学的方法防止气化的产生,具有一定的现实意义,有利于满足城乡居民的生产生活需要。
1 可燃气体自然气化理解
可燃气体自然气化是指容器中,液态的液化石油气依靠自身显热和吸收外界环境热量而气化的过程。在容器尚未导出气体时,液化石油气的压力为液温与气温同温时的饱和蒸气压P0。开始从容器导出气体后,压力下降,相对应的液体温度也同时下降。
2 可燃气体自然气化能力计算公式
在以t0为最低允许液温时,S时间内容器的气化量为:G=G1+G2+G3。式中的参数分别指:G-S时间内总气化量(Kg);G1-S时间内依靠自身显热的气化量(Kg);G2-S时间内原有气体向外导出量(Kg);G3-S时间内依靠传热的气化量(Kg)。
3 影响可燃气体自然气化能力的因素
3.1 液量
没有液量就没有气化而言。如果钢瓶用到不能满足用户需要时的液量(即剩液量)过多,会给换瓶带来困难,换瓶次数会因此增加。剩液量少,则湿表面积减少,传热气化年度也相减少;导致设计气瓶总数增多。我们认为,设有气体自动切换装置时的剩液量为充装量的50%,设时为30%。
3.2 组分
液化石油气为烃类的混合物,成分以丙烷、丁烷为主,组分比例由4:1-1:2不等。由于这样大的变化,计算时只能根据当地所供应液化石油气的组分取近似值,这就给计算结果带来一定的偏差。而在气化过程中,沸点低、蒸汽压高的组分气化能力大,因此,在气液量不断减少的同时其组分也随着气化过程发生变化。也就是说,随着液量的减少,丙烷的比例越来越小,丁烷的比例越来越大,气化能力也就越来越小。同时液化石油气的比热、气化浴热、沸点、密度热恒等性质也起较大的变化。由这种变化对气化能力计算结果的影响是绝不能忽视的。而剩液量中的组分及其性质在设计中的变化是很难确定的。
3.3 环境温度
根据居民瓶装液化气的使用标准要求,环境温度在理论上应当是30-50年本地区的历史最低温度。但是,瓶组自然气化只是作为过渡气源的方式,没有必要按此框框来设定,而应当根据本地区的气温情况和供气情况,适当调整。
设计压力就是气化的最低压力。正在气化中的液温随压力变化,压力越低,液温也越低,温差就会增大。从式(4)中可看出传热气化量与温差成正比的。我们认为,设计的最低压力就是调压器的进口压力Ps,一级调压系统0.17mPa(绝),二级调压系统为0.20mPa。
最低液温就是液化石油气达到最低设计压力时的液体温度。此温度虽然可以根据相平衡的图表来计算(如《燃气输配》、《燃气规划》中的相关图表),但由于最低压力过小,计算所得到结果往往在一个较大的范围。加上液化石油气组分的偏差,剩液量中组分及性质的变化,常常会导致与实际情况不相符的结论。
3.4 总传热系数
钢瓶自然气化的传热过程主要包括液化石油气自身沸腾的对流换热,液化石油气与钢瓶内壁换热,通过壁厚、漆层的导热,外壁面与空气的传热等。因此总传系数与环境温度、液化石油组分、沸点、热容、比热、导出气量,与钢瓶的壁厚、漆厚及环境气温、空气流动情况等等因素有较大关系。由于这些因素的多变性,要从理论上用传热学原理计算出总传热系数确是很艰难的。
既然通过计算的方法得不出结果,那么就应当由众多实验中取得。对于一般工程技术人员,受到众多条件的限制,要完成这些实验取得数据,就有很大的困难。并且,国内也没有这方面的详细数据。在一些专业资料中,所给的值都是较大的一个范围,并相差很远。如《燃气输配》中认为,在地上容器可取K=41～62KJ/m2.S.K,对于地下容器可取K=10-20KJ/m2.S.K;《燃气工程手册》则认为,对地上50Kg钢瓶,在无风状态可取K=7～8.2w/m2℃,在空气少许流动时可取11～17.5w/m2.℃当气化过程中由于液温使容器外表面结露或结冰时,K值为正常情况的三分之一,对地下容器可取3～6w/m2℃。单位换算后,两者相差数百倍。这种差别使设计人员无所适从。
在利用公式计算单瓶的自然气化能力时,由于众多因素的影响,设计用的数据很难取定,给计算带来重重阻力。所以在一般的设计计算中,这种计算方法很难达到目的。针对上述要求,笔者以为,在进行计算瓶装液化气自然气化时,应该通盘考虑以上几方面。
总之,可燃气体的自然气化集中供气作为过渡性的供应气源是解决高层建筑使用燃气、小范围区域管道供气,最终实现管网供应的有效途径。从某种意义上说,利用自然气化,一方面,能够减少其经济成本,便于提高生产效率;另一方面,能够提高可燃气体的集中供应使用量,满足居民的生产生活需要。
参考文献:
[1]姜正侯,煤气工程技术手册[M].同济大学出版社,2001年8月,第2版.
[2]哈尔滨建筑工程学院,燃气输配[M].中国建筑工业出版社,2000年7月,第2版.
[3]城市煤气协会,燃气设计标准汇编[M].中国建筑工业出版社,2001年5月,第1版.