При какой температуре замерзает газ в баллоне и как это предотвратить?
«Может ли замерзнуть газ в баллоне, и, если да, то, как это предотвратить?» — обычно этот вопрос возникает у людей, которые используют сжиженный углеводородный газ в бытовых целях. Газовые баллоны заполняются смесью пропана и бутана. Технические условия для таких газов регламентированы ГОСТ Р 52087-2018.
ГОСТом предусмотрены следующие марки углеводородных сжиженных газов: пропан технический и автомобильный, пропан-бутан технический и автомобильный и бутан технический.
Температура замерзания этих газовых смесей определяется процентным соотношением составляющих его чистых газов — пропана и бутана. Если речь идет о чистых газах, использующихся в топливных смесях, то температура замерзания бутана равна -138°C, а для пропана она равна -188°C.
Но это температуры, при которых соответствующий газ замерзает полностью. Однако потребителей сжиженного газа интересуют в первую очередь значения температуры, при которой газ будет еще оставаться в газообразном, то есть в пригодном для работы, состоянии. Для пропана это примерно: -40°C, а для бутана: -1°C. Таким образом, баллон с газом можно держать в неотапливаемом помещении, или даже на улице, если это относится не к району Крайнего Севера, где зимой температура опускается ниже этой отметки.
Причины замерзания газа в баллонах
Газ в баллоне под давлением находится в жидком состоянии. При его переходе в газообразное состояние сжиженный газ частично замерзает. Вот причины такого явления:
- Низкая температура воздуха. Практика использования баллонов с газом показывает, что оптимальной для нормальной работы оборудования является температура не ниже -10°C, а при понижении температуры до величины порядка –15°C… -20°C, баллонный газ начинает хуже гореть.
- Высокое содержание в смеси бутана. Температура замерзания бутана значительно выше, чем у пропана. Поэтому, чем большую долю этот газ составляет в топливной смеси, тем при более высокой температуре она начинает замерзать. Таким образом, для работы газового оборудования следует соблюдать правильное соотношение бутана и пропана. Это обеспечит нормальную работу при отрицательных температурах окружающей среды.
- Повышенное потребление газа. Обратите внимание, что баллон покрывается инеем только там, где газ находится в жидком состоянии. Любое оборудование, работающее от газового баллона, использует газообразную фазу. При переходе из жидкого состояния в газообразное жидкая фракция остается внизу, а газообразная поднимается вверх. При этом жидкий газ охлаждается. При увеличении потребления топлива, жидкий газ охлаждается быстрее и сильнее. Та часть баллона, где он находится покрывается инеем. При этом замедляется процесс испарения, оборудование начинает работать не стабильно.
Как предотвратить замерзание газа
Для этого необходимо исключить или снизить вероятность действия факторов, перечисленных выше.
Прежде всего нужно следовать рекомендациям по соотношению содержания бутана и пропана в используемой смеси. В результате исследования были установлены оптимальные пропорции составляющих смеси для работы в холодное и теплое время года:
- В теплый сезон: пропана — 40%, бутана — 60%;
- В холодный сезон: пропана — 60%, бутана — 40%.
Такие соотношения признаны оптимальными. Однако в некоторых случаях используется смесь, где количество пропана достигает 80%, но поскольку цена пропана значительно выше, такое топливо будет дороже.
Если оборудование стало работать хуже, а на поверхности баллона появился иней, то, прежде всего, перенесите баллон в теплое помещение. Через некоторое время условия правильной работы восстановятся, подача газа возобновится в прежнем режиме.
Если же перенести баллон невозможно, следует обогреть его на месте. Часто владельцы газовых баллонов для прогревания используют огонь, что категорически запрещено. При таком интенсивном нагреве газ из жидкого состояния очень быстро переходит в газообразное, давление внутри емкости резко возрастает и это может привести к взрыву.
Если ваше оборудование находится в помещении с отоплением, тогда не стоит обращать внимание на эти показатели.
Если же охлаждение вызвано интенсивным потреблением газа, следует сократить его расход или установить дополнительный баллон.
Если газом зимой не пользуетесь, баллон можно оставить в неотапливаемом помещении до весны — с ним ничего не случится.
Если замерзает газ в газовом баллоне при низких температурах
02.06.2017 г.
Все пользователи газовых приборов, работающих на сжиженном пропан-бутане, имеют дело с газовыми баллонами. И иногда случается так, что баллон покрывается изморозью или инеем, а газ внутри баллона замерзает и перестает поступать в оборудование. Следовательно, ваш гриль или обогреватель попросту перестает работать или работает неправильно – чадит, вспыхивает или работает не на полную мощность.
Что же делать в такой ситуации?
Для начала – разобраться в причинах, по которым возникает это явление. Известно, что газ в баллоне – сжиженный и находится под давлением. Когда газ поступает в прибор, он снова переходит из сжиженного в газообразное состояние. Этот процесс может происходить в виде парообразования или кипения.
Школьный курс физики говорит нам о том, что при испарении, с поверхности жидкости первыми вылетают более быстрые молекулы, чья кинетическая энергия превышает энергию их силы притяжения (связь) с остальными молекулами жидкости.
В итоге, за счет высвобождения более быстрых частиц, обладающих большей кинетической энергией, сама оставшаяся жидкость (в нашем случае сжиженный газ) уменьшает общий показатель своей кинетической энергии и, попросту, остывает (если нет внешнего источника энергии для ее подогрева). И чем быстрее происходит процесс испарения, тем меньше остается молекул, способных отсоединиться и преодолеть силу сцепления между молекулами для выхода из жидкости.
В результате температура снижается до такой степени, а уровень испарения становится настолько низким, что газ полностью перестает поступать из баллона (критически низкая температура зависит от % соотношения пропана и бутана в находящейся в баллоне газовой смеси). Поэтому, чем интенсивнее будет расход газа, тем быстрее будет понижаться температура остаточной жидкой фазы в газовом баллоне.
Другими словами, чем больше газа потребляет оборудование, тем интенсивнее будет понижаться температура жидкой газовой фракции в баллоне.
И противоположно, при повышении температуры скорость испарения жидкости растет, в связи с возрастанием общей кинетической энергии ее молекул, а значит, растет и количество молекул, кинетической энергии которых достаточно для испарения.
В таком случае есть два логических решения этой задачи
Первое – подогрев баллона. Второе – снижение интенсивности потребления топлива. Есть еще третий, не такой очевидный, но технологический ответ – подбирать топливо в соответствии с климатическими условиями или сезоном зима-лето. Сейчас разберем каждый совет подробно.
Обогрев баллона
Способов реализации множество. Один из них – покрывать баллон специальными термочехлами и греющими рубашками.
Замечание: оборачивать баллоны в любой теплоизоляционный материал нельзя, поскольку температура понижается изнутри баллона, а не снаружи. Завернув баллон в неправильную термоизоляцию, вы лишь остановите теплообмен и создадите «термос».
Как снизить затраты на регулярную заправку и транспортировку баллонов
Этого эффекта можно достичь, используя несколько баллонов одновременно для одного устройства. Как? Используя специальные рампы для баллонов. Арифметика такова: подключили два баллона – потребление снизилось в два раза. Если присоединить четыре – тогда интенсивность упадет в четыре раза. При чем, на каждом конкретном баллоне. Те самые рампы, которые соединяют баллоны, всегда имеют манометр и специальные клапаны безопасности. Манометр показывает уровень давления, а клапан предотвращает неполадки – в случае повышения уровня давления или резкого нагрева – просто стравливает излишек газа.
Важное замечание: если вы используете несколько баллонов, то все вентили (на них и на рампе) должны быть открытыми. В таком случае потребление топлива будет распределено между всеми баллонами равномерно. И можно быть уверенным в правильной работе спускного клапана безопасности.
Подбор топлива на разные сезоны
Этот способ держать в «рабочем тонусе» ваше устройство основан на физических возможностях разных газов. Ведь разные газы кипят и замерзают при разных условиях. А их смеси приобретают иные возможности. Экспериментально были выведены две формулы оптимальных газовых смесей – для лета и для зимы.
Летняя смесь характерна тем, что в ней количество бутана превышает пропан. В процентном соотношении – %60 (бутан) на %40 (пропан). Такая пропорция эффективна в использовании и сравнительно недорогая в производстве. В зимней смеси наоборот больше пропана. Соотношение в процентах – %60 (пропан) на %40 (бутан). Бывает и %70 на %30 или даже %80 на %20. Связано это с тем, что температура кипения пропана -42 °С (перехода из жидкого в газообразное состояние), в то время как бутана всего -0,5 °С.
Использование правильной газовой смеси в соответствии с сезоном – эффективный инструмент для правильной работы любого устройства. Но кроме него также важно не забывать о правилах хранения газовых баллонов и непременно их придерживаться.
При какой температуре может замерзнуть природный газ?
p>Природный газ замерзает при температуре около -184°С. Состав, который используется для заправки транспортных средств, замерзнет, если достигнет -21°С. Газ, которым заполнены баллоны для приготовления пищи, пригоден для использования, пока не охладится до -40°С.
Как правило, в самые суровые зимы в средней полосе России температура не опускается ниже -35 градусов. Потому емкости с содержимым можно хранить на улице, конечно же, при условии, что внутри находится пропан.
С пропано-бутановой смесью дело обстоит несколько иначе. Температура замерзания состава зависит от пропорций его составляющих. Для зимнего газообеспечения продукт составляется из 3 частей пропана, 2-х — бутана.
При разных климатических условиях количественное соотношение газов может варьироваться. Пропан в баллоне может занимать до 80% от всего объема. При этом состав не замерзнет, так как бутан затвердевает при -1°С, а пропан — при -40°С.
Почему и при какой температуре замерзает газ в баллоне
Пора уже развенчать самое частое заблуждение пользователей сжиженным газом — если баллон «замерзает» или покрыт инеем, необходимо обогреть его одеялами, старым пальто или иными подручными средствами. Это совершенно неправильно. Иней на баллоне быстрее пропадет, если пропановый баллон оставить в покое, как есть.
Откуда берется наледь на пропановом баллоне
Возникновение инея объясняется определенными физическими процессами, происходящие внутри сосуда при его включении к газоприемнику: отопительный котел или колонка, калорифер или газовая печка.
В этот момент будет происходить энергичное потребление голубого топлива, а значит, существенные объемы сжиженного газа станут преобразовываться в парообразную форму.
Подобное явление сопровождается чрезмерным потреблением тепловой энергии, в связи с чем металлические стенки пропанового сосуда делаются значительно холоднее температуры воздуха в помещении.
Начинается процесс конденсатообразования на стенках сосуда, с последующим превращением влаги в иней. Это абсолютно природное явление, с которым совсем ничего делать не нужно.
Температура замерзания газа
Вообще, пропан замерзает при температуре -40 градусов по Цельсию, а Бутан при -1 градус.
Помимо этого, абсолютно все эксперименты воспользоваться искусственной теплоизоляцией приводят к нарушению норм пожарной безопасности при эксплуатации газового оборудования, нарушают процесс теплообмена баллона с окружающей средой, что сильно сказывается на режиме газоснабжения.
Если горелка газовой плиты при обледенении недостаточно качественно работает, то после такого «утепления» она вообще перестанет работать. В этом случае нужно обратить внимание на режим работы оборудования и заправлять сосуд пропановой смесью с параметрами, соответствующим летнему и зимнему режимам работы.
Что же делать в такой ситуации
Прежде всего нужно обратить внимание на режим работы газогорелочного оборудования. При включении газовых приборов с большой мощностью, необходимо понимать, что пропановый баллон имеет ограничения по скорости образования газовых паров из сжиженного состояния.
Это означает, что жидкая фракция преобразуется в паровую понемножку. Например, емкость на 50 л способна гарантировать подачу примерно 0.500 кг газа в час. Перечисленное равнозначно тепловой мощности в 7 кВт.
В осенне-зимний период такой показатель падает в 2 раза, при расположении оборудования на улице или в неотапливаемом помещении.
В теплое время года ситуация меняется — скорость топливоподачи становится максимальной. Поэтому, в случае, когда в нижней зоне баллона засверкал иней, это, прежде всего, свидетельствует о чрезвычайно большой топливной нагрузке. Данное явление также сопровождается падением давления газа на выходе.
В такой ситуации самым лучшим решением будет перенести баллон в теплое помещение, где оставить его, пока температурный режим на поверхности стенок сосуда и в помещении не выровняется.
При этом в емкости образуется необходимая паровая шапка. После завершения этого, иней исчезнет сам по себе, а баллон можно будет подключить к нагрузке.
Зимние пропорции топлива
Для применения газовых баллонов в холодное время года смесь сжиженного газа должна иметь такие пропорции:
- Пропан C3H8 — 60 процентов;
- Бутан C4H10 — 40 процентов.
В определенных вариантах объем пропана может находиться в смеси до 80 процентов. Однако, в связи с тем, что он имеет более высокую цену, чем бутан, окончательная стоимость такой заправки также будет высокой.
Смесь сжиженного газа заправляют в баллоны на специализированных заправках, которые оснащены цистернами заполненными газом с требуемым соотношением для наилучшего применения в назначенное время года. Покупателю только потребуется вовремя обратить на это внимание и проконтролировать качественную заправку.
Таким образом, сегодня можно сделать основной вывод, что появление инея на стенках сосуда — это свидетельством того, что баллон не в состоянии справится с нагрузкой.
Такой процесс способен стать первопричиной кратковременного падения давления топлива, с последующим отключением оборудования. В случае, когда подобное произошло, то надежнее будет остановить работу газовых приемников и подождать, пока появится необходимый объем паровой шапки.