Мало знайдеться людей не знають про існування такої речовини, як гас. Воно повсюдно поширене і відомо не перший рік. Але яка, наприклад, температура кипіння гасу? Яка його густина і в’язкість? У статті ми розберемо основні властивості речовини, а також розглянемо напрями його застосування.
Що це?
Гас – це горюча суміш, що складається з рідких вуглеводнів. Температура кипіння гасу варіюється в межах 150-250° за Цельсієм. Це прозора, не має колір (в деяких випадках жовтувата) рідина, трохи масляниста на дотик.
Саме слово походить від англ. kerosene. У свою чергу, воно має грецькі корені: κηρός – “віск”.
Гас виходить шляхом прямої перегонки або ратифікації нафти. Іноді – за допомогою її вторинної переробки. У деяких випадках продукт піддають гідроочищення.
Склад речовини
Ми розібралися з температурою кипіння гасу. Тепер уявімо складу даного продукту. Він не є універсальним і еталонним, так як залежить від сировини – нафти, її способу переробки і хімічного складу.
Отже, склад гасу по ГОСТ:
- Аліфатичні граничні вуглеводні – 20-60% від загальної маси.
- Нафтенові вуглеводні – 20-50%.
- Ароматичні біциклічні вуглеводні – 5-25%.
- Ненасичені вуглеводні – до 2%.
- Незначний вміст домішок – сірчистих, кисневих або азотистих.
Уявімо тепер найважливіші властивості даної речовини.
Кінематична в’язкість
При характеристиці гасу по ГОСТу буде актуальною і ця позиція. Треба сказати, що в’язкість вуглеводнів, що входять до складу даного продукту істотно змінюється з пониженням/підвищенням його температури. Чим остання буде вище, тим менше стає в’язкість.
Це дуже важлива характеристика. В’язкість гасу надає великий вплив на ряд експлуатаційних особливостей паливних систем літальних апаратів, а також процеси згоряння і сумішоутворення в двигуні.
Так, в’язкість гасу при 20 °С становить 1,2 – 4,5 мм2/с.
Щільність
Одна з найважливіших характеристик, використовуваних у відношенні всіх нафтопродуктів. І якщо порівняти щільність газу і води, ми побачимо, що остання буде вище. Наведемо конкретні цифри:
- Щільність дистильованої води при “ідеальної” температурі 3,7 °С – 1000 кг/м3.
- Щільність морської води при “ідеальної” температурі 3,7 °С – 1030 кг/м3.
- Густина киплячої води при 100 °С – 958,4 кг/м3.
Для подальшого порівняння щільності води і гасу познайомимося з цією характеристикою вже стосовно нафтопродукту. Це 800 кг/м3.
Треба сказати, що на перших етапах розвитку нафтової промисловості щільність була єдиною характеристикою гасу. Сьогодні ж на практиці найчастіше використовують таку величину, як відносна щільність. Це безрозмірний показник, рівний співвідношенню справжніх густин даного нафтопродукту і дистильованої води, взятих для порівняння при певних температурах.
Так, густина гасу при 20 °С буде становити від 780 до 850 кг/м3.
Температура спалаху
Наступна після температури кипіння гасу характеристика – температура спалаху. Це параметр, за яким визначається ступінь пожежної небезпеки даної рідини. Тут температура спалаху гасу буде варіюватися від 28 до 60 °С.
Треба сказати, що ця характеристика строго контролюється стандартами для запобігання попадання в паливо бензину, який здатний різко підвищити його вогненебезпечність. Практичне визначення температури реактивних спалахів гасової рідини пропонується стандартами всіх держав світу.
Температура самозаймання
На черзі ще один теплової показник – температура займання гасу. Під цією характеристикою слід розуміти таке займання пароповітряної суміші, що призводить до горіння. Однак займання парів не завжди буде достатньою умовою для виникнення стійкого горіння гасу.
Температурою самозаймання називається найменша температура, при якій пари нафтопродукту спільно з повітрям здатні спалахнути без наявності джерела запалення. До речі, саме на такому чудовому властивості засновано функціонування дизельних двигунів внутрішнього згоряння.
Самозаймання гасу буде відбуватися при температурі 300 °С.
Теплота згоряння гасу
Ще одна значуща характеристика. Теплота згоряння гасу – це обсяг виділилася теплоти при повній згорянні масової (відносно рідких і твердих речовин) або об’ємних (щодо газоподібної) одиниці речовини. Величина вимірюється в калоріях або джоулях.
Щодо гасу – 42,9 – 43,1 МДж/кг
ВНП
Під цією абревіатурою розуміється висота некоптящего полум’я нафтопродукту. Зокрема, це важлива характеристика для гасу ДО-25. Визначає його здатність горіти в гнотової стандартної лампи (з діаметром самого гніту 6 мм) білим рівномірним полум’ям без утворення кіптяви або нагару.
Це чисельний показник, вимірюваний в міліметрах. Він обов’язково вказується на етикетках відповідних освітлювальних марок продукту. На ВНП надають пряме вплив хімічний і фракційний склади керосину.
Контрационный межа займання
КПВ – ще одна із важливих характеристик гасу. Так називається співвідношення області займання пари нафтопродукту та інтервалу концентрації цього пального речовини, яка при цьому рівномірно розподілено в окислювальному середовищі (найчастіше – у повітрі). У межах останньої речовина може займатися від джерел запалювання і поширювати своє самостійне горіння по всій суміші.
КПВ гасу буде дорівнювати 1,2-8,0% об’єму речовини.
Температура помутніння
Показник визначається або візуально, або оптичними методами. Це вимірювання пропускання рідким паливом променів світла.
Як показують дослідження, гранична температура для гасу тут – мінус 12° за Цельсієм. При подальшому зниженні рідина стає каламутною.
Застосування речовини
Найбільше нам відомий паливний гас. Нафтопродукт застосовують в якості реактивного палива в ракетах і літаках. Це і відоме пальне, що використовується при випалюванні фарфорових та скляних виробів. Гас випускається також і для побутових освітлювальних і нагрівальних приладів. Застосовується для апаратів по різанню металів. Ще це розчинник (як приклад, для нанесення пестицидів), сировину в нафтопереробному виробництві.
Гас реально використовувати в якості замінника арктичного і зимового палива. Але в цьому випадку він не є рівноцінною альтернативою – необхідно додавання цетаноповышающих і антиизносных присадок. Для багатопаливних моторів (на базі дизельного двигуна) можливе застосування чистого гасу, але лише короткочасне.
Взимку буде допустимим додавання гасу в частці 20 % в літнє дизельне паливо в цілях зниження температури застигання останнього. При цьому експлуатаційні характеристики страждати не будуть.
Що стосується розважальної сфери, то тут саме гас виступає головним паливом при проведенні різних фаєр-шоу (подань з “участю” вогню). Тому сприяє його відмінна вбираність і відносно низька температура горіння. У побуті відомо застосування гасу в якості засобу для видалення іржі і промивки різних механізмів.
Головні напрямки використання
На закінчення наведемо найпоширеніші напрямки експлуатації речовини:
- Авіаційний гас. Так називається моторне паливо для газотурбінних двигунів, якими оснащують різні літальні апарати. Це гасові фракції прямої перегонки нафти. Часто вони проходять гідроочищення, до них додають присадки для поліпшення експлуатаційних властивостей. У Росії для дозвукових авіації випускають п’ять різновидів такого палива ТС-1, Т-1, Т-1С, Т-2 і РТ, а для надзвукової – дві (Т-6, Т-8В).
- Ракетний гас. Тут цей нафтопродукт виступає в якості вуглеводневої екологічно чистого пального і робочого тіла гідромашин. Таке його застосування в ракетних двигунах було запропоновано ще в 1914 році Ціолковським. В парі з рідким киснем використовується на нижніх щаблях багатьох ракетоносіїв.
- Технічний гас. Це сировина для одержання ароматичних вуглеводнів, етилену, пропілену. Крім того, це основне паливо при випаленні порцеляни і скла, розчинник для промивання деталей і механізмів.
- Освітлювальний гас (ДО-25, ДО-30, КО-20, КО-22). Він застосовується в освітлювальних приладах, використовується в якості палива для деяких кухонних плит (гасниці, примуси, керогазів). Ще одне використання в опаленні. Це розчинник, засіб для очищення (широко використовується для видалення залишків термопаст, різних лакофарбових покриттів), знежирювачах.
- Автотракторний гас. Таке застосування було характерно для зорі розвитку двигунів внутрішнього згоряння. Нафтопродукт широко застосовувався в якості палива для карбюраторного і дизельного двигуна внутрішнього згорання.
Серед нетривіальних застосувань можна виділити наступне: народний засіб позбавлення від вошей, лікування педикульозу та дифтерії. Крім того, гас допомагав позбутися від клопів при протиранні їм меблів.
Як ви переконалися, гас визначає одразу комплекс характеристик. І це здається природним на тлі його множинних застосувань.
