Основи процесу випаровування зрідженого газу

Основи процесу
Ваш балон або резервуар зі зрідженим газом наповнений рідким пропаном, тоді як ваше обладнання спалює пару. Як це все працює?

Детальний огляд
Зріджений газ (пропан, бутан, LPG) транспортується та зберігається у вигляді рідини під тиском. Для того, щоб ваше обладнання могло використовувати пропан у вашій ємності для зберігання (циліндрі чи резервуарі), він повинен пройти фазову зміну (випаровування) з рідини на пару всередині газгольдера, перш ніж його спалить у вашому споживчому пристрої (газова плита, газовий обігрівач, котел, технологічний пальник тощо).



Швидкість природного випаровування у вашому резервуарі по суті є функцією двох факторів: 
1) температури навколишнього середовища;
2) розмір резервуара та рівень заповнення («змочена» площа поверхні резервуара).
Кожна частина обладнання, що споживає пропан, має власні вимоги щодо кількості парової фази газу, необхідної для належної роботи.

Випаровування потребує енергії (тепла)
Пропан, як і вода, є «сполукою» з власним набором хімічних властивостей. За атмосферного тиску вода, речовина, з якою ми всі добре знайомі, кипить — тобто проходить фазовий перехід із рідини на пару — при 212 градусах Фаренгейта (100 градусів Цельсія). Пропан, з іншого боку, внаслідок його особливого набору хімічних властивостей кипить при -44 градусах Фаренгейта (-42 градуси Цельсія). Таким чином, поки ваша цистерна з пропаном зберігається в зоні з температурою щонайменше -44 градуси F. (на рівні моря), пропан у вашій цистерні зазнає зміни фази, і тиск буде достатньо високим, щоб випустити деякий тиск пари.

Тепер, щоб ускладнити ситуацію, фазова зміна пропану, як і води, передбачає передачу енергії. Ви не можете кип’ятити воду без зовнішнього джерела тепла, скажімо, від конфорки на плиті. Крім того, чим більше енергії застосовано (чим гарячіший пальник), тим швидше ваша вода закипить і тим швидше вона викидається в атмосферу у вигляді пари. Подібним чином у випадку з пропаном більш висока температура навколишнього середовища (вище -44 F) призводить до вищої швидкості випаровування та більшого тиску пари, що дозволяє відтягувати більше пари з верхньої частини циліндра чи бака.

Виходячи з цього обговорення, має бути цілком очевидно, що температура навколишнього середовища безпосередньо впливає на здатність працювати обладнання. Якщо ваше обладнання потребує більшого тиску пари, ніж може бути забезпечено природним нагріванням навколишнього середовища, воно може вимкнутися (або просто забезпечити менше тепла, ніж вам потрібно).

Властивості вуглеводнів
Розмір резервуара та рівень заповнення – «змочена» поверхня резервуара
Тепер, коли ми коротко обговорили прямий вплив температури (енергії) на випаровування, давайте тепер повернемося до впливу розміру бака та рівня заповнення. Продовжимо аналогію з водою.

Скажімо, у вас є дві каструлі з киплячою водою, одна на 2 літри, а інша на 9 літрів. Каструля на 2 літри виділить більше пари, ніж каструля на 9 літрів, за умови, що тепло, яке прикладається, залишається постійним. Те саме стосується пропану: чим більший і наповнений резервуар (чим більше він має «змочену» поверхню), тим більше площа поверхні теплообміну і тим більше пари він буде виділяти.

Ці два фактори, тепло та площа теплопередачі (розмір бака та рівень заповнення), безпосередньо впливають на природну швидкість випаровування пропану у вашому баку. Має бути досить легко зрозуміти, що якщо ви покладаєтеся виключно на природне випаровування для роботи свого обладнання, ви залежите від цих двох факторів.



Попереджувальні ознаки
Якщо ви коли-небудь бачили утворення шару інею на баку з пропаном або балоні, ви на власні очі побачили межі природного випаровування. Бачити іній на вашому резервуарі (газгольдері) означає, що швидкість передачі тепла в резервуар рідкому пропану менша, ніж енергія, яка використовується для фактичного перетворення рідини на пару, що призводить до зниження тиску, що створює ефект охолодження. Цей ефект охолодження постійно знижує швидкість випаровування шляхом утворення ізоляційного шару інею на резервуарі, що додатково спричиняє втрату тиску пари. Це може мати руйнівний вплив на вашу здатність користуватися обладнанням.
Якщо ви помітили, що ваше обладнання, що споживає пропан, не виділяє стільки тепла, скільки повинно було б, ви також повинні запідозрити недостатнє природне випаровування – простіше кажучи, тиск парової фракції газу, що досягає пальника, знизився нижче рівня, необхідного для оптимального нагрівання.

Вихід - збільшення пароутворення
Якщо швидкість природного випаровування є функцією двох факторів – температури навколишнього середовища та зволоженої поверхні бака, як обговорювалося вище, постає питання: як збільшити швидкість природного випаровування. На жаль, ви не можете контролювати зовнішню температуру, то що вам залишиться? Площа зволоженої поверхні. Простіше кажучи, щоб збільшити площу зволоженої поверхні, ви можете 1) збільшити розмір резервуара (або додати більше резервуарів) або 2) забезпечити, щоб ваш резервуар завжди був «повним». На жаль, з цими рішеннями пов’язано багато проблем:
При температурах, близьких до точки насичення, що відповідає нульовому тиску, ніяка додаткова площа зволоженої поверхні не допоможе. Допоможе тільки відпарювач.
Висока вартість додаткових накопичувальних резервуарів для досягнення більшої потужності випаровування.

Вищі витрати, пов’язані з більш частими заправками, щоб підтримувати достатню зволожену поверхню в резервуарі.

Вартість землі, необхідної для встановлення додаткових резервуарів.
Кодекси або закони можуть обмежувати ємність зберігання в певних областях.
По суті, хоча природне випаровування часто є достатнім для побутових і легких комерційних застосувань, воно, як правило, недостатнє для комерційних і промислових потреб. Більше обладнання, що споживає зріджений газ, часто потребує більше пари, ніж може забезпечити природне випаровування.

Альтернативне рішення
Альтернативним рішенням для природного випаровування є додавання штучного тепла за допомогою випарника.

Що таке випаровувач (вапорайзер)?
Випаровувач зрідженого газу – це, по суті, бойлер, який не створює тиску.
LPG надходить у випарник у вигляді рідини, а виходить у вигляді газу.
Випарники є невід’ємним компонентом різноманітних систем LPG та пропану та підходять для будь-якої кількості застосувань.
Випарники не створюють додаткового тиску, але забезпечують захист від впливу охолодження ємностей, що спричиняє замерзання та втрату тиску.

Виходячи з наведеної вище інформації, використання випарника має кілька ключових переваг:
•    Роздрібні продавці пропану виграють від можливості робити менш часті заповнення більшого об’єму.
•    Використання випарника усуває повторну конденсацію пари в лініях подачі, що може створити небезпечну ситуацію.
•    Усуває «зависання» резервуарів, що призводить до втрат виробництва або затримок.
•    Випарники дозволяють використовувати 100% скрапленого газу у вашому резервуарі/балоні, зменшуючи частоту доставки та загальні витрати.
•    Усуває скупчення важких частинок у резервуарах (газгольдерах).
•    Забезпечує постійну подачу пари при температурі до -40 градусів Цельсія.
•    Усуває дистиляцію LPG під час випаровування суміші пропан/бутан.
•    Дозволяє значно збільшити потужність вашої системи без додавання додаткових баків.

Хоча це обговорення стосується виключно «пропану» поширеного в Європі, США та Канаді, важливо зазначити, що суміші зрідженого газу, як правило, являють собою комбінацію як пропану, так і бутану та значно відрізняються залежно від регіону (безпосередньо стосується України), джерела та інших видів використання. Бутан, який має власний набір хімічних властивостей, потребує вищої температури для підтримки того самого тиску (кипить приблизно при 17 F. (-8 градусів). проти -44 F. (-42,22 °C)  для пропану), і тому при змішуванні з пропаном зменшує швидкість природного випаровування та тиск усередині газгольдера.