Физико-химические параметры СУГ
К основным характеристикам СУГ относят:
- температуру испарения/конденсации;
- температуру воспламенения;
- теплоту сгорания;
- плотность;
- объемное расширение.
Важными характеристиками являются пределы взрываемости при смешении с воздухом, быстрота распространения огня при горении, условия для полного сгорания.
Температура испарения/конденсации
При нормальном давлении составляет:
- для пропана – минус 42 °C;
- для бутана – минус 0,5 °C.
Если температура газов поднимается выше этих значений, они начинают испаряться, при опускании ниже – конденсироваться. Как правило, сжиженный газ поставляется в форме смеси (бутан+пропан). Поэтому фактическая температура испарения/конденсации зависит от их соотношения.
Обычно газ, поставляемый зимой, сохраняет испаряемость до минус 20 °C. Но иногда производитель поставляет смесь с повышенным количеством бутана. Это приводит к тому, что даже при небольшом понижении температуры ниже нуля газ перестает испаряться.
Температура воспламенения
Она равна:
- для пропана – от 504 до 588 °C;
- для бутана – от 430 до 569 °C.
При этих значениях температуры газ может воспламениться даже при отсутствии открытого огня – если имеются предметы, которые нагреты до высокой температуры, но еще не светятся.
Теплота сгорания
Этот параметр характеризует количество тепла, выделяемое при сгорании 1 м3 газа. Он равен:
- для пропана – 22…24 тыс. ккал. (91…99 МДж/ м3);
- для бутана – 28…31 тыс. ккал. (118…128 МДж/ м3).
Пределы взрываемости
Это очень важная с точки зрения безопасности характеристика. При определенном соотношении смесь газов с воздухом или кислородом может взрываться. Вероятность взрыва зависит от скорости распространения огня. Чем она выше, тем опаснее ситуация. В свою очередь скорость распространения огня зависит от пропорции газов. Нужно иметь в виду, что при увеличении температуры границы взрываемости расширяются.
При смешении газа с воздухом он становится взрывоопасным при следующих соотношениях:
- пропан – 2,1%…9,5%;
- бутан – 1,5%…8,5%;
- смесь – 1,5%…9,5%.
Плотность
Плотность газообразной фазы в норме составляет:
- пропана – 2,019 кг/ м3;
- бутана – 2,703 кг/ м3.
Плотность жидкой фазы – 0,5…0,6 кг/л.
Как видим, пары СУГ весят больше воздуха, плотность которого равна 1,29 кг/м3. Это приводит к тому, что при утечках газ собирается внизу помещения, где в относительно малом количестве может образовать с воздухом взрывоопасную смесь. Визуально это может быть похоже на дымку или стелющийся туман. При утечках из подземных коммуникаций и емкостей СУГ заполняют непроветриваемые углубления, подвалы, канализационные колодцы и остаются там довольно долго. Визуально обнаружить утечки трудно. Не выходя на поверхность, они растекаются под землей на довольно большие расстояния.
Объемное расширение
Объемное расширение жидкой фазы в 16 раз выше, нежели у воды. Это создает опасность разрыва баллона при увеличении температуры.
Степень сгораемости
Чтобы газ сгорал полностью, на 1 м3 его паров должно приходиться:
- для пропана – 24 м3 воздуха или 5,0 м3 О2;
- для бутана – 31 м3 воздуха или 6,5 м3 О2.
При испарении 1 кг жидкого газа образуется:
- пропана – 0,51 м3 паров;
- бутана – 0,386 м3 паров.
При испарении 1 л газа образуется:
- пропана – 0,269 м3 паров;
- бутана – 0,235 паров м3.
Скорость распространения огня
Пламя горящего бутана распространяется с максимальной скоростью 0,826 м/сек, пропана – 0,821 м/сек.
Цвет и запах
Чистые СУГ бесцветны и лишены запаха. Это создает опасность неконтролируемых утечек с последующим образованием взрывоопасных смесей. Чтобы облегчить своевременное обнаружение утечек, СУГ подвергают одоризации (приданию запаха) техническим этилмеркаптаном.