COMPRESSIONE DEI GAS - TEORIA DI BASE

Legge di Avogadro

Avogadro affermò che volumi uguali di tutti i gas, nelle stesse condizioni di pressione e temperatura, contengono lo stesso numero di molecole.

Questa legge è molto importante e viene applicata per determinare le dimensioni del compressore o del booster. Se, ad esempio, è necessario aumentare la pressione di una miscela di gas, questa legge consente di assumere che il volume molecolare di ciascun gas costituente sia proporzionalmente uguale. In altre parole, in una miscela di gas 65-25-10, i volumi molecolari non variano e possono quindi essere ugualmente compressi.

Gas e vapori

Per definizione, un gas è la forma fluida di una sostanza che può espandersi indefinitamente e riempire completamente il suo contenitore. Un vapore è un liquido o un solido gassificato, in altre parole una sostanza in forma gassosa.

Tutti i gas possono essere liquefatti in condizioni di pressione e temperatura adeguate e quindi possono essere considerati vapori. Il termine "gas" viene generalmente utilizzato quando le condizioni sono tali da rendere difficile il ritorno allo stato liquido (condensazione) nell'ambito delle operazioni considerate. Tuttavia, un gas in queste condizioni è in realtà un vapore surriscaldato.

Cambiamenti di Stato

Qualsiasi sostanza pura può esistere in tre stati: solido, liquido o vapore. In determinate condizioni può esistere come combinazione di due fasi qualsiasi e le variazioni delle condizioni possono alterare le proporzioni delle due fasi. Esiste anche una condizione in cui tutte e tre le fasi possono esistere contemporaneamente. Questo è noto come punto triplo . L'acqua ha un punto triplo a circa 32 gradi F e 14,696 psia (al livello del mare). L'anidride carbonica può esistere come vapore, liquido e solido contemporaneamente a circa meno 69,6 gradi F e 75 psia.

Le sostanze, in condizioni adeguate, possono passare direttamente dalla fase solida a quella di vapore. Si tratta della cosiddetta sublimazione .

I cambiamenti di stato sono coinvolti in molti processi che richiedono la compressione. Due esempi sono la refrigerazione e la produzione di ghiaccio secco.

Condizioni critiche

Esiste una temperatura al di sopra della quale un gas non si liquefa a causa dell'aumento di pressione, per quanto grande sia. Questo punto è chiamato temperatura critica . Esso è determinato sperimentalmente.

La pressione necessaria per comprimere e condensare un gas a questa temperatura critica è chiamata pressione critica .

Gravità specifica

Il peso specifico è il rapporto tra la densità di un determinato gas e la densità dell'aria secca, dove entrambi sono misurati alle stesse condizioni specifiche di temperatura e pressione, di solito 14,696 psia e 60 gradi F. Deve anche tenere conto di qualsiasi deviazione di comprimibilità da un gas perfetto.

Compressibilità

Tutti i gas si discostano in qualche misura dalle leggi dei gas perfetti o ideali. In alcuni casi la deviazione è piuttosto estrema. È necessario tenere conto di queste deviazioni nei calcoli di compressione del gas per evitare che i booster siano sovradimensionati o sottodimensionati, soprattutto nelle applicazioni ad alta pressione.

La comprimibilità è derivata sperimentalmente dai dati sul comportamento effettivo di un singolo gas o di una miscela di gas. Il risultato di questa derivazione è noto come fattore di comprimibilità "Z", o fattore Z. Il fattore Z viene utilizzato come moltiplicatore nella formula di compressione di base. La tabella alla pagina seguente elenca i fattori Z per alcuni gas comunemente utilizzati.

NOTA: Le cifre si basano su gas a 70 gradi F.