Хранение жидких газов

Чтобы сохранить воздух в жидком состоянии, надо воспре­пятствовать его теплообмену с окружающей средой. С этой целью жидкий воздух (и другие жидкие газы) помещают в особые сосуды, называемые сосудами Дьюара. Сосуд Дьюара устроен так же, как и обычный термос. Он имеет двойные стеклянные стенки, из пространства между которыми выкачан воздух (рис. 6.). Это уменьшает теплопроводность сосуда. Внутреннюю стенку делают блестящей (посеребрен­ной) для уменьшения нагревания излу­чением. У сосудов Дьюара узкое гор­лышко, при хранении в них сжижен­ных газов их оставляют открытыми, чтобы содержащийся в сосуде газ имел возможность постепенно испаряться. Благодаря затрате теплоты на испаре­ние сжиженный газ остается все время холодным. В хорошем сосуде Дьюара жидкий воздух сохраняется в течение нескольких недель.

рис.6

Применение. Применение в быту

Будучи универсальние твердого и жидкого топлива, сжиженный газ во многих отношениях является идеальным видом коммунально-бытового топлива, которое делает потребителя независимым от таких монопольных поставщиков энергии, как газовые и электрические компании. Чистота продуктов сгорания, простота конструкций горелок и аппаратуры, легкость контроля и вывода уходящих газов; возможность поставки в баллонах различной вместимости позволяют применять сжиженный газ в отдаленных районах, а также при наличии одиночного газоиспользующего оборудования или сезонном отоплении жилищ и т.п. Однако при использовании сжиженного газа в коммунально-бытовых целях имеются и некоторые неудобства. Прежде всего это необходимость их хранения в резервуарах высокого давления, что усложняет устройство емкостей для сжиженного газа и их размещение; размещение емкостей со сжиженным газом под землей или на некотором удалении от зданий; ограничения на количество баллонов, которые допустимо хранить и использовать в одном помещении.

Не менее сложная проблема - непостоянство состава сжиженного газа. Содержание пропана и бутана меняется в широких пределах. Все это влияет на характеристики горения, размеры пламени и его стабильность, а также на тепловую мощность горелок, особенно при использовании широко распространенных в бытовых и коммунальных приборах и печах горелок типа Бунзена. При переводе горелок с чистого пропана на бутан для обеспечения количественного и качественного смешения с первичным воздухом необходимо повышение давления бутана. Если не требуется менять тепловую мощность, давление бутана надо снижать.

Не представляет особого труда разработка газоиспользующего оборудования, достаточно удовлетворительно работающего на различных по составу газовых смесях. Однако для того чтобы это же оборудование хорошо работало на чистых углеводородах (пропане или бутане), требуются определенные ограничения по оптимальному составу смеси сжиженного газа, на которой оно рассчитывается и разрабатывается.

Для того чтобы потребитель был уверен в том, что приобретаемое им газоиспользующее оборудование будет одинаково хорошо работать в широком диапазоне смесей сжиженного газа, которые могут быть предложены в реальных условиях, производитель обязан испытать это оборудование при работе как на эталонном, так и на предельном сжиженном газе по допускаемому содержанию в нем пропана и бутана.

Под эталонным сжиженным газом понимается регламентируемый действующим стандартом постоянный состав газа, на который рассчитывается и разрабатывается газоиспользующее оборудование. Испытание работоспособности такого оборудования на предельном газе проводится с целью проверки надежности зажигания и устойчивости пламени.

Еще одна проблема, возникающая при использовании сжиженного газа, особенно в походах и передвижных домиках, - разнообразие оборудования. Очень часто оказываются невзаимозаменяемыми не только клапаны и регуляторы давлений, но и баллоны применяемые в разных странах. Однако нет сомнения в том, что такое положение не останется неизмененным. Национальные стандарты в настоящее время существуют почти во всех странах, где сжиженный газ применяют в качестве бытового топлива, а международные стандарты также постоянно совершенствуются.

Сжиженный газ - удобное, практически безвредное и хорошо управляемое (особенно при приготовлении пищи) топливо. Хотя природный газ в настоящее время занимает господствующее положение, не всегда экономически целесообразно снабжать им всех без исключения потребителей, поскольку строительство протяженных отводов оправдано лишь при достаточно крупных масштабах потребления. По этой причине как в Европе и в США, так и в нашей стране большое число населенных пунктов не имеет связи с магистральными газопроводами. В них организуют снабжение сжиженным газом в баллонах или по трубопроводу местного значения. Сжиженный газ используют на многих сельскохозяйственных фермах, в отелях и частных домах, которые удалены от районов с развитой сетью газопроводов или являются слишком незначительными потребителями.

В быту сжиженный газ используют для приготовления пищи, отопления помещений, подогрева воды, уничтожения бытовых отходов и пр.

Использование сжиженного газа для домашнего приготовления пищи.

Бытовые кухонные плиты и плитки, работающие на сжиженном газе, по размерам и производительности, мало чем отличаются от аналогичного оборудования, работающего на природном газе.

Современные кухни оборудуют системами автоматического розжига с помощью специальных пилотных или электрических (искровых или с нитью накаливания) запальных горелок. Иногда применяют системы регулирования температуры нагрева кухонной посуды, которые работают по принципу контактных датчиков, соприкасающихся с дном посуды при установке их на конфорку. При использовании этой системы газ отсекается с помощью электрического соленоидного клапана в тот момент, когда температура достигает заданной величины, а пилотная горелка срабатывает на зажигание, как только терморегулятор при падении температуры дает команду на открытие газового клапана. Все плиты следует оборудовать запально-защитными устройствами. Часто применяют часовые механизмы, управляющие действием отдельных клапанов, которые устанавливают на основном питательном газопроводе. С помощью этих механизмов может быть замедлено включение плит или отсрочено зажигания горелок. Их используют также для поддержания "медленного огня", умеренного кипения в конце процесса варки пищи или постепенного перехода от варки к сохранению пищи в горячем состоянии.

Портативные плиты, работающие на сжиженном газе и предназначенные для туристических и передвижных домиков, редко оснащают перечисленным оборудованием. Обычно их зажигают спичкой или зажигалкой и регулируют вручную.

Горелки, используемые в бытовых газовых приборах, являются, как правило, атмосферными, т.е. газ под давлением вытекает из газового сопла и смешивается с первичным воздухом в трубе Вентури. Образующаяся первичная смесь сгорает в атмосферном (вторичном) воздухе, как только она вытечет из газовых отверстий рассекателя горелки. Горелки, работающие по этому принципу, имеют достаточно широкий диапазон регулирования тепловой мощности. В больших кухонных плитах, газовых грилях, жаровнях, барбекю требуется плавное регулирование, что осуществляется, как правило, с помощью спаренной горелки, которая состоит из основной горелки, имеющей тепловую мощность по периферии до 6280 кДж/ч, и вспомогательной горелки, расположенной в центре конфорки. С ее помощью можно убавить огонь до тепловой мощности менее 272 кДж/ч. В последнее время все большее применение находят самоочищающиеся плиты, не только электрические, но и газовые, на внутренней поверхности стенок которых наносится слой катализатора, способствующего окислению жира и сажи. На ряду с электрическими запально-защитными устройствами и терморегуляторами могут применятся запальные устройства, которые питаются от батареи или при работе которых используется пьезоэлектрический эффект. В последнем случае при открытии крана на плите под давлением потока газа пьезокристал воспроизводит искру. Возможно применение запальных устройств, в которых осуществляется самогенерация электрического тока в специальном нагреваемой пилотной горелкой термоэлементе, воздействующем на соленоид отсечного клапана. Сблокированная запально-защитная система отсекает газ при погасании пилотной горелки. Терморегулятор косвенного действия, устанавливаемый на печи, работает от контрольной пилотной горелки, обеспечивает открытие газового клапана и зажигание основного потока газа. В этом случае достигается плавная и точная регулировка рабочей температуры. Возможно, что использование сблокированной запально-защитной системы излишне, так как большая часть приборов для приготовления пищи, работающих на сжиженном газе, исключительно проста по конструкции и, как правило, управляется и регулируется вручную.

Использование сжиженного газа для отопления.

Сжиженный газ получил широкое распространение, как топливо, используемое для отопления как производственных, так и жилых помещений. Это обусловлено рядом неоспоримых преимуществ таких как: экономичность; комфортность; безопасность; экологически чистота; автономность; быстрая окупаемость оборудования и т.д.

Газовые холодильники

Все бытовые газовые холодильники работают по принципу абсорбционного охлаждения. Компрессорные холодильники более эффективны, чем газовые, поэтому применение газовых холодильников ограничивается районами, где исключительно дорога электроэнергия (или нет возможности ее подвода), или особыми условиями, среди которых наиболее существенны бесшумность работы и отсутствие подвижных деталей. Однако сжиженный газ достаточно широко используется в бытовой холодильной аппаратуре.

Рабочей жидкостью в газовых холодильниках является водный раствор аммиака. Газовый холодильник работает по замкнутому циклу и состоит из четырех основных частей: испарителя; абсорбера; генератора и конденсатора. Систему заполняют 30 % -ным водным раствором аммиака в атмосфере водорода под давлением до 2026,5 кПа и запаивают. Если генератор нагреть газовым пламенем, то аммиак закипает, а "тощий" раствор увлекается потоком пузырьков в абсорбер. Пары аммиака возгоняются в конденсаторе, толкая перед собой некоторое количество водорода и поднимая давление до 2837 кПа. В конденсаторе пары аммиака конденсируются, отдавая тепло окружающему воздуху, а жидкость перетекает в расположенный внутри холодильника испаритель. В нем аммиак испаряется, поглощая тепло из внутреннего пространства холодильной камеры. Непрерывный переток осуществляется благодаря постепенному возрастанию плотности газа. Первоначально в газовой фазе находится только водород, аммиачно-водородная смесь течет в абсорбер под действием силы тяжести. Здесь аммиак рекомбинирует с "тощим" раствором, выделяя в ходе процесса некоторое количество тепла, которое рассеивается через ребра на воздушной стороне теплообменника. Насыщенный раствор аммиака стекает под действием силы тяжести из абсорбера в регенератор, тем самым замыкая цикл.

С точки зрения экономии, предпочтительнее использование газовых холодильников поскольку содержащаяся в сжиженном газе энергия практически эквивалентна энергии в исходном продукте (0,98), а в электричестве содержится лишь третья часть от энергии первичного топлива, кроме того газовые холодильники обходятся значительно дешевле электрических, если учитывать продажную стоимость и затраты на эксплуатацию.

Системы воздушного кондиционирования

Системы воздушного кондиционирования, полностью работающие на сжиженном газе, встречаются крайне редко. В основном, эти системы работают по принципу абсорбционного цикла, такому же, как и газовые холодильники. Однако если в домашних газовых холодильниках и замораживателях рабочей жидкостью является водный раствор аммиака, то в воздушных кондиционерах, к водно-аммиачному контуру может пристраиваться контур, работающий с хладагентом в виде водного раствора бромистого лития. В этой системе используется также принцип "газлифтного насоса" для подачи концентрированного раствора в абсорбер. Для охлаждения конденсатора могут быть использованы как вода так и воздух.

Использование сжиженного газа для прочих бытовых нужд.

В остальных областях бытового сектора потребление сжиженного газа относительно невелико. Работающие на сжиженном газу мусоросжигатели используются там, где нет централизованного сбора отходов или где из-за опасности загрязнения окружающей среды отходы нельзя сжигать на костре. Такие бездымные не пахнущие мусоросжигатели применяют также в больницах и госпиталях, на бойнях для ликвидации антисанитарных или нежелательных вредных отходов. В продаже, в широком ассортименте, имеется большое количество всевозможных фонарей , прожекторов, паяльных ламп и т.д., работающих на сжиженном газе и предназначенных для использования в кемпингах передвижных и туристических домиках, яхтах, для разного рода строительных и ремонтных работ.