Применение сжатого газа доклад

Обновлено: 31.05.2024

Воздух – наиболее распространенный газ в природе. В 1974 году шотландский физик Джозеф Блэк экспериментально доказал, что воздух - это не единая субстанция, как ошибочно полагали ученые того времени, а смесь нескольких газов. Наибольшую долю в составе атмосферного воздуха занимают азот и кислород. Всего же воздушная смесь может включать более десяти химических элементов, процентное соотношение которых в разных частях Земли будет разным.

2 Что такое сжатый воздух?

Каждый из нас ежесекундно сталкивается с воздухом в самых различных его проявлениях – мы дышим атмосферным воздухом, он участвует в важнейших процессах жизнедеятельности, воздух присутствует в воде, земле. Для промышленности особое значение имеет сжатый воздух: он применяется на производственных и добывающих предприятиях, в быту, системах жизнеобеспечения и медицине.

В промышленности сжатый воздух используют в различных технологических процессах, а также для хранения и передачи энергии, например, при работе пневматического оборудования.

Пневматическая реверсивная вальцовочная машина ПТ-800 - работает на сжатом воздухе

Пневматическая реверсивная вальцовочная машина ПВ-1200А-12 - работает на сжатом воздухе

Как получить сжатый воздух?

Получить сжатый воздух можно из обычного атмосферного при помощи компрессора. Молекулы газов, входящие в состав атмосферного воздуха, имеют разное количество кинетической энергии. В процессе сжатия воздуха, ускоряется тепловое движение молекул, расстояние между ними сокращается, и воздух занимает меньший объем.

Как это работает на простом примере. В качестве примера можно взять воздушный шарик. В процессе подачи воздуха внутрь шарика образуется сжатый воздух, энергия которого равна энергии, затрачиваемой при его надувании. Если шар выпустить из рук, из шарика выйдет воздух, соответственно, внутренняя энергия высвободится и шар отлетит в сторону.

Получаемая энергия сохраняется для дальнейшего использования в ресивере.

Рис. 1. Схематично показан путь получения и передачи сжатого воздуха.

Фильтры и масловлагоотделители помогают решить проблему излишней влажности или наличия загрязняющих частиц в сжатом воздухе, из-за которых образуется коррозия, обмерзание, и возникают аварийные ситуации в работе оборудования.

Компрессоры для получения сжатого воздуха

Ресиверы для хранения сжатого воздуха

Фильтры для очистки сжатого воздуха от влаги и пыли

3 Классы загрязнений сжатого воздуха

Для различных производственных процессов нужен сжатый воздух различной степени чистоты, например, медицинские приборы - самые требовательные к чистоте сжатого воздуха, в то время, как пневматические строительные инструменты могут обходится сжатым воздухом с примесью масла или влаги.

класс загрязнения сжатого воздуха,
размеры твердых частиц
содержание посторонних примесей в твердом виде
содержание посторонних примесей – воды
содержание посторонних примесей - масла.

Требования стандарта распространяются на рабочую среду, предназначенную для питания пневматического оборудования, работающего при давлении до 2,5 Мпа.

Согласно требованиям ГОСТа 17433-80 производитель пневматического оборудования обязан указывать Класс загрязненности используемого сжатого воздуха в технической документации, поставляемой вместе с устройством.

4 Примеры использования сжатого воздуха

Пескоструйные, покрасочные работы на предприятиях металлообработки, мебельных производствах, в автомобиле- и судостроении и тд.
Технологические процессы на химических заводах. Например, в установках для получения азота, кислорода.
В качестве рабочей среды в двигателях внутреннего сгорания, ГТУ.
В процессах нагрева или охлаждения газов в качестве теплоносителя или окислителя в процессе сжигания топлива.
В пневмоприводах машин и механизмов, в системах КИПаА.
Пневматическое оружие, в т.ч. оружие для пейнтболла, страйкболла.
В пусковых системах аттракционов, для обеспечения работы буровых станков, технологических комплексов, конвейеров и т.д.

Пескоструйные камеры КСО работают на сжатом воздухе

Фаскосниматель Мангуст - работает от сжатого воздуха

Пневматический труборез - работает на сжатом воздухе

Стоит отметить, что некоторые технологические процессы на химзаводах, в фармацевтике, медицине требуют сжатый воздух с определенными параметрами, которые могут отличаться от параметров сжатого воздуха, предназначенного для пескоструйного оборудования.

5 Почему выгоднее использовать оборудование, работающее на сжатом воздухе?

Безопасность. Одной из главных причин, почему на производствах используют пневматические инструменты или оборудование, является высокая безопасность. Во взрывоопасных зонах, шахтах, туннелях, зонах с повышенным уровнем влажности или температурного режима, использование электрооборудования запрещено. Тогда как пневматические установки и оборудование сжатого воздуха можно эксплуатировать в покрасочных цехах, во влажных помещениях и тд.
Удобство использования. Установки и различный инструментарий, работающие на сжатом воздухе, проще использовать на сложных участках. Они меньше нагреваются в процессе работы и имеют гораздо меньший вес, по сравнению с аккумуляторными или электрическими аналогами. Мировые производители все чаще используют современные материалы, значительно облегчающие вес пневматических инструментов и улучшающие их эргономику. Использование такого оборудования особенно актуально в стесненных условиях эксплуатации, под землей и тд.
Экономичность. Стоимость электричества ниже, чем стоимость сжатого воздуха, однако установки, работающие на сжатом воздухе, стоят значительно меньше электрического оборудования. Также, пневматическая техника имеют простую конструкцию (с меньшим количеством деталей) и отличается длительным сроком эксплуатации.

Многие сжатые газы в настоящее время находят широкое применение в технике.

Сжатый воздух, например, применяется в работе различных пневматических инструментов: отбойных молотков, заклёпочных молотков, в разбрызгивателях краски и др.

На рисунке показана схема устройства отбойного молотку. Сжатый воздух подаётся в молоток по шлангу М. Золотники Z, аналогичные применяемым в паровых машинах, направляют его поочередно то в заднюю, то в переднюю часть цилиндра. Поэтому воздух давит на поршень Р то с одной, то с другой стороны, что вызывает быстрое возвратно – поступательное движение поршня и пики молотка В. Последняя наносит быстро следующие друг за другом удары, внедряется в уголь и откалывает куски его от массива.

Существуют также пескоструйные аппараты, которые дают сильную струю воздуха, смешанную с песком. Эти аппараты применяют, например, для очистки стен. Сейчас нередко можно видеть работу специальных аппаратов, применяемых для окраски стен, где краску распыляет сжатый воздух. Сжатым воздухом открывают двери вагонов метро и троллейбусов. Сжатый воздух используют в работе тормозов на транспорте.

Компрессор подаёт воздух по магистрали в стальной резервуар А. Поршень В тормозного цилиндра оказывается под одинаковым давлением справа и слева; поэтому соединённая с ним тормозная колодка D отжата от колеса. Если открыть тормозной кран М, то находящийся в магистрали под давлением воздух устремится в атмосферу; клапан К захлопнется, и, таким образом, стальной резервуар изолируется от магистрали. Теперь давление на поршень В справа станет больше, чем давление слева, вследствие чего тормозная колодка прижмётся к ободу колеса. Если теперь кран М закрыть и снова подать в магистраль сжатый воздух, то восстановится первоначальное положение.

В технике применяют не только сжатый воздух, но и некоторые другие газы; так, водород, ацетилен и кислород применяют при газовой сварке; аммиак используют в холодильном деле. Чтобы газы было удобно перевозить, их помещают в прочные стальные баллоны, накачивая до давления 60 – 200 ат.

Сжатие газов осуществляется с помощью мощных нагнетательных насосов – компрессоров.

Компрессор состоит из цилиндра с поршнем и двумя клапанами; один из них входной, другой выходной. При движении поршня вниз открывается входной клапан и в цилиндр поступает воздух из помещения; при движения поршня вверх входной клапан закрывается, вошедший воздух сжимается поршнем и через выходной клапан поступает в стальной баллон для хранения сжатого газа.

Существуют так называемые многоступенчатые компрессоры, в которых газ последовательно сжимается в трёх или четырёх цилиндрах. Такие компрессоры позволяют получить газ, сжатый до давления в тысячи атмосфер.

Применение сжатого природного газа

Природный газ состоит в основном из метана и небольшой примеси других газообразных компонентов. Состав природного газа отличается в зависимости от его месторождения и может характеризоваться следующими средними значениями: метана 85…99, этана 1…8, пропана и бутана 0,5…3, пентана до 0.5…2, азота 0,5…0,7, углекислоты до 1,8% об.

Теплота сгорания природных газов отдельных месторождений может доходить до 47 МДж/м3, однако в среднем она составляет 33…36 МДж/м3. Эта величина почти в 1000 раз меньше, чем у жидкого нефтяного топлива, что и является основным недостатком природного газа как моторного топлива. Поэтому для обеспечения приемлемых эксплуатационных качеств автомобиля, прежде всего запаса хода при работе на природном газе, требуется его специальная подготовка: сжатие до давления 20 МПа и более с последующим хранением на автомобиле в баллонах высокого давления либо сжижение с помощью глубокого охлаждения до —162 °С с хранением в специальных криогенных (теплоизолированных) емкостях. Из-за большей простоты наиболее широко применяется природный газ в сжатом виде.

К природному газу, используемому в сжатом виде в качестве моторного топлива, предъявляются следующие специфические требования: отсутствие пыли и жидкого остатка, а также минимальная влажность. Последнее требование связано с исключением возможности закупорки каналов топливной системы, вызываемой замерзанием и выпадением гидратов вследствие дросселирования и снижения температуры газа при заправке автомобиля. Для обеспечения выполнения этих требований природный газ подвергается очистке с помощью фильтрующего, сепарационного и осушительного оборудования, установленного на газонаполнительных станциях.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

В настоящее время наибольшее распространение получило использование природного газа в сжатом виде на автомобилях с двигателями внешнего смесеобразования и принудительным (искровым) воспламенением. Обычно на автомобиль с карбюраторным двигателем дополнительно устанавливаются баллоны для хранения природного газа под высоким давлением, газовые редукторы, электромагнитные клапаны и другая газовая арматура, обеспечивающая возможность работы двигателя на газе. Универсальность питания такого автомобиля (бензин или природный газ) является и его недостатком, так как не позволяет полностью использовать высокую детонационную стойкость природного газа.

Опыт эксплуатации отечественных газовых автомобилей, работающих на СПГ , выявил ряд положительных сторон, схожих с достоинствами при работе на СПГ . При использовании СПГ в качестве моторного топлива моторесурс двигателя увеличивается на 35…40%, срок службы свечей на 30…40%, расход моторного масла снижается благодаря увеличению периодичности (срока) его смены в 2…3 раза. Вместе с тем перевод на сжатый природный газ бензиновых автомобилей ведет к ухудшению ряда их эксплуатационных показателей. Мощность двигателя снижается на 18…20%, что ведет к снижению максимальной скорости на 5…6%, увеличению времени разгона на 24…30% и уменьшению максимальных углов преодолеваемых подъемов. Из-за большой массы баллонов для хранения газа высокого давления грузоподъемность автомобиля снижается на 9…14%. Дальность ездки на одной заправке газа не превышает 200…280 км.

Из-за наличия дополнительной топливной системы трудоемкость технического обслуживания и ремонта газового автомобиля увеличивается на 7…8%.

При использовании природного газа в качестве моторного топлива отмечены его плохие пусковые свойства. Предельное значение температуры холодного пуска двигателя (без дополнительных средств подогрева) на природном газе на 3…8 °С выше, чем на СНГ , и на 10…12 °С, чем на бензине. Трудность пуска объясняется высокой температурой воспламенения метана, а также тем, что в процессе воспламенения после нескольких вспышек на свечах осаждается вода, шунтирующая искровой промежуток.

Важным достоинством газовых топлив по сравнению с нефтяными являются лучшие экологические свойства, связанные прежде всего с уменьшением выбросов вредных веществ с отработавшими газами двигателя. Как известно, такими веществами являются окись углерода СО, окислы азота NO.t, суммарные углеводороды СН и в случае применения этилированных бензинов соединения свинца. Применение газовых топлив, отличающихся высокой детонационной стойкостью, исключает необходимость использования токсичного антидетонатора ТЭС и поэтому является эффективным фактором снижения загрязнения окружающей среды высокотоксичными свинцовыми соединениями. Изменение содержания окиси углерода при работе двигателя на газе и бензине в зависимости от состава топливно-воздушной смеси примерно одинаково. Однако, учитывая возможность работы газового двигателя на более бедных смесях, при его оптимальной регулировке обеспечиваются более низкие концентрации СО. Уровни выбросов СН также примерно одинаковы, однако их состав принципиально отличен. Вредное воздействие углеводородов, образующихся в продуктах сгорания нефтяных топлив, связано главным образом с образованием смога. При работе на природном газе углеводородная часть отработавших газов состоит в основном из метана, обладающего высокой устойчивостью к образованию смога.

Окислы азота являются наиболее токсичными компонентами отработавших газов. Их максимальное содержание для газового двигателя примерно в 2 раза меньше, чем для бензинового. Кроме того, оно может быть дополнительно снижено в 2…3 раза за счет регулировки состава топливной смеси.

Исходя из рассмотренных факторов применение газовых автомобилей на СПГ наиболее рационально на внутригородских грузовых перевозках для обслуживания предприятий торговли, быта и др. Использование природного газа перспективно и на городском пассажирском автотранспорте ввиду снижения в этом случае вредных выбросов, загрязняющих атмосферу. Для этой цели в нашей стране начат выпуск газовых автобусов ЛАЗ -695НГ и газовой модификации легкового автомобиля-такси ГАЗ -24-27.

Наиболее массовым автомобилем, работающим на сжатом природном газе, является грузовой автомобиль ЗИЛ -1Э8А. Основные элементы универсальной системы питания этого автомобиля, обеспечивающей работу на газе и бензине, использованы во всех других моделях газовых автомобилей. Газовая система питания автомобиля ЭИЛ -138А (рис. 23) включает восемь баллонов из углеродистой стали объемом 50 л каждый, рассчитанных на рабочее давление 20 МПа. Баллоны соединены трубками высокого давления и разделены на две секции с отдельными запорными вентилями 12. Заправка баллонов газом осуществляется с помощью вентиля. Перед подачей в двигатель газ проходит теплообменник, в котором подогревается горячими отработавшими газами двигателя. Для снижения давления газа используется редуктор высокого давления (снижает давление до 1,2 МПа) и низкого давления 5. Для контроля за работой системы питания служат два манометра, находящиеся в кабине водителя.

Рис. 2. Схема газодизельной топливной системы автомобиля КамАЗ: 1 —двигатель; 2— ТНВД ; 3—дозатор газа; 4 — электромагнитный клапан с фильтром; 5—редуктор высокого давления; 6 — подогреватель газа; 7— вентили; 8 — манометр; 9 — редуктор низкого давления; 10— баллон; 11— смеситель; 12 — педаль подачи топлива

Резервная система питания бензином включает стандартный бензобак, электромагнитный клапан-фильтр, бензонасос и карбюратор-смеситель. Переход с одного вида топлива на другой осуществляется с помощью электромагнитных клапанов.

Сложность применения газовых топлив в дизельных двигателях связана с их плохой воспламеняемостью, низким цетановым числом и высокой температурой воспламенения. Поэтому для организации работы дизеля на природном газе используется газодизельный процесс, заключающийся в подаче в цилиндры дозы запального дизельного топлива, обеспечивающего воспламенение газовоздушной смеси.

Газодизельный процесс использован в ряде газовых модификаций автомобилей семейства КамАЗ, а также дизельных автобусах. В состав газодизельной системы питания автомобилей КамАЗ входит 8… 10 газовых баллонов высокого давления. Сжатый газ из баллонов поступает в подогреватель 6, где подогревается с помощью тепла охлаждающей жидкости. В редукторе давление газа снижается до 0,95… 1,1 МПа. После этого через электромагнитный клапан-фильтр он поступает в двухступенчатый редуктор низкого давления и затем через дозатор газа в смеситель, где смешивается с воздухом. Газовоздушная смесь подается в цилиндры двигателя, где в конце такта сжатия в нее через обычную форсунку впрыскивается запальная доза дизельного топлива.

Привод рычага управления регулятором топливного насоса высокого давления ( ТНВД ) соединен тягой с приводом дроссельной заслонки дозатора. С помощью специального механизма обеспечивается постоянство расхода запальной дозы дизельного топлива в газодизельном режиме работы двигателя независимо от положения педали подачи топлива. Пуск газодизельного двигателя и его работа на холостом ходу происходят только на дизельном топливе. На остальных режимах повышение мощности двигателя достигается путем увеличения подачи газового топлива. Величина подачи запальной дозы составляет 15…20% от суммарного расхода топлива.

Заправка автомобилей природным газом осуществляется на стационарных автомобильных газонаполнительных станциях ( АГНКС ) или с помощью передвижных автогазозаправщиков ( ПАГЗ ). Типовая АГНКС обеспечивает 500 заправок в сутки. Ее технологическая схема состоит из пяти основных функциональных блоков: сепараторов, компрессоров, осушки, аккумуляторов газа и раздаточных колонок. АГНКС является сложным сооружением, включающим производственно-технологический корпус с газораздаточной и операторной, заправочную площадку с боксами для стоянки автомобилей и внешние коммуникации (подключение к газовой сети, водопровод, линия электропередачи и др.). Газ, поступающий из внешней сети, проходит сепарацию, далее сжимается компрессорами до 25 МПа и подается в установку осушки. Сухой газ направляется для хранения в аккумуляторы, откуда через газозаправочные колонки поступает на заправку автомобилей.

Число заправочных колонок на АГНКС — 8, время заправки с учетом всех операций составляет: для грузового автомобиля 10…12 мин, легкового — 6…8 мин.

Для заправки автомобилей автотранспортных предприятий, удаленных от АГНКС , используются передвижные автогазозаправщики ( ПАГЗ ). На ПАГЗ смонтирована газобаллонная установка, снабженная блоками зарядки газом заправщика и раздачи газа автомобилям. Газобаллонная установка обычно включает три секции газовых баллонов объемом 400 fl каждая с давлением 32 МПа для ступенчатой заправки автомобилей бескомпрессорным способом. Заправка осуществляется с помощью двух раздаточных устройств.

Сжатым называется обычный атмосферный воздух, находящийся под определенным давлением. Он имеет довольно много достоинств: не огнеопасен, не токсичен, транспортабелен, доступен, поэтому сфера его применения достаточно широка. Его используют на добывающих предприятиях, производстве, в быту. Купить сжатый воздух (поверочный нулевой газ) в баллонах можно у нас.

Где и как используют сжатый воздух

В промышленности сжатый воздух используется двумя способами. Во-первых, его применение включают в различные технологические процессы в таких отраслях, как химическая (например, в установках для получения чистых газов — кислорода, азота), электронная (полупроводниковая. С его помощью проводят сушку, охлаждение, обдув, распыление, очистку, вентиляцию и пр. Во-вторых, как источник энергии, ее аккумулирования и передачи, в основном при эксплуатации пневматического оборудования (перфораторов, формовочных машин, компрессоров, пневматических транспортирующих установок, подъемников и т. д.), которое используется в строительстве, горно- и нефтедобывающей промышленности, в литейном производстве и машиностроении.

В каждой отрасли сжатый воздух выполняет поставленные перед ним конкретные цели и задачи. Например, в металлургии его используют для поддува в конвертерные, мартеновские, доменные печи для обеспечения процессов плавки металлов. В нефтедобывающей — для повышения отдачи нефтеносными пластами полезного ископаемого, очистки с помощью продува емкостей и нефтепроводов, тушения пожаров под землей.

Применение сжатого воздуха в быту в основном связано с использованием компрессоров, с помощью которых можно осуществить широкий спектр работ. Пневматическая энергия безопаснее и экономичнее электрической. С использованием сжатого воздуха сталкиваются при:

проведении пескоструйных работ;
окрашивании различных металлоизделий, автомобилей, элементов мебели.
применении различных видов пневматического оружия;
эксплуатации личного автотранспорта (в двигателях внутреннего сгорания сжатый воздух является рабочей средой);
использовании измерительной техники;
применении приборов и устройств автоматического регулирования.

Чтобы оформить заказ, укажите ваши данные, прикрепите файл с заказом и реквизитами. Обработаем заказ в течение рабочего дня.

Самое хаотическое вещество Вселенной

Согласно самой простой классификации, газы делятся на группы: газы-окислители, инертные и горючие газы.

Окислители сами по себе не горят, но в комбинации с другими веществами или газами, могут превратиться в легковоспламеняющуюся или даже взрывоопасную смесь. Достаточно вспомнить, как горит в кислороде дерево, или негорящий в обычном воздухе марганец. К газам этой группы относят двуокись азота NO2, окись азота NO, кислород, фтор и хлор.

Вторую группу составляют нейтральные, или инертные газы. Как и следует из самого слова, они никак не взаимодействуют с другими газами, не горят, и не поддерживают горение. В замкнутых пространствах такие газы могут даже замедлять горение и тушить огонь. Поэтому их можно использовать для ликвидации пожаров там, где невозможно тушить водой. Это азот, аргон, гелий, ксенон и неон.

Третья группа - самые активные, горючие газы, которые при взаимодействии с воздухом могут быть даже взрывоопасны - все зависит от концентрации смеси. Это аммиак, ацетилен, водород, бутан, метан, этан пропилен, этил и другие газы.;

И, наконец, четвертая группа – это газовые смеси для разных целей:

поверочные смеси для калибровки газоанализаторов и хроматографов,
технические смеси для решения самых разнообразных задач в хозяйстве и производстве.

Многоуважаемый господин баллон!

Газовый баллон прост на вид. Нам всем приходилось иметь дело и с баллончиками для сифона, и с красными баллонами, в которых перевозят пропан для приготовления пищи. Кто-то видел возле строек синие кислородные и белые ацетиленовые баллоны.

При видимой простоте, баллон - это сумма высоких технологий, которые обеспечивают не только сохранность смеси газов, но и безопасность нашей жизни и работы.

Многообразие сосудов, с помощью которых перевозят, хранят и эксплуатируют различные газы, может потрясти воображение обычного человека. Специалист же, при беглом взгляде на баллон, моментально скажет, что за газ там прописан.

Технологии хранения газов маркировки баллонов - это целая наука.

Желтая надпись на черном баллоне недвусмысленно свидетельствует, что здесь - азот. Гелий, которым надувают воздушные шарики, перевозят в коричневых баллонах с белой надписью. "Враг озонового слоя" фреон транспортируют в серебристых баллонах. Однако внешних признаков отличия недостаточно. Каждый уважающий себя баллон должен иметь специальный паспорт. Как правило, это все необходимые сведения, которые выбиты на корпусе, возле горловины. Здесь указаны: дата производства, масса баллона, даты аттестаций. Вся информация, чтобы сделать вывод о пригодности баллона к эксплуатации. Если надпись не предусмотрена на корпусе, она выбивается на специальном металлическом шильдике, возле горловины. Баллоны бывают новые и переосвидетельствованные. Новые только что сошли с заводского конвейера, они не потребуют аттестации и проверки в течение ближайших пяти лет.

Считается, что при использовании и транспортировке газов в промышленных объемах, да и в быту, лучше использовать только новые баллоны. Но это спорная точка зрения. Конечно, у нового баллона в запасе еще 40 лет ресурса, они не загрязнены влагой, на них нет неровностей и ржавчины.Однако, новые баллоны дороже почти вдвое, чем их побывавшие в употреблении и прошедшие переосвидетельствование собратья. И цена превращается в главный аргумент. Даже вы закупили партию новых баллонов, не стоит забывать, что при перезаправке вы можете получить совершенно другие баллоны с нужным газом. Тогда зачем переплачивать?

И самое главное

Ремонтировать, окрашивать и наполнять газом баллоны имеют право только специализированные организации, у которых имеются документы, разрешающие ремонтные работы с сосудами, работающими под высоким давлением. Если вам впервые предстоит заключать контракт на поставку технических газов или поверочных газовых смесей, обязательно узнайте, есть ли у компании лицензия на проведение подобных работ, и какие конкретно виды деятельности в ней указаны.

Читайте также: