При какой температуре можно класть газоблок: Кладка газосиликатных блоков зимой

Содержание

Кладка газосиликатных блоков зимой

Дефицит заказов в зимний период вынуждает строительные компании существенно снижать стоимость тарифов на свои услуги. Как показала практика, клеевой монтаж газосиликатных блоков возможен даже при низких температурах. На прочности и долговечности возведенных стен и перегородок правильно организованное зимнее строительство не отражается.

  •  Один из базовых материалов для возведения загородного дома коттеджного типа — это газосиликатные блоки ytong итонг толщиной 375мм d500.
  •  Монтажная технология гарантирует высокое качество газоблочной кладки при условии, что она будет выполнена при плюсовой температуре в диапазоне +5- +25°С. Это оптимальные условия для твердения стандартного цементно-полимерного клея для газосиликатных блоков.
  •  При температуре воздуха свыше +25°С — монтажные поверхности блоков рекомендуется предварительно увлажнять. Если это требование не будет выполнено — клей высохнет до завершения процесса твердения. Прочность такого соединения оставляет желать лучшего.

Как укладывать газоблоки при низких температурах?

На сегодняшний день предлагается несколько способов пено- и газоблочного строительства при температуре окружающей среды до -10°С включительно. Речь идет о применении быстротвердеющих и морозостойких клеевых составов. Применение быстротвердеющего клеевого состава ориентировано на позднюю осень, когда в дневное время сохраняется стабильная плюсовая температура.

Возведенные за день стены и перекрытия приобретают заданные свойства до ночных заморозков. При этом положительную роль играет низкая теплопроводность газосиликата. Таким образом, времени для твердения клея более чем достаточно.

Вариант второй — применение морозостойких присадок к клею или приобретение морозостойкого клеевого состава. Ассортимент таких компонентов небольшой, но достаточный для решения проблем зимнего строительства.

При соблюдении рекомендаций монтажной технологии, клеевой монтаж газосиликатных блоков можно производить при температуре воздуха до- 10°С

Что делать при существенном увеличении температурных перепадов?

Изменчивая погода может создать нештатную ситуацию, например резкое снижение ночной температуры. Для продолжения строительства при температуре -15 и более градусов предлагается переход на быстротвердеющий клеевой состав и подогрев рабочего участка переносными инфракрасными обогревателями. Такие устройства имеют высокий КПД, нагревают только определенный участок кладки, поэтому весьма экономичны.

Хорошие результаты дает предварительный подогрев блоков в теплом помещении. К моменту кладки температура рабочей поверхности не должна быть выше 25 градусов выше нуля.

Следует предостеречь от подогрева блоков горячей водой. Избыток сырости в стенах может отрицательно сказаться на твердении клеевого слоя и теплосохранении возведенных конструкций.

Рекомендации специалистов
  •  Зимний монтаж газосиликатных блоков практически ничем не отличается от летнего. Инструмент для кладки газосиликатных блоков и используемое оборудование рекомендуется дополнить подогреваемой емкостью для приготовления клея.
  •  Применение открытого огня для поддержания заданной температуры состава исключается. Оптимальный вариант, подогрев клея — горячий воздух или водяная баня.

Строительными компаниями предлагаемые технологии газосиликатного строительства эффективно используются на протяжении всего зимнего периода.

При самостоятельном освоении всего объема монтажно-блочных работ могут возникнуть существенные трудности. Выполнить работу с высоким качеством помогут полученные навыки и соблюдение рекомендаций монтажных технологий.


Температурный режим монтажа пенобетонов в зимний период

Газоблочные материалы и технологии их монтажа совершенствуются по мере увеличения потребительского спроса. Вы можете с существенно меньшими затратами решить свои жилищные проблемы возведением газоблочного дома, обеспечивающего достаточно высокий комфорт проживания.

Преимущества блочно-силикатного строительства
  •  Помимо доступных цен на газоблочный ассортимент, высоко ценится возможность выполнения стеновой и перегородочной кладки своими руками, что позволяет сэкономить до 40% выделенных на строительство средств.
  •  Клеевой монтаж блоков исключает вероятность образования мостиков холода, снижает стоимость отделочных работ за счет экономного расхода штукатурных отделочных материалов.

Стандартные стеновые блоки купить в Москве несложно. Приобретение материала 1 или 2 категории избавит от многих монтажных проблем, связанных с неправильными параметрами блоков или отклонением размеров от стандартных значений.

Отечественные газоблоки производятся на современном оборудовании, поэтому по качеству и долговечности не уступают импортным аналогам.

В негласном потребительском рейтинге отечественной газоблочной продукции имеется ряд торговых марок, которые в дополнительной рекламе не нуждаются. В частности, отлично зарекомендовали себя газосиликатные блоки ЕЗСМ

, в полной мере отвечающие требованиям современных строительных стандартов.

Особенности бетонно-растворного монтажа блоков в зимний период

Газоблочный монтаж имеет ограничения по температуре, которые в равной степени следует учитывать при кладке материала на бетонный раствор и цементно-полимерный клей.

Растворная кладка газоблоков 3 и 4 категории мера вынужденная, поскольку позволяет компенсировать неправильные размеры материала изменением толщины бетонного шва.

Единственное преимущество такой технологии — это возможность применения противоморозных присадок, благодаря которым блочно-монтажные работы можно выполнять при температуре –15°С. Как показала практика зимнего строительства, стены и перегородки, возведенные в условиях низких температур, по рабочим характеристикам не отличаются от конструкций, построенных в теплое время года.

Какие температурные ограничения распространяются на клеевой монтаж

  •  При температуре +25°С и выше, стыкуемые поверхности блоков необходимо увлажнять, только в таком случае создаются условия для полноценного твердения клеевого слоя.
  •  Глубокой осенью и зимой проблема усложняется наличием в клеевом составе воды, которая при замерзании повреждает структуру клеевого шва, лишает его основного преимущества — монолитной прочности соединения. Стандартная минимальная температура, при которой возможна кладка на клей — в пределах +5°С.
  •  Характеристики морозостойких цементно-полимерных клеев дают возможность их применения до температуры -5°. При этом следует учитывать, что такие материалы по некоторым свойствам уступают стандартным составам.

К информации о разработки более морозостойких клеев до-10° можно относиться достаточно критически. Как правило, это продукция мелких компаний, которая производится с существенными отклонениями от действующих строительных и экологических стандартов. Эффективность особо морозостойких клеевых составов подтверждения пока не нашла.

Качественный клей для газосиликатных блоков, цена которого соответствует заявленным характеристикам, лучше покупать в специализированных торговых организациях. В отличие от газоблоков, сухую смесь для его приготовления легко подделать и реализовать фальсификат под прикрытием известного бренда.

При отсутствии свободного выбора, специалисты советуют купить небольшую упаковку сухой смеси, приготовить и проверить приготовленный клей в рабочем режиме. Полученный результат может стать основанием для покупки нужного количества материала или поисков более совершенного варианта.


Кладка газобетона зимой на клей

Кладка газобетона зимой на клей осуществляется при выполнении прогревания блоков, монтаж осуществляется с применением специальной клеевой основы. В работе необходимы электродрель, емкости для замешивания, ножовка, шпатели, строительный уровень, щетки, перфоратор и т.д.

Достоинства и недостатки зимнего строительства

Преимущества зимнего строительства газобетонного дома:

  1. В зимний период стройматериалы реализуются по сниженной стоимости (до 15%).
  2. Снижены расценки на строительные работы.
  3. При доставке блоков строительная техника не повредит подъездные пути, не потребуются затраты на восстановительные работы на участке.
  4. Безопасность кладки и возможность проконтролировать качество монтажа блоков, т.к. темпы работ ниже, чем в летний период.

Недостатки строительства в зимнее время:

  • сложности в хранении блоков;
  • необходимость в тепловой обработке блоков;
  • снижение скорости кладки в связи с нестабильными зимними погодными условиями;
  • необходимость использовать более дорогую клеевую основу и дополнительные фиксирующие материалы.

Особенности кладки в зимнее время

При решении вопроса, можно ли строить дом из газобетона зимой, профессионалы допускают возведение конструкций из блоков при минусовых температурах.

Однако необходимо учитывать особенности кладки при непростых погодных условиях:

  1. Требуется очищать блоки от наледи и снега.
  2. Строительный материал прогревается с помощью тепловой пушки, тепловентилятора.
  3. Клеевой состав наносится на газобетон с помощью кельмы.
  4. Рекомендуется обустроить рядом со стройплощадкой хозяйственный блок с временным отоплением, в помещении оставляют материалы, разводят клей.

Допустимая температура

При решении вопроса, можно ли класть блоки при минусовой температуре, рекомендуется учитывать разрешенные параметры по ГОСТ. При использовании качественной клеевой основы можно выполнять кладку при -10…-15°С.

Важно изучить состав клеевых смесей и добавлять в них противоморозные компоненты. Запрещается выполнять работы при температуре ниже -15°С, т.к. могут растрескаться швы, конструкция деформируется.

Инструменты

В работе потребуются следующие инструменты:

  • электрическая дрель с комплектом насадок либо строительный миксер;
  • посуда для замешивания;
  • щетки для чистки блоков;
  • ножовка для резки блоков;
  • ковшик;
  • перфоратор;
  • отвес;
  • шпатели;
  • киянка из резины для выравнивания конструкции при укладке;
  • строительный уровень и т.д.

Выбор клея и добавок

Клей для зимнего периода отличается повышенной адгезией, стойкостью к воздействию влаги и минусовым температурам. Материал применяется при выравнивании покрытий, шпатлевании. Стандартно в клеевой основе содержатся мелкофракционный песок и портландцемент. В качестве добавок используются полимерные вещества, повышающие пластичность состава.

Модификаторы позволяют предотвратить появление трещин и деформаций на поверхностях блоков. При кладке клеевая основа наносится тонким слоем (толщиной 2-3 мм). Морозостойкость клея должна составлять от F50, плотность сцепления составляет спустя 20 дней после завершения кладки не меньше 0,51 МПа.

Период застывания состава составляет 40-60 минут. Реализуются смеси в порошкообразном виде и требуют разведения подогретой воды.

Востребованные зимние клеевые основы следующих марок:

  1. «Реал»

    — клей используется для работ внутри и снаружи здания. При включении противоморозных наполнителей состав может применяться для кладки при -15°С. Морозостойкость материала достигает М50, средняя плотность — D1500 — D1700, уровень подвижности — Пк 2. Расходование состава на 1 м³ при укладке слоя 1-1,5 мм достигает 21-25 кг.

  2. «Волма»

    — подготовленные растворы марки применяются в течение 2,5 часа, расходование на 1 м² строительства при выкладке слоя в 1 мм достигает около 1,4 кг. Для повышения прочности рекомендуется увеличить плотность слоя до 2-5 мм.

  3. Ytong

    — клеевой раствор отличается высокой влагостойкостью, предназначен для выполнения шовной укладки. Клей данной фирмы обладает высокой адгезией и прочностью.

  4. «Крепс Антифриз»

    — клей предназначен для кладки при -10…-15°С. Оптимальный слой для долговечности конструкции составляет 2 мм. Расходование материала на 1 м² при кладке слоя в 1 мм достигает 1,6 кг.

  5. «Полигран»

    — клеевая основа марки создается на основе портландцемента и кварцевого мелкозернистого песка и модифицирующих компонентов, которые придают составу эластичность и обеспечивают комфорт в монтаже. Оптимальная толщина нанесения состава составляет 1,5 ми. Расходование клея составляет 18 кг на 1 м³ при выполнении швов в 2 мм. Рабочий состав сохраняет характеристики около 1 часа при -10°С. Уровень морозостойкости клеевого раствора — F50.

  6. «Аэрок»

    — клей данной марки используется при температуре до -10°С. Расходование состава достигает 25 кг на 1 м³.

  7. UDK

    — материалы данной марки обеспечивают качественную кладку, надежное сцепление при минусовых температурах. Размер шва может быть небольшим. Расходование клея составляет 20 кг на 1 м³ при укладке слоя в 3 мм.

  8. «Вармит»

    — российская марка клея отличается включением в состав золы, компонент способствует усилению прочности шва. На 1 м³ расходование стройматериала достигает 11-20 кг.

Как прогревать газоблоки зимой

Для прогревания блоков из газобетона требуется плотно накрыть изделия пленкой с огнестойкими характеристиками. Концы пленки прижимаются для предотвращения утечек тепла. Затем выполняется прогревание стройматериалов с помощью тепловых пушек, тепловентиляционных систем.

Время процесса определяется погодными условиями. Недостаточное прогревание блоков может снизить прочность клеевых стыков и надежность конструкции.

Как хранить блоки зимой

Блоки требуется правильно сохранять в зимний период. Изделия должны быть упакованы и храниться в закрытом виде. Важно защитить верхнюю часть газобетонной продукции от осадков. Перед применением необходимо снять боковую часть упаковки за 1 день до работ, чтобы просушить блоки.

Процесс кладки блоков

Укладка блоков осуществляется со следующей последовательностью этапов:

  1. Блоки очищаются от наледи и прогреваются.
  2. Клеевой раствор замешивается в пластиковой посуде с помощью подогретой воды (до +60°С).
  3. При укладке оптимальна клеевая основа с температурой +10…+20°С.
  4. Монтаж требуется проводить оперативно при минусовой температуре для предотвращения замерзания конструкции.
  5. Для усиления конструкции можно армировать первый ряд кладки и штробы с применением усиленного раствора.
  6. При поэтапном выполнении кладки требуется проверить прочность стеновой панели, построенной накануне. Необходимо выполнить простукивание стены с помощью резинового молотка. При отсутствии повреждений можно завершать работы по выкладке блоков.
  7. Требуется следить за температурой клеевой смеси, которая не должна снижаться до 0°С. Для этого необходимо закрывать емкость, не допускать переохлаждения состава, подогревая массу.

Советы по сохранности дома из газобетонных блоков

При хранении блоков требуется соблюдать следующие рекомендации:

  1. Не рекомендуется останавливать строительные работы без перекрытий на первом этаже.
  2. Внешние стены должны быть защищены отделочными плитами до наступления минусовых температур.
  3. Специалисты не рекомендуют оставлять постройку без кровли. Однако при необходимости можно укрыть стеновые панели полиэтиленом, закрепив листы в нижней части.
  4. Пол изолируется с помощью соломенных матов. Оконные и дверные проемы закрываются рубероидом либо листами фанеры.

Консервация газобетона на зиму

Этапы консервации здания из газобетонных элементов:

  1. Консервация фундамента. Основание закрывается плотной пленкой.
  2. Консервация кладки выполняется с помощью листов фанеры либо полиэтилена.

При отсутствии кровли и внутренних перекрытий потребуется

выполнить сложный комплекс подготовительных работ:

  1. Возводится армированный пояс из У-образных блоков сверху стеновых панелей и заливается песчано-цементным раствором.
  2. Затем выполняется гидроизоляция армированного пояса рубероидом либо полиэтиленовой пленкой.
  3. Без строительства армопояса требуется укрепить стены с помощью распорок. Работы важны при консервации конструкции со стеновыми панелями больше 3 м.
  4. Требуется создать временную крышу для защиты от осадков, важно выполнить свесы, защищающие стены от осадков.
  5. Затем фронтоны кровли закрываются листами фанеры, деревянными досками, полиэтиленовой пленкой либо рубероидом.
  6. Для обеспечения вентилирования воздуха в пленках важно оставить зазоры.
  7. Напольные перекрытия закрываются матами из опилок либо гидроизоляционными стройматериалами. Листы выкладывают внахлест до 30 см на стеновые перегородки, чтобы предотвратить намокание панелей.
  8. Оконные и дверные проемы оборачивают полиэтиленовой пленкой либо другим влагостойким материалом для защиты от осадков.
  9. Завершаются работы выполнением отмостков для защиты основания от воды, стекающей с крыши.
  10. Важно предусмотреть систему вывода грунтовых вод от недостроенного здания и очистить надел земли от строительного мусора.

Рекомендуется обеспечить регулярное минимальное отопление недостроенного здания для предотвращения промерзания стен, если зима продолжительная.

Кладка кирпича и газоблока зимой: как правильно проводить?

Принято считать, что теплое время года, в период с апреля по октябрь, как раз самое подходящее для строительства. Особенно, когда вы возводите свой собственный дом или какое-нибудь другое здание. Однако зимний сезон может даже сыграть вам «на руку» при сооружении любой постройки. Кладка кирпича зимой, оказывается, не такое уж и дивное дело. Есть, конечно, свои плюсы и минусы, и все они достойны того, чтобы рассмотреть их повнимательнее.

Достоинства и недостатки зимнего строительства

Сначала пробежимся по недостаткам:

  1. Главным минусом зимних строительных работ однозначно считаются морозы. Вполне понятно, что при опущении температуры до минус 20 или 25 градусов по Цельсию работать очень сложно. В любом случае, вам необходимо купить специальную одежду для этой поры.
  2. Далее вопрос фундамента и кладки кирпича. Важный момент, поскольку базовая опора, на которой держится любая постройка, должна быть устойчивой и согласно ГОСТу 22266, а бетонный раствор замерзает. Однако и это можно решить несколькими способами, о которых мы расскажем ниже, за вами только выбор.
  3. А работы по штукатурке и лицевой кладке все-таки придется отложить до весны, поскольку, как ни крути, а их при низких температурах выполнять нельзя.
Кладка кирпича зимой имеет свои плюсы и минусы

Но есть и достоинства.

  1. Самое преимущественное – это то, что покупка заготовочных материалов вам обойдется в разы дешевле. Это неоспоримый факт. Да и, при необходимости, найти бригаду застройщиков будет намного проще.
  2. Все, что нужно для строительства легче подвозить по промерзшей дороге. Известно, что на строительной площадке в дождливую погоду может быть много грязи, которая создает особые неудобства, зимний период это исключает, оставляя все вокруг в чистоте.

До какой температуры можно делать кладку кирпича

Теперь окунемся поподробнее в строительные зимние хлопоты. Дело в том, что даже самая низкая температура воздуха во время кладки кирпича с обычным цементным раствором только пагубно повлияет на результат.  А если быть еще точнее – вы вообще ничего не сможете сделать, поскольку вода в такой смеси не будет давать возможности раствору связываться, соответственно ни о какой его прочности и речи быть не может.

В зимний раствор обязательно нужно добавлять химические примеси, которые имеют морозоустойчивые специальные показатели. Приобрести их вы можете в любом строительном магазине. До какой же температуры можно делать кладку?

С особыми химикатами вы можете работать, хоть при нулевой температуре воздуха, хоть при достаточно низкой, но не ниже 30 градусов Цельсия.

Особенности кладки при отрицательных температурах

И все же кладка кирпича при отрицательных температурах предполагает некоторые методы подогрева. Без него кирпичная кладка зимой просто пустая трата времени.

Химические примеси обязательно нужно добавлять в зимний раствор

Способы подогрева

Их несколько и все они подходят для новичков.

Тепловой экран

Схватывание и хорошее твердение раствора при таком методе очень эффективное, поскольку он самостоятельно выделяет тепловую энергию. Для начала устанавливают деревянный каркас, который обтягивают брезентом или полиэтиленом, и обогревают воздух внутри этого сооружения любыми отопительными приборами. Работа ведется в таких условиях просто.

Устройство тепляка

Устройство тепляка еще называют «способом термоса». Перед работой нагревают специальной установкой кирпич, и через каждые два-три квадратных метра выложенная стена теплоизолируется.

Использование химических присадок

Если вы решите применить химические добавки, тогда воспользуйтесь Нитратом натрия (при условии, что на улице мороз до – 15 градусов) или Поташа (ее можно использовать при морозе до – 30 градусов). Такие примеси значительно снижают момент замерзания воды в растворе, он достаточно быстро закрепляется, и все это совершенно не влияет на качество.

Химические присадки для бетона

Метод замораживания раствора

Вариант замораживания подходит для кирпичной кладки в мороз на открытом воздухе. Раствор готовится отдельно с высокой степенью теплоты, а при кладке он замерзает в швах и затвердевает поэтапно – от начала работы до самой весны.

Высота сооружения при таком подходе не должна превышать 15 метров по нормам безопасности.

Как правильно класть кирпич в зимнее время

Итак, следует подчеркнуть, что главное в кладке кирпича в зимнее время – это выдержать все необходимые методы и показатели раствора, о которых мы говорили выше. При этом, очень важно проверять постоянно хорошо ли схватывается раствор, чтобы стойкость вашего строения была «на уровне». Сделайте во время выкладывания кирпичного ряда небольшой проем с пробками, это поможет вам свободно измерять температуру.

Особенности кладки газобетона зимой

Кладка газобетона зимой очень даже допустима, нужно учесть только некоторые моменты.

Диапазон допустимой температуры

При условии, что вы возводите невысокое здание кладку газоблоков зимой можно производить при температуре от минус десяти до минус пятнадцати градусов по Цельсию. Другие варианты недопустимы.

Допустима кладка газобетона зимой с учетом некоторых моментов

Необходимые инструменты

Обязательно заранее приготовьте строительный инвентарь. Вам понадобятся:

  • перфоратор;
  • емкости для смешивания клея и электрическая дрель с миксерной насадкой;
  • щетки, чтобы убирать пыль;
  • ножовка по газобетону;
  • шпатели, терки ручные;
  • черпак для набора клея;
  • киянка из резины для того, чтобы выравнивать блоки;
  • строительный уровень и отвес.

Выбор зимнего клея и добавок

Обратим особое внимание, что нужно добавлять в раствор зимой:

  1. Зимний клей марки Аэрок. Используется до минус пятнадцати градусов. Подходит как для внешних, так и для внутренних работ. Показывает высокие показатели качества, благодаря базе на основе фракционного песка и полимерных примесей.
  2. Клей Tytan Professional. Может выдерживать температурный режим, опущенный до десяти градусов ниже нуля. Обладает отличными термоизоляционными показателями. Основа – полиуретан.
  3. Подойдут также такие бренды клея, как «Полигран», «Волма» и «Крепс Антифриз». Любой из них используйте строго по инструкции.

Как подогреть газоблок при отрицательных температурах

Следует также учитывать, что в холодный период времени необходимо подогревать газоблоки для того, чтобы ваше строение было безопасным с прочными стыками, в которые вливается клей.

Для этого герметично укройте блоки специфической огнестойкой пленкой и тепловой пушкой или любыми другими приборами тепловой вентиляции их обогрейте.

Технологический процесс кладки блоков

Сам процесс кладки газоблоков зимой абсолютно не сложный:

  1. Сначала подогрейте блоки, чтобы они оттаяли.
  2. В пластиковой емкости разведите клей с прогретой до плюс 60 градусов Цельсия водой.
  3. Осуществляйте саму кладку, но быстро, чтобы не дать вашему объекту слишком замерзнуть.
  4. Периодически резиновым молотком постукивайте по выложенным стенам, чтобы быть уверенными в их прочности.
  5. Обязательно время от времени контролируйте теплоту клеевой основы, чтобы ее температурный показатель не опустился ниже нулевой отметки градусника.
  6. Пока не поставите перегородки первого этажа, строительство не останавливайте.
  7. Завершайте строительство установкой кровли. Если вы не успеваете покрыть вашу постройку крышей, тогда покройте все ее простенки и возведенные стены полиэтиленовым материалом, хорошенько его зафиксировав снизу и сверху.
  8. Проложите изоляцию из соломы на пол. А дверные и оконные проемы закройте листами рубероида или фанеры.

ᐉ Как правильно ложить газоблок

Подробности
Опубликовано 26 Август 2018
Просмотров: 7316

Как правильно ложить газоблок на клей?

Газоблок довольно часто применяется в современных технологиях кладки благодаря его резистентности к огню, паронепроницаемости, способности надолго сохранять тепло в доме. Высокая прочность и приемлемые параметры звукоизоляции позволяют остановить свой выбор на газоблоке в качестве основного строительного материала для возведения частных домов широкого профиля. Однако для этого необходимо научиться правильно ложить газоблок, чтобы не ошибиться с техническими параметрами.

Газоблок следует ложить на специально подготовленный клеевой раствор. Лучше применять его для отдельных пазовых блоков. На первый слой газоблока без пазов рекомендуется применять обычный раствор цементно-известкового типа, чтобы уменьшить капиллярную влажность. Бетонную смесь необходимо использовать для монтажа перемычек.

На подготовительном этапе важно выполнить ряд следующих действий:

  1. Подготовить клеевой раствор на кладку газоблоков.
  2. Проверить горизонтальность фундамента.
  3. Выполнить гидроизоляционные качества фундамента с битумной мастикой и рубероидом.

Армирование газобетонных блоков

Процесс проводится вблизи окон и дверей, поскольку они наиболее подвержены проседанию. Таким образом, в этих зональных участках требуется наиболее качественное выравнивание кладки. Технология армирования включает следующие важные особенности:

  • При помощи штробеза пропиливают канавки;
  • Расстояние между канавками должно составлять не менее 60 мм от крайней грани блока;
  • При помощи специальной щетки с пазов снимают накопившуюся пыль;
  • Пазы заливают водой;
  • Пазы наполовину заливают клеевым раствором и топят в них арматуру;
  • При помощи мастерка выравнивают кладку.

Правила кладки газобетона

Существуют специальные правила укладки газоблока на первый и последующий ряды. Их необходимо строго придерживаться, чтобы постройка выглядела хорошо и отличалась прочностью. Эти правила таковы:

  1. Первый ряд ложат на рубероид, покрытый раствором.
  2. Начинают кладку первого ряда с угла в соответствии со специально натянутой ниточкой.
  3. По периметру кладки устанавливают специальные маяки.
  4. Соблюдают предел температуры от -5 до +25 градусов.

Правильно ложить газоблок необходимо при соблюдении техники безопасности. Не следует производить работу в дождливую и снежную, морозную погоду. При правильном отношении к работе здание прослужит долго и сохранит прочность даже при неблагоприятных погодных условиях.

Предлагаем ознакомиться с ассортиментом и ценами на нашем сайте строительных материалов ХСМ и купить газоблок в Харькове

  • < Назад
  • Вперёд >

Кладка кирпича при отрицательных температурах: при какой можно класть


Если начато строительство дома, то очень сильно хочется, чтобы закончилось оно побыстрее. Настолько сильно, что и в мороз готовы работать, обрабатывая стены или оборудуя крышу. Вопрос в том, насколько эти желания соответствуют возможностям.

Кирпичная кладка зимой требует не только мастерства каменщика, но и наличия определенного инструментария.

Поведение кладочного раствора при минусовой температуре

В классическом варианте для кладки обязателен цементный раствор. Его главные составляющие: цемент, песок и вода. И если первым двум компонентам абсолютно без разницы, когда их смешивают — зимой или летом, то с водой дело обстоит иначе.

Таблица показателей прочности растворов с добавками при отрицательных температурах.

Вода при отрицательных температурах замерзает. Будет замерзать она и в приготовленном растворе, превращаясь в лед и значительно снижая его вяжущее свойства, поскольку обмена влагой между раствором и кирпичом практически не будет.

Но это еще не все беды: замерзая, вода будет расширяться в объеме, а вместе с ней будет расширяться и раствор. Объем такого раствора увеличивается приблизительно на 9%, но прочность примерно на столько же уменьшится, так как раствор станет более рыхлым. Чем ниже минусовая температура, тем быстрее будет замерзать в растворе вода, тем больше прочности потеряет кирпичная кладка.

Причем до полного своего замерзания она будет перемещаться из более теплых в более холодные зоны, образуя вокруг уложенного кирпича ледяную корку, тем самым не позволяя полностью уплотниться шву. Прочность такой кладки при сильных морозах может быть почти нулевой.

При наступлении тепла вода оттаивает и возвращается в свое обычное состояние, размягчая затвердевший раствор. Но первоначальная структура раствора после оттаивания восстанавливается не полностью, поэтому надежды на возобновление его вяжущих свойств после оттаивания воды практически нет. В зависимости от марки цемента и температуры, при которой выполнялись работы, положенная зимой кирпичная кладка может потерять до половины своей расчетной прочности.

Схема кирпичной кладки.

Чтобы избежать негативных последствий при кладке кирпича на морозе, разработано несколько способов, позволяющих раствору сохранять свои вяжущие свойства на срок, достаточный для того, чтобы кладка схватилась:

  • кладка замораживанием;
  • противоморозные добавки;
  • кладка в термосах;
  • электроподогрев.

Каждый из этих способов имеет свои особенности и свой предел температуры, ниже которого кладку проводить нельзя.

Вернуться к оглавлению

Процесс работы

В любое время года заниматься укладкой кирпича нужно, придерживаясь определенных этапов. Кирпичные блоки скрепляют между собой специальным раствором, для приготовления которого смешивают цемент, песок и воду. Наличие в готовом растворе жидкости осложняет строительные работы в условиях минусовых температур. Именно поэтому опытные строители рекомендуют осуществлять строительную деятельность в теплое время года. Можно класть кирпич, если t не опускается ниже минус 5 градусов Цельсия. В противном случае уверенности в прочности постройки не будет.

Если нет возможности ждать потепления, то для укладки кирпича при отрицательном значении на градуснике необходимо подготовить специальный раствор, добавив в него противоморозные примеси. С их помощью возводят кирпичные конструкции даже при -50°C. После того, как кирпичи будут уложены, нужно следить за состоянием раствора. Для этого делают отверстия в некоторых местах кладки и прикрывают их пробками. Измерение температуры проводят непосредственно в этих выемках. Если температурный режим ниже допустимого, включают обогревающие устройства.

Кладка замораживанием

Фактически это обычная кладка кирпича, только выполняющаяся на подогретом растворе. Для такой кладки нужно использовать только очищенные от снега и льда кирпичи.

Для приготовления раствора в зимний период следует использовать теплую воду.

Процесс выполнения этой кладки имеет свою специфику. Главное при такой кладке — успеть уложить кирпич до замерзания раствора. Раствор лучше всего готовить в обогреваемом помещении, а на строительную площадку доставлять уже подогретым.

Если это невозможно из-за больших расстояний, то раствор можно приготовить на месте используя нагретую до 80ºС воду или же подогретый до 60ºС песок. Готовить такой раствор в больших количествах занятие бессмысленное, поскольку он застынет неиспользованным, а разогреть его обратно, добавляя горячую воду, не получится. Вода только добавит раствору заполненных льдом пор, уменьшая тем самым и без того невысокую прочность. При приготовлении раствора в помещении его еще можно спасти, возвратив обратно в тепло, а если нет такой возможности, то раствор придется выбросить.

Раствор наносится только на один кирпич, укладка все время ведется вприжим. При выгонке последнего ряда одновременно с укладкой кирпича заполняют раствором и вертикальные швы. Такая кладка изначально может быть даже прочнее летней кладки, поскольку прочность она набирает за счет замерзания кладочного раствора, а не за счет его затвердевания.

Примеры кладок из кирпича.

Однако по мере оттаивания такая кладка теряет до 20-30% расчетной прочности. В дальнейшем на протяжении месяца этот показатель будет уменьшаться, поскольку в оттаявшем растворе будет происходить уже обычный процесс набора прочности. Окончательная прочность такой кладки будет 80-95% от обычной, что можно считать вполне удовлетворительным результатом.

Но у такой кладки, помимо недобора прочности, есть еще один негативный момент. При оттаивании раствора такая кладка неизбежно дает усадку. При правильно выдержанной технике кладки усадка будет не больше 2 мм на 1 м высоты, что серьезного вреда зданию не принесет. Но при выполнении кладки усадку нужно учитывать изначально, делая проемы на 5 мм больше, чем при обычной кладке. При усадке этот зазор исчезнет, а целостность конструкции останется ненарушенной.

Но в этом процессе есть один важный нюанс. Осадка здания происходит по мере оттаивания кладки, т.е. сначала оттаивает и опускается южная сторона задания, затем — восточная и западная, и последней — северная. Если здание отапливается изнутри, то осадка будет идти от внутренней стороны стен к наружной, причем в местах больших нагрузок на стену она будет происходить быстрее. Для самих кирпичных стен это небольшая проблема, а вот установленным в них дверным и оконным коробкам, а также возведению крыши грозит серьезная деформация.

Чтобы обезопасить такую кладку от возможных подвижек в период оттаивания, в ее углы и в места связки перестенков усиливают заанкерированными арматурными стержнями. Если стены или перестенки тонкие, их с двух сторон подпирают временными распорками. Дверные и оконные коробки дополнительно усиливают деревянными или железными стойками. После оттаивания временные крепления снимают, но не раньше чем через 12 суток после его окончания.

Вернуться к оглавлению

Противоморозные добавки

При использовании этого способа в готовящийся раствор добавляют химические добавки. При минусовых температурах в растворе с такими добавками скорость замерзания воды замедляется в несколько раз, а сам раствор быстрее схватывается. Сам же раствор нисколько не теряет при этом своих качеств.

Но подавляющее большинство таких добавок ядовиты, поэтому работать с ними без надежных средств защиты нельзя. Да и с защитными средствами нужно соблюдать предельную осторожность. Наиболее часто в раствор добавляют нитрит натрия или поташ.

Для того, чтобы понизить температуру замерзания в растворе, обязательно применяют противоморозные добавки.

Если температура воздуха не опустилась ниже минус 15ºС, то лучше использовать раствор с добавкой нитрита натрия, добавив его в количестве 5% от массы используемого для приготовления раствора цемента. Работать с таким раствором можно от 1,5 до 3 ч, в зависимости от температуры воздуха.

При морозах ниже 15ºС, но не больше 30°С в раствор добавляют поташ. Добавляют его от 5 до 10% от массы использованного цемента. Чтобы раствор медленнее схватывался, в него добавляют сульфитно-дрожжевую бражку. Но даже с ее использованием время пригодности к работе у такого раствора не превышает 1 ч. Однако растворы с добавлением поташа вызывают коррозию силикатов, поэтому такой раствор нельзя использовать при кладке силикатных кирпичей.

Понизить температуру замерзания раствора может и добавление дешевой поваренной соли (NaCl), поскольку она имеет в своем составе натрий. Но ее использование неизбежно приведет к появлению на стенах белого налета, так называемого высола, избавиться от которого порой труднее, чем качественно выгнать кирпичную кладку. Поэтому использовать такую добавку можно только в кладке хозяйственных построек, внешнему виду которых не придают большого значения.

Вернуться к оглавлению

Завершающий этап

После того как найден ответ на вопрос о том, при какой температуре можно класть кирпич, и уже заложен фундамент для будущих стен, переходим к завершающим работам. После того как высота стены станет равна высоте первого этажа, устанавливаются сборные перекрытия.

Дизайн сада: сад, встроенный в ландшафтный ландшафт

Она представилась весной, когда тропы фиолетово-синих цветов висят над дорогой. Перед тем, как войти в дом на травянистости, мы посадили несколько интересных растений, в том числе Сформированная груша с короной нетипичной формы. Высота дома из темного кирпича клинкера в будущем будет полностью подключена.

Накопление тепла, что означает, что он накапливает тепло и удерживает его долго. Оптимальные параметры в этом диапазоне достигаются тройным слоем, с внешним слоем в виде клинкерного кирпича. Высокая термостабильность гарантирует домашний комфорт, даже когда отопление выключено или.

При наступлении оттепели необходимо проследить за состоянием кладки. Дополнительная прочность обеспечивается внутренними поперечными стенами, расстояние между ними не должно превышать 20 метров. Чем чаще расположены поперечные стены, тем прочнее конструкция.

Кладка кирпича — это сложный процесс, а мороз только усложняет эту процедуру. Строгое соблюдение и выполнение всех этапов работ позволят построить крепкое и надежное здание даже зимой.

Частичные стены — от чего и сколько делать?

Керамика из полного кирпича или пустотелого кирпича, клинкерного кирпича или пустотелого кирпича относительно тяжелая и массивная. Хотя чем тяжелее, тем лучше, тем лучше шум, но чем тяжелее груз. Они также устойчивы к механическим повреждениям и могут быть легко навешены на них.

Трехслойные покрытия — детали и дизайн

В дополнение к полу и изоляции, монослойные стены также имеют фасадный слой, обычно клинкерную кирпичную кладку.

Какой забор окружает дом

Чтобы забор выглядел впечатляюще и прочно в то же самое время, столбы на кладке должны быть отделаны специальными кирпичами из клинкерного кирпича, бетона или металла. Использование вытяжек, установленных сверху, горизонтальной части столбов, которая быстро и эффективно нагнетает поверхность.

Вот вы и узнали, при какой температуре можно класть и ознакомились со способами укладки кирпича зимой.

Зимнее время считается не самым лучшим периодом для выполнения строительных работ. Но бывают ситуации, когда консервация стройки может привести к значительным разрушениям. Зимой наиболее трудоемко выполнять кладку кирпича, однако даже эта задача вполне выполнима.

Проекты домов: дом для обычной семьи

Все клинкерные и облицовочные кирпичи, которые непосредственно подвержены отрицательному воздействию атмосферных факторов. При покупке керамических изделий для этой цели убедитесь, что они устойчивы к морозу. Гараж на две машины, второй вариант — сокращенная версия первого, а третий вариант, представляющий современную, эфемерную форму, отличается от предшественника прежде всего тем, как закончен фасад. Клинкерный кирпич был заменен штукатуркой, чтобы снизить стоимость реализации.

Вместо того, чтобы укладывать дымоход с сборными элементами, вы можете поместить верхнюю часть кирпича клинкера или силикатного кирпича. Под крышей под ним установлена ​​готовая консольная доска, и на нее кладется кирпич. Клинкерные кирпичи, окрашенные во время кладки, должны быть немедленно очищены, предпочтительно сухими, с помощью щетки. Позже это будет сложно — миномет нужно будет соскрести и очистить, чтобы удалить следы цемента.

Кладка кирпича зимой должна производиться с учетом некоторых правил, благодаря которым строительные работы могут осуществляться в своем полном объеме даже при температуре до -50°С.

Кладка в термосах

Термос как метод кладки основан на изменении методики работы. Он опирается на тот общеизвестный факт, что цементный раствор всегда выделяет определенное количество тепла. В обычных условиях этого тепла достаточно, чтобы без особых проблем вести кирпичную кладку при температуре в 3-5ºС.

Чтобы раствор для кладки не остыл слишком быстро, рекомендуется использовать термоизоляционное покрытие.

Чтобы отодвинуть вниз указанный порог температуры, непосредственно перед установкой кирпич разогревается. Причем этот способ подходит практически для любого вида кирпича — от обыкновенного полнотелого до двойного силикатного и клинкерного облицовочного. В бытовых условиях чаще всего для подогрева используют обыкновенную паяльную лампу. Можно использовать и газовую горелку, но при низких температурах сжиженный в баллонах газ может плохо гореть.

Через каждые 3-5 рядов уложенная этим способом кладка накрывается теплоизоляционным слоем. Укутанная таким образом кладка из подогретого кирпича еще долго будет греть саму себя. Такой способ прост в исполнении, не требует специальных техник и защитных средств, поэтому с ним легко справится каждый мастер-«самоделкин», если по каким-то причинам ему придется выполнять кладку на морозе. Единственное, что без разогревающего кирпичи помощника работа будет двигаться очень медленно.

Вернуться к оглавлению

Как класть газобетон?


Газобетон ценится за свою теплопроводность, с ним легко работать, не горюч и даже радиоактивность у него невысокая. Он имеет много преимуществ, но необходимо уделить внимание нюансам при его использовании. В этой статье мы немного приоткроем занавес об его использовании.

Инструменты при работе с газобетоном нам привычны. Вам понадобится. уголок, киянка(резиновая), уровень, победитовая пила и пила  ручного типа, мастерок. Для упрощения замеса клеевого или цементного раствора можно использовать строительный миксер.

Кладка газобетона похожа на кирпичную, но имеет ряд своих особенностей. Конечно, первый шаг строительства – покупка материалов. От их качества зависит все остальное строительство и сделав ошибку уже на этом этапе будет явным провалом. В Запорожье в интернет –магазине ИНБУД вы сможете купить газобетон, инструменты и необходимые составляющие раствора. При выборе и покупке газобетона обращайте внимание на его свойства. плотность, прочность, звукоизоляцию и паропроницаемость. Так же советуем покупать газобетонные блоки с захватом, с ними проще работать. Если вдруг возникают сомнения или вопросы звоните нашим специалистам ИНБУД, они с удовольствием помогут сделать правильную покупку исходя из многолетнего опыта.

При работе с газобетон используется клеевой и цементный раствор. Мы рекомендуем использовать оба. Цементный раствор в любом случае необходим для создания перемычек. Если для первого ряда кладки у вас газобетонные блоки без пазов, то лучше использовать цементно-известковый раствор, для фиксации. Расход клеевого раствора меньше, чем цементного, и его чаще используют для блоков с пазами.

Определившись с видом раствора, можно его замесить. Так же перед началом кладки необходимо просмотреть сам фундамент. Он не должен иметь неровности, быть идеально горизонтальным и обработан битумной мастикой, для защиты от влаги (дополнительно можно использовать рубероид для гидроизоляции).

Кладка газоблоков

У нас в наличии. качественные материалы, ровный фундамент и уже готовый раствор. Можем приступить к работе.

1. Первыми блоками будет угловые. Нам необходимо их установить на цементный раствор.

2 Натягиваем шнур между угловыми блоками, чтобы проверить их высоту, избегаем провисания шнура. Максимально допустимая погрешность между угловыми блоками – 3 см.

3. Прокладываем газоблоки между угловыми. Обязательно проверяем уровнем, чтобы блоки были установлены ровно.

4. Ждем высыхания.

5. Арматура – 2 прута толщиной 8 мм. Ее мы устанавливаем после кладки первого ряда и далее в каждом четвертом ряду. Также обязательно используем арматуру под окнами.

6. Выкладываем следующие ряды. Обязательно следим за горизонтальной и вертикальной ровностью кладки.

Таким образом мы получим желаемый результат.

Нюансы кладки газоблоков

1. При использовании клея толщина шва не более 3 мм.

2. Шов цементного раствора 8 – 20 мм.

3. Использование клея допустимо при температуре от -5°С до 25°С.

4. Если на улице сильно жарко, то газоблоки сбрызгивают обычной водой.

5. Учитывайте процесс усадки постройки через несколько месяцев.

Кладка газобетона не очень сложна, но требует внимательности и аккуратность. Все материалы вы можете купить в интернет-магазине ИНБУД в Запорожье.

Холодная погода может нанести ущерб системам природного газа

М.Дж. Розенфельд, главный инженер, Kiefner / Applus-RTD

Холодная погода может создать угрозу целостности распределительных трубопроводных систем. Концепции управления целостностью (IM) требовали от оператора определения угроз в качестве необходимого шага при расстановке приоритетов при оценке целостности и разработке мер по их устранению.

В этой статье обсуждаются наиболее распространенные угрозы для систем распределения природного газа, вызванные холодной погодой, и определяются характеристики наиболее уязвимых систем, о которых сообщалось с 1984 по середину 2014 года. Эта информация позволяет операторам газораспределительных систем обдумывать превентивные и смягчающие меры для устранения рисков холодной погоды в контексте программ IM.

Воздействие холода на трубопроводные системы обычно классифицируется как не зависящее от времени (случайно возникающее) угрозы.Отказ из-за случайной угрозы является скорее событием, таким как вскрытие, чем зависящей от времени угрозой — например, коррозией.

При воздействии холода трубопроводная система может подвергаться опасности в результате ряда обстоятельств, которые могут вызвать отказ компонентов. Некоторые из них включают морозное пучение, нагрузки на компоненты трубопровода из-за накопления снега и льда, термические напряжения из-за экстремально низких температур и ограниченное расширение замерзающей воды внутри компонентов.

Причины происшествий
Управление по безопасности опасных материалов трубопроводов (PHMSA) собрало данные об отказах при эксплуатации распределительных трубопроводов природного газа в Соединенных Штатах.В отчетах указаны причины по категориям. Категория «Ущерб от стихийных бедствий» включает такие явления, как оползни, молнии, проливные дожди и суровые погодные условия.

Поиск по ключевым словам в данных об инцидентах с распределением газа PHMSA показал, что некоторые из них, по сообщениям, были вызваны «неисправностью оборудования», «другая внешняя сила», «движение земли», «температура» и «прочее» были вызваны эффектами холодной погоды, например хорошо.

Периодичность представления проверенных данных составляла с 1984 года до середины 2014 года.За это время произошло 129 инцидентов, связанных с холодной погодой (рис. 1). Из этих инцидентов наиболее часто упоминалось морозное пучение, за которым следовали сбои из-за движения снега или льда.

Что такое морозное волнение?
Морозное пучение возникает из-за образования льда под поверхностью почвы в условиях замерзания атмосферы. Лед растет в направлении потери тепла (вертикально к поверхности), начиная с фронта промерзания или границы ниже поверхности почвы.

Требуется незамерзшая вода — обычно под мерзлой почвой — чтобы поддерживать рост ледяных кристаллов. Растущий лед сдерживается вышележащей почвой, которая прикладывает нагрузку, ограничивающую его вертикальный рост, и способствует образованию в почве ледяного тела в форме линзы. Рост ледяных линз постоянно поглощает поднимающуюся воду на фронте замерзания.

Почва, через которую вода проходит, питая образование ледяных линз, должна быть достаточно пористой, чтобы обеспечить капиллярное действие, но не настолько пористой, чтобы нарушить целостность капилляров.Такой грунт называют «подверженным морозному пучению». Два общих критерия восприимчивости: более 10% частиц почвы мельче 0,075 мм или более 3% частиц мельче 0,020 мм.

Рассмотрение только размера частиц не учитывает влияние переменных, таких как присутствие грунтовых вод или растворенных солей, которые могут изменить состояние замерзания. Для получения точной информации о восприимчивости потребуется более полный тест. Видимое вертикальное смещение поверхности земли или воздействие на дорожное покрытие могут соответствовать возникновению морозного пучения.

Основным эффектом структурной целостности трубопроводных систем в результате морозного пучения является чрезмерное продольное или изгибающее напряжение из-за деформации смещения, вызванной движением земли. Вероятность выхода из строя из-за морозного пучки может возрасти при наличии других условий, например, кольцевых сварных швов с низкой прочностью или резьбовых соединений. Восприимчивость трубопроводной системы к повреждению морозным пучением можно оценить, приняв во внимание некоторые ключевые факторы:

• Тип грунта, в котором проложен трубопровод.Илистые и суглинистые почвы могут быть восприимчивы к морозному пучению, в то время как глина, чистый песок и гравий — нет.

• Глубина заглубления трубопровода. Линии, проложенные ниже линии промерзания, менее восприимчивы к эффекту морозного пучения, поскольку движение земли обычно происходит выше линии промерзания.

• Материалы трубопровода или способ установки. Способность трубопровода выдерживать высокое продольное напряжение или деформацию может повлиять на вероятность его разрушения из-за морозного пучения.

Эти факторы указывают на отказ из-за морозного пучения, а наличие других условий, возможно, связанных с тем, как был установлен трубопровод, может представлять вероятные взаимодействующие обстоятельства угрозы.

Взаимодействующие угрозы считаются возникающими, если вероятность отказа из-за совпадающих факторов значительно превышает сумму индивидуальных вероятностей отказа из-за факторов, возникающих независимо. Морозное пучение или снеговые нагрузки, хотя и нежелательны, могут легко переноситься пластичными материалами и высокопрочными соединениями между трубами.

Точно так же материалы с низкой пластичностью или устаревшая технология строительства труб (ацетиленовые сварные швы, резьба), хотя и не оптимальны, могут не представлять риска, если нормальное внутреннее давление является единственной значительной нагрузкой. Однако определенные комбинации материалов в сочетании с эффектами холодной погоды могут создать большую вероятность отказа, чем любой набор обстоятельств по отдельности.

Данные о сбоях в погодных условиях
Анализ данных о происшествиях, представленных PHMSA, дает дополнительную информацию о типах систем распределения, которые могут быть уязвимы к воздействию холодной погоды.Данные были оценены с точки зрения места установки, эпохи установки, поврежденного материала, поврежденного компонента, размера трубы и географического местоположения.

Место установки: Значительное большинство инцидентов с распределением газа, вызванных холодной погодой, 74%, были связаны с заглубленными трубами или компонентами. Это согласуется с преобладающими выявленными причинами, связанными с морозным пучением или оттаиванием. Большая часть подземных сооружений также находилась под тротуаром.

Эпоха установки: Зарегистрированные инциденты, связанные с холодной погодой, были довольно равномерно распределены по 20-летним сегментам времени, представляющим различные периоды установки, с 1910 года по настоящее время, за исключением того, что в эпоху 1950-69 годов было примерно вдвое больше инцидентов, чем другие эпохи.

Считалось, что большее количество инцидентов для урожаев 1950-69 годов может отражать большую долю находящихся в эксплуатации труб, установленных в то время. Чтобы понять, имеют ли определенные сорта трубок высокую или низкую восприимчивость, доля инцидентов, относящихся к конкретным десятилетиям установки, сравнивалась с репрезентативной долей миль в сети.

Непропорционально высокая восприимчивость указывается отношением доли инцидентов к доле пробега в сети, значительно превышающей 1.0. Точно так же на низкую восприимчивость указывает это отношение, меньшее 1,0 (рис. 5).


Рисунок 2: Нормализованная восприимчивость по установленным декадам.

Результаты показывают, что труба, проложенная до 1950 года, имеет непропорционально высокую подверженность проблемам из-за холодной погоды. То же самое и с трубкой неизвестного урожая.

Считается, что большая уязвимость труб до 1950 г. связана с двумя ключевыми факторами. Одна из них — это вообще низкая низкотемпературная пластичность сталей той эпохи.Другой — это методы, используемые для соединения труб, включая ранние электродуговые сварные швы, ацетиленовые сварные швы, муфты и резьбовые муфты, все из которых могут обладать прочностными или пластичными свойствами, ограничивающими допуск для нагрузок, вызванных морозным пучением или термическим сжатием.

Системы после 1960 г. показали сравнительно низкую чувствительность из-за улучшения качества трубной продукции и кольцевых сварных швов. Все сгруппированные вместе системы после 1980 г. имеют низкий нормализованный коэффициент 0,394.

Затронутые материалы, компоненты: Выявленные материалы, связанные с инцидентами в холодную погоду, были классифицированы как сталь, пластик, железо, прочие и неизвестные.Системы, сообщающие о наибольшем количестве отказов, были изготовлены из стали и чугуна или чугуна, что составило 40% и 42% инцидентов, соответственно. Пластик и другие материалы показали несколько случаев, что составляет 7% и 8% соответственно.

Идентификация материалов может быть затруднена тем фактом, что компоненты, не являющиеся трубами, могут быть из материала, отличного от материала трубы, и, возможно, не будут идентифицированы в отчете об инциденте.

Однако количество случаев не отражает должным образом относительную восприимчивость.Железо и другие или неизвестные материалы составляют очень небольшую долю от общего пробега в сети. Отношение доли инцидентов, нормализованных к доле репрезентативных миль, показывает чрезвычайно высокую восприимчивость для этих материалов, 14,2 и 21,6, соответственно, по сравнению со сталью или пластиком с нормализованными показателями 0,88 и 0,13 соответственно.

Большинство зарегистрированных инцидентов в холодную погоду, 57%, произошло в магистральной трубе, в то время как служебные стояки были зарегистрированы в 19% случаев (Рисунок 3).Измерители и регуляторы были связаны с 19% отказов, о которых сообщалось, с наиболее выявленными причинами, связанными со скоплением снега и льда или замерзанием компонентов.


Рисунок 3: Происшествия в холодную погоду по компонентам.

Происшествия по местоположению: Неудивительно, что инциденты, связанные с холодной погодой, сконцентрированы в северных районах, особенно в северо-центральных штатах и ​​штатах Новая Англия (рис. 4).

Однако такие инциденты также происходили реже по всей стране, включая регионы с теплым климатом.Фактически, только 13 штатов сообщили о нулевых инцидентах за 20-летний период, некоторые из них известны суровыми зимами (Арканзас, Мэн и Южная Дакота).

В некоторых штатах наблюдается наибольшее количество инцидентов с холодной погодой, особенно в Пенсильвании, Массачусетсе, Мэн, Айове и Мичигане. Однако эти показатели отражают общее воздействие с учетом климата, пробега системы, возраста системы и состава. Когда случаи нормализуются по совокупному пробегу сетей и услуг по штатам, профили местоположений резко меняются.

Если значения превышают 1,0, частота встречаемости в пределах штата превышает долю этого штата от общего количества пройденных миль. Видны Вермонт и Род-Айленд, причем Коннектикут, Вашингтон, округ Колумбия, Северная Дакота, Нью-Гэмпшир, Массачусетс и Вайоминг также значительно выше нормы (Рисунок 5).


Рис. 4. Частота холодных погодных явлений в разбивке по местам.


Рис. 5. Частота происшествий в холодную погоду, нормализованная по пробегу

Причины, последствия
Большинство распределительных систем в регионах с холодной погодой указали на естественные силы или внешние воздействия, во многих случаях на морозное пучение.К другим менее часто упоминаемым проблемам относятся:

• метровый ущерб в результате выпадения снега или льда с крыш или падения деревьев из-за скопления льда;

• напряжение термического сжатия;

• трещины из-за расширения влаги, удерживаемой внутри компонентов, и

• неисправность оборудования или устройства из-за обледенения.

Были и более сложные отказы, в том числе несколько инцидентов, связанных с растрескиванием под воздействием окружающей среды, вероятнее всего, с коррозионным растрескиванием под напряжением, близким к нейтральному, на концах труб с резьбой на линиях обслуживания.Это были напряжения, частично вызванные морозным пучением или осадкой при оттаивании.

Только один такой инцидент идентифицирован в базе данных PHMSA как связанный с холодной погодой, в частности морозное пучение, и ни один из них не идентифицирован как связанный с растрескиванием в окружающей среде.

Также было несколько инцидентов, в которых объемное расширение замерзающей воды на поверхности земли вызвало чрезмерные силы реакции на соединениях ответвлений или компонентах.

Эти случаи иллюстрируют потенциальную сложность угроз целостности, связанных с холодной погодой, или даже доказывают, что причиной была холодная погода.Возможно, о происшествиях, связанных с холодной погодой, не сообщается.

Были упомянуты некоторые другие типы инцидентов, но холодная погода была описана как вторичная причина. В нескольких случаях были задействованы транспортные средства, которые соскальзывали с обледенелых дорог и ударялись о наземное оборудование, или бульдозеры использовали рыхлители для разрушения промерзшей почвы и ударяли по трубам.

Можно было бы возразить, что если бы не зимняя погода, этих инцидентов бы не произошло. Однако это явно связано с неосторожными действиями и могло произойти при других погодных условиях и были исключены из анализа.

Другая сомнительная категория связана с наводнениями, вызванными сильным таянием снега. Эти инциденты были включены, потому что температура могла повлиять на свойства трубы, а образование льда могло ухудшить динамическую нагрузку на затронутые пролеты по сравнению с затоплением в теплую погоду.

Данные также показали, что частота инцидентов, связанных с морозным пучением, значительно выше в газораспределительных системах, чем при транспортировке газа или жидкостей (Рисунок 6). Вероятно, это в значительной степени связано с меньшей глубиной захоронения, преобладанием резьбовых или соединительных муфт, труб меньшего диаметра и использованием чугунных труб.Однако системы передачи значительно более уязвимы для инцидентов, вызванных замерзанием оборудования для регулирования давления и других устройств.

Рисунок 6: Причины происшествий в системах газораспределения, транспортировки газа и транспортировки жидкости

Большинство инцидентов зарегистрировано как утечки, часто как разъединение муфт или резьбовых соединений. Считается, что о нескольких инцидентах, идентифицированных как разрывы, было сообщено ошибочно. Из 129 инцидентов в газораспределительной системе с 1984 по середину 2014 года произошли следующие последствия: пять инцидентов привели к восьми смертельным исходам; 35 происшествий привели к 52 травмам.

Большинство инцидентов, связанных с холодной погодой, были вызваны пожарами или взрывами. Ни один из инцидентов, связанных с холодной погодой, о которых сообщалось в отношении газопроводов или трубопроводов для транспортировки опасных жидкостей за период выборки, не вызвал смертельных исходов или травм. Это подчеркивает факторы риска, связанные с системами газораспределения, а именно преобладание путей миграции газа и близость к зданиям. Условия мерзлого грунта могут ухудшить тенденцию к миграции земляного полотна.

Резюме, рекомендации
На сегодняшний день наиболее частой причиной происшествий в газораспределительных системах, связанных с холодной погодой, является морозное пучение.Однако другие сценарии происшествий, связанные с холодной погодой, неоднократно описываемые в базе данных о происшествиях, подлежащих отчетности PHMSA, включают обледенение оборудования, работающего под давлением, и регулирующего оборудования, а также повреждение оборудования, вызванное падающим снегом и ледовыми нагрузками. Были затронуты все типы и версии трубных материалов, используемых в газораспределительной службе; однако следующие материалы и компоненты труб, по-видимому, имеют уязвимость выше среднего:

• труба чугунная;

• оборудование для контроля давления, в том числе регуляторы, клапаны и переключатели, которые плохо изолированы от погодных условий;

• труба стальная проложена до 1950 г .;

• труба с резьбовыми соединениями;

• труба, расположенная над грунтами, подверженными морозному пучению, и

• стояки и оборудование, расположенные близко к земле в стоячей воде.

Принципы

IM требуют от оператора учитывать взаимодействие с угрозой целостности. Морозное пучение или снеговая нагрузка могут легко переноситься некоторыми материалами или системой трубопроводов в исправном состоянии, в то время как материалы с низкой пластичностью или соединения труб, выполненные с помощью старинных технологий, могут оставаться надежными при отсутствии определенных внешних сил. Однако, когда эти условия существуют одновременно, вероятность отказа значительно выше.

Трубопроводные системы с уязвимостью выше среднего и расположенные в зонах, подверженных морозному пучению или оттаиванию, должны быть идентифицированы и рассмотрены для мониторинга состояния или действий по смягчению последствий.

Были выявлены и другие причины, в том числе падение снега и льда с крыш на устройства контроля давления, замораживание воды в узлах или скопление льда в местах скопления стоячей воды вокруг стояков или под низко установленными надземными компонентами.

Мониторинг состояния может включать в себя ряд мероприятий, включая, но не ограничиваясь:

• периодический визуальный осмотр места перед наступлением холодных месяцев специалистом, имеющим квалификацию распознавания признаков морозного пучения или оттаивания;

• осмотр трубопроводов, заглубленных выше линии промерзания, на наличие признаков прогиба в стыках во время случайных земляных работ для других работ, и

• визуальный осмотр участков на предмет замерзшей стоячей воды вокруг стояков или под оборудованием, установленным низко к земле.

Смягчения могут включать:

• замена чугунной трубы и стальной трубы с резьбой на пластиковую или сварную стальную трубу в местах, которые известны или предположительно подвержены морозному пучкам;

• восстановление дренажа или почвенных условий, способствующих морозному пучению на уязвимых участках;

• корректировка дренажных условий, способствующих скоплению стоячей воды вокруг стояков или под низко расположенным оборудованием;

• слив или выдувание захваченной влаги из оборудования во время текущего обслуживания или проверок;

• очистка внешней грязи и мусора, которые могут удерживать влагу и замерзать, препятствуя механическому воздействию оборудования для регулирования давления во время обычных осмотров, и

• защита оборудования, подверженного прямому удару снега или льда, падающего из зданий, или подверженного падению ветвей деревьев из-за ледяных штормов.

Автор: М.Дж. Розенфельд — главный инженер Kiefner / Applus-RTD и участвует в различных проектах по обеспечению целостности трубопроводов. Розенфельд является членом ASME B31.8, физическим лицом в Огайо и научным сотрудником ASME.

Статьи по теме

Охлаждение газа — обзор

5.7 Основы проектирования процесса — Очистка отходящих газов обжиговой печи

Система отходящих газов обжиговой печи охлаждает горячий отходящий газ, а затем обрабатывает его для удаления твердых частиц, ртути, SO 2 , CO , и NO x .Две газовые системы обжига разделены за счет улавливания твердых частиц, а затем связаны друг с другом. Из-за очень высокой запыленности было сочтено, что попытка объединить две системы перед удалением пыли поставит под угрозу надежность процесса.

Удаление твердых частиц . Улавливание твердых частиц достигается за счет нескольких этапов влажной уборки. Учитывая, что обжиг обжига в печи используется во влажном состоянии и в отходящих газах присутствует сильный SO 2 , сухая система никогда не рассматривалась.Сначала газы охлаждаются до насыщения и частично очищаются в открытой охлаждающей башне. Емкость состоит из открытой вертикальной камеры с рядом распыляемых форсунок с гидрораспылением, за которыми следует разделительный бак для отделения газа и захваченной воды / твердых частиц. Из-за очень большого количества твердых частиц, поступающих в тушильную установку, было разумно использовать полностью открытую емкость с низкой скоростью, чтобы минимизировать проблемы, связанные с отложениями и эрозией. Расположение емкости соответствует схеме обжарочной установки и сводит к минимуму обращение с горячим, тяжелонагруженным газом.Особое внимание требовалось на границе раздела горячего газа и мокрого тушителя, чтобы предотвратить сильные наросты и быструю коррозию, которые здесь часто возникают.

Около 90% поступающих твердых частиц собирается в тушителе. Удаление основной массы твердых частиц, особенно крупной фракции, на стадии низкоэнергетического гашения важно для сведения к минимуму проблем с последующей стадией очистки. После рассмотрения вариантов оборудования для промывки была выбрана трубка Вентури с регулируемым горлом.Скруббер работает при 4000 ″ вод.ст. и включает глиноземные плитки для защиты от эрозии. Промывочная вода подается через трубы с открытым проходом, что позволяет частично рециркулировать воду. Основными причинами выбора трубки Вентури являются отсутствие внутренних компонентов, склонных к наросту и эрозии, а также ее хорошо зарекомендовавшие себя рабочие характеристики.

Газы, покидающие стадии очистки, имеют насыщение при 130–160 ° C. Этап охлаждения газа потребовался по ряду причин:

•

Температуру газа пришлось снизить примерно до 80 ° C, чтобы обеспечить последующий сбор ртути (проблема с давлением пара).

•

Охлаждение газа привело к конденсации значительного количества воды. Сбор воды здесь позволил использовать ее повторно, сведя к минимуму проблемы водного баланса в последующих системах абсорбции газа.

•

Конденсация воды существенно снизила фактический поток газа, а также размер установленных ниже по потоку вентиляторов и воздуховодов.

Было доступно множество вариантов оборудования, включая открытые распылительные камеры, насадочные или лотковые башни, кожухотрубные охладители.Также рассматривалось двухступенчатое охлаждение. Был выбран однокорпусно-трубчатый конденсатор. Решающей причиной этого была ртуть; Ожидается, что значительная часть металлической ртути, присутствующей в газе, будет конденсироваться при охлаждении газа до 80 ° C. Конденсатор с одним кожухом и трубкой не требовал «грязного» теплообменника для охлаждения контактной воды с возможностью накопления ртути. Загрязнение труб было основной проблемой на этапе проектирования, но не было проблемой из-за эффективной очистки газа на входе и больших объемов конденсата, обеспечивающих непрерывную промывку поверхностей теплопередачи.

Вода, сконденсированная в охладителе, возвращается на стадию закалки / очистки. Тушитель удаляет основную часть твердых частиц, включая более крупные фракции, и использует распылительные форсунки, поэтому используется вода без твердых частиц. После удаления основной части твердых частиц и отсутствия распылительных форсунок в трубке Вентури используется рециркуляция. Однако содержание твердых частиц в контуре поддерживается ниже 5% (мас. / Мас.). Этот контур обеспечивает надежную работу при минимальном использовании воды и последующем влиянии на общий водный баланс.

На данном этапе системы газ холодный, практически не содержит твердых частиц и с ним можно надежно обращаться, не опасаясь образования отложений. Таким образом, две системы обжарки были объединены, чтобы минимизировать стоимость проекта. Бустерный вентилятор был включен для каждого ростера для облегчения контроля тяги / потока и уменьшения тяги в последующем оборудовании. Вентиляторы были выбраны с минимальной скоростью вращения вентилятора (1800 об / мин), чтобы обеспечить максимальную надежность. Перед каждым вентилятором установлены туманоуловители шевронного типа для сбора конденсата, образующегося в трубопроводах.Это сводит к минимуму количество конденсата, отводимого через кожухи вентилятора.

Затем объединенные газы обжига очищаются в мокром электрофильтре (мокрый ЭСО). Влажные ЭФ — это эффективные устройства для сбора очень мелких частиц и тумана, которые играют ключевую роль на всех металлургических заводах по производству кислоты. Мокрый ЭЦН не входил в исходную технологическую схему, но был включен для выполнения нескольких функций:

•

Полный сбор твердых частиц

•

Сбор мелких конденсированных форм ртути и ртутных соединений

•

Удалить кислотный туман (SO 3 и H 2 SO 4 ), который может вызвать проблемы непрозрачности в штабеле.

Был установлен двухкамерный влажный ЭЦН, обеспечивающий автоматическую промывку с отключением питания.Были установлены распылительные форсунки, чтобы на собирающих электродах всегда оставалась сплошная водяная пленка. Твердые частицы / туман, собранные во влажном ЭЦН, удаляются из контура газоочистки.

Удаление ртути . Затем удаление ртути завершается промывкой хлоридом ртути, HgCl 2 (процесс Болиден-Норцинк). Этот процесс хорошо зарекомендовал себя на плавильных заводах по производству цветных металлов, но собирает только паровую металлическую ртуть, поэтому важно собирать другие формы в предшествующем оборудовании.Ртуть абсорбируется рециркулирующим раствором следующим образом:

(23,25) HgCl 2 (водн.) + Hg (v) → Hg 2 Cl 2 (с)

Твердый хлорид ртути (Hg 2 Cl 2 ) разделяется в отстойных конусах. Часть собранного твердого вещества разливается в специальные колбы, которые затем отправляются производителям ртути. Остаток хлорируется газообразным Cl 2 для регенерации HgCl 2 для возврата в скруббер. Абсорбционная башня представляет собой насадочную колонну с двумя уровнями сетчатых подушек для удаления тумана.Это требовалось для минимизации выбросов ртути в результате потерь тумана и связанных с ним растворенных и взвешенных соединений ртути. Все оборудование для обработки ртути было установлено в отдельном здании, чтобы изолировать ртуть от остального технологического оборудования. Также предусматривалась установка электролитической ячейки для производства металлической ртути в качестве продукта при регенерации газообразного хлора.

Удаление диоксида серы . Следующая операция установки — очистка SO 2 .Выбор технологий удаления SO 2 всегда затруднен из-за большого количества доступных процессов. Концентрированный режим двухщелочной очистки был выбран по следующим ключевым причинам:

Производство серной кислоты было рассмотрено, но отклонено из-за небольшого тоннажа кислоты, широкого диапазона содержания серы в руде и воздействия эта изменчивость повлияет на работу завода. В частности, необходимость поддерживать концентрацию SO 2 выше его автотермической точки может привести к тому, что кислотная установка будет приводить в движение печь для обжига.

Высокие концентрации SO 2 (2–10% в пересчете на сухое вещество) вместе с высокими требованиями к улавливанию потребовали скруббера на основе раствора. Прямые процессы обработки извести или известняка не подходят для этих условий процесса.

Концентрированный двухщелочной процесс с использованием кальцинированной соды и извести хорошо подходит для условий процесса и требований к производительности. Он предлагает преимущества очистки раствора при использовании более дешевой извести в качестве основного реагента.

Выбрана следующая система:

SO 2 очищается от газа в колонне с семью тарелками.Абсорбция происходит в рециркулирующем потоке натриевых солей:

(23,26) Na 2 SO 3 + SO 2 + H 2 O → 2NaHSO 3

Отводимый поток регенерируется с использованием суспензии гашеная известь:

(23,27) Ca (OH) 2 + 2NaHSO 3 → Na 2 SO 3 + CaSO 3 · 12H 2 O + 32H 2 O

Регенерированный Сульфид натрия отделяется от осажденных твердых частиц и возвращается в скруббер.

Два реактора регенерации включены для регулирования pH и роста частиц. Осажденный сульфид кальция отделяется в загустителе и перекачивается в хвосты, а избыток загустителя возвращается в скруббер. Система регенерации была разработана для работы с гравитационным потоком, чтобы упростить ее работу и максимизировать надежность. Натриевая косметика предоставляется в виде раствора кальцинированной соды. Новой особенностью системы является отсутствие фильтра; поскольку газ, поступающий в скруббер SO 2 , является водонасыщенным, система почти не имеет испарительной способности.В результате водный баланс системы вынудил обеспечить сливной поток — для этого использовался слив сгустителя. Хотя это связано с некоторыми потерями натрия, они незначительны по сравнению с упрощением и повышенной надежностью, связанными с устранением фильтра.

Последние операции блока предназначены для CO и NO x , оба требуют повышенных рабочих температур. Главный вентилятор был расположен до этих шагов, что позволило установить меньший вентилятор из-за более низкой температуры и соответствующей более низкой фактической скорости потока.Опять же, для максимальной надежности была выбрана относительно низкая скорость (1800 об / мин). Слабый CO и любые следы углеводородов разрушаются в рекуперативном термическом окислителе. Поступающий газ предварительно нагревается в кожухотрубном теплообменнике выхлопными газами камеры сгорания. Затем он попадает в камеру сгорания, где горелка повышает температуру примерно до 815 ° C. Газ выходит через теплообменник с контролируемой температурой около 340 ° C в рамках подготовки к восстановлению NO x .Установлена ​​установка селективного каталитического восстановления (СКВ) на основе аммиака с использованием цеолитного катализатора. Водный аммиак впрыскивается перед катализатором и вступает в реакцию с соединениями NO x . SCR — это хорошо зарекомендовавшая себя технология, и, что наиболее важно для этого применения, цеолитные катализаторы очень устойчивы к отравлению тяжелыми металлами. Это не относится к металлооксидным катализаторам, используемым для окисления CO и углеводородов, и является основной причиной того, что каталитический подход не был рассмотрен для окислителя.

Газы для обжига берут начало на очень большой высоте, поэтому система была спланирована таким образом, чтобы воспользоваться этим преимуществом. Газы перемещаются вниз через стадию очистки от твердых частиц, устраняя горизонтальные участки воздуховодов, которые могут накапливаться. Вентиляторы располагались на тех ступенях, где их можно было легко обслужить.

Газоочистка . Система газоочистки превысила проектные критерии сразу после ввода в эксплуатацию в 2000 году, как показано в Таблице 23.4.

Таблица 23.4. Производительность системы Roaster-Gas

9037 SO2 9037 SO2 167 6,5
Компонент Расчетная производительность (кг / ч) Фактическая производительность на выходе (кг / ч)
Вход Выход 2000 2001
2001
Твердые частицы 22,680 2,7 2,0 0,9
Ртуть 18 0,09 0,01 0,034 7,3 6,4
CO 544 21,4 2,7 12,0
НЕТ x 54

Исторически экологические характеристики системы отвода газа обжиговой печи улучшались и продолжали соответствовать всем государственным и федеральным требованиям, как показано в Таблице 23.5.

Таблица 23.5. Фактическая производительность на выходе (кг / ч)

2010 2011 2012 2013 2014
Твердые частицы 0.81 0,51 0,55 0,74 0,51
Ртуть 0,01 0,03 0,01 0,02 0,01
4,87 4,67
CO 0,29 0,41 0,29 0,61 0,59
NO x 638723 7,04 7,81 7,51 7,20

Тоннаж обжарки , наличие , и извлечение золота . Обжиговое предприятие Barrick Goldstrike начало работу в марте 2000 года; В Таблице 23.6 показаны производительность и доступность установки в годы сразу после ввода в эксплуатацию.

Таблица 23.6. Barrick Roaster Пропускная способность

Год Пропускная способность (т / год) Пропускная способность (т / ч) Доступность (%)
2000 2.82 376 85,4
2001 4,28 563 86,8
2002 5,31 665 5,3 91,2 91,2

Ввод объекта в эксплуатацию прошел гладко. Для простоты строительства и ввода в эксплуатацию запуск каждой мельницы / ростовой линии был разделен на один месяц.Это оказалось выгодным для пуска второй технологической линии, поскольку недостатки конструкции были исправлены до начала нагрева. Проектная мощность первой линии была достигнута через две недели после пуска, а вторая линия достигла проектной мощности в течение нескольких часов после пуска (Wickens et al., 2003).

Производительность объекта значительно улучшилась с момента ввода в эксплуатацию. Проектная производительность установки составляла 11 000 т / сут, а текущая производительность установки составляет примерно 16 000 т / сут. В контуре измельчения были использованы следующие инициативы:

•

Уменьшение крупности руды

•

Поддержание постоянных уровней шариковой загрузки камеры грубого помола

•

Использование кВтч / т в реальном времени для максимального повышения энергоэффективности

•

Использование меньшего размера шара для макияжа в обеих камерах

Увеличение производительности обжарочных аппаратов в первую очередь связано с компромиссом между топливной стоимостью (БТЕ / фунт руды) и скорость переработки и, в меньшей степени, незначительные модификации установки вокруг системы подачи руды.Обжиговые установки были спроектированы так, чтобы обрабатывать базовую теплотворную способность (282 БТЕ / фунт руды (0,65 кДж / т) при 253 т / ч) для заданного количества кислорода. Мгновенная скорость обработки увеличилась за счет использования возможностей обжарочных аппаратов для обработки заданной БТЕ в единицу времени. Учитывая возможность смешивания для определения ценности топлива, среднее количество топлива, которое в настоящее время подается в печи для обжига, находится в диапазоне 235 БТЕ / фунт руды (0,55 кДж / т).

Смеси низших сульфидов обрабатывались с добавлением топливных добавок для поддержания необходимого теплового баланса.Исторически топливными добавками были уголь и сульфидные концентраты. По мере развития горных работ и изменения состава рудного тела содержание сульфидов в сырье для обжига продолжало падать, что требовало более высоких соотношений угля / концентрата для поддержания производительности завода. Сульфидные концентраты были отличным дополнительным источником топлива, но постоянное снабжение было затруднено. В 2010 году элементарная сера или гранулы серы были признаны лучшим вариантом для удовлетворения требований к топливу для обжига и контроля температуры.В Таблице 23.7 представлены исторические характеристики обжиговой печи по пропускной способности, доступности (%) и извлечению золота (%).

Таблица 23.7. Производительность, пропускная способность, доступность (%) и извлечение золота

Год Пропускная способность (млн т / год) Пропускная способность (т / ч) Доступность (%) Извлечение золота (%)
2004 5,555,454 698,6 90,5 86.О 86,4
2008 5 147 389 647,5 90,5 84,5
2009 4,784 046 611.8 89,3 84,2
2010 5,043,410 650,6 88,5 83,4
2011 5,166,435 658,0 685,1 89,6 83,5
2013 5,100,600 688,4 84,5 a 81,9
2014,792 59 88,0 84,2

Компрессорные станции природного газа

Компрессорные станции являются неотъемлемой частью газопроводной сети, по которой природный газ транспортируется от отдельных добывающих скважин к конечным пользователям. Когда природный газ движется по трубопроводу, расстояние, трение и перепады высот замедляют движение газа и снижают давление. Компрессорные станции стратегически размещены в сети трубопроводов сбора и транспортировки, чтобы поддерживать давление и поток газа на рынок.

Компоненты компрессорной станции

Природный газ поступает на компрессорную станцию ​​через трубопровод станции и проходит через скрубберы и фильтры для извлечения любых жидкостей и удаления твердых частиц или других твердых частиц, которые могут находиться в потоке газа (Рисунок 1). После очистки поток природного газа направляется по дополнительным заводским трубопроводам к отдельным компрессорам. Компьютеры регулируют поток и количество устройств, необходимых для обработки запланированных требований к потоку системы.Большинство компрессорных агрегатов работают параллельно, при этом отдельные компрессорные агрегаты обеспечивают необходимое дополнительное давление перед тем, как направить газ обратно в трубопровод с восстановленным полным рабочим давлением. Когда требуемое повышение давления очень велико, несколько компрессорных агрегатов могут работать поэтапно (последовательно) для достижения желаемого давления поэтапно.

При сжатии природного газа выделяется тепло, которое необходимо отводить для охлаждения газового потока перед тем, как покинуть компрессорную установку.На каждые 100 фунтов на квадратный дюйм повышения давления температура газового потока увеличивается на 7-8 градусов. Большинство компрессорных станций имеют систему воздушного охлаждения для отвода избыточного тепла (охладитель «после»). Тепло, выделяемое при работе отдельных компрессорных агрегатов, рассеивается через герметичную систему охлаждения, аналогичную автомобильному радиатору.

В областях с влажным газом или в областях, где производится сжиженный природный газ (ШФЛУ), изменения давления и температуры вызывают выпадение некоторых жидкостей.Выпадающие жидкости улавливаются в цистернах и вывозятся грузовиками с площадки. Уловленные жидкости называются природным бензином или капельным газом, который часто используется в качестве смеси автомобильного бензина.

Большинство компрессорных станций работают за счет части природного газа, протекающего через станцию, хотя в некоторых районах страны все или некоторые агрегаты могут иметь электрическое питание, главным образом, по соображениям охраны окружающей среды или безопасности. Компрессоры, работающие на газе, могут приводиться в действие как обычными поршневыми двигателями, так и газотурбинными установками.Между этими конкурирующими технологиями компрессорных двигателей существуют конструктивные и эксплуатационные различия, а также уникальные выбросы в атмосферу и уровень шума.

На станции может быть один или несколько отдельных компрессорных агрегатов, которые могут находиться на открытом воздухе или, что чаще, размещаться в здании для облегчения технического обслуживания и управления звуком. Новые юниты часто размещаются по одному в каждом здании, но в одном большом здании может быть несколько юнитов. Компрессорные здания обычно включают изолированные стены, экранированные выхлопные системы и передовые технологии вентиляции для гашения звука.Вновь построенные компрессорные здания могут включать эти элементы в тех случаях, когда местные, государственные или федеральные нормы требуют снижения шума (Рисунок 2).


Рисунок 2. Внутри компрессорного корпуса. Предоставлено командой Marcellus Education

Площадки компрессорных станций для линий сбора часто больше, чем компрессоры линий электропередач, из-за того, что в комплекс входит несколько трубопроводов, а в некоторых случаях требуется дополнительное оборудование для фильтрации и удаления жидкостей из газового потока ( Рисунок 3).Другие компоненты компрессорного комплекса включают резервные генераторы, газоизмерительное оборудование, системы фильтрации газа, а также системы контроля и управления безопасностью. Также может быть оборудование для одоризации для добавления меркаптана, который придает природному газу характерный сернистый запах.


Рисунок 3. Площадка компрессорной станции. Предоставлено Spectra Energy

1. Трубопровод станции 2. Фильтры-сепараторы / скрубберы 3. Компрессорные агрегаты 4. Система охлаждения газа 5. Система смазочного масла 6.Глушители (глушители выхлопных газов) 7. Система топливного газа 8. Резервные генераторы

Нормативно-разрешительная база

Компрессорные станции разрешены и регулируются на федеральном уровне или уровне штата в зависимости от типа трубопровода, обслуживаемого компрессором. В этой публикации будут рассмотрены два основных типа трубопроводных / компрессорных систем: системы сбора и межгосударственные системы передачи. Следует отметить, что цель, а не размер трубы, определяет, является ли трубопровод сборной линией или межгосударственной линией.

Компрессорные станции в системе сбора

Линии сбора обычно представляют собой трубопроводы меньшего диаметра (обычно в диапазоне от 6 до 20 дюймов), которые перемещают природный газ от устья скважины к установке по переработке природного газа или соединяются с большим магистральным трубопроводом. Линии сбора регулируются на государственном уровне, а компрессорные станции, входящие в систему сбора, также регулируются государством. В Пенсильвании Департамент охраны окружающей среды (PA DEP) отвечает за выдачу экологических разрешений и регулирование при планировании и строительстве компрессоров системы сбора.Подразделение газовой безопасности Комиссии по коммунальным предприятиям Пенсильвании (PA PUC) отвечает за надзор за безопасностью во время строительства и эксплуатации определенных объектов Класса 2, Класса 3 и Класса 4. Регламент PA PUC включает спецификации материалов и конструкции, проверки на месте, а также обзор процедур технического обслуживания и безопасности компании.

Природный газ в системе сбора может поступать на компрессорную станцию ​​при различных давлениях в зависимости от давления в скважинах, питающих систему, и расстояния, на которое газ проходит от устья скважины до компрессора.Независимо от входящего давления, газ должен быть отрегулирован или сжат до давления передачи (обычно от 800 до 1200 фунтов на квадратный дюйм), прежде чем он сможет попасть в межгосударственную систему передачи. Поскольку требования к сжатию могут быть значительными в системе сбора, эти компрессорные системы обычно представляют собой большие установки, состоящие из 6–12 компрессоров в нескольких зданиях. Многие из этих компрессорных станций системы сбора увеличиваются в размерах по мере того, как в районе бурят больше скважин, что увеличивает потребность в сжатии.Постоянные требования к земле для компрессора системы сбора обычно составляют от 5 до 15 акров, но они могут превышать это значение, учитывая уклон земли и другие факторы.

Компрессорные станции в межгосударственной транспортной системе

Магистральные трубопроводы, как правило, представляют собой магистральные трубопроводы большого диаметра (20-48 дюймов), по которым природный газ транспортируется из районов добычи в районы рынка. Эти межгосударственные трубопроводы транспортируют природный газ через государственные границы — в некоторых случаях через всю страну.Федеральная комиссия по регулированию энергетики (FERC) имеет полномочия по размещению, строительству и эксплуатации межгосударственных трубопроводов и компрессоров. Процесс проверки FERC включает экологическую экспертизу, оценку альтернативных участков и взаимодействие с землевладельцами и общественностью.

После ввода в действие межгосударственных компрессорных станций, регулируемых на федеральном уровне, безопасность станции регулируется, контролируется и обеспечивается Министерством транспорта США (DOT). В рамках DOT Управление по безопасности трубопроводов и опасных материалов (PHMSA) отвечает за соблюдение надлежащих стандартов проектирования, строительства, эксплуатации, технического обслуживания, испытаний и инспекций.

Межгосударственные линии электропередачи регулируются на федеральном уровне, а компрессорные станции, являющиеся частью межгосударственной системы электропередачи, также регулируются на федеральном уровне. Межгосударственные компрессорные предприятия должны, как правило, соответствовать местным и государственным нормам; однако в случае конфликта преимущественную силу будут иметь более строгие правила.

Природный газ в межгосударственном трубопроводе обычно уже находится под давлением от 800 до 1200 фунтов на квадратный дюйм. Чтобы газ продолжал оптимально течь, его необходимо периодически сжимать и проталкивать по трубопроводу.Трение и перепады высот замедляют газ и снижают давление, поэтому компрессорные станции обычно размещаются на расстоянии от 40 до 70 миль вдоль трубопровода, чтобы обеспечить повышение давления. Поскольку они обеспечивают только повышение давления, компрессоры межгосударственной системы передачи, как правило, меньше по размеру по сравнению с компрессорами системы сбора. Типичный объект может состоять из двух компрессорных агрегатов (один действующий, а другой — резервный) в одном здании.Типичные постоянные требования к земле для межгосударственного компрессора составляют от 4 до 5 акров.

Соображения безопасности

Компрессорные станции включают в себя различные системы и методы безопасности для защиты населения и сотрудников станции в случае возникновения чрезвычайной ситуации. Например, каждая станция имеет систему аварийного отключения (ESD), подключенную к системе управления, которая может обнаруживать аномальные условия, такие как непредвиденное падение давления или утечка природного газа (Рисунок 4). Эти аварийные системы автоматически останавливают компрессорные агрегаты, изолируют и удаляют воздух из газовых трубопроводов компрессорной станции (иногда это называется продувкой).Правила требуют, чтобы компрессорные станции периодически проверяли и выполняли техническое обслуживание системы аварийного отключения для обеспечения надежности. Землевладельцам, соседям и службам быстрого реагирования рекомендуется ознакомиться с системами безопасности, процедурами испытаний и протоколами аварийного реагирования для компрессорных станций в их районе.


Рисунок 4. Клапан аварийного отключения на входящем трубопроводе. Предоставлено командой Marcellus Education

Одоризация

Природный газ — это бесцветный газ без запаха, поэтому одорант, обычно меркаптан, добавляется в газовый поток в качестве дополнительного механизма безопасности.Одоризация природного газа в межгосударственных системах передачи и сборах регулируется в соответствии с разделом 49, часть 192 Федерального свода правил, который требует одоризации линий электропередачи в густонаселенных районах (местоположения классов 3 и 4). В отношении зон с серьезными последствиями применяются дополнительные уровни регулирования для обеспечения общественной безопасности. «Расположение класса» — термин, используемый в правилах для обозначения плотности населения вокруг трубопровода. Расположение класса определяется количеством жилых единиц в пределах 220 ярдов на скользящей миле от трубопровода.Классы 3 и 4 — это места с 46 или более зданиями или здания, в которых проживает 20 или более человек, по крайней мере, 5 дней в неделю в течение 10 недель (школы, общественные центры и т. Д.). Транспортные трубопроводы в местах класса 1 и 2 — в сельской местности с менее чем 46 зданиями на милю скольжения — освобождены от правил одоризации. На практике газ, одорированный для участков класса 3 или 4 «выше по потоку», будет сохранять некоторый уровень одоранта в газовом потоке, когда он проходит через зоны классов 1 и 2.

PA D6 5 разрешение 909
Таблица 1. Регулировка компрессорной станции. Следующая матрица представляет собой общий обзор регулируемых параметров компрессорной станции и задействованных агентств.
Компрессоры системы сбора (PA) Компрессоры межгосударственной системы (федеральные)
Агентство Постановление Агентство Постановление
EPA и PA DEP Закон о чистом воздухе
Уровень шума Нет * * Муниципалитеты могут иметь местные постановления по шуму, которые будут применяться к компрессорным станциям в пределах муниципалитета Уровень шума не должен превышать день — средний ночной уровень 55 децибел в любой ранее существовавшей чувствительной к шуму зоне (NSA), такой как школы, больницы или жилые дома
Эрозия и отложения PA DEP Глава 102: Правила контроля эрозии и загрязнения отложений FERC FERC работает в сотрудничестве с окружными природоохранными Правила ГЭЭ
Расположение PA DEP (ограничено) Глава 105: водные пути и водно-болотные угодья разрешены FERC Объем FERC, экологическая экспертиза и общественный вклад
ВибрацияERC Нет Компании должны соблюдать правило FERC 18CFR 380.12 (k) (4) (v) (B), чтобы убедиться в отсутствии увеличения ощутимой вибрации при работе
Эксплуатация, техническое обслуживание и безопасность PA PUC Технические характеристики материалов и конструкции, проверки на месте, обзор процедур технического обслуживания и безопасности US DOT PHMSA Спецификации материалов и конструкции, инспекции на месте, обзор процедур технического обслуживания и безопасности
Общественный вклад PA DEP 45-дневный период комментариев по предлагаемым общим разрешениям FERC

PA DEP

 Общественность может предоставить информацию о предлагаемой компрессорной станции на нескольких этапах процесса проверки FERC

25 Па.Код 127.621
25 Па. Код 127.44

Соображения сообщества и землевладельцев

Хотя некоторые договоры аренды нефти и газа и сервитута трубопроводов могут разрешать строительство компрессорных станций на арендованной площади, большинство соглашений о компрессорных станциях заключаются как отдельный договор с помещиком. Когда речь идет об аренде полезных ископаемых, праве отчуждения или других соглашениях, обычно рекомендуется сохранять соглашение как можно более узким и не разрешать размещение наземных сооружений, таких как компрессорные станции, в рамках соглашения.Таким образом, землевладелец может получить дополнительную стоимость от аренды компрессора и сосредоточиться на согласовании условий, которые являются уникальными для аренды или продажи компрессора (или вообще избежать этого). Например, расположение объекта, шумоподавление, ограничения движения и освещения могут быть более важными соображениями на объекте компрессора, чем другие соглашения. Если компрессорная станция уже включена в договор аренды полезных ископаемых или трубопровод, землевладелец может пожелать попросить оператора о соглашении о землепользовании, чтобы предоставить руководящие принципы и ограничения для строительства компрессорной станции; однако обычно легче договориться об этом до подписания договора аренды полезных ископаемых.Обратитесь к публикациям Penn State Extension «Руководство для землевладельцев по аренде земли в Пенсильвании» и «Переговоры о правах прохода на трубопровод в Пенсильвании» для получения дополнительной информации об аренде полезных ископаемых и соображениях права отчуждения.

Сдать участок в аренду или продать?

Операторы компрессоров могут иметь предпочтение владеть собственностью, а не арендовать площадь, на которой построена компрессорная станция. Землевладельцы должны учитывать последствия продажи или сдачи в аренду своей собственности для компрессорной станции.Продажа участка может облегчить некоторые опасения землевладельцев, такие как ответственность, налоги на имущество, нарушение владения и рекультивация участка. Оплата продажи сайта обычно происходит авансом и полностью без возможности дополнительных текущих платежей.

Аренда собственности может предоставить землевладельцу больший контроль над выбором места и проектированием компрессорной станции. Землевладельцу могут потребоваться буферы для уменьшения шума и нарушения зрения. Лизинг может дать землевладельцам больше рычагов воздействия на этапах строительства и эксплуатации компрессорной станции — сдаваемая в аренду промежуточная компания может быстрее ответить землевладельцу, у которого она арендует.В любом случае землевладельцам важно учитывать соглашение и то, как оно может повлиять на их прибыль и образ жизни. При принятии решения о сдаче в аренду или продаже также следует учитывать последствия налога на прибыль и налога на имущество.

Оценка стоимости

Сколько стоит площадка под компрессорную станцию? Ответ может значительно варьироваться в зависимости от местоположения и порогового значения для конкретного землевладельца, который может согласовать условия продажи или аренды. Если условия не соблюдены, готов ли землевладелец пойти на компромисс? Землевладельцы должны подумать, не повлияет ли проект на их землю, образ жизни и / или сельскохозяйственные операции.Некоторые вопросы, которые следует учитывать при согласовании цены, могут включать:

  1. Требуемое количество земли
  2. Количество нарушенных земель (временно и постоянно)
  3. Реальная стоимость земли
  4. Влияние на использование и стоимость ваша оставшаяся площадь
  5. Возможное вмешательство в сельскохозяйственную деятельность
  6. Стоимость недавних договоров аренды и продаж компрессорной площадки в вашем районе

Помните, что нет установленной суммы в долларах, которую землевладелец должен принять, но стоимость недавних договоров аренды и продажи площадок дает общее представление о том, сколько отрасль готова платить за аналогичные соглашения в вашем регионе.

Программа «Чистый и зеленый»

«Чистый и зеленый» — это льготная оценка налога на имущество, которая способствует сохранению ферм, лесов и открытых земель в Пенсильвании. Закон о чистоте и защите окружающей среды позволяет выделить часть собственности, предназначенную для нефтегазовых операций, без штрафных санкций, которые могут повлиять на всю собственность. Часть затронутого имущества будет подлежать отмене налогов (до 7 лет и сбор в размере 6 процентов простых процентов) и будет оцениваться по полной рыночной стоимости в будущем.Землевладельцы, участвующие в программе Clean and Green или любой другой программе по сохранению или консервации, должны рассмотреть вопрос о том, чтобы юрисконсульт рассмотрел и изменил соглашение, указав, что арендодатель или покупатель берет на себя уплату любых налогов или штрафов, начисленных в результате соглашения.

Особенности площадки

Площадки компрессорных станций сильно различались по количеству акров, нарушенных на этапе строительства, и земли, постоянно используемой во время эксплуатации. (Рисунок 5). Это может быть от 3 акров до более 20 акров на участок; средняя площадь компрессорной площадки системы сбора, построенной за последние несколько лет, может составлять от 12 до 15 акров, но землеройные работы, складирование почвы и подъездные дороги увеличивают общую площадь нарушенных земель.Землевладельцы могут пожелать указать лимит площади нарушенных акров и количество земли, разрешенной для постоянного использования. Участки для временного использования или строительства должны быть четко определены с точки зрения использования и количества времени, на которое они годны (например, термин «временный» не имеет определения в соглашении до тех пор, пока землевладелец не установит такие параметры, как как 6 месяцев или 1 год).


Рисунок 5. Компрессорная станция. Предоставлено Информационно-исследовательским центром Марселлуса

Уровень шума

Компрессоры могут генерировать значительный шум в зависимости от типа компрессора, используемых технологий шумоподавления, уклона земли вокруг компрессора и других факторов.Владельцы земли могут учитывать шум, поскольку он влияет на них и их соседей при заключении соглашения о компрессорной станции. Операторы компрессорных станций часто включают некоторый уровень снижения шума в проект своего участка, но землевладелец может захотеть включить минимальные стандарты в свое соглашение об аренде или продаже.

В настоящее время FERC требует, чтобы уровень шума не превышал 55 децибел днем ​​/ ночью средний уровень звука (дБА Ldn) в ближайшей чувствительной к шуму зоне (NSA). К зонам, чувствительным к шуму, относятся жилые дома, места отправления культа и другие места.Это требование касается только компрессорных станций, которые регулируются FERC, которые будут включать межгосударственную трубопроводную систему в Пенсильвании, но не включают компрессоры, которые связаны с линиями сбора. Некоторые муниципалитеты (округа, поселки, городки) имеют свои собственные постановления, ограничивающие шум. Если есть постановление, подумайте о том, чтобы попросить у ваших муниципальных чиновников копию постановления.

В Пенсильвании нет никаких преимущественных государственных нормативов, регулирующих уровень шума от компрессорных станций.Если предлагаемый объект не находится под юрисдикцией FERC и у муниципалитета нет постановления по шуму, землевладельцы должны рассмотреть возможность добавления минимальных стандартов в свое соглашение об аренде / продаже. Землевладельцы могут также рассмотреть возможность будущей жилой застройки в районе предлагаемой компрессорной площадки. Одно из соображений состоит в том, чтобы установить ограничение шума на краю места компрессора (например, не более 60 дБА Ldn от края места компрессора), а не на ближайшую чувствительную к шуму зону.

офис 9036 5 125386
Таблица 2. Сравнительные примеры уровней звука. (См. Потерю слуха, вызванную шумом в сельском хозяйстве)
Уровни звука в дБ (А) Общие Сельское хозяйство
0 Порог слышимости (самый слабый звук)
40 библиотека
50-60 Нормальный разговор
55-70 Посудомоечная машина
74-112 Трактор
Цепи 77-120 79-89 Верховая косилка
80-105 Комбайн
81-102 Зерносушилка
83-116 8537
-106 Опрыскиватель для сада
85-115 Свинья визжит
88-94 Садовый трактор
93-97 Зерновой помол
110 Воздуходувка
110-130 Rock Concert Реактивный самолет у трапа

Источники: Потеря слуха у сельскохозяйственных рабочих , Совет национальной безопасности, Итаска, Иллинойс; Лига слабослышащих, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк.

Качество воздуха

Большинство компрессорных станций природного газа работают от двигателей внутреннего сгорания, которые сбрасывают выбросы выхлопных газов в атмосферу. В 2013 году ПО ДЭП ввело более строгие нормы выбросов для компрессорных станций посредством пересмотренного ГП-5. PA DEP разработала комплексную программу сокращения выбросов в атмосферу для операций по сжатию и переработке природного газа.

PA DEP разработало форму сертификации соответствия и образец рабочего листа, чтобы помочь регулируемой отрасли с подачей сертификатов соответствия, подлежащих оплате до 1 марта каждого года.Агентство по охране окружающей среды США также регулирует выбросы в атмосферу компрессорных станций в соответствии с положениями Закона о чистом воздухе.

Компрессорные станции могут быть потенциальным источником выбросов метана. В 2012 году EPA подсчитало, что до 45 процентов выбросов метана в секторе транспортировки и хранения природного газа приходятся на традиционные поршневые компрессоры (по оценкам EPA, на сектор транспортировки и хранения приходится 27 процентов общих выбросов метана от нефтегазовых компаний). промышленность).Чтобы ограничить выбросы метана в нефтегазовой отрасли, EPA разработало программу Natural Gas STAR, которая представляет собой гибкое добровольное партнерство, призванное побудить нефтяные и газовые компании внедрять рентабельные технологии и методы сокращения выбросов метана. Многие компании отрасли присоединились к программе Gas STAR и в настоящее время внедряют методы и технологии по снижению выбросов метана. EPA недавно объявило о программе Gas STAR Gold для признания предприятий, которые реализуют полный набор протоколов для сокращения выбросов метана.Программу Gas STAR Gold планируется запустить в 2015 году.

В дополнение к требованиям государственных разрешений на качество воздуха компрессорные станции FERC проходят проверку в соответствии с Законом о национальной экологической политике (NEPA). Экологический документ FERC будет касаться как строительных, так и эксплуатационных выбросов в атмосферу компрессорной станции, а также воздействия на почву, восстановление территории и визуальное воздействие.

Свет и движение

Свет и движение на компрессорных предприятиях и вокруг них могут быть значительными во время строительства и эксплуатации.Движение — это в некоторой степени неизбежная проблема, потому что оборудование, материалы и рабочие будут ездить на объект каждый день. Землевладелец может договориться об ограничении движения тяжелых грузовиков и перемещения оборудования на участок и обратно в определенные часы (например, в ночное время).

Небесное свечение или световое загрязнение — это повышение яркости ночного неба, вызванное искусственным светом, рассеянным мелкими частицами в воздухе, такими как капли воды и пыль. Методы уменьшения светового загрязнения включают направленное освещение и использование экранированных осветительных приборов, чтобы меньше света попадало в места, где он не нужен или не нужен.Направленное освещение и экранированные осветительные приборы — это моменты, которые можно решить в договоре аренды / продажи участка.

Снижение воздействия на почву и восстановление участка

Существенное нарушение и уплотнение почвы часто происходит во время строительства во временной рабочей зоне, окружающей компрессорную площадку. Это может привести к снижению урожайности сельскохозяйственных культур и снижению роста деревьев на лесных почвах на несколько лет. Следует принять меры для сведения к минимуму уплотнения почвы на протяжении всего процесса строительства и уменьшения уплотнения во время восстановления.Такие шаги включают использование строительной техники только с низким давлением на грунт и прекращение работ, когда грунт влажный и наиболее восприимчивый к силам уплотнения. После замены грунтового материала и выравнивания сервитута вся территория должна быть глубоко взорвана на глубину 16 дюймов, чтобы разрыхлить обнаженный грунт. Затем складированный верхний слой почвы следует заменить поверх сервитута, снова приняв меры, чтобы избежать уплотнения. Затем замененный верхний слой почвы следует разрыхлить путем глубокого рыхления на глубину до 16 дюймов, а на сельскохозяйственных почвах все камни, вынесенные на поверхность, должны быть собраны и удалены.Восстановление полной продуктивности сельскохозяйственных почв иногда можно ускорить за счет внесения компоста или навоза в верхний слой почвы.

Визуальное воздействие на ландшафт

Компрессорные узлы часто могут оказывать длительное визуальное воздействие на ландшафт после того, как они построены. Существует несколько стратегий, которые можно использовать для смягчения этих визуальных воздействий и объединения компрессорной станции и соответствующей инфраструктуры природного газа в ландшафт. Вопросы визуального воздействия могут быть включены в соглашение об аренде / продаже участка, как если бы можно было оговорить стоимость, уровень шума или любые другие соображения.

Проектирование зданий

Компрессорные здания в исторических районах и других визуально важных областях были построены с конструктивными особенностями, имитирующими окружающую архитектуру. В сельской местности компрессорное здание, которое выглядит как сарай или другое сельскохозяйственное сооружение, будет менее навязчивым, чем компрессор традиционной конструкции.

Расположение объекта

Некоторые места, естественно, хорошо видны, например, сооружения, построенные на холме или гребне. Размещение компрессорной станции в менее заметном месте или вне зоны прямой видимости соседей будет менее навязчивым.

Скрининг

Насыпь грунта, сплошное ограждение и / или посадка вечнозеленых деревьев и кустарников стратегически вокруг объекта поможет еще больше скрыть и заслонить место установки компрессора из поля зрения. Эти методы также могут помочь снизить уровень шума на объекте.

Соображения относительно муниципального зонирования и зонирования

В то время как способность муниципалитетов применять местные постановления о зонировании к компрессорным предприятиям может быть ограничена и может варьироваться в зависимости от государственной юрисдикции, есть некоторые аспекты проектирования и строительства зданий, в которые муниципалитет может вносить свой вклад (либо через местные правила зонирования или соглашения о сотрудничестве с оператором).

Конструктивные особенности, такие как ливневые стоки с нового объекта, конструкция здания, освещение, звуковые выбросы и отступление от существующих зданий, являются примерами соображений, которые могут быть решены на местном уровне — опять же, через местные нормы или совместные действия. соглашения. Муниципальные чиновники также могут рассмотреть возможность координации и / или участия в тренингах по реагированию на чрезвычайные ситуации для компрессоров природного газа и других объектов инфраструктуры, расположенных в пределах муниципалитета.

Право осуждения или выдающееся владение

Большая часть этой публикации посвящена вопросам, характерным для Пенсильвании. Хотя многие из вопросов и соображений, представленных в публикации, являются универсальными, между государствами существуют важные различия в отношении права на осуждение или выдающейся области. В Пенсильвании решение о предоставлении компрессора системы сбора остается за землевладельцем. Некоторые штаты (например, Огайо) действуют в соответствии со статутом «общего оператора», который может допускать изъятие земли для размещения линий сбора и соответствующей инфраструктуры «по мере необходимости и для общественного пользования.»В некоторых случаях компрессорные станции могут подпадать под это определение (определяемое от штата к штату) и, следовательно, иметь возможность осуществлять выдающийся выбор земли для использования для строительства и эксплуатации компрессорной станции.

С другой стороны, операторы строительство компрессорных станций в рамках межгосударственной сети передачи природного газа имеет право на осуждение после получения «Сертификата удобства и общественной необходимости» после завершения процесса рассмотрения FERC.Это не означает, что землевладелец не должен принимать активное участие в переговорах о компенсации и условиях, когда речь идет о возможности осуждения. Во многих случаях взаимное соглашение между землевладельцем и оператором может быть достигнуто, не проходя через выдающиеся процедуры регистрации домена. Независимо от типа объекта, землевладельцы и другие лица, имеющие дело с соглашениями о компрессорных станциях, перед подписанием какого-либо соглашения должны проконсультироваться с опытным юристом по нефти и газу в своих штатах.

Extension’s Role

Penn State Extension предоставляет образовательные ресурсы для землевладельцев и других заинтересованных сторон по вопросам разработки сланцевого газа. Офисы расширения округа могут организовать учебный семинар, обсудить договор аренды или направить вас к специалистам по нормативным или юридическим вопросам. Хотя консультанты по распространению знаний не могут предоставить юридические консультации, они могут предоставить дополнительную информацию об аренде и соображениях преимущественного права проезда. Для получения дополнительной информации о сланцах Marcellus, разработке природного газа, аренде и полосе отчуждения трубопроводов посетите веб-сайт Penn State Extension Natural Gas.

Ресурсы

Публикация

Федеральная комиссия по регулированию энергетики, «Межгосударственный газовый объект на моей земле? Что мне нужно знать?» Вашингтон, округ Колумбия: Типография правительства США, 2009.

Веб-сайты

Департамент охраны окружающей среды Пенсильвании (PA DEP) Бюро качества воздуха

Подготовлено Дэйвом Мессерсмитом, преподавателем дополнительного образования, при участии Дэна Брокетта, преподавателя дополнительного образования, и Кэрол Лавленд, сотрудника образовательной программы.

Преобразуйте дровяной камин на газовый

Если вы думаете об установке нового камина в существующем доме или готовы заменить старый дровяной камин, газовый камин — отличный вариант для выбора. Газовые камины могут обеспечить ваш дом теплом зимой при экономичных расходах и создать стильную атмосферу.

В этом руководстве мы предоставим вам все, что вам нужно знать, чтобы выбрать подходящий газовый камин, а также несколько советов по обслуживанию и устранению неисправностей, чтобы максимально эффективно использовать ваш очаг.

Почему газовый камин?

Эффективность

Прежде всего, газовый камин имеет огромное преимущество перед дровяным из-за своей энергоэффективности. Дровяной камин обычно преобразует от 10 до 30 процентов энергии топлива в тепло, тогда как газовый камин преобразует 75-99 процентов энергии топлива в тепло для вашего дома.

Простота использования

Газовый камин запустить, поддерживать и использовать намного проще, чем дровяной. Нет бревен, которые можно разделить, перенести, занять место и приправить.Огонь в газовом камине не нужно тушить и подпитывать большим количеством поленьев, и он не погаснет, если вы оставите его в покое, как дровяной огонь.

В отличие от дров, в ваш дом не проникает пепел или запах дыма.

Газовые камины можно зажечь нажатием кнопки на термостате или с помощью пульта дистанционного управления. Вы также можете отрегулировать их и погасить с помощью термостата.

Тепловая мощность

Поскольку настенный термостат может управлять газовым пламенем, вы также можете регулировать тепловую мощность.Если слишком жарко, вы можете легко отрегулировать пламя по своему вкусу. То же самое, если будет слишком холодно. Термостат даже будет поддерживать заданную температуру и соответственно регулировать огонь.

Кроме того, если вы выберете газовый камин с неподвижными стеклянными панелями и топкой с прямым вентилированием, вы можете гарантировать, что тепло не будет уходить в дымоход, как это происходит при дровах. Это приводит к еще большей тепловой мощности, когда это необходимо, и к большей топливной экономичности.

Style

Здесь все сводится к личному выбору.Вы сделаете классический вид традиционного камина на дровах. Но если вам нужен элегантный современный вид, тогда застекленный газовый камин может быть именно тем, что вам нужно. В зависимости от местных законов вы даже можете поставить газовый камин в подвале.

Опции для камина

Если вы решили установить газовый камин, нужно подумать еще об одном шаге: какой именно камин вы хотите? Есть много разных типов и стилей, каждый из которых может предложить вашему дому.

с вентиляцией (или с прямой вентиляцией)

Газовые камины не выделяют дыма или запаха, но, как и при любом пожаре, они по-прежнему производят опасные и токсичные побочные продукты. Вентилируемый камин, также известный как камин с прямой вентиляцией, — это самый безопасный метод удаления из вашего дома загрязняющих веществ, таких как угарный газ.

Камины с прямой вентиляцией втягивают воздух снаружи вашего дома в герметичную топку. Затем дым от пламени выводится за пределы вашего дома через существующий дымоход или трубу, которую можно установить одновременно с камином.

Пока холодный воздух втягивается в топку, а дым выходит за пределы вашего дома, холодный воздух изнутри вашего дома втягивается в отдельную камеру со встроенным вентилятором, нагревается теплом огня, а затем нагретый воздух возвращается в комнату вместе с лучистым теплом прямо перед огнем.

Без вентиляции (или без вентиляции)

Камины без вентиляции забирают воздух для горения прямо из вашей комнаты, нагревают его и затем отправляют обратно вместе с дымом.Выхлопные газы являются серьезным недостатком для газовых каминов без вентиляции, и здесь нет дымохода или другой трубы, выводящей дым из вашего дома.

Эти типы каминов могут быть экономичными до 99%, потому что большая часть тепла остается внутри дома, но поскольку возможные загрязнители в воздухе вызывают беспокойство, они настроены на очень чистую работу и ограничены 40 000 британских тепловых единиц. (БТЕ). Это означает, что они не могут производить столько тепла, как другие камины.

Эти камины оснащены кислородным датчиком, который автоматически отключается, если уровень кислорода в комнате падает ниже безопасного порога.В Калифорнии и некоторых городах США запрещены камины без вентиляции.

Комплекты поленьев

Комплекты поленьев — наименее дорогой и наименее эффективный тип газового камина. Все, что требуется для установки одного из них, — это просверлить доступ для газовых труб и электричества в существующем камине, а затем керамические поленья и горелка подключены и готовы к работе.

Большая часть тепла, создаваемого одним из этих агрегатов, теряется, потому что заслонка дымохода должна быть открыта все время, пока огонь активен, чтобы пары могли выходить из дома.Из-за этого наборы бревен действительно следует рассматривать как выбор для декоративного дизайна дома, а не как вариант для серьезного зимнего отопления.

Вставки

Газовые камины обычно бывают двух разных стилей: вставные и встроенные. Вы можете найти вентилируемые и без вентилируемые типы каждого из этих двух стилей. Настоящая разница между ними связана с тем, есть ли у вас камин.

Вставки — это каминные гарнитуры в металлическом ящике, которые можно установить в существующий камин.Доступ к газовым и электрическим линиям необходимо просверлить, а затем подключить к коробке. Затем коробку вставляют в камин.

Прямые вентиляционные вставки также должны быть присоединены к дымоходу или к новому вытяжному отверстию, выходящему за пределы дома.

Встроенные

Для домов без существующего камина лучшим выбором будет встроенный газовый камин. Для вентилируемых моделей создаются приточные и выхлопные трубы, а для топки можно соорудить каминную полку. Топка подключена к газу и электричеству, и камин практически готов к работе.

Заключительные замечания

Газовый камин может работать на природном газе или пропане. Природный газ более эффективен, но можно использовать пропан, если вы не можете получить природный газ.

В некоторых каминах для зажигания огня используются сигнальные лампы, в других — электронные системы зажигания. Электронным системам зажигания требуется резервный аккумулятор, чтобы разжечь огонь даже в случае отключения электроэнергии, в то время как контрольные лампы работают постоянно и могут стоить вам небольшую сумму ежемесячно в вашем счете за электроэнергию.

Вы также можете подумать о том, какой эстетический вид вы хотите от своего камина. В большинстве газовых каминов используются керамические поленья, чтобы имитировать внешний вид традиционного камина. Если это не для вас, вместо искусственных бревен можно использовать такие аксессуары, как кусочки стекла или керамический искусственный уголь, камни или сосновые шишки.

Установка газового камина

Установка газового камина лучше всего доверить профессиональным установщикам. Однако процесс установки выглядит следующим образом.

Для встраиваемых каминов без вентиляции сначала необходимо построить корпус (обычно каминную полку) для металлической топки. После того, как будет построена облицовка, вам нужно будет просверлить отверстия в полу и проложить трубы для газа и провода электричества.

Подсоедините металлическую топку к газовым линиям и электрическим проводам и установите во встроенную окантовку.

Для систем с прямой вентиляцией вам нужно будет вырезать отверстие в стене, ведущее за пределы вашего дома, чтобы соединить вентиляционные приточные и вытяжные трубы, если у вас нет камина.Затем вы построите свою встроенную мебель.

Создайте линии доступа и провода к газу и электричеству, а затем подключите эти линии и вентиляционные трубы к вашей топке. Установите эту топку во встроенную мебель.

Если у вас уже есть камин, вам нужно будет купить топку подходящего размера, чтобы заполнить пустое пространство в камине. Просверлите доступ к газу и проложите электрические провода. Вам нужно будет проделать в дымоходе отверстие для воздухозаборной трубы. Вы можете расширить отверстие, чтобы включить выхлопную линию, или вы можете выпустить выхлоп через существующий дымоход.

По завершении подключите газовую линию, электрические кабели и вентиляционные трубы к топке и установите их в существующий камин.

Установка телевизора над камином

С повсеместным распространением плоских телевизоров установка телевизора над камином стала очень популярным вариантом дизайна интерьера. Если вам нравится внешний вид домашнего телевизора, есть несколько вещей, которые вам нужно учитывать в первую очередь, чтобы вы могли максимально эффективно использовать свой экран.

Тепловое повреждение

Электроника и тепло плохо сочетаются друг с другом, и тепло, исходящее от камина, может вызвать повреждение электронных компонентов телевизора.Электроника лучше всего работает при более низких температурах, и при повышении температуры вокруг телевизора хрупкие компоненты могут начать разваливаться, что приведет к короткому замыканию и сокращению срока службы устройства.

Это тепловое повреждение может привести к аннулированию гарантии на телевизор. Если он поврежден теплом от камина, производитель может отказать в ремонте или замене. Перед установкой телевизора вы должны проверить, не аннулирована ли гарантия из-за теплового повреждения или даже установки его над камином в первую очередь

Если вам все еще нравится внешний вид телевизора или камина, есть несколько вещей, которые следует учитывать.Камины с каминной полкой, действующей как тепловой экран, с мощным вентилятором, с низкой тепловой мощностью, или любые комбинации этих характеристик могут быть безопасными для установленной электроники.

Вы можете проверить, не слишком ли горячий камин для телевизора, приклеив термометр к тому месту, где вы хотите установить экран. Убедитесь, что температура в этом месте не достигает и не превышает 100 градусов по Фаренгейту. Его можно установить, если температура ниже этого порога.

Растяжение шеи

Телевизор, установленный над газовым камином, находится значительно выше уровня глаз и может вызвать напряжение шеи зрителя, поскольку они вытягивают шею, чтобы хорошо рассмотреть экран.Эта неправильная осанка может привести к скованности в шее, а длительное наблюдение в этой позе также может вызвать головные боли и другие боли в мышцах тела.

Люди, которые не выгибают шею при просмотре телевизора, установленного под таким углом, могут вместо этого смотреть на экран только глазами. Это может предотвратить боль от неправильной осанки, но может высушить глаза и напрячь глазные мышцы.

Одним из решений этой проблемы является использование полностью подвижного крепления для телевизора. С помощью одного из этих креплений вы можете легко опустить телевизор до уровня просмотра, когда вы его используете, или переместить его обратно на свое место над каминной полкой, когда закончите.

Но у этого решения есть недостаток. Когда вы опускаете телевизор на уровень глаз, он помещается прямо перед источником тепла от камина, что подвергает его тепловому повреждению. Вы можете приобрести наклонное настенное крепление, чтобы телевизор не находился прямо перед огнем, но это не так сильно снижает нагрузку на шею.

Плохой угол обзора

Цвет, качество изображения и разрешение телевизора зависят от угла обзора. Современные цифровые телевизоры разработаны с ограниченным углом обзора, которые отлично смотрятся, когда вы находитесь в оптимальном положении, но не так хорошо, когда вы смотрите на него под неправильным углом.Если вы посмотрите на экран под неправильным углом, изображение будет размытым и тусклым.

Еще раз, решение этой проблемы — прикрепить телевизор к стене с помощью подвижного крепления, чтобы вы могли максимально эффективно использовать свой дисплей. Однако это решение подвергнет ваш экран риску теплового повреждения, потому что он находится прямо перед теплом от вашего камина.

Устранение неисправностей и обслуживание

Общее обслуживание газового камина довольно просто, поскольку сжигается топливо, которое не оставляет много остатков или золы.Чтобы гарантировать правильную работу, вам следует раз в год проверять ваш камин сертифицированным специалистом, чтобы убедиться, что горелки чистые и работоспособные.

Между этими проверками могут возникнуть некоторые дополнительные проблемы, поэтому мы сделали несколько заметок о том, как устранить неполадки в вашем камине.

Насколько большим должен быть пилотный фонарь?

Если у вас есть газовый камин с запальной лампой, вам может потребоваться время от времени осматривать его, чтобы убедиться, что он работает правильно, и соответствующим образом отрегулировать.Пилотный свет должен быть голубым без особого света, если он есть, желтым хвостом над горелкой и касанием датчиков, если он есть у вашей контрольной лампы.

Настроить пилотную лампу так, чтобы она горела синим, — довольно простая задача. У некоторых каминов есть кнопка высокого / низкого давления, которую вы можете нажать, чтобы добиться нужного пламени. У других есть винт, который вы можете регулировать по часовой стрелке или против часовой стрелки, чтобы уменьшить или увеличить пламя соответственно.

Камин периодически выключается

Возможно, ваш контрольный светильник загрязнен.Выключите подачу газа в камин, чтобы погасло пламя. Вы можете попытаться очистить сигнальную лампу от пыли или других препятствий. Если какие-либо проблемы не исчезнут, вам может потребоваться позвонить профессионалу, чтобы узнать, есть ли более серьезные проблемы, которые необходимо исправить.

Проблемы с электронным зажиганием

Чтобы устранить любые проблемы с электронным зажиганием, сначала нажмите кнопку «Вкл» на элементах управления камином или пульте дистанционного управления. Если вы слышите щелкающий звук, это означает, что электронная система зажигания пытается подать сигнал на зажигание горелок.

Если вы не слышите щелчка, проверьте автоматический выключатель, чтобы убедиться, что камин получает электричество. Или, если ваша система разряжается от батареи, возможно, эту батарею необходимо заменить.

Проверить поток газа. Возможно, ваш воспламенитель работает, но камин не получает топлива для пламени.

Проверить термопару воспламенителя. Подождите, пока камин остынет, а затем проверьте, плотно ли затянуты термопары. Если он болтается, возможно, потребуется его подтянуть.

Могу ли я снять стекло с газового камина?

Если перед газовым камином установлена ​​стеклянная дверь, не снимайте это стекло, пока огонь активен. В камине с прямым отводом газа топка представляет собой герметичную камеру, полную загрязняющих веществ и химикатов, таких как угарный газ, которые необходимо отводить за пределы вашего дома. Удаление газа позволяет этим химическим веществам проникнуть в ваш дом и подвергнуть вас риску отравления.

Если у вас газовый камин без вентиляции, вы все равно не должны снимать стекло.Хотя камины без вентиляционных отверстий позволяют некоторым химическим веществам проникать в ваш дом и имеют кислородный датчик для отключения системы, если кислород в комнате начинает истощаться, вы все равно будете открываться непосредственно для дыма и химикатов от огня.

»Транспортировка природного газа NaturalGas.org

Транспортировка природного газа

Для эффективного и действенного перемещения природного газа из регионов добычи в регионы потребления требуется разветвленная и продуманная транспортная система.Во многих случаях природный газ, добываемый из конкретной скважины, должен пройти большое расстояние, чтобы достичь точки использования. Система транспортировки природного газа состоит из сложной сети трубопроводов, предназначенных для быстрой и эффективной транспортировки природного газа от места его происхождения в районы с высоким спросом на природный газ. Транспортировка природного газа тесно связана с его хранением: если транспортируемый природный газ не потребуется немедленно, его можно поместить в хранилища, когда он понадобится.

На маршруте транспортировки есть три основных типа трубопроводов: система сбора, система межгосударственных трубопроводов и система распределения. Система сбора состоит из трубопроводов низкого давления и небольшого диаметра, по которым неочищенный природный газ транспортируется от устья скважины к перерабатывающему заводу. Если природный газ из конкретной скважины имеет высокое содержание серы и диоксида углерода (высокосернистый газ), необходимо установить специальный трубопровод для сбора высокосернистого газа. Кислый газ является коррозионным, поэтому его транспортировка от устья скважины к очистительной установке должна производиться осторожно.Обзор обработки и переработки природного газа.

Трубопроводы можно охарактеризовать как межгосударственные и внутригосударственные. Межгосударственные трубопроводы аналогичны межгосударственным магистралям: они транспортируют природный газ через государственные границы, а в некоторых случаях — через всю страну. С другой стороны, внутригосударственные трубопроводы транспортируют природный газ в пределах определенного государства. В этом разделе будут рассмотрены только основные сведения о межгосударственных газопроводах, однако обсуждаемые технические и эксплуатационные детали по существу одинаковы для внутригосударственных трубопроводов.

Межгосударственные газопроводы

Межгосударственные газопроводы
Источник: Национальная лаборатория энергетических технологий, DOE

Сеть межгосударственных газопроводов транспортирует переработанный природный газ с перерабатывающих заводов в добывающих регионах в районы с высокими потребностями в природном газе, особенно в большие густонаселенные городские районы.Как видно, трубопроводная сеть простирается по всей стране.
Межгосударственные трубопроводы — это «магистрали» транспортировки природного газа. Природный газ, который транспортируется по межгосударственным трубопроводам, движется по трубопроводу под высоким давлением от 200 до 1500 фунтов на квадратный дюйм (psi). Это позволяет сократить объем транспортируемого природного газа (до 600 раз), а также объем транспортировки природного газа по трубопроводу.

В этом разделе будут рассмотрены компоненты системы межгосударственных трубопроводов, строительство трубопроводов, а также проверка и безопасность трубопроводов.Для получения дополнительной информации о межгосударственных газопроводах в целом щелкните здесь, чтобы посетить веб-сайт Межгосударственной ассоциации природного газа Америки.

Компоненты трубопровода

Межгосударственные трубопроводы состоят из ряда компонентов, которые обеспечивают эффективность и надежность системы, доставляющей такой важный источник энергии круглый год, двадцать четыре часа в сутки, и включают в себя ряд различных компонентов.

Передаточные трубы

Транзитные трубы
Источник: Duke Energy Gas Transmission Canada

Передаточные трубы могут иметь диаметр от 6 до 48 дюймов, в зависимости от их функции.Некоторые компоненты трубных секций могут даже состоять из труб небольшого диаметра, всего 0,5 дюйма в диаметре. Однако эта труба небольшого диаметра обычно используется только в системах сбора и распределения. Магистральные трубопроводы, являющиеся основным трубопроводом в данной системе, обычно имеют диаметр от 16 до 48 дюймов. Боковые трубопроводы, по которым природный газ подается в магистраль или из нее, обычно имеют диаметр от 6 до 16 дюймов. Диаметр большинства крупных межгосударственных трубопроводов составляет от 24 до 36 дюймов.Сам трубопровод, обычно называемый «линейной трубой», состоит из прочного материала из углеродистой стали, спроектированного в соответствии со стандартами, установленными Американским институтом нефти (API). Напротив, некоторые распределительные трубы изготовлены из высокотехнологичного пластика из-за необходимости гибкости, универсальности и простоты замены.

Магистральные трубопроводы производятся на сталелитейных заводах, которые иногда специализируются на производстве только трубопроводов. Существует два различных способа производства: один для труб малого диаметра, а другой — для труб большого диаметра.Для труб большого диаметра, от 20 до 42 дюймов, трубы производятся из листов металла, которые складываются в форму трубы, а концы свариваются вместе, образуя отрезок трубы. С другой стороны, трубы малого диаметра могут изготавливаться без швов. При этом металлический стержень нагревается до очень высоких температур, а затем делается отверстие в середине стержня для получения полой трубы. В любом случае труба проверяется перед отправкой с сталелитейного завода, чтобы убедиться, что она соответствует стандартам давления и прочности для транспортировки природного газа.

Труба

Line также покрыта специальным покрытием для предотвращения коррозии после помещения в землю. Покрытие предназначено для защиты трубы от влаги, вызывающей коррозию и ржавчину. Есть несколько различных методов нанесения покрытия. Раньше трубопроводы покрывали специальной каменноугольной эмалью. Сегодня трубы часто защищают так называемой эпоксидной смолой, которая придает трубе заметный голубой цвет. Кроме того, часто используется катодная защита; Это метод пропускания электрического тока через трубу для предотвращения коррозии и ржавчины.

Компрессорные станции

Как уже упоминалось, природный газ находится под высоким давлением, поскольку он проходит через межгосударственный трубопровод. Для обеспечения того, чтобы природный газ, протекающий по любому трубопроводу, оставался под давлением, необходимо периодически производить сжатие этого природного газа вдоль трубы. Это достигается с помощью компрессорных станций, которые обычно размещаются с интервалами от 40 до 100 миль вдоль трубопровода. Природный газ поступает на компрессорную станцию, где сжимается турбиной, двигателем или двигателем.

A Компрессорная станция
Источник: Duke Energy Gas Transmission Canada

Турбинные компрессоры получают энергию за счет использования небольшой части природного газа, который они сжимают. Сама турбина служит для работы центробежного компрессора, который содержит тип вентилятора, который сжимает и перекачивает природный газ по трубопроводу. Некоторые компрессорные станции управляются с помощью электродвигателя, который вращает центробежный компрессор того же типа.Этот тип сжатия не требует использования природного газа из трубы, однако требует наличия поблизости надежного источника электроэнергии. Поршневые двигатели, работающие на природном газе, также используются для питания некоторых компрессорных станций. Эти двигатели напоминают очень большой автомобильный двигатель и работают на природном газе, поступающем из трубопровода. Сгорание природного газа приводит в действие поршни снаружи двигателя, которые служат для сжатия природного газа.

Помимо сжатия природного газа, компрессорные станции также обычно содержат какой-либо тип сепаратора жидкости, очень похожий на те, которые используются для осушки природного газа во время его обработки.Обычно эти сепараторы состоят из скрубберов и фильтров, которые улавливают любые жидкости или другие нежелательные частицы из природного газа в трубопроводе. Хотя природный газ в трубопроводах считается «сухим» газом, нередко определенное количество воды и углеводородов конденсируется из газового потока во время транспортировки. Сепараторы жидкости на компрессорных станциях обеспечивают максимальную чистоту природного газа в трубопроводе и обычно фильтруют газ перед сжатием.

Узлы учета

Помимо сжатия природного газа для уменьшения его объема и проталкивания его по трубе, узлы учета периодически размещаются вдоль межгосударственных газопроводов.Эти станции позволяют трубопроводным компаниям контролировать количество природного газа в своих трубах. По сути, эти измерительные станции измеряют поток газа по трубопроводу и позволяют трубопроводным компаниям «отслеживать» поток природного газа по трубопроводу. Эти узлы учета используют специальные счетчики для измерения расхода природного газа по трубопроводу, не препятствуя его движению.

Клапаны

Клапан заземления
Источник: Duke Energy Gas Transmission Canada

Межгосударственные трубопроводы включают большое количество арматуры по всей своей длине.Эти клапаны работают как шлюзы; они обычно открыты и позволяют природному газу свободно течь, или их можно использовать для остановки потока газа на определенном участке трубы. Существует множество причин, по которым трубопровод может ограничивать поток газа в определенных областях. Например, если часть трубы требует замены или обслуживания, клапаны на любом конце этой части трубы могут быть закрыты, чтобы обеспечить безопасный доступ инженеров и рабочих бригад. Эти большие клапаны могут быть размещены через каждые 5–20 миль вдоль трубопровода и подлежат регулированию в соответствии с правилами техники безопасности.

C Станции управления и системы SCADA

Компании, занимающиеся трубопроводом природного газа, имеют потребителей на обоих концах трубопровода — производителей и переработчиков, которые подают газ в трубопровод, а также потребителей и местных газовых компаний, которые забирают газ из трубопровода. Чтобы управлять природным газом, который поступает в трубопровод, и гарантировать, что все клиенты получают своевременную поставку своей части этого газа, требуются сложные системы контроля для мониторинга газа, когда он проходит через все участки, что может быть очень долгим. трубопроводная сеть.Для выполнения этой задачи по мониторингу и контролю природного газа, проходящего по трубопроводу, централизованные станции контроля газа собирают, ассимилируют и обрабатывают данные, полученные от станций мониторинга и компрессорных станций по всей длине трубы.

Станция управления трубопроводом
Источник: Duke Energy Gas Transmission Canada

Большая часть данных, получаемых станцией управления, предоставляется системами диспетчерского управления и сбора данных (SCADA).Эти системы по существу представляют собой сложные системы связи, которые проводят измерения и собирают данные вдоль трубопровода (обычно на измерительных или компрессорных станциях и арматуре) и передают их на централизованную станцию ​​управления. Показания расхода через трубопровод, рабочего состояния, давления и температуры могут использоваться для оценки состояния трубопровода в любой момент времени. Эти системы также работают в режиме реального времени, а это означает, что между измерениями, выполненными вдоль трубопровода, и их передачей на станцию ​​управления есть небольшая задержка.
Данные передаются на централизованную станцию ​​управления, что позволяет инженерам трубопроводов всегда точно знать, что происходит вдоль трубопровода. Это позволяет быстро реагировать на сбои в работе оборудования, утечки или любую другую необычную активность на трубопроводе. Некоторые системы SCADA также включают возможность удаленного управления определенным оборудованием вдоль трубопровода, включая компрессорные станции, что позволяет инженерам централизованного центра управления немедленно и легко регулировать расход в трубопроводе.

Строительство газопровода

По мере увеличения использования природного газа возрастает и потребность в транспортной инфраструктуре для удовлетворения возросшего спроса. Это означает, что трубопроводные компании постоянно оценивают потоки природного газа через США и строят трубопроводы, чтобы обеспечить транспортировку природного газа в районы, которые недостаточно обслуживаются.

Обследование полосы отвода
Источник: Duke Energy Gas Transmission Canada

Строительство газопроводов требует тщательного планирования и подготовки.Помимо фактического строительства трубопровода, необходимо завершить несколько разрешительных и регулирующих процессов. Во многих случаях, до начала процессов выдачи разрешений и доступа к земле, компании, работающие с природным газом, готовят технико-экономический анализ, чтобы убедиться, что существует приемлемый маршрут для трубопровода, который оказывает наименьшее воздействие на окружающую среду и уже существующую общественную инфраструктуру.

Если трубопроводная компания получит все необходимые разрешения и выполнит все нормативные требования, можно начинать строительство трубы.Завершено обширное обследование предполагаемого маршрута, как с воздуха, так и на суше, чтобы гарантировать отсутствие неожиданностей во время фактического монтажа трубопровода.

Установка трубопровода очень похожа на процесс на сборочной линии, при этом участки трубопровода завершаются поэтапно. Во-первых, путь трубопровода очищается от всех устранимых препятствий, включая деревья, валуны, кусты и все остальное, что может помешать строительству. После того, как трасса трубопровода очищена в достаточной степени, чтобы позволить строительному оборудованию получить доступ, секции труб укладываются вдоль намеченной траектории, и этот процесс называется «натягиванием» трубы.Эти участки труб обычно имеют длину от 40 до 80 футов и зависят от их назначения. То есть на определенных участках предъявляются разные требования к материалу покрытия и толщине трубы.

«Натягивание» трубы
Источник: Duke Energy Gas Transmission Canada

После установки трубы вдоль уложенной трубы выкапываются траншеи. Эти траншеи обычно имеют глубину от пяти до шести футов, так как правила требуют, чтобы труба располагалась как минимум на 30 дюймов ниже поверхности.Однако на некоторых участках, включая дорожные переходы и водоемы, труба заглублена еще глубже. После того, как траншеи вырыты, труба собирается и контурируется. Это включает сварку секций трубы вместе в один непрерывный трубопровод и, при необходимости, его небольшой изгиб, чтобы он соответствовал контуру траектории трубопровода. Покрытие наносится на концы труб. Покрытие, наносимое на стане для нанесения покрытий, обычно оставляет концы трубы чистыми, чтобы не мешать сварке. Наконец, все покрытие трубы проверяется на отсутствие дефектов.

После того, как труба сварена, согнута, покрыта и осмотрена, ее можно опускать в ранее вырытые траншеи. Это делается с помощью специального строительного оборудования, которое поднимает трубу ровно и опускает ее в траншею. После опускания в землю траншея тщательно засыпается, чтобы труба и ее покрытие сохраняли целостность. Последний этап строительства трубопровода — это гидростатические испытания. Он состоит из проточной воды под давлением, превышающим давление, необходимое для транспортировки природного газа, по всей длине трубы.Это служит испытанием, чтобы убедиться, что трубопровод достаточно прочен и нет каких-либо утечек трещин, прежде чем природный газ будет прокачиваться по трубопроводу.

Трубка опускания
Источник: Duke Energy Gas Transmission Canada

Прокладку труб через ручьи или реки можно выполнить одним из двух способов. Открытый переход предполагает рытье траншей на дне реки для размещения трубы.Когда это делается, сама труба обычно оснащается бетонным кожухом, который гарантирует, что труба остается на дне реки, и добавляет дополнительное защитное покрытие для предотвращения утечки природного газа в воду. В качестве альтернативы может использоваться форма направленного бурения, при которой «туннель» пробуривается под рекой, через которую может проходить труба. Те же методы используются для пересечений дорог — либо через дорогу выкапывается открытая траншея и ее заменяют после установки трубы, либо под дорогой может быть пробурен туннель.

После того, как трубопровод был установлен и перекрыт, предпринимаются значительные усилия для восстановления пути трубопровода до его исходного состояния или для смягчения любых экологических или других воздействий, которые могли возникнуть в процессе строительства. Эти шаги часто включают замену верхнего слоя почвы, заборов, оросительных каналов и всего остального, что могло быть удалено или нарушено в процессе строительства. Для получения дополнительной информации о строительстве газопровода посетите веб-сайт Межгосударственной газовой ассоциации Америки.

Контроль и безопасность трубопроводов

Свинья — Инструмент для осмотра трубопроводов
Источник: Duke Energy Gas Transmission Canada

Чтобы обеспечить эффективную и безопасную работу разветвленной сети газопроводов, трубопроводные компании регулярно проверяют свои трубопроводы на предмет коррозии и дефектов. Это достигается за счет использования сложного оборудования, известного как «умные свиньи».«Умные скребки — это интеллектуальные роботизированные устройства, которые перемещаются по трубопроводу для оценки внутренней части трубы. Умные скребки могут проверять толщину и округлость трубы, проверять наличие признаков коррозии, обнаруживать мельчайшие утечки и любые другие дефекты внутри трубопровода, которые могут либо препятствовать потоку газа, либо представлять потенциальную угрозу безопасности для работы трубопровод. Отправка «умного» скребка по трубопроводу уместно называется «очисткой» трубопровода.

Помимо проверки с помощью умных свиней, существует ряд мер предосторожности и процедур, позволяющих минимизировать риск несчастных случаев.Фактически, транспортировка природного газа является одним из самых безопасных способов транспортировки энергии, в основном из-за того, что инфраструктура закреплена и находится под землей. По данным Министерства транспорта (DOT), трубопроводы — самый безопасный способ транспортировки нефти и природного газа. По данным Управления безопасности трубопроводов Департамента транспорта США в 2009 году, по данным Управления безопасности трубопроводов Департамента транспорта, в 2009 году погибло более 100 человек в год, а в системах распределения — 10 смертей.Чтобы узнать больше о безопасности трубопроводов, посетите Управление безопасности трубопроводов DOT.

Некоторые меры безопасности, связанные с трубопроводами природного газа, включают:

  • Воздушное патрулирование — Самолеты используются для предотвращения строительных работ слишком близко к трассе трубопровода, особенно в жилых районах. Согласно INGAA
    • , несанкционированное строительство и земляные работы являются основной угрозой безопасности трубопровода.
  • Обнаружение утечек — Оборудование для обнаружения природного газа периодически используется персоналом трубопроводов на поверхности для проверки на утечки.Это особенно важно в регионах, где природный газ не одорирован.
  • Маркировка трубопроводов — Знаки на поверхности над трубопроводами природного газа указывают на наличие подземных трубопроводов для населения, чтобы уменьшить вероятность любого вмешательства в трубопровод.
  • Отбор проб газа — Регулярный отбор проб природного газа в трубопроводах обеспечивает его качество и может также указывать на коррозию внутренней части трубопровода или приток загрязняющих веществ.
  • Профилактическое обслуживание — Это включает в себя тестирование клапанов и устранение поверхностных препятствий для проверки трубопровода.
  • Реагирование на чрезвычайные ситуации — Трубопроводные компании имеют обширные группы реагирования на чрезвычайные ситуации, которые тренируются на случай возникновения широкого спектра потенциальных аварий и чрезвычайных ситуаций.
  • Программа одного звонка — Все 50 штатов ввели так называемую программу «одного звонка», которая предоставляет экскаваторам, строительным бригадам и всем, кто заинтересован в копании земли вокруг трубопровода, один номер телефона, который может быть вызывается, когда планируются какие-либо раскопки.Этот звонок предупреждает трубопроводную компанию, которая может пометить район или даже послать представителей для наблюдения за раскопками. Национальный трехзначный номер для одного звонка — «811».

В то время как крупные межгосударственные газопроводы транспортируют природный газ из регионов переработки в регионы-потребители и могут напрямую обслуживать крупных оптовых потребителей, таких как промышленные предприятия или потребители электроэнергии, именно система распределения фактически доставляет природный газ большинству розничных потребителей, в том числе бытовые потребители природного газа.

Общие сведения о компонентах и ​​конструкции системы выпуска отработавших газов главного двигателя на судне

На судах работа, выполняемая судовыми двигателями для поддержания работоспособности установки для приведения в движение судна, требует сжигания топлива. Энергия, преобразованная внутри цилиндра двигателя, не является 100% эффективным преобразованием, поскольку часть ее теряется в виде выхлопных газов.

Современная система выхлопных газов судовых двигателей спроектирована таким образом, что неиспользованные газы, выходящие из цилиндров, далее направляются в турбокомпрессор и котел для выхлопных газов, чтобы утилизировать большую часть отработанной энергии.

Компоненты системы выпуска отработавших газов двигателя:

Для максимального использования энергии отходящих газов система выпуска отработавших газов судового двигателя оснащена следующими компонентами:

  • Трубы для выхлопных газов
  • Котел на отработанном газе
  • Глушитель
  • Искрогаситель
  • Компенсаторы

Система выхлопных газов судового двигателя:

Система трубопроводов выхлопных газов передает газ от выхода турбокомпрессора (ов) в атмосферу.При проектировании системы выхлопных трубопроводов необходимо соблюдать следующие важные параметры:

  • Расход выхлопных газов
  • Максимальное противодействующее усилие от выхлопного трубопровода турбокомпрессоров
  • Температура выхлопных газов на выходе из турбокомпрессора
  • Максимальный перепад давления в системе выпуска ОГ
  • Максимальный уровень шума на выходе газа в атмосферу
  • Достаточная способность к осевому и боковому удлинению компенсаторов
  • Утилизация тепловой энергии выхлопных газов.

Выхлопные газы из блока цилиндров направляются в ресивер выхлопных газов, где уравновешиваются колебания давления, создаваемые различными цилиндрами. Отсюда газы, находящиеся под постоянным давлением, направляются в турбокомпрессор, где утилизируется отработанное тепло, чтобы обеспечить двигатель дополнительным продувочным воздухом.

Самое важное, что следует учитывать при проектировании системы выхлопных труб, — это противодавление турбонагнетателя.Противодавление в системе выпуска отработавших газов при указанной максимальной продолжительности непрерывной работы (MCR) двигателя зависит от скорости газа и обратно пропорционально диаметру трубы в 4-й степени. Во избежание чрезмерных потерь давления в выхлопных трубах общепринятой практикой является избежание чрезмерной потери давления в выхлопных трубах, скорость выхлопных газов поддерживается на уровне от 35 до 50 м / с при заданном MCR. Другими факторами, влияющими на давление газа, являются установка EGB, искрогасителя и т. Д. На пути движения выхлопных газов.

При указанном MCR двигателя общее противодавление в системе выпуска отработавших газов после турбонагнетателя (на которое указывает статическое давление, измеренное в трубопроводе после турбонагнетателя) не должно превышать 350 мм вод.ст. (0,035 бар). Чтобы иметь запас противодавления для окончательной системы, на этапе проектирования рекомендуется изначально использовать значение около 300 мм вод.ст. (0,030 бар).

Котел на отработанном газе:

Котел на утилизаторе

считается одной из самых эффективных систем утилизации отработанного тепла, разработанной для судоходства.Когда судовая двигательная установка работает с номинальной нагрузкой, вспомогательный котел может быть отключен, поскольку EGB может генерировать необходимый пар для различных систем корабля. Выхлопные газы проходят через котел для выхлопных газов, который обычно размещается в верхней части двигателя или в воронке.

На эффективность EGB влияет потеря давления газов в котле, а параметры, определяющие потерю давления (температура выхлопных газов и скорость потока), зависят от условий окружающей среды.Рекомендуемая потеря давления выхлопных газов через EGB обычно считается равной 150 мм водяного столба при указанном MCR. Если выхлопная система не оснащена дополнительным оборудованием (искрогаситель или глушитель), значение потери давления можно считать немного выше, чем указанное выше значение (150 мм вод.ст. при указанном MCR).

Глушитель

Машинное отделение играет важную роль в повышении уровня шума в жилых помещениях, который в настоящее время регулируется Конвенцией о труде в морском судоходстве.

Трубопроводы выхлопных газов обычно расположены близко к жилым помещениям, поэтому снижение шума от них важно. Чтобы получить уровень шума, он регистрируется на расстоянии 1 м от выходной кромки выхлопной трубы под углом 30 ° при условии, что выхлопная система двигателя не имеет EGB или глушителя.

Глушитель

используется для снижения уровня шума в коллекторе выхлопных газов и обычно размещается после EGB. Обычные глушители состоят из абсорбционной и реактивной камер.Они сконструированы для скорости газа 35 м / с, а реактивная камера эффективна только на одной частоте.

Новейшая конструкция глушителя состоит из трех камер для преодоления ограничения (эффективности на одной частоте)

Три элемента состоят из реактивного элемента для ослабления низких частот, резистивного элемента-поглощающего глушителя для работы с более высокими частотами и комбинированного элемента как реактивного, так и резистивного элементов. Такая установка позволит эффективно снизить шум без увеличения противодавления на турбонагнетатель за счет настройки элементов в соответствии с двигателем во всем диапазоне шума.

Искрогаситель:

Работа судового двигателя при низкой нагрузке приводит к образованию частично сгоревшего нагара и сажи в системе трубопроводов выхлопных газов двигателя. Поскольку выхлопные газы, образующиеся после сгорания, богаты кислородом, эти частично сгоревшие частицы углерода выбрасываются из выхлопной воронки в виде очень опасной искры.

В систему выхлопных труб может быть встроен искрогаситель для предотвращения распространения искр от выхлопных газов по рубке.Он расположен в конце системы выпуска отработавших газов двигателя.

Новая конструкция искрогасителя помогает газам создавать вращательные движения, заставляя их проходить через фиксированное количество лопастей, расположенных под углом. Тяжелые частицы углерода плавно собираются в специально разработанной камере для сажи, которую при необходимости можно очистить или слить.

Их можно комбинировать с глушителем как одно целое для экономии места или затрат.

Главный недостаток искрогасителя — значительный перепад давления.Для главного двигателя судна рекомендуется, чтобы суммарная потеря давления на глушителе и / или искрогасителе не превышала 100 мм водяного столба при заданном MCR.

Деформационные швы

Система выпуска отработавших газов двигателя испытывает огромные колебания температуры. Следовательно, невозможно собрать всю систему выхлопных трубопроводов как единое целое; несколько секций объединяются, чтобы завершить систему. Когда двигатель не работает, температура выхлопной трубы может варьироваться от 10 до 40 градусов C (в зависимости от окружающей среды или географического положения судна), а когда двигатель запущен и работает, температура выхлопной системы превышает 200 градусов C. .Это значительное изменение температуры требует наличия соединений для безопасного поглощения теплового расширения и сжатия труб и трубопроводных систем.

Для этого используются сильфоны и компенсаторы. Они сконструированы таким образом, чтобы гарантировать, что они способны выдерживать нагрузки и избежать трещин, вызванных постоянным изменением температуры системы. Согласно закону Бойля — когда в НКТ попадают высокотемпературные жидкости, давление также увеличивается. Деформационные швы необходимы для того, чтобы выдерживать накапливающуюся дополнительную силу.

Компенсирующие муфты используются в системах труб и трубопроводов, а сильфоны обычно используются для соединения труб выхлопных газов с воронкой.

Компенсаторы должны быть выбраны с эластичностью, которая ограничивает силы и моменты выходного фланца выхлопных газов турбокомпрессора, как указано для каждого из производителей турбокомпрессора.

Компенсаторы размещаются в различных местах, распространяя их в системе трубопроводов выхлопных газов судового двигателя.

Выше мы обсудили наиболее важные компоненты и функции системы выпуска отработавших газов судового двигателя на корабле.Если вы считаете, что мы что-то упустили, не стесняйтесь комментировать.

Поведение газов | Химия для неосновных

  • Определите сжимаемость.
  • Приведите примеры использования сжатых газов.

Подходит все?

Когда мы собираемся в отпуск, всегда есть «еще одна» вещь, которую нам нужно положить в чемодан. Может быть, это еще один купальный костюм, пара туфель, книга — что бы там ни было, нам нужно его положить.К счастью, мы можем несколько сжать воедино. Между складками одежды остается небольшое пространство, мы можем переставить обувь и каким-то образом достать последнюю вещь и закрыть чемодан.

Сжимаемость

Подводное плавание с аквалангом — это форма подводного плавания, при которой дайвер несет собственный газ для дыхания, обычно в виде баллона со сжатым воздухом. Давление в наиболее часто используемых аквалангах составляет от 200 до 300 атмосфер. Газы отличаются от других состояний вещества тем, что газ расширяется, заполняя форму и объем своего сосуда.По этой причине газы также можно сжимать, так что относительно большое количество газа может быть нагнетено в небольшой контейнер. Если бы воздух из типичного акваланга переносился в контейнер со стандартным давлением 1 атм, объем этого контейнера должен был бы составлять около 2500 литров.

Рисунок 14.1

Аквалангист.

Сжимаемость — это мера того, насколько уменьшается данный объем вещества, когда он находится под давлением.Если мы оказываем давление на твердое тело или жидкость, объем практически не изменяется. Атомы, ионы или молекулы, составляющие твердое тело или жидкость, расположены очень близко друг к другу. Между отдельными частицами нет места, поэтому они не могут упаковываться вместе.

Кинетико-молекулярная теория объясняет, почему газы более сжимаемы, чем жидкости или твердые тела. Газы сжимаемы, потому что большая часть объема газа состоит из большого количества пустого пространства между частицами газа.При комнатной температуре и стандартном давлении среднее расстояние между молекулами газа примерно в десять раз больше диаметра самих молекул. Когда газ сжимается, например, когда заполняется акваланг, частицы газа прижимаются друг к другу.

Сжатые газы используются во многих ситуациях. В больницах кислород часто используется пациентами с поврежденными легкими, чтобы помочь им лучше дышать. Если пациенту предстоит серьезная операция, в качестве анестезии часто используется сжатый газ.Сварка требует очень горячего пламени, возникающего при сжатии смесей ацетилена и кислорода. Многие летние грили для барбекю работают на сжатом пропане.

Рисунок 14.2

Кислородный баллон.

Сводка
  • Газы сжимаются легче, чем твердые или жидкие, потому что между молекулами газа так много места.
Практика

Вопросы

Воспользуйтесь ссылкой ниже, чтобы ответить на следующие вопросы:

http: // www.cdxetextbook.com/engines/motivePower/4gasEng/engcycle.html

  1. Что попадает в цилиндр топливно-воздушной смеси?
  2. Какова роль цикла сжатия?
  3. Сжимает ли выхлопной цикл газы, выделяемые при зажигании?
Обзор

Вопросы

  1. Почему при приложении давления к жидкостям и твердым телам объем не изменяется?
  2. Почему газы сжимаются легче, чем жидкости и твердые тела?
  3. Перечислить области применения сжатых газов.
  • сжимаемость: Мера того, насколько данный объем вещества уменьшается при помещении под давлением.
  • Перечислите факторы, влияющие на давление газа.
  • Объясните эти эффекты с точки зрения кинетико-молекулярной теории газов.

Как высоко отскакивает баскетбольный мяч?

Давление воздуха в баскетбольном мяче должно быть отрегулировано так, чтобы мяч отскакивал на правильную высоту.Перед игрой судьи проверяют мяч, бросая его с высоты плеча и наблюдая, как далеко назад он отскакивает. Что бы сделал судья, если бы мяч не отскочил так далеко, как должен? Что бы он сделал, если бы он отскочил слишком высоко?

Давление внутри контейнера зависит от количества газа внутри контейнера. Если баскетбольный мяч не отскакивает достаточно высоко, судья может исправить ситуацию, используя ручной насос и добавив к мячу больше воздуха. И наоборот, если мяч подпрыгнет слишком высоко, он может выпустить немного воздуха из мяча.

Факторы, влияющие на давление газа

Вспомните из кинетико-молекулярной теории, что частицы газа движутся беспорядочно и по прямым линиям до тех пор, пока они упруго не столкнутся либо с другими частицами газа, либо с одной из стенок контейнера. Именно эти столкновения со стенками емкости определяют давление газа. Четыре переменных используются для описания состояния газа. Это давление, объем, температура и количество газа, измеренное в молях.Мы рассмотрим отдельно, как объем, температура и количество газа влияют на давление в замкнутой газовой пробе.

Количество газа

Рисунок ниже показывает, что происходит, когда воздух добавляется в жесткий контейнер . Жесткий контейнер не может расширяться или сжиматься. Стальная канистра является примером жесткого контейнера.

Рисунок 14.3

Повышение давления с увеличением количества частиц газа.

Баллон слева содержит газ под определенным давлением. Присоединенный воздушный насос затем используется для удвоения количества газа в баллоне. Поскольку канистра не может расширяться, увеличившееся количество молекул воздуха будет сталкиваться с внутренними стенками канистры в два раза чаще, чем раньше. В результате давление внутри канистры увеличивается вдвое. Как вы можете себе представить, если в жесткий контейнер постоянно добавляется все больше и больше воздуха, он может в конечном итоге лопнуть. Уменьшение количества молекул в жестком контейнере дает обратный эффект — давление снижается.

Том

На давление также влияет объем емкости. Если объем контейнера уменьшается, молекулы газа имеют меньше места для перемещения. В результате они будут чаще ударяться о стенки емкости, и давление возрастает.

На рисунке ниже показан баллон с газом, объем которого регулируется регулируемым поршнем. Слева поршень в основном вытянут, и манометр показывает определенное давление. Справа поршень был выдвинут так, что объем закрытой части емкости, в которой находится газ, был уменьшен вдвое.Давление газа увеличивается вдвое. Увеличение объема контейнера приведет к обратному эффекту, и давление газа уменьшится.

Рисунок 14.4

Уменьшение объема добычи газа увеличение давления газа.

Температура

Было бы очень нецелесообразно ставить банку с супом на костер, не выпушив банку. При нагревании баллончик может взорваться. Кинетико-молекулярная теория объясняет почему. Воздух внутри жесткой банки с супом получает больше кинетической энергии за счет тепла, исходящего от костра.Кинетическая энергия заставляет молекулы воздуха двигаться быстрее, и они чаще и с большей силой ударяют о стенки контейнера. Повышение давления внутри может в конечном итоге превысить прочность банки, и она взорвется. Дополнительным фактором является то, что суп может закипеть, что в свою очередь повысит давление газа и давление внутри банки.

На рисунке ниже показан баллон с газом слева, имеющий комнатную температуру (300 K). Справа цилиндр нагревается до тех пор, пока температура Кельвина не увеличится вдвое до 600 К.Кинетическая энергия молекул газа увеличивается, поэтому столкновения со стенками контейнера теперь более сильные, чем раньше. В результате давление газа увеличивается вдвое. Понижение температуры приведет к обратному эффекту, и давление заключенного газа уменьшится.

Рисунок 14,5

Повышение температуры приводит к увеличению давления.

Сводка
  • Увеличение количества молекул газа в контейнере того же объема увеличивает давление.
  • Уменьшение объема баллона увеличивает давление газа.
  • Повышение температуры газа в жестком контейнере увеличивает давление.
Практика

Вопросы

Посмотрите видео по ссылке ниже и ответьте на следующие вопросы:

Нажмите на изображение выше, чтобы увидеть больше

Самое важное, что следует учитывать при проектировании системы выхлопных труб, — это противодавление турбонагнетателя.Противодавление в системе выпуска отработавших газов при указанной максимальной продолжительности непрерывной работы (MCR) двигателя зависит от скорости газа и обратно пропорционально диаметру трубы в 4-й степени. Во избежание чрезмерных потерь давления в выхлопных трубах общепринятой практикой является избежание чрезмерной потери давления в выхлопных трубах, скорость выхлопных газов поддерживается на уровне от 35 до 50 м / с при заданном MCR. Другими факторами, влияющими на давление газа, являются установка EGB, искрогасителя и т. Д. На пути движения выхлопных газов.

При указанном MCR двигателя общее противодавление в системе выпуска отработавших газов после турбонагнетателя (на которое указывает статическое давление, измеренное в трубопроводе после турбонагнетателя) не должно превышать 350 мм вод.ст. (0,035 бар). Чтобы иметь запас противодавления для окончательной системы, на этапе проектирования рекомендуется изначально использовать значение около 300 мм вод.ст. (0,030 бар).

Котел на отработанном газе:

Котел на утилизаторе

считается одной из самых эффективных систем утилизации отработанного тепла, разработанной для судоходства.Когда судовая двигательная установка работает с номинальной нагрузкой, вспомогательный котел может быть отключен, поскольку EGB может генерировать необходимый пар для различных систем корабля. Выхлопные газы проходят через котел для выхлопных газов, который обычно размещается в верхней части двигателя или в воронке.

На эффективность EGB влияет потеря давления газов в котле, а параметры, определяющие потерю давления (температура выхлопных газов и скорость потока), зависят от условий окружающей среды.Рекомендуемая потеря давления выхлопных газов через EGB обычно считается равной 150 мм водяного столба при указанном MCR. Если выхлопная система не оснащена дополнительным оборудованием (искрогаситель или глушитель), значение потери давления можно считать немного выше, чем указанное выше значение (150 мм вод.ст. при указанном MCR).

Глушитель

Машинное отделение играет важную роль в повышении уровня шума в жилых помещениях, который в настоящее время регулируется Конвенцией о труде в морском судоходстве.

Трубопроводы выхлопных газов обычно расположены близко к жилым помещениям, поэтому снижение шума от них важно. Чтобы получить уровень шума, он регистрируется на расстоянии 1 м от выходной кромки выхлопной трубы под углом 30 ° при условии, что выхлопная система двигателя не имеет EGB или глушителя.

Глушитель

используется для снижения уровня шума в коллекторе выхлопных газов и обычно размещается после EGB. Обычные глушители состоят из абсорбционной и реактивной камер.Они сконструированы для скорости газа 35 м / с, а реактивная камера эффективна только на одной частоте.

Новейшая конструкция глушителя состоит из трех камер для преодоления ограничения (эффективности на одной частоте)

Три элемента состоят из реактивного элемента для ослабления низких частот, резистивного элемента-поглощающего глушителя для работы с более высокими частотами и комбинированного элемента как реактивного, так и резистивного элементов. Такая установка позволит эффективно снизить шум без увеличения противодавления на турбонагнетатель за счет настройки элементов в соответствии с двигателем во всем диапазоне шума.

Искрогаситель:

Работа судового двигателя при низкой нагрузке приводит к образованию частично сгоревшего нагара и сажи в системе трубопроводов выхлопных газов двигателя. Поскольку выхлопные газы, образующиеся после сгорания, богаты кислородом, эти частично сгоревшие частицы углерода выбрасываются из выхлопной воронки в виде очень опасной искры.

В систему выхлопных труб может быть встроен искрогаситель для предотвращения распространения искр от выхлопных газов по рубке.Он расположен в конце системы выпуска отработавших газов двигателя.

Новая конструкция искрогасителя помогает газам создавать вращательные движения, заставляя их проходить через фиксированное количество лопастей, расположенных под углом. Тяжелые частицы углерода плавно собираются в специально разработанной камере для сажи, которую при необходимости можно очистить или слить.

Их можно комбинировать с глушителем как одно целое для экономии места или затрат.

Главный недостаток искрогасителя — значительный перепад давления.Для главного двигателя судна рекомендуется, чтобы суммарная потеря давления на глушителе и / или искрогасителе не превышала 100 мм водяного столба при заданном MCR.

Деформационные швы

Система выпуска отработавших газов двигателя испытывает огромные колебания температуры. Следовательно, невозможно собрать всю систему выхлопных трубопроводов как единое целое; несколько секций объединяются, чтобы завершить систему. Когда двигатель не работает, температура выхлопной трубы может варьироваться от 10 до 40 градусов C (в зависимости от окружающей среды или географического положения судна), а когда двигатель запущен и работает, температура выхлопной системы превышает 200 градусов C. .Это значительное изменение температуры требует наличия соединений для безопасного поглощения теплового расширения и сжатия труб и трубопроводных систем.

Для этого используются сильфоны и компенсаторы. Они сконструированы таким образом, чтобы гарантировать, что они способны выдерживать нагрузки и избежать трещин, вызванных постоянным изменением температуры системы. Согласно закону Бойля — когда в НКТ попадают высокотемпературные жидкости, давление также увеличивается. Деформационные швы необходимы для того, чтобы выдерживать накапливающуюся дополнительную силу.

Компенсирующие муфты используются в системах труб и трубопроводов, а сильфоны обычно используются для соединения труб выхлопных газов с воронкой.

Компенсаторы должны быть выбраны с эластичностью, которая ограничивает силы и моменты выходного фланца выхлопных газов турбокомпрессора, как указано для каждого из производителей турбокомпрессора.

Компенсаторы размещаются в различных местах, распространяя их в системе трубопроводов выхлопных газов судового двигателя.

Выше мы обсудили наиболее важные компоненты и функции системы выпуска отработавших газов судового двигателя на корабле.Если вы считаете, что мы что-то упустили, не стесняйтесь комментировать.

Поведение газов | Химия для неосновных

  • Определите сжимаемость.
  • Приведите примеры использования сжатых газов.

Подходит все?

Когда мы собираемся в отпуск, всегда есть «еще одна» вещь, которую нам нужно положить в чемодан. Может быть, это еще один купальный костюм, пара туфель, книга — что бы там ни было, нам нужно его положить.К счастью, мы можем несколько сжать воедино. Между складками одежды остается небольшое пространство, мы можем переставить обувь и каким-то образом достать последнюю вещь и закрыть чемодан.

Сжимаемость

Подводное плавание с аквалангом — это форма подводного плавания, при которой дайвер несет собственный газ для дыхания, обычно в виде баллона со сжатым воздухом. Давление в наиболее часто используемых аквалангах составляет от 200 до 300 атмосфер. Газы отличаются от других состояний вещества тем, что газ расширяется, заполняя форму и объем своего сосуда.По этой причине газы также можно сжимать, так что относительно большое количество газа может быть нагнетено в небольшой контейнер. Если бы воздух из типичного акваланга переносился в контейнер со стандартным давлением 1 атм, объем этого контейнера должен был бы составлять около 2500 литров.

Рисунок 14.1

Аквалангист.

Сжимаемость — это мера того, насколько уменьшается данный объем вещества, когда он находится под давлением.Если мы оказываем давление на твердое тело или жидкость, объем практически не изменяется. Атомы, ионы или молекулы, составляющие твердое тело или жидкость, расположены очень близко друг к другу. Между отдельными частицами нет места, поэтому они не могут упаковываться вместе.

Кинетико-молекулярная теория объясняет, почему газы более сжимаемы, чем жидкости или твердые тела. Газы сжимаемы, потому что большая часть объема газа состоит из большого количества пустого пространства между частицами газа.При комнатной температуре и стандартном давлении среднее расстояние между молекулами газа примерно в десять раз больше диаметра самих молекул. Когда газ сжимается, например, когда заполняется акваланг, частицы газа прижимаются друг к другу.

Сжатые газы используются во многих ситуациях. В больницах кислород часто используется пациентами с поврежденными легкими, чтобы помочь им лучше дышать. Если пациенту предстоит серьезная операция, в качестве анестезии часто используется сжатый газ.Сварка требует очень горячего пламени, возникающего при сжатии смесей ацетилена и кислорода. Многие летние грили для барбекю работают на сжатом пропане.

Рисунок 14.2

Кислородный баллон.

Сводка
  • Газы сжимаются легче, чем твердые или жидкие, потому что между молекулами газа так много места.
Практика

Вопросы

Воспользуйтесь ссылкой ниже, чтобы ответить на следующие вопросы:

http: // www.cdxetextbook.com/engines/motivePower/4gasEng/engcycle.html

  1. Что попадает в цилиндр топливно-воздушной смеси?
  2. Какова роль цикла сжатия?
  3. Сжимает ли выхлопной цикл газы, выделяемые при зажигании?
Обзор

Вопросы

  1. Почему при приложении давления к жидкостям и твердым телам объем не изменяется?
  2. Почему газы сжимаются легче, чем жидкости и твердые тела?
  3. Перечислить области применения сжатых газов.
  • сжимаемость: Мера того, насколько данный объем вещества уменьшается при помещении под давлением.
  • Перечислите факторы, влияющие на давление газа.
  • Объясните эти эффекты с точки зрения кинетико-молекулярной теории газов.

Как высоко отскакивает баскетбольный мяч?

Давление воздуха в баскетбольном мяче должно быть отрегулировано так, чтобы мяч отскакивал на правильную высоту.Перед игрой судьи проверяют мяч, бросая его с высоты плеча и наблюдая, как далеко назад он отскакивает. Что бы сделал судья, если бы мяч не отскочил так далеко, как должен? Что бы он сделал, если бы он отскочил слишком высоко?

Давление внутри контейнера зависит от количества газа внутри контейнера. Если баскетбольный мяч не отскакивает достаточно высоко, судья может исправить ситуацию, используя ручной насос и добавив к мячу больше воздуха. И наоборот, если мяч подпрыгнет слишком высоко, он может выпустить немного воздуха из мяча.

Факторы, влияющие на давление газа

Вспомните из кинетико-молекулярной теории, что частицы газа движутся беспорядочно и по прямым линиям до тех пор, пока они упруго не столкнутся либо с другими частицами газа, либо с одной из стенок контейнера. Именно эти столкновения со стенками емкости определяют давление газа. Четыре переменных используются для описания состояния газа. Это давление, объем, температура и количество газа, измеренное в молях.Мы рассмотрим отдельно, как объем, температура и количество газа влияют на давление в замкнутой газовой пробе.

Количество газа

Рисунок ниже показывает, что происходит, когда воздух добавляется в жесткий контейнер . Жесткий контейнер не может расширяться или сжиматься. Стальная канистра является примером жесткого контейнера.

Рисунок 14.3

Повышение давления с увеличением количества частиц газа.

Баллон слева содержит газ под определенным давлением. Присоединенный воздушный насос затем используется для удвоения количества газа в баллоне. Поскольку канистра не может расширяться, увеличившееся количество молекул воздуха будет сталкиваться с внутренними стенками канистры в два раза чаще, чем раньше. В результате давление внутри канистры увеличивается вдвое. Как вы можете себе представить, если в жесткий контейнер постоянно добавляется все больше и больше воздуха, он может в конечном итоге лопнуть. Уменьшение количества молекул в жестком контейнере дает обратный эффект — давление снижается.

Том

На давление также влияет объем емкости. Если объем контейнера уменьшается, молекулы газа имеют меньше места для перемещения. В результате они будут чаще ударяться о стенки емкости, и давление возрастает.

На рисунке ниже показан баллон с газом, объем которого регулируется регулируемым поршнем. Слева поршень в основном вытянут, и манометр показывает определенное давление. Справа поршень был выдвинут так, что объем закрытой части емкости, в которой находится газ, был уменьшен вдвое.Давление газа увеличивается вдвое. Увеличение объема контейнера приведет к обратному эффекту, и давление газа уменьшится.

Рисунок 14.4

Уменьшение объема добычи газа увеличение давления газа.

Температура

Было бы очень нецелесообразно ставить банку с супом на костер, не выпушив банку. При нагревании баллончик может взорваться. Кинетико-молекулярная теория объясняет почему. Воздух внутри жесткой банки с супом получает больше кинетической энергии за счет тепла, исходящего от костра.Кинетическая энергия заставляет молекулы воздуха двигаться быстрее, и они чаще и с большей силой ударяют о стенки контейнера. Повышение давления внутри может в конечном итоге превысить прочность банки, и она взорвется. Дополнительным фактором является то, что суп может закипеть, что в свою очередь повысит давление газа и давление внутри банки.

На рисунке ниже показан баллон с газом слева, имеющий комнатную температуру (300 K). Справа цилиндр нагревается до тех пор, пока температура Кельвина не увеличится вдвое до 600 К.Кинетическая энергия молекул газа увеличивается, поэтому столкновения со стенками контейнера теперь более сильные, чем раньше. В результате давление газа увеличивается вдвое. Понижение температуры приведет к обратному эффекту, и давление заключенного газа уменьшится.

Рисунок 14,5

Повышение температуры приводит к увеличению давления.

Сводка
  • Увеличение количества молекул газа в контейнере того же объема увеличивает давление.
  • Уменьшение объема баллона увеличивает давление газа.
  • Повышение температуры газа в жестком контейнере увеличивает давление.
Практика

Вопросы

Посмотрите видео по ссылке ниже и ответьте на следующие вопросы:

Нажмите на изображение выше, чтобы увидеть больше

  1. Что вызывает давление?
  2. Что происходит, когда вы выпускаете газ из баллона?
  3. Если вы увеличите температуру, что произойдет с давлением?
  4. Почему падает давление при увеличении объема?
Обзор

Вопросы

  1. Что определяет давление газа?
  2. Почему увеличение количества молекул увеличивает давление?
  3. Почему повышение температуры увеличивает давление?
  • жесткий контейнер: Тот, который не может расширяться или сжиматься.
  • Закон штата Бойля.
  • Используйте закон Бойля для расчета зависимости объема от давления.

Насколько важно проверять погоду?

Ежедневно запускаются сотни погодных шаров. Сделанный из синтетического каучука и несущий коробку с инструментами воздушный шар, наполненный гелием, поднимается в небо. По мере того, как он набирает высоту, атмосферное давление становится меньше, и воздушный шар расширяется. В какой-то момент воздушный шар лопается из-за расширения, инструменты падают (с помощью парашюта), чтобы их можно было извлечь и изучить для получения информации о погоде.

Закон Бойля

Роберт Бойль (1627–1691), английский химик, считается одним из основоположников современной экспериментальной химии. Он обнаружил, что удвоение давления в замкнутом образце газа при сохранении постоянной его температуры приводит к уменьшению объема газа вдвое. Закон Бойля гласит, что объем данной массы газа изменяется обратно пропорционально давлению, когда температура поддерживается постоянной. Таким образом описывается обратная зависимость.По мере увеличения значения одной переменной значение другой уменьшается.

Что происходит физически? Молекулы газа движутся и находятся на определенном расстоянии друг от друга. Увеличение давления сближает молекулы, уменьшая объем. Если давление снижается, газы могут свободно перемещаться в большем объеме.

Рисунок 14.6

Роберт Бойль.

Математически закон Бойля можно выразить уравнением:

— это постоянная величина для данной пробы газа, которая зависит только от массы газа и температуры.В таблице ниже приведены данные по давлению и объему для заданного количества газа при постоянной температуре. Третий столбец представляет значение константы для этих данных и всегда равно давлению, умноженному на объем. Когда одна из переменных изменяется, другая изменяется таким образом, что произведение всегда остается неизменным. В данном конкретном случае эта константа составляет 500 атм · мл.

Давление-объем
Давление (атм) Объем (мл)
0.5 1000 500
0,625 800 500
1,0 500

500

2,0250

500

5,0 100 500
8,0 62,5 500
10,0 50 500

График данных в таблице дополнительно иллюстрирует природу обратной зависимости закона Бойля (см. рисунок ниже).Объем нанесен на ось -оси с соответствующим давлением на -оси.

Рисунок 14.7

Давление газа уменьшается по мере увеличения объема, делая закон Бойля обратной зависимостью.

Закон Бойля можно использовать для сравнения изменяющихся условий для газа. Мы используем и для обозначения начального давления и начального объема газа. После того, как были внесены изменения, обозначают конечное давление и объем. Математическая связь закона Бойля принимает следующий вид:

Это уравнение можно использовать для расчета любой из четырех величин, если известны три другие.

Пример задачи: закон Бойля

Образец газообразного кислорода имеет объем 425 мл при давлении 387 кПа. Газу дают расшириться в емкость объемом 1,75 л. Рассчитайте новое давление газа.

Шаг 1. Составьте список известных количеств и спланируйте проблему.

Известный

Неизвестно

Используйте закон Бойля, чтобы найти неизвестное давление. Важно, чтобы два объема (и) были выражены в одних и тех же единицах, поэтому они были преобразованы в мл.

Шаг 2: Решить.

Сначала измените алгебраическое уравнение, которое нужно найти.

Теперь подставьте известные величины в уравнение и решите.

Шаг 3. Подумайте о своем результате.

Объем увеличился чуть более чем в 4 раза по сравнению с исходным значением, поэтому давление снизилось примерно на. Давление указывается в кПа, значение состоит из трех значащих цифр. Обратите внимание, что можно использовать любые единицы давления или объема, если они согласованы во всей задаче.

Сводка
  • Объем газа обратно пропорционален температуре.
Практика

Задачи по ссылке ниже:

http://www.concord.org/~ddamelin/chemsite/g_gasses/handouts/Boyle_Problems.pdf

Обзор

Вопросы

  1. Что означает «обратное» в этом законе?
  2. Объясните закон Бойля в терминах кинетико-молекулярной теории газов.
  3. Имеет значение, какие единицы используются?
  • Закон Бойля: Объем данной массы газа изменяется обратно пропорционально давлению, когда температура поддерживается постоянной.
  • Закон штата Чарльз.
  • Используйте этот закон для выполнения расчетов с учетом зависимости объема от температуры.

Как испечь хлеб?

Запах и вкус свежеиспеченного хлеба нравится всем. Он легкий и пушистый благодаря действию дрожжей на сахар. Дрожжи превращают сахар в углекислый газ, который при высоких температурах вызывает расширение теста. В результате получается приятное угощение, особенно если оно покрыто топленым маслом.

Закон Чарльза

Рисунок 14,8

При нагревании баллона с ограниченным газом его молекулы увеличивают кинетическую энергию и выталкивают подвижный поршень наружу, что приводит к увеличению объема.

Французский физик Жак Шарль (1746-1823) изучал влияние температуры на объем газа при постоянном давлении. Закон Чарльза гласит, что объем данной массы газа напрямую зависит от абсолютной температуры газа, когда давление поддерживается постоянным.Абсолютная температура — это температура, измеренная по шкале Кельвина. Необходимо использовать шкалу Кельвина, потому что ноль на шкале Кельвина соответствует полной остановке молекулярного движения.

Математически прямая связь закона Чарльза может быть представлена ​​следующим уравнением:

Как и в случае с законом Бойля, постоянно только для данной пробы газа. В приведенной ниже таблице Таблица показаны данные о температуре и объеме для заданного количества газа при постоянном давлении.Третий столбец является константой для этого конкретного набора данных и всегда равен объему, деленному на температуру Кельвина.

Температура-объем
Температура (К) Объем (мл)
50 20 0,40
100 40 0,40
150 60 0,40
200 80 0.40
300 120 0,40
500 200 0,40
1000 400 0,40

Когда эти данные нанесены на график, результатом будет прямая линия, указывающая на прямую взаимосвязь, показанную на Рис. ниже.

Рисунок 14.9

Объем газа увеличивается с увеличением температуры Кельвина.

Обратите внимание, что линия идет точно в сторону начала координат, что означает, что, когда абсолютная температура газа приближается к нулю, его объем приближается к нулю. Однако, когда газ доводят до чрезвычайно низких температур, его молекулы в конечном итоге конденсируются в жидкое состояние, прежде чем достичь абсолютного нуля. Температура, при которой происходит это изменение в жидкое состояние, различна для разных газов.

Закон Чарльза также можно использовать для сравнения изменяющихся условий для газа.Теперь мы используем и для обозначения начального объема и температуры газа, а и для обозначения конечного объема и температуры. Математическая связь закона Чарльза становится:

Это уравнение можно использовать для расчета любой из четырех величин, если известны три другие. Прямая зависимость будет сохраняться только в том случае, если температуры выражены в Кельвинах. Температуры в градусах Цельсия не подойдут. Напомним, что K = ° C + 273.

Пример задачи: закон Чарльза

Баллон наполняется до объема 2.20 л при температуре 22 ° C. Затем баллон нагревают до температуры 71 ° C. Найдите новый объем воздушного шара.

Шаг 1. Составьте список известных количеств и спланируйте проблему.

Известный

Неизвестно

Используйте закон Чарльза, чтобы найти неизвестный объем. Сначала температуры были переведены в градусы Кельвина.

Шаг 2: Решить.

Сначала измените алгебраическое уравнение, которое нужно найти.

Теперь подставьте известные величины в уравнение и решите.

Шаг 3. Подумайте о своем результате.

Объем увеличивается с повышением температуры. Результат состоит из трех значащих цифр.

Сводка
  • Повышение температуры газа при постоянном давлении приведет к увеличению его объема.
Практика

Выполните расчеты на сайте ниже:

http: // mmsphyschem.com / chuckL.pdf

Обзор

Вопросы

  1. Объясните закон Чарльза в терминах кинетической молекулярной теории.
  2. Почему температура должна быть в градусах Кельвина?
  3. Выполняется ли закон Чарльза, когда газ становится жидкостью?
  • Закон Чарльза: Объем данной массы газа напрямую зависит от абсолютной температуры газа, когда давление поддерживается постоянным.
  • Закон штата Гей-Люссак.
  • Используйте этот закон для выполнения расчетов с учетом зависимости давления от температуры.

Сколько пропана в баке?

Пропановые баки широко используются с грилями для барбекю. Но неинтересно на полпути обнаруживать, что у вас закончился бензин. Вы можете купить манометры, которые измеряют давление внутри резервуара, чтобы узнать, сколько осталось. Манометр измеряет давление и регистрирует более высокое давление в жаркий день, чем в холодный.Таким образом, вам необходимо учитывать температуру воздуха, когда вы решаете, следует ли наполнять бак перед следующим приготовлением пищи.

Закон Гей-Люссака

Когда температура пробы газа в жестком контейнере увеличивается, давление газа также увеличивается. Увеличение кинетической энергии приводит к тому, что молекулы газа ударяются о стенки контейнера с большей силой, что приводит к большему давлению. Французский химик Жозеф Гей-Люссак (1778-1850) обнаружил связь между давлением газа и его абсолютной температурой. Закон Гей-Люссака гласит, что давление данной массы газа напрямую зависит от абсолютной температуры газа, когда объем поддерживается постоянным. Закон Гей-Люссака очень похож на закон Шарля, с той лишь разницей, что тип контейнера. В то время как контейнер в эксперименте с законом Чарльза является гибким, в эксперименте с законом Гей-Люссака он является жестким.

Рисунок 14.10

Жозеф Луи Гей-Люссак.

Математические выражения закона Гей-Люссака аналогичны формулам закона Шарля:

График зависимости давления оттемпература также демонстрирует прямую взаимосвязь. Когда газ охлаждается до постоянного объема, его давление постоянно уменьшается, пока газ не конденсируется в жидкость.

Пример задачи: закон Гей-Люссака

Газ в аэрозольном баллоне находится под давлением 3,00 атм при температуре 25 ° C. Утилизировать аэрозольный баллон путем сжигания опасно. Какое бы давление в аэрозоле могло быть при температуре 845 ° C?

Шаг 1. Составьте список известных количеств и спланируйте проблему.

Известный

Неизвестно

Используйте закон Гей-Люссака, чтобы найти неизвестное давление. Сначала температуры были переведены в градусы Кельвина.

Шаг 2: Решить.

Сначала измените алгебраическое уравнение, которое нужно найти.

Теперь подставьте известные величины в уравнение и решите.

Шаг 3. Подумайте о своем результате.

Давление резко возрастает из-за сильного повышения температуры.

Сводка
  • Давление и температура при постоянном объеме прямо пропорциональны.
Практика

Работа над проблемами, найденными на веб-сайте ниже:

http://www.chemteam.info/GasLaw/WS-Gay-Lussac.html

Обзор

Вопросы

  1. Объясните закон Гей-Люссака в терминах кинетико-молекулярной теории.
  2. Что нам покажет график зависимости давления от температуры?
  3. В чем разница между контейнерами в соответствии с законом Шарля и законом Гей-Люссака?
  • Закон Гей-Люссака: Давление данной массы газа напрямую зависит от абсолютной температуры газа, если объем остается постоянным.
  • Закон о комбинированном газе.
  • Используйте закон для расчета параметров в общих газовых задачах.

Что сохраняет холод?

Современный холодильник использует газовые законы для отвода тепла из системы. Сжатый газ в змеевиках (см. Выше) может расширяться. Это расширение снижает температуру газа и передает тепловую энергию от материала в холодильнике к газу. Когда газ прокачивается через змеевики, давление газа сжимает его и повышает температуру газа.Затем это тепло рассеивается через змеевики в наружный воздух. Когда сжатый газ снова прокачивается через систему, процесс повторяется.

Закон о комбинированном газе

К этому моменту мы исследовали отношения между любыми двумя переменными, и, в то время как третья переменная остается постоянной. Однако возникают ситуации, когда все три переменные меняются. Закон для комбинированного газа выражает взаимосвязь между давлением, объемом и абсолютной температурой фиксированного количества газа.Для задачи комбинированного газа постоянным остается только количество газа.

Пример задачи: Закон о комбинированных газах

2,00 л газа при 35 ° C и 0,833 атм доводится до стандартной температуры и давления (STP). Какой будет новый объем газа?

Шаг 1. Составьте список известных количеств и спланируйте проблему.

Известный

Неизвестно

Используйте закон комбинированного газа, чтобы найти неизвестный объем.STP составляет 273 К и 1 атм. Температуры были переведены в градусы Кельвина.

Шаг 2: Решить

Сначала измените алгебраическое уравнение, которое нужно найти.

Теперь подставьте известные величины в уравнение и решите.

Шаг 3. Подумайте о своем результате.

Как увеличение давления, так и снижение температуры вызывают уменьшение объема пробы газа. Поскольку оба изменения относительно небольшие, громкость не уменьшается резко.

Может показаться сложным вспомнить все различные законы о газе, введенные до сих пор. К счастью, законы Бойля, Шарля и Гей-Люссака можно легко вывести из закона комбинированного газа. Например, рассмотрим ситуацию, когда изменение объема и давления газа происходит при поддержании постоянной температуры. В таком случае можно сказать так. Посмотрите на закон комбинированного газа и исключите переменную из обеих частей уравнения. Остается только закон Бойля:

.

.Точно так же, если давление постоянное, тогда и сокращение уравнения оставляет закон Чарльза. Если объем постоянный, то и сокращение уравнения оставляет закон Гей-Люссака.

Сводка
  • Закон комбинированного газа показывает взаимосвязь между температурой, объемом и давлением.
Практика

Работаем над проблемами по ссылке ниже:

http://misterguch.brinkster.net/WKS001_007_146637.pdf

Обзор

Вопросы

  1. Какая единственная вещь остается постоянной в проблеме закона комбинированного газа?
  2. Если вы хотите найти объем газа и больше чем, вы ожидаете, что он будет больше или меньше?
  3. Каким будет уравнение для поиска с учетом всех остальных параметров?
  • Закон комбинированного газа: Выражает взаимосвязь между давлением, объемом и абсолютной температурой фиксированного количества газа.
  • Государственный закон Авогадро.
  • Используйте этот закон для выполнения расчетов количества газов.

Сколько воздуха вы вводите в шину?

Спущенная шина не очень полезна. Он не смягчает обод колеса и создает очень неудобную поездку. Когда в шину добавляется воздух, давление увеличивается, поскольку все больше молекул газа вдавливается в жесткую шину. Количество воздуха, подаваемого в шину, зависит от номинального давления в этой шине.Слишком маленькое давление — шина не будет держать форму. Слишком большое давление — шина может лопнуть.

Закон Авогадро

Вы узнали о гипотезе Авогадро: равные объемы любого газа при одинаковой температуре и давлении содержат одинаковое количество молекул. Отсюда следует, что объем газа прямо пропорционален количеству молей газа, присутствующих в образце. Закон Авогадро гласит, что объем газа прямо пропорционален количеству молей газа, когда температура и давление поддерживаются постоянными.Математическое выражение закона Авогадро —

.

где — количество молей газа, а — постоянная величина. Закон Авогадро проявляется всякий раз, когда вы надуваете воздушный шар. Объем воздушного шара увеличивается по мере того, как вы добавляете к нему моли газа, надувая его.

Если контейнер, содержащий газ, жесткий, а не гибкий, в законе Авогадро можно заменить объем давлением. Добавление газа в жесткий контейнер увеличивает давление.

Пример задачи: Закон Авогадро

Воздушный шар заполнен до объема 1.90 л с 0,0920 моль газообразного гелия. Если в баллон добавить 0,0210 моль дополнительного гелия при постоянных температуре и давлении, каков будет новый объем баллона?

Шаг 1. Составьте список известных количеств и спланируйте проблему.

Известный

Неизвестно

Обратите внимание, что окончательное количество молей необходимо рассчитать, прибавив исходное количество молей к молям добавленного гелия.Используйте закон Авогадро, чтобы найти окончательный том.

Шаг 2: Решить.

Сначала измените алгебраическое уравнение, которое нужно найти.

Теперь подставьте известные величины в уравнение и решите.

Шаг 3. Подумайте о своем результате.

Поскольку в баллон добавлено относительно небольшое количество дополнительного гелия, его объем немного увеличивается.

Сводка
  • Расчеты показаны для соотношений между объемом и числом молей газа.
Практика

Работа над проблемами на сайте ниже:

http://www.gst-d2l.com/homework/hwavogadroslaw.html

Обзор

Вопросы

  1. Что остается неизменным в отношениях Закона Авогадро?
  2. Что произойдет, если вы добавите газ в жесткий баллон?
  3. Почему воздушный шар расширяется, когда вы добавляете в него воздух?
  • Закон Авогадро: Объем газа прямо пропорционален количеству молей газа, когда температура и давление поддерживаются постоянными.
  • Выведите закон идеального газа из закона комбинированного газа и закона Авогадро.
  • Рассчитайте значение постоянной идеального газа.
  • Используйте закон идеального газа для расчета параметров идеальных газов.

Для каких химических реакций требуется аммиак?

Существует ряд химических реакций, требующих аммиака. Чтобы провести реакцию эффективно, нам нужно знать, сколько аммиака у нас есть для стехиометрических целей.Используя законы газа, мы можем определить количество молей, присутствующих в резервуаре, если мы знаем объем, температуру и давление в системе.

Закон об идеальном газе

Закон комбинированного газа показывает, что давление газа обратно пропорционально объему и прямо пропорционально температуре. Закон Авогадро показывает, что объем или давление прямо пропорциональны количеству молей газа. Соединение их вместе дает нам следующее уравнение:

Как и в случае с другими газовыми законами, мы можем сказать, что это равно константе.Константу можно оценить при условии, что описываемый газ считается идеальным.

Закон идеального газа — это одно уравнение, которое связывает давление, объем, температуру и количество молей идеального газа. Если мы подставим переменную вместо константы, уравнение станет:

Закон идеального газа обычно переписывается так, без знаков умножения:

Переменная в уравнении называется постоянной идеального газа .

Определение постоянной идеального газа

Значение постоянной идеального газа зависит от единиц, выбранных для давления, температуры и объема в уравнении идеального газа. Для температуры необходимо использовать градусы Кельвина, а для объема принято использовать единицы СИ — литры. Однако давление обычно измеряется в одной из трех единиц: кПа, атм или мм рт. Следовательно, может иметь три разных значения.

Мы покажем, как рассчитывается давление, измеряемое в кПа.Напомним, что объем 1,00 моль любого газа в STP измеряется как 22,414 л. Мы можем заменить давление 101,325 кПа, объем 22,414 л и температуру 273,15 К в уравнение идеального газа и решить для него.

Это значение, которое должно использоваться в уравнении идеального газа, когда давление указывается в кПа. Таблица ниже показывает сводку этого и других возможных значений. Важно выбрать правильное значение для решения данной проблемы.

Обратите внимание, что единицы измерения давления в кПа были изменены на Дж / К • моль. Килопаскаль, умноженный на литр, равен единице измерения энергии в системе СИ — джоуля (Дж).

Пример задачи: закон идеального газа

Какой объем занимает 3,760 г газообразного кислорода при давлении 88,4 кПа и температуре 19 ° C? Предположим, что кислород идеален.

Шаг 1. Составьте список известных количеств и спланируйте проблему.

Известный

Неизвестно

Чтобы использовать закон идеального газа, количество молей O 2 должно быть найдено из заданной массы и молярной массы.Затем используйте, чтобы найти объем кислорода.

Шаг 2: Решить .

Измените закон идеального газа и решите для.

Шаг 3. Подумайте о своем результате

Число молей кислорода намного меньше одного моля, поэтому объем должен быть довольно небольшим по сравнению с молярным объемом (22,4 л / моль), поскольку давление и температура достаточно близки к стандартным. Результат состоит из трех значащих цифр из-за значений и.Поскольку джоуль (Дж) = кПа • л, единицы правильно сокращаются, оставляя объем в литрах.

Сводка
  • Рассчитана постоянная идеального газа.
  • Показан пример расчета по закону идеального газа.
Практика

Работаем над проблемами по ссылке ниже:

http://chemsite.lsrhs.net/gasses/handouts/Ideal_Problems.pdf

Обзор

Вопросы

  1. Какое значение вы будете использовать, если давление указано в атм?
  2. Вы выполняете расчет, в котором давление указывается в мм рт.Вы выбираете 8,314 Дж / К • моль в качестве значения. Вы получите правильный ответ?
  3. Как бы вы проверили, что выбрали правильное значение для вашей задачи?
  • постоянная идеального газа: Переменная в уравнении закона идеального газа.
  • Закон идеального газа: Единое уравнение, которое связывает давление, объем, температуру и количество молей идеального газа.
  • Вычислить молярную массу газа.
  • Рассчитайте плотность газа.

Что заставляет его плавать?

Гелий уже давно используется в воздушных шарах и дирижаблях. Поскольку он намного менее плотен, чем воздух, он будет парить над землей. Мы можем купить маленькие воздушные шары, наполненные гелием, в магазинах, но большие (такие как воздушный шар, показанный выше) намного дороже и потребляют намного больше гелия.

Расчет молярной массы и плотности газа

Происходит химическая реакция, в результате которой образуется газ.Затем добытый газ собирается, и определяется его масса и объем. Молярная масса неизвестного газа может быть найдена с помощью закона идеального газа при условии, что температура и давление газа также известны.

Пример задачи: молярная масса и закон идеального газа

Происходит определенная реакция с образованием оксида азота в виде газа. Газ имеет массу 1,211 г и занимает объем 677 мл. Температура в лаборатории 23 ° C, давление воздуха 0,987 атм. Вычислите молярную массу газа и выведите ее формулу.Предположим, что газ идеальный.

Шаг 1. Составьте список известных количеств и спланируйте проблему .

Известный

Неизвестно

Сначала будет использован закон идеального газа для определения молей неизвестного газа. Тогда масса газа, разделенная на моли, даст молярную массу.

Шаг 2: Решить .

Теперь разделите г на моль, чтобы получить молярную массу.

Поскольку N имеет молярную массу 14 г / моль, а O имеет молярную массу 16 г / моль, формула N 2 O даст правильную молярную массу.

Шаг 3. Подумайте о своем результате

Для этой задачи было выбрано значение, соответствующее давлению в атм. Расчетная молярная масса дает разумную формулу для окиси азота.

Расчет плотности газа

Закон идеального газа можно использовать для определения плотности газа в нестандартных условиях. Например, мы определим плотность газообразного аммиака (NH 3 ) при 0,913 атм и 20 ° C, предполагая, что аммиак идеален.Во-первых, рассчитанная молярная масса аммиака составляет 17,04 г / моль. Затем возьмите ровно 1 моль аммиака и вычислите объем, который такое количество займет при данной температуре и давлении.

Теперь плотность можно рассчитать, разделив массу одного моля аммиака на указанный выше объем.

Для сравнения, эта плотность немного меньше плотности аммиака на STP, которая равна. Имеет смысл, что плотность должна быть ниже по сравнению с плотностью на STP, поскольку как повышение температуры (с 0 ° C до 20 ° C), так и снижение давления (с 1 атм до 0 ° C).913 атм) приведет к тому, что молекулы NH 3 разойдутся немного дальше друг от друга.

Сводка
  • Описаны расчеты молярной массы и плотности идеального газа.
Практика

Ответьте на вопросы и проведите расчеты проблем по ссылке:

http://www.mybookezz.com/ebook.php?u=aHR0cDovL2dvLmhydy5jb20vcmVzb3VyY2VzL2dvX3NjL21jL0hDMlNSMTEzLlBERgpTZWN0aW9uIDM=

Обзор

Вопросы

  1. Зачем вам нужны объем, температура и давление газа для расчета молярной массы?
  2. Какое предположение о газе сделано во всех этих расчетах?
  3. Зачем нужна масса газа для расчета молярной массы?
  • Используйте закон идеального газа для расчета задач стехиометрии для газов.

Как производятся удобрения?

Реакция газообразного азота и водорода с образованием аммиака по циклу Габера является критическим этапом в производстве удобрений из аммиака. Важно иметь избыток исходных материалов, чтобы можно было достичь максимального выхода аммиака. Зная, сколько аммиака необходимо для производства партии удобрений, в процесс можно включить нужное количество азота и водорода.

Стехиометрия газа

Вы научились использовать молярный объем для решения задач стехиометрии химических реакций с участием одного или нескольких газов на STP. Теперь мы можем использовать закон идеального газа, чтобы расширить наше рассмотрение химических реакций, чтобы решить проблемы стехиометрии для реакций, которые происходят при любой температуре и давлении.

Пример задачи: стехиометрия газа и закон идеального газа

Какой объем углекислого газа образуется при сгорании 25,21 г этанола (C 2 H 5 OH) при 54 ° C и 728 мм рт. Предположим, что газ идеальный.

Прежде чем использовать закон идеального газа, необходимо написать и сбалансировать химическое уравнение. Напомним, что в большинстве реакций горения данное вещество реагирует с O 2 с образованием CO 2 и H 2 O. Вот сбалансированное уравнение горения этанола.

Шаг 1. Составьте список известных количеств и устраните проблему.

Известный

Неизвестно

Количество молей углекислого газа сначала рассчитывается стехиометрией.Затем по закону идеального газа рассчитывается объем произведенного CO 2 .

Шаг 2: Решить.

Теперь моль этанола заменяется на объем.

Шаг 3. Подумайте о своем результате.

Масса этанола немного больше половины моля, что означает, что мольное соотношение приводит к образованию чуть более одного моля диоксида углерода. Из-за повышенной температуры и пониженного давления по сравнению с STP результирующий объем больше 22.4 л.

Сводка
  • Закон идеального газа используется для решения задач стехиометрии для газов.
Практика

Решите задачи на листе на этом сайте:

http://misterguch.brinkster.net/PRA036.pdf

Обзор

Вопросы

  1. Нужны ли нам условия газа на уровне STP для расчета стехиометрических проблем?
  2. Почему мы хотим определить стехиометрию этих реакций?
  3. Какие предположения мы делаем о задействованных газах?
  • Определите настоящий газ.
  • Опишите различия между реальными газами и идеальными газами.

Местонахождение, местонахождение, местонахождение

Поведение молекулы во многом зависит от ее структуры. У нас может быть два соединения с одинаковым числом атомов, но они действуют по-разному. Этанол (C 2 H 5 OH) представляет собой прозрачную жидкость с температурой кипения около 79 ° C. Диметиловый эфир (CH 3 OCH 3 ) имеет такое же количество атомов углерода, водорода и кислорода, но кипит при гораздо более низкой температуре (-25 ° C).Разница заключается в величине межмолекулярного взаимодействия (сильные водородные связи для этанола, слабая сила Ван-дер-Ваальса для эфира).

Реальные и идеальные газы

Идеальный газ — это газ, который следует законам газа при любых условиях температуры и давления. Для этого газ должен полностью подчиняться кинетико-молекулярной теории. Частицы газа должны занимать нулевой объем, и они не должны проявлять никаких сил притяжения по отношению друг к другу. Поскольку ни одно из этих условий не может быть истинным, идеального газа не существует.Реальный газ — это газ, который не ведет себя в соответствии с предположениями кинетико-молекулярной теории. К счастью, в условиях температуры и давления, которые обычно встречаются в лаборатории, реальные газы имеют тенденцию вести себя очень похоже на идеальные газы.

Тогда при каких условиях газы ведут себя наименее идеально? Когда газ находится под высоким давлением, его молекулы сближаются, так как пустое пространство между частицами уменьшается. Уменьшение пустого пространства означает, что предположение о том, что объем самих частиц ничтожен, менее верен.Когда газ охлаждается, уменьшение кинетической энергии частиц заставляет их замедляться. Если частицы движутся с меньшей скоростью, силы притяжения между ними более заметны. Другой способ взглянуть на это заключается в том, что продолжающееся охлаждение газа в конечном итоге превратит его в жидкость, и жидкость определенно больше не является идеальным газом (см. Жидкий азот на рис. ниже). Таким образом, реальный газ больше всего отклоняется от идеального газа при низких температурах и высоких давлениях. Газы наиболее идеальны при высокой температуре и низком давлении.

Рисунок 14.11

Газообразный азот, охлажденный до 77 К, превратился в жидкость, и его необходимо хранить в контейнере с вакуумной изоляцией, чтобы предотвратить его быстрое испарение.

Рисунок ниже показывает график зависимости давления для 1 моля газа при трех различных температурах — 200 K, 500 K и 1000 K. Идеальный газ имел бы значение 1 для этого отношения при всех температурах и давления, и график будет просто горизонтальной линией.Как видно, происходят отклонения от идеального газа. Когда давление начинает расти, силы притяжения приводят к тому, что объем газа становится меньше, чем ожидалось, и значение падает ниже 1. Продолжительное увеличение давления приводит к тому, что объем частиц становится значительным, и значение увеличивается до более чем 1. Отметим, что величина отклонений от идеальности наибольшая для газа при 200 К и наименьшая для газа при 1000 К.

Рисунок 14.12

Реальные газы отличаются от идеальных газов при высоком давлении и низких температурах.

Идеальность газа также зависит от силы и типа сил межмолекулярного притяжения, существующих между частицами. Газы со слабыми силами притяжения более идеальны, чем с сильными силами притяжения. При одинаковых температуре и давлении неон более идеален, чем водяной пар, потому что атомы неона притягиваются только слабыми дисперсионными силами, в то время как молекулы водяного пара притягиваются относительно более прочными водородными связями. Гелий — более идеальный газ, чем неон, потому что в нем меньшее количество электронов означает, что силы дисперсии гелия даже слабее, чем у неона.

Сводка
  • Описаны свойства реальных газов и их отклонения от идеальности.
Практика

Вопросы

Воспользуйтесь ссылкой ниже, чтобы ответить на следующие вопросы:

http://www.adichemistry.com/physical/gaseous/deviation/van-der-waals-equation.html

  1. Каков коэффициент сжимаемости идеального (идеального) газа?
  2. Что значит «если»?
  3. Что значит «если»?
Обзор

Вопросы

  1. Что становится более значительным при увеличении давления?
  2. Становятся ли силы притяжения между частицами газа более заметными при более высоких или более низких температурах?
  3. Будет ли газообразный HCl более или менее идеальным, чем гелий?
  • real gas: Газ, поведение которого не соответствует предположениям кинетико-молекулярной теории.
  • Определите парциальное давление.
  • Закон частичных давлений Дальтона.
  • Используйте этот закон для расчета давления газовых смесей.

Есть ли на Венере кислород?

Атмосфера Венеры заметно отличается от атмосферы Земли. Газы в атмосфере Венеры состоят на 96,5% из углекислого газа и на 3% из азота. Атмосферное давление на Венере примерно в 92 раза больше, чем на Земле, поэтому количество азота на Венере будет способствовать давлению, значительно превышающему 2700 мм рт.А кислорода нет, поэтому дышать там нельзя. Не то чтобы мы хотели попасть на Венеру — температура поверхности обычно превышает 460 ° C.

Закон частичных давлений Дальтона

Давление газа возникает в результате столкновения частиц газа с внутренними стенками их контейнера. Если добавить больше газа в жесткий контейнер, давление газа возрастет. Идентичность двух газов не имеет значения. Джон Дальтон, английский химик, предложивший атомную теорию, также изучал смеси газов.Он обнаружил, что каждый газ в смеси оказывает давление независимо от любого другого газа в смеси. Например, наша атмосфера состоит из примерно 78% азота и 21% кислорода, а остальные газы составляют меньшее количество других газов. Поскольку азот составляет 78% частиц газа в данном образце воздуха, он оказывает 78% давления. Если общее атмосферное давление составляет 1,00 атм, то давление только азота в воздухе составляет 0,78 атм. Давление кислорода в воздухе равно 0.21 атм.

Парциальное давление газа — это вклад газа в общее давление, когда газ является частью смеси. Парциальное давление газа обозначается значком с нижним индексом, который является символом или формулой этого газа. Парциальное давление азота представлено как. Закон парциальных давлений Дальтона гласит, что полное давление смеси газов равно сумме всех парциальных давлений составляющих газов.Закон Дальтона можно выразить следующим уравнением:

Рисунок ниже показывает два газа, которые находятся в отдельных емкостях одинакового размера при одинаковой температуре и давлении. Каждый оказывает разное давление и, в зависимости от количества частиц в контейнере. Справа два газа объединены в один контейнер без изменения объема. Общее давление газовой смеси равно сумме отдельных давлений. Если и, то.

Рисунок 14.13

Закон Дальтона гласит, что давление газовой смеси равно парциальному давлению соединяющихся газов.

Сводка
  • Общее давление в системе равно сумме парциальных давлений присутствующих газов.
Практика

Просмотрите концепции по приведенной ниже ссылке и поработайте с примерами задач:

http://www.kentchemistry.com/links/GasLaws/dalton.htm

Обзор

Вопросы

  1. На чем основан закон Далтона?
  2. Аргон составляет около 0,93% нашей атмосферы. Если атмосферное давление составляет 760 мм рт. Ст., Какое давление создает аргон?
  3. В определенный день содержание водяного пара в воздухе составляет 2,5%. Если парциальное давление пара составляет 19,4 мм рт. Ст., Каково атмосферное давление?
  • Парциальное давление: Вклад газа в общее давление, когда газ является частью смеси.
  • Закон парциальных давлений Дальтона: Общее давление смеси газов равно сумме всех парциальных давлений составляющих газов.
  • Определите мольную долю.
  • Выполните расчеты с использованием мольных долей.

Смешанное благо диоксида серы

Двуокись серы является побочным продуктом многих процессов, как природных, так и антропогенных. Огромные количества этого газа выделяются во время извержений вулканов, подобных тому, что мы видели выше на Большом острове (Гавайи).Люди производят диоксид серы, сжигая уголь. Находясь в атмосфере, газ имеет охлаждающий эффект, отражая солнечный свет от земли. Однако диоксид серы также является компонентом смога и кислотных дождей, которые вредны для окружающей среды. Было приложено много усилий для снижения уровней SO 2 для уменьшения образования кислотных дождей. Непредвиденное осложнение: по мере того, как мы снижаем концентрацию этого газа в атмосфере, мы снижаем его способность охлаждать, и тогда у нас возникают опасения по поводу глобального потепления.

Молярная доля

Одним из способов выражения относительных количеств веществ в смеси является мольная доля. Мольная доля — это отношение молей одного вещества в смеси к общему количеству молей всех веществ. Для смеси двух веществ и мольные доли каждого будут записаны следующим образом:

Если смесь состоит из 0,50 моль и 1,00 моль, то мольная доля составляет. Точно так же мольная доля будет.

Мольная доля — полезная величина для анализа газовых смесей в сочетании с законом парциальных давлений Дальтона. Рассмотрим следующую ситуацию: сосуд объемом 20,0 л содержит 1,0 моль газообразного водорода при давлении 600 мм рт. Ст. Другой сосуд объемом 20,0 л содержит 3,0 моль гелия при давлении 1800 мм рт. Эти два газа смешиваются в идентичном сосуде емкостью 20,0 л. Поскольку каждое из них будет оказывать собственное давление в соответствии с законом Дальтона, мы можем выразить парциальные давления следующим образом:

Парциальное давление газа в смеси равно его мольной доле, умноженной на общее давление.Для нашей смеси водорода и гелия:

Полное давление по закону Дальтона составляет. Итак, каждое парциальное давление будет:

Парциальные давления каждого газа в смеси не меняются, так как они были смешаны в сосуде того же размера, а температура не изменилась.

Пример задачи: закон Далтона

Колба содержит смесь 1,24 моль газообразного водорода и 2,91 моль газообразного кислорода. Если общее давление составляет 104 кПа, каково парциальное давление каждого газа?

Шаг 1. Составьте список известных количеств и спланируйте проблему .

Известный

  • 1,24 моль H 2
  • 2,91 моль O 2

Неизвестно

Сначала можно определить мольную долю каждого газа. Затем парциальное давление можно рассчитать, умножив мольную долю на общее давление.

Шаг 2: Решить .

Шаг 3. Подумайте о своем результате .

Водород составляет чуть менее одной трети смеси, поэтому он оказывает немногим менее одной трети общего давления.

Сводка
  • Использование мольной доли позволяет производить расчеты для смесей газов.
Практика

Вопросы

Посмотрите видео по ссылке ниже и ответьте на следующие вопросы:

Нажмите на изображение выше, чтобы увидеть больше

  1. Что такое молярный процент?
  2. Суммируются ли мольные доли 1,00?
  3. Каким другим способом вы могли бы вычислить мольную долю кислорода, если у вас есть мольная доля азота?
Обзор

Вопросы

  1. Что такое мольная доля?
  2. Как определить парциальное давление газа, если заданы мольная доля и полное давление?
  3. Что вы можете сказать о парциальных давлениях каждого газа в газовой смеси, содержащей равное количество молей двух газов?
  • Мольная доля : Отношение молей одного вещества в смеси к общему количеству молей всех веществ.
  • Рассчитайте объемы сухих газов, полученные после сбора над водой.

Какое давление?

Вам нужно провести лабораторный эксперимент, в котором вырабатывается газообразный водород. Чтобы рассчитать выход газа, вы должны знать давление внутри трубы, в которой собирается газ. Но как туда поставить барометр? Очень просто: нет. Все, что вам нужно, это атмосферное давление в комнате. Когда газ выталкивает воду, он отталкивается от атмосферы, поэтому внутреннее давление равно давлению снаружи.

Сбор газа вытеснением водой

Газы, которые образуются в лабораторных экспериментах, часто собирают с помощью метода, называемого вытеснения воды (см. рисунок ниже). Бутылку наполняют водой и кладут в таз с водой вверх дном. Реакционная колба снабжена резиновыми трубками, которые затем подводятся под бутылку с водой. Когда газ вырабатывается в реакционной колбе, он выходит через резиновую трубку и вытесняет воду в сосуде.Когда баллон наполнен газом, его можно закрыть крышкой.

Рисунок 14.14

Газ, образующийся в результате химической реакции, можно собрать путем вытеснения воды.

Поскольку газ собирается над водой, он не является чистым, а смешивается с паром от испарения воды. Закон Дальтона можно использовать для расчета количества желаемого газа путем вычитания доли водяного пара.

Для решения проблемы необходимо знать давление паров воды при температуре реакции (см. Таблицу ниже).Пример задачи иллюстрирует использование закона Дальтона, когда газ собирается над водой.

Давление водяного пара (мм рт. Ст.) При выбранных температурах (° C)
Температура (° C) Давление пара (мм рт. Ст.) Температура (° C) Давление пара (мм рт. Ст.)
0 4,58 40 55,32
5 6,54 45 71.88
10 9,21 50 92,51
15 12,79 55 118,04
20 17,54 60 149,38
25 23,76 65 187,54
30 31,82 70 233,7
35 42,18
Проблема с образцом: газ, собранный путем вытеснения воды

Определенный эксперимент генерирует 2.58 л газообразного водорода, который собирается над водой. Температура 20 ° C и атмосферное давление 98,60 кПа. Найдите объем, который будет занимать сухой водород при STP.

Шаг 1. Составьте список известных количеств и спланируйте проблему.

Известный

Неизвестно

Атмосферное давление конвертируется из кПа в мм рт. Ст. Для соответствия единицам, указанным в таблице. Сумма давлений водорода и водяного пара равна атмосферному давлению.Давление водорода находится вычитанием. Затем объем газа на СТП можно рассчитать, используя закон комбинированного газа.

Шаг 2: Решить.

Теперь используется закон комбинированного газа, определяющий объем водорода на STP.

Шаг 3. Подумайте о своем результате.

Если бы водород собирался на STP и без присутствия водяного пара, его объем был бы 2,28 л. Это меньше, чем фактический собранный объем, потому что часть его составляет водяной пар.Преобразование с использованием STP полезно для целей стехиометрии.

Сводка
  • Давление пара из-за воды в образце можно скорректировать, чтобы получить истинное значение давления газа.
Практика

Вопросы

Посмотрите видео по ссылке ниже и ответьте на следующие вопросы:

Нажмите на изображение выше, чтобы увидеть больше

  1. Для чего использовалась трубка чертополоха?
  2. Как инструктор проверял кислород?
  3. Наблюдали ли вы на видео небезопасные методы работы в лаборатории?
  4. Что случилось бы с шиной, если бы собирался углекислый газ?
Обзор

Вопросы

  1. Почему собираемый над водой газ не является чистым?
  2. Зачем нам делать поправку на водяной пар?
  3. Студент хочет собрать свой газ над диэтиловым эфиром (давление пара 530 мм рт. Ст. При 25 ° C).Это хорошая идея? Поясните свой ответ.
  • Вытеснение воды: Сбор газа над водой.
  • Определите диффузию и излияние.
  • Закон штата Грэм.
  • Используйте закон Грэма для расчетов, связанных с движением газов.

Как мы узнаем, с какой скоростью движется газ?

Обычно мы не видим газы, поэтому нам нужны способы косвенного обнаружения их движения.Относительные скорости диффузии аммиака в хлористый водород можно наблюдать в простом эксперименте. Ватные шарики пропитываются растворами аммиака и хлористого водорода (соляной кислоты) и прикрепляются к двум разным резиновым пробкам. Они одновременно вставляются в оба конца длинной стеклянной трубки. Пары каждого из них проходят по трубке с разной скоростью. Там, где пары встречаются, они реагируют с образованием хлорида аммония (NH 4 Cl), белого твердого вещества, которое появляется в стеклянной трубке в виде кольца.

Закон Грэма

Когда человек открывает флакон духов в углу большой комнаты, запах быстро распространяется по всей комнате. Молекулы духов испаряются, и пар распространяется, заполняя все пространство. Диффузия — это тенденция молекул перемещаться из области высокой концентрации в область низкой концентрации до тех пор, пока концентрация не станет однородной. В то время как газы диффундируют довольно быстро, жидкости диффундируют гораздо медленнее.Твердые вещества практически не диффундируют.

Видео о диффузии брома: http://www.youtube.com/watch?v=R_xDe004oTQ

Нажмите на изображение выше, чтобы увидеть больше

Процесс, связанный с диффузией, — это излияние. Effusion — это процесс выхода ограниченного газа через крошечное отверстие в контейнере. Вытекание можно наблюдать по тому факту, что наполненный гелием воздушный шар перестанет плавать и опустится на пол примерно через день. Это потому, что газообразный гелий выходит через крошечные поры в воздушном шаре.И диффузия, и эффузия связаны со скоростью, с которой движутся различные молекулы газа. Газы с более низкой молярной массой истекают и диффундируют с большей скоростью, чем газы с более высокой молярной массой.

Шотландский химик Томас Грэм (1805-1869) изучал скорость излияния и диффузии газов. Закон Грэма гласит, что скорость истечения или диффузии газа обратно пропорциональна квадратному корню из молярной массы газа. Закон Грэма можно понять, сравнив два газа (и) с одинаковой температурой, что означает, что газы имеют одинаковую кинетическую энергию.Кинетическая энергия движущегося объекта определяется уравнением

где — масса, а — скорость. Уравнивание кинетических энергий двух газов друг другу дает:

Уравнение можно переформулировать, чтобы найти отношение скорости газа к скорости газа.

В целях сравнения скорости истечения или диффузии двух газов при одинаковой температуре, молярные массы каждого газа могут использоваться в уравнении для.

Пример задачи: закон Грэма

Рассчитайте отношение скоростей диффузии газообразного аммиака (NH 3 ) к хлористому водороду (HCl) при той же температуре и давлении.

Шаг 1. Составьте список известных количеств и спланируйте проблему.

Известный

  • молярная масса NH 3 = 17,04 г / моль
  • молярная масса HCl = 36,46 г / моль

Неизвестно

  • Коэффициент вязкости

Подставьте молярные массы газов в закон Грэма и найдите соотношение.

Шаг 2: Решить.

Скорость диффузии аммиака в 1,46 раза выше скорости диффузии хлористого водорода.

Шаг 3. Подумайте о своем результате

Поскольку аммиак имеет меньшую молярную массу, чем хлористый водород, скорость его молекул больше, а отношение скоростей больше 1.

Сводка
  • Описаны процессы диффузии и истечения газа.
  • Закон Грэма связывает молекулярную массу газа со скоростью его диффузии или истечения.
Практика

Прочтите материал по ссылке ниже и выполните практические задания:

http://www.kentchemistry.com/links/GasLaws/GrahamsLaw.htm

Обзор

Вопросы

  1. Почему вы чувствуете запах готовящейся еды, когда находитесь в соседней комнате?
  2. Почему воздушный шар, наполненный гелием, постепенно тонет?
  3. Какое отношение температура имеет к кинетической энергии газа?