БСЭ. Газлифт - Газы природные горючие
Начало Вверх

ГАЗЛИФТ (от газ и англ. lift- поднимать), устройство для подъёма капельной жидкости за счёт энергии, содержащейся в смешиваемом с ней сжатом газе. Г. применяют гл. обр. для подъёма нефти из буровых скважин, используя при этом газ, выходящий из нефтеносных пластов. Известны подъёмники, в к-рых для подачи жидкости, гл. обр. воды, используют атм. воздух. Такие подъёмники наз. эрлифтами или мамут-насосами.

В Г., или эрлифте (рис.), сжатый газ или воздух от компрессора подаётся по трубопроводу 3, смешивается с жидкостью, образуя газо-жидкостную или водо-возд. эмульсию, к-рая поднимается по трубе 2. Смешение газа с жидкостью происходит в башмаке 4, соединяющем трубы. На поверхности земли газообразную фазу эмульсии от жидкой отделяет сепаратор 1. Действие Г. основано на уравновешивании столба газо-жидкостной эмульсии столбом капельной жидкости на основе закона сообщающихся сосудов. Один из них - буровая скважина или резервуар, а другой - труба, в к-рой находится газожидкостная смесь.

Для статич. условий0601-1.jpg

где 0601-2.jpg- плотность жидкости, 0601-3.jpg- плотность смеси, Н - высота подъёма газо-жидкостной смеси, h - глубина погружения трубы. При0601-4.jpg h + H>h, т. е. с увеличением заглубления башмака Г. можно получить большую высоту подъёма жидкости. Рабочий процесс Г. сопровождается явлением увлечения жидкости пузырьками газа или воздуха, к-рые, поднимаясь вверх, расширяются и увеличивают скорость движения газо-жидкостной смеси. Оптимальные скорости движения эмульсии в ниж. части трубы З м/сек, а в верхней 6- 8 м/сек.

Г. могут подавать воду на высоту до 200 м и нефть до 1000 м при часовой подаче до 500 м3. Г. имеют кпд от 15 до 36%. Несмотря на наличие более эффективных технич. средств для подъёма жидкости, Г. и в наст, время имеют применение.

Лит.: Багдасаров В. Г., Теория, расчёт и практика эргазлифта, М.-Л., 1947; Есьман И. Г., Насосы. 3 изд., М., 1954. Ю. В. Квитковский.

ГАЗНЕВИДЫ, династия тюркского происхождения, правившая в Газневидском гос-ве (10-12 вв.), основанном в 962 са-манидским полководцем Алп-Тегином. Опираясь на верных ему гвардейцев-гулямов, из рядов к-рых он вышел, Алп-Тегин объявил себя в 962 самостоят, правителем г. Газни. Наибольшего могущества гос-во Г. достигло при Себук-Те-гине (977-997) и особенно Махмуде Газневи (998-1030), когда в его состав входили терр. совр. Афганистана, ряд областей Ирана, Ср. Азии, сев. и сев.-зап. пров. Индии. В период расцвета гос-ва Г. его правители поощряли развитие науки и культуры. При дворе Г. жили и творили выдающиеся учёные и поэты (Бируни, Утби, Бейхаки, Гардизи, Фирдоуси и др.).

Завоевательные походы Г. сопровождались разорением целых областей, разрушением оросит, систем, ограблением населения и угоном его в рабство. Всё это ослабляло гос-во Г. и приводило к обострению классовой борьбы, что выразилось в нар. восстаниях, а также активизации религ. сект и течений (исмаи-литов, карматов, суфиев, см. Суфизм). При Масуде I (1030-41) начался распад гос-ва. После 1040 в него входила лишь часть терр. совр. Афганистана и Пенджаба. В кон. 70-х гг. 12 в. Гуриды нанесли последний удар Газневидам, вытеснив их в Сев. Индию, где после взятия Лахора в 1186 при правителе Г.- Хосров-Малике [1160-86 (или 1187)] гос-во и династия Г. прекратили своё существование.

ГАЗНИ , Газна, город на Ю.-В. Афганистана, в долине р. Газни (басе. Гильменда), на автодороге Кабул - Кандагар; адм. ц. провинции Газни. 41 тыс. жит. (1966). Кустарное произ-во паласов, обуви, хл.-бум. тканей, предметов домашнего обихода из металла. Выделка кож. Торговля шерстью, мехами, сушёными фруктами. В 40 км к Ю.-З. от Г. на р. Джильге в 1967 завершено строительство плотины Сарде, осуществлённое с помощью СССР. Близ Г.- добыча каолина.

Первые упоминания о Г. относятся к 7 в., расцвет Г.- к 10-11 вв., когда он стал столицей гос-ва Газневидов, торг, и культурным центром на Ср. Востоке. В середине 12 в. Г. разрушен Гуридами. В 1215-21 городом владели Хорезмшахи. В 1221 Г. завоёван монголами. В дальнейшем подчинялся Куртам, Тимуридам, а с нач. 16 в. Великим Моголам. В 1738 Г. захвачен Надир-шахом. С 1747 в составе Афг. гос-ва. Над старой частью Г., с глинобитными и сырцовыми домами с плоскими крышами, вздымается цитадель, поставленная на высоком холме. В окрестностях Г.- 2 мемориальные башни 12 в., звёздчатые в плане, отделанные узорной кладкой кирпича и резной терракотой. Г.- старинный центр художеств, обработки металла.

Лит.: Bombaci A., Ghazni, "East and West", Roma, 1957, v. 8, p. 247 - 59.

ГАЗОАНАЛИЗАТОРЫ, приборы для определения качеств, и количеств, состава смесей газов. Различают Г. ручного действия и автоматические. Среди первых наиболее распространены абсорбционные Г., в к-рых компоненты газовой смеси последовательно поглощаются различными реагентами (см. Газовый анализ). Для полного анализа многокомпонентных газовых смесей широко пользуются Г. Всесоюзного теплотехнич. ин-та. Автома-тич. Г. непрерывно измеряют к.-л. физ. или физ.-хим. характеристику газовой смеси или её отд. компонентов. По принципу действия автоматич. Г. могут быть разделены на 3 группы: 1) приборы, основанные на физ. методах анализа, включающих вспомогат. хим. реакции. При помощи таких Г., наз. объёмно-манометрически ми или химическими, определяют изменение объёма или давления газовой смеси в результате хим. реакций её отд. компонентов.

2) Приборы, основанные на физ. методах анализа, включающих вспомогат. физ.-хим. процессы (термохим., электрохим., фотоколориметрич., хроматографич. и др.). Термохимические, основанные на измерении теплового эффекта реакции каталитич. окисления (горения) газа, применяют гл. обр. для определения концентраций горючих газов (напр., опасных концентраций окиси углерода в воздухе). Электрохимические позволяют определять концентрацию газа в смеси по значению электрич. проводимости раствора, поглотившего этот газ. Фотоколориметрические, основанные на изменении цвета определённых веществ при их реакции с анализируемым компонентом газовой смеси, применяют гл. обр. для измерения микроконцентраций токсичных примесей в газовых смесях - сероводорода, окислов азота и др. Хроматографические наиболее широко используют для анализа смесей газообразных углеводородов (см. также Хроматография, Хроматографы).

3) Приборы, основанные на чисто физ. методах анализа (термокондуктометрич., денсиметрич., магнитные, оптич. и др.). Термокондуктометри чески е, основанные на измерении теплопроводности газов, позволяют анализировать двухкомпонентные смеси (или многокомпонентные при условии изменения концентрации только одного компонента). При помощи денсиметрич е-ских Г., основанных на измерении плотности газовой смеси, определяют гл. обр. содержание углекислого газа, плотность к-рого в 1,5 раза превышает плотность чистого воздуха. Магнитные Г. применяют гл. обр. для определения концентрации кислорода, обладающего большой магнитной восприимчивостью. Оптич. Г. основаны на измерении оптич. плотности, спектров поглощения или спектров испускания газовой смеси. При помощи ультрафиолетовых Г. определяют содержание в газовых смесях галогенов, паров ртути, нек-рых органич. соединений. Об областях применения Г. см. в ст. Газовый анализ.

Лит.: Соколов В. А., Методы анализа газов, М., 1958; Павленко В. А., Газоанализаторы, М.- Л., 1965.

В. В. Краснощеков.

ГАЗОБАЛЛАСТНЫЙ НАСОС, механический вакуумный насос со спец. камерой, к-рая заполняется балластным газом (атм. воздухом) для предотвращения конденсации паров в процессе сжатия.

ГАЗОБАЛЛОННЫЙ АВТОМОБИЛЬ, автомобиль, двигатель к-рого работает на горючих газах, содержащихся в сжатом или сжиженном состоянии в баллонах, смонтированных на шасси этого автомобиля. В сжатом состоянии содержатся газы природные, добываемые на газовых промыслах и получаемые попутно при добыче и переработке нефти; коксовые, являющиеся побочным продуктом переработки кам. углей. Для обеспечения необходимого запаса хода Г. а. сжатые газы нагнетаются в баллоны до давления 20 Мн/м2 (200 кгс/см2).

Газы, содержащиеся в сжиженном состоянии, подразделяются на 2 группы: 1) пропано-бутановые и пропилено-бутиленовые, превращающиеся в жидкость при обычных темп-pax и сравнительно невысоком давлении: они содержатся в стальных баллонах, рассчитанных на давление 1,6 Мм/л2 (16 кгс/см2); 2)метано-вый газ, превращаемый в жидкость при атм. давлении и темп-ре -161,3 °С; для его хранения и перевозки требуются спец. изотермич. баллоны, изготовленные из хладостойкого материала и рассчитанные на давление в 1 Мн/м2 (10 кгс/см2).

Осн. преимуществами Г. а. перед автомобилями, работающими на жидких топливах, являются: меньший износ деталей двигателя, больший срок службы масла, возможность увеличения мощности двигателя за счёт повышения степени сжатия, более высокая топливная экономичность, меньшая стоимость топлива, малая токсичность отработавших газов. Эксплуатация Г. а. связана с необходимостью создания сети газонаполнительных станций, что задерживает развитие этого вида транспорта.

В СССР первые конструкции Г. а. были созданы в начале 30-х гг.; пром. выпуск Г. а., работающих на сжатых газах, был начат в 1939, на сжиженных газах - в 1953. Г. а. подразделяются на универсальные (работающие как на газе, так и на бензине) и специальные, двигатели к-рых приспособлены для работы только на газе.

Газобаллонная установка автомобиля, работающего на сжатом газе, включает 5-8 баллонов, располагаемых обычно под полом грузовой платформы. Из баллонов газ проходит через подогреватель, магистральный вентиль и фильтр в двухступенчатый редуктор, где его давление снижается до значения, близкого к атмосферному. На выходе из редуктора установлено дозирующее устройство, обеспечивающее поступление необходимого кол-ва газа к карбюратору-смесителю, в к-ром газ смешивается с воздухом. Далее газо-возд. смесь направляется в цилиндры двигателя.

Газобаллонная установка автомобиля, работающего на сжиженном газе, включает баллон, который заполняется жидкостью на 90% его ёмкости (сверху остаётся паровая подушка, необходимая при тепловом расширении жидкости). При пуске холодного двигателя топливо поступает в газообразном состоянии из верх, части баллона. Прогретый двигатель работает на топливе, поступающем из ниж. части баллона через магистральный вентиль в испаритель, где оно (за счёт тепла горячей воды в системе охлаждения двигателя) переходит из жидкого в газообразное состояние. Испарённое топливо проходит войлочный и сетчатый фильтры, двухступенчатый газовый редуктор и поступает в двухкамерный газовый смеситель, в к-ром смешивается в необходимой пропорции с воздухом. Газо-воздушная смесь засасывается в цилиндры двигателя и сгорает, как и в обычном двигателе.

Сжиженный метан используется обычно комплексно-в качестве источника холода для поддержания низкой темп-ры в кузове (при перевозке, напр., скоропортящихся пищ. продуктов) и одновременно топлива для двигателя. Из изотермич. баллона метан проходит через теплообменные батареи (в к-рых он испаряется и нагревается за счёт тепла окружающего воздуха) в автоматич. переключатель и двухступенчатый редуктор к газовому смесителю, откуда и поступает в цилиндры двигателя.

Осн. технич. показатели сов. Г. а. приведены в табл.

Лит.: Самоль Г. И., Гольд-блат И. И., Газобаллонные автомобили, 3 изд., М., 1963.

И. И. Гольдблат.

Основные технические показатели советских газобаллонных автомобилей, работающих на сжатых и сжиженных газах

Показатели

На сжатом природном (метановом) газе

На сжиженном нефтяном (пропано-бутановом) газе

На сжиженном природном (метановом) газе

ЗИЛ-166

ГАЗ-51Б

ЗИЛ-166А

ГАЗ-51Ж

ЗИЛ-138

ГАЗ-53-07

ЗИЛ-164

ГАЗ-51

ГАЗ-51 рефрижератор

Полезная грузоподъёмность, кг

3500

2000

4000

2500

5000

4000

4000

2500

2000

Кол-во газовых баллонов, шт.

8

5

1

1

1

1

2

2

1

Масса газовых баллонов, кг

560

350

138

65

130

100

272

160

136

Рабочее давление газобаллонной установки, Мн/м2

20

20

1,6

1,6

1,6

1,6

1,0

1,0

1.0

ЁМКОСТЬ газовых баллонов, л

400

250

250

115

250

183

200

120

100

Кол-во содержащегося в баллоне газа: М3 - для сжатого газа, л - для сжиженного газа

80

50

225

103

225

165

180

110

90

Расход топлива: л/100 км

 

 

50

33

46

38

75

53

53

м3/100 км

38

26

 

 

 

 

 

 

 

кг/100 км

27

19

28

18

25

21

32

23

23

Запас хода автомобиля, км

210

190

450

310

490

440

240

210

170

Макс, мощность двигателя, квт(л.с.)

63(85)

41(56)

66(90)

46(62)

111(157)

88(118)

63(85)

41(56)

41(56)

Макс, скорость движения автомобиля, км/ч

74

70

78

80

103

100

74

75

72

Масса газобаллонного оборудования, кг

650

400

275

145

270

220

300

200

300

ГАЗОБЕТОН, разновидность ячеистого бетона. Изготовляется путём введения газообразователя (обычно алюминиевой пудры) в смесь, состоящую из вяжущего (портландцемента, молотой извести-ки-пелки и др.). кремнезёмистого компонента (молотого кварцевого песка) и воды. Процесс газообразования происходит вследствие хим. реакции между гидратом окиси кальция и алюминием; выделяющийся при этом водород вызывает вспучивание раствора, к-рый, затвердевая, сохраняет пористую структуру. Для быстрого твердения и получения изделий из Г. с необходимыми прочностными показателями изделия подвергают тепловлаж-ностной обработке в автоклавах при давлении пара не менее 9 am и темп-ре 175 °С. Г. применяется гл. обр. в качестве тепло-изоляц. и конструктивно-теплоизоляц. материала при изготовлении ограждающих конструкций зданий. Плотность Г. (кг/м3) 300, 400, 500, 600, 700; предел прочности при сжатии (Мн/м2) соответственно 0,8; 1,2; 2,5; 3,5; 5,0 (8,12, 25, 35, 50 кг/см2). Существует ряд разновидностей Г., отличающихся по виду применяемого вяжущего или кремнезёмистого компонента: напр., газосиликат (вяжущее - известь-кипелка), газозолобетон (кремнезёмистый компонент - зола-унос ТЭЦ).

Лит.: Строительные нормы и правила, ч. 1, раздел В, гл. 3. Бетоны на неорганических вяжущих и заполнителях, М., 1963; Кривицкий М. Я., Заводское изготовление изделий из газобетона, М., 1963.

М. Я. Кривицкий.

ГАЗОВ ОЖИЖЕНИЕ, газов сжижение, см. Сжижение газов.

ГАЗОВ ОЧИСТКА, выделение из промышленных газов содержащихся в них примесей. Очистку газов производят с целью дальнейшего использования самого газа или содержащихся в нём примесей; выбрасываемые в атмосферу пром. газы очищают с целью охраны возд. пространства от загрязнений вредными веществами. До 2-й пол. 19 в. борьба с вредным влиянием выбрасываемых в атмосферу пром. газов сводилась к запрету или ограничению строительства тех или иных предприятий. Однако эти меры в связи с ростом промышленности, транспорта и крупных городов оказались недейственными. Быстрое развитие пром-сти, концентрация предприятий и увеличение масштабов произ-ва явились причиной возникновения самой проблемы очистки пром. газов. В промышленно развитых странах насыщенность терр. предприятиями и транспортом такова, что локальное загрязнение атмосферы перешло во всеобщее, в загрязнение всего (или по крайней мере огромной части) воздушного бассейна.

Допустимые нормы вредных веществ, содержащихся в отходящих газах, строго регламентируются сов. законодательством с первых лет существования Советской власти, с конца 20-х гг. действует общесоюзная организация по газоочистке и пылеулавливанию, на к-рую возложена научно-организационная разработка вопросов, связанных с Г. о., проектирование и изготовление соответствующего оборудования. В ряде отраслей пром-сти созданы тресты, ин-ты, лаборатории, призванные постоянно заниматься вопросами очистки газов. Разработанные методы Г. о. позволяют в целом ряде случаев при правильном техноло-гич. процессе и правильной организации произ-ва выбрасывать в атмосферу газы, практически не содержащие вредных веществ.

Источники и формы загрязнения промышленных газов. Крупные пром. предприятия, ж.-д. и автомоб. транспорт выбрасывают в атмосферу огромное количество газов, несущих разнообразные, в т. ч. и вредные, примеси. Напр., тепловая электростанция мощностью 2400 Мет, работающая на угле ср. зольности, выбрасывает в атмосферу ок. 9 млн. м3/час дымовых газов, содержащих 180 т золы. Особенно загрязнены отходящие газы металлургич. предприятий, цем. заводов, тепловых электростанций, хим. и нефте-хим. заводов.

Отходящие пром. газы содержат примеси в виде твёрдых частиц, капелек жидкости, а также вредные газообразные продукты.

Твёрдые примеси в пром. газах мелко раздроблены и находятся в виде пыли или дыма. Размеры частиц пыли - от сотен мкм до долей мкм; размеры частиц дыма обычно меньше 1 мкм, но в отд. случаях достигают и 2-3 мкм. Частицы пыли отличаются от частиц дыма не только размером, но и хим. составом. Сравнительно крупные частицы пыли представляют измельчённый материал, перерабатываемый на данном предприятии (напр., компоненты металлургич. шихты). Частицы дыма резко отличаются по составу от исходного материала, из к-рого они образовались. В частности, во время плавки, при обжиге руд и при других металлургич. процессах происходит испарение летучих металлов и их соединений с последующей конденсацией и образованием дыма. В результате содержащаяся в отходящих газах тонкая пыль нередко обогащается этими металлами настолько, что становится выгодным их извлечение. Такой побочный концентрат в виде пыли является единственным пром. сырьём для получения мн. редких элементов (селен, теллур, индий и др.), т. к. при очень низком содержании этих элементов в полиметаллич. рудах прямое их извлечение экономически невыгодно. При неполном сгорании топлива в состав дыма входит также сажа.

Твёрдые частицы выпадают из отходящих газов, засоряют воздух, вредно действуют на организм человека, растительность, загрязняют почву.

Жидкие примеси присутствуют в пром. газах в виде брызг или туманов, т. е. взвеси в газе весьма мелких капелек (обычно меньше 1 мкм и до тысячных долей мкм), к-рые образовались в результате конденсации веществ, находившихся в газообразном состоянии. Характерным примером пром. газов с примесью капелек жидкости являются газы сернокислотного произ-ва, содержащие брызги и туман серной к-ты; улавливание её из этих газов составляет необходимую стадию технологич. процесса, а выброс в атмосферу влечёт за собой гибель растительности в окружающей местности. Генераторный и коксовый газы содержат капельки смолы и масел; извлечение их позволяет получать ценные продукты и является необходимой подготовит, стадией перед дальнейшим использованием газа.

Газообразные примеси (обычно вредные или нежелательные) в пром. газах образуются, как правило, в ходе произ-ва этих газов. Так, напр., генераторный и коксовый газы содержат сероводород, сероуглерод и др. органич. соединения серы (тиофен, меркаптаны и пр.), к-рая всегда присутствует в исходном сырье - каменном угле. Газы металлургич. печей и продукты горения топлива - дымовые газы почти всегда содержат в том или ином количестве сернистый ангидрид. В связи с возникновением и ростом ряда отраслей пром-сти синтетич. материалов (аммиак, спирты и др.), потребляющих газы как сырьё, получила распространение тонкая очистка газов от различных, в т. ч. газообразных, примесей. Широкое использование природных газов как топлива для пром. и бытовых нужд вызывает необходимость в ряде случаев подвергать их очистке от сероводорода до установленных сан. норм.

Способы очистки газов. В пром-сти применяют механич., электрич. и физ.-хим. способы очистки газов. Механич. и электрич. очистку используют для улавливания из газов твёрдых и жидких примесей, а газообразные примеси улавливают физ.-хим. способами.

Механическую очистку газов производят осаждением частиц примесей под действием силы тяжести или центробежной силы, фильтрацией сквозь волокнистые и пористые материалы, промывкой газа водой или др. жидкостью. Наиболее простым, но малоэффективным и редко применяемым является способ осаждения крупной пыли под действием силы тяжести в т. н. пылевых камерах. Инерц. способ осаждения частиц пыли (или капель жидкости) основан на изменении направления движения газа со взвешенными в нём частицами. Т. к. плотность частиц примерно в 1-3 тыс. раз больше плотности газа, они, продолжая двигаться по инерции в прежнем направлении, отделяются от газа. Инерц. уловителями пыли служат т. н. пылевые мешки, жалюзийные решётки, зигзагообразные отделители и т. п. В нек-рых аппаратах используется и сила удара частиц. Всеми такими аппаратами пользуются для улавливания сравнительно крупных частиц; высокой степени очистки газов эти методы не дают.

Для очистки газов широко применяют циклоны, в к-рых отделение от газа твёрдых и жидких частиц происходит под действием центробежной силы (при вращении газового потока). Т. к. центробежная сила во много раз превосходит силу тяжести, в циклонах осаждается и сравнительно мелкая пыль, с размером частиц примерно 10-20 мкм.

Тканевые и бум. фильтры, а также фильтры в виде слоя коксовой мелочи, гравия или к.-л. пористых материалов (напр., пористой керамики) применяют для очистки газов посредством фильтрации. Наиболее распространёнными газоочистителями такого типа являются тканевые мешочные, или рукавные, фильтры. В зависимости от характера пыли и состава газа мешки изготовляют из шерстяной, хл.-бум. или специальной (напр., стеклянной) ткани. Газ проходит сквозь ткань, а частицы пыли задерживаются в мешках (рукавах). Рукавные фильтры служат гл. обр. для улавливания весьма тонкой пыли; напр., при очистке газов, отходящих от ленточных агломерац. машин или от шахтных печей, в рукавных фильтрах улавливается 98-99% всей пыли.

Очистку газов от пыли промывкой водой применяют в аппаратах различного типа. Наиболее широкое распространение получили скрубберы, мокрые циклоны, скоростные пылеуловители и пенные пылеуловители. В скоростных (турбулентных) пылеуловителях вода, вводимая в поток запылённого газа, движущегося с высокой скоростью, дробится на мелкие капли. Высокая степень тур-булизации газового потока при такой скорости способствует слиянию частиц пыли с каплями воды. Относительно крупные капли воды вместе с частицами пыли легко отделяются затем в простейших уловителях (напр., в мокрых циклонах). Аппараты этого типа широко применяются для улавливания очень мелкой пыли (возгонов) и могут обеспечить высокую степень очистки газов. В пенных пылеуловителях запылённый газ в виде мелких пузырьков проходит через слой жидкости с определённой скоростью, вследствие чего образуется пена с высокоразвитой поверхностью контакта между жидкостью и газом. В пенном слое происходит смачивание и улавливание частиц пыли. Благодаря высокой степени улавливания пыли с размерами частиц более 2-3 мкм и малому гидравлич. сопротивлению (порядка 80-100 мм вод. cm.) пенные пылеуловители получили большое распространение.

Электрическая очистка газов основана на воздействии сил неоднородного электрич. поля высокого напряжения (до 80 000 в). Аппараты для очистки газов этим методом наз. электрическими фильтрами. При пропускании через такие фильтры загрязнённого газа происходит его ионизация, заряженные частицы увлекаются к осадит, электроду и осаждаются на нём. Применение электрич. фильтров для Г. о. чрезвычайно распространено, особенно для тонкой очистки дымовых газов тепловых электростанций, в цем. пром-сти, чёрной и цветной металлургии.

Методы физико-химической очистки применяют для удаления газообразных примесей. К таким методам относятся промывка газов растворителями (абсорбция); промывка газов растворами реагентов, связывающих примеси химически (хим. абсорбция); поглощение примесей твёрдыми активными веществами (адсорбция); физ. разделение (напр., конденсация компонентов), каталитич. превращение примесей в безвредные соединения. Абсорбция газообразных примесей растворителями производится путём промывки газов в орошаемых аппаратах типа скрубберов либо в барботёрах (см. Барботирование); в последних газ проходит сквозь жидкий растворитель, хорошо растворяющий газообразные примеси и очень плохо - остальные компоненты газовой смеси. Так производится, напр., улавливание водой аммиака из коксового газа, улавливание различными маслами ароматич. углеводородов из коксового газа, извлечение двуокиси углерода из различных газов и т. д. В том случае, если необходимо использовать уловленные продукты, их извлекают из насыщенного ими растворителя путём десорбции. Очистка газов средствами хим. абсорбции производится в аппаратах аналогичного типа. Извлекаемые газовые примеси химически связываются растворами реактивов. Затем растворы нередко регенерируют, т. е. в результате тех или иных операций выделяют связанные примеси, и свойства растворов восстанавливаются.

Адсорбция газообразных примесей производится с помощью различных пористых активных веществ: активного угля, силикагеля, бокситов и др. Вредные примеси адсорбируются на поверхности поглотителя, а после его насыщения отгоняются продувкой горячим воздухом, газом или перегретым паром.

Нек-рые содержащиеся в газах вредные газообразные примеси могут быть каталитически превращены в др., легко улавливаемые, вещества; иногда превращение и улавливание совмещаются в одном процессе. Так производится, напр., очистка газов от органич. соединений серы (сероуглерода, сероокиси углерода, тио-фена, меркаптанов); соединения эти при 300-400 °С в присутствии водорода или водяного пара превращаются на катализаторах в сероводород, к-рый затем извлекается из газа и может быть разложен с утилизацией серы.

Лит.: Гордон Г. М., Пейсахов И. Л., Пылеулавливание и очистка газов, 2 изд., М., 1968; Ужо в В. Н., Очистка промышленных газов электрофильтрами, 2 изд., М., 1967; Коуль А. Л., Ризенфельд Ф. С., Очистка газа, пер. с англ., М., 1968; Очистка от серы коксовального и других горючих газов, 2 изд., М., 1960.

А. П. Андрианов.

ГАЗОВ РАЗДЕЛЕНИЕ, разделение газовых смесей на их индивидуальные компоненты (или фракции). Г. р. обычно предшествует осушка и очистка газовых смесей от вредных примесей (напр., окислов азота, образующих с непредельными углеводородами взрывоопасные соединения; каталитических ядов, препятствующих хим. переработке газов; сероводорода, паров воды, некоторых углеводородов, вызывающих коррозию оборудования или затвердевающих в аппаратуре при низких темп-рах).

Основные методы Г. р.: ректификация сжиженных при глубоком охлаждении газов, абсорбция и адсорбция, фракционированная конденсация.

Г. р. широко применяют при разделении воздуха и газообразных углеводородов. Новыми направлениями в технике Г. р. являются хроматография, экстрактивная и азеотропная дистилляция, применение молекулярных сит, газовых центрифуг.

Лит.: Фастовский В. Г., Разделение газовых смесей, М.- Л., 1947; Соколов В. А., Новые методы разделения лёгких углеводородов, М., 1961; Разделение и анализ углеводородных газов, сб. статей, М., 1963; Мюллер Г., Гнаук Г., Газы высокой чистоты, пер. с нем., М., 1968; Юкельсон И. И., Технология основного органического синтеза, М., 1968.

Я. М. Брайнес.

ГАЗОВАЯ ГАНГРЕНА, газовая флегмона, злокачественный отёк, антонов огонь, тяжелейшее острое инфекц. заболевание, вызываемое рядом микробов-клостридий (Cl. perfringens, Cl. septicum, Cl. oede-matiens, Cl. histolyticum), развивающихся без доступа кислорода (анаэробная инфекция). Возникает в глубоких рваных, размозжённых обширных ранах с карманами и углублениями при нарушении местного кровообращения. Особенно часто встречается в воен. время, почти исключительно на конечностях (обычно на нижних). Поражает все мягкие ткани, но гл. обр. жировую клетчатку и мышцы. При Г. г. классич. признаки воспаления отсутствуют. Процесс характеризуется прогрессирующим отёком, газообразованием в тканях, общим тяжёлым состоянием, омертвением тканей организма, вызванным отравлением специфич. токсинами возбудителей болезни, а также продуктами распада тканей. Инкубац. период 3-5 су т. Поражённая конечность быстро увеличивается в объёме. В соответствии с местными изменениями в течении процесса различают 2 фазы: образование отёка и развитие Г. г. с образованием газа в погибающих тканях (отёк - реакция тканей на воздействие токсинов, газ - результат разложения токсинами мышечного гликогена и белков).

На месте Г. г. появляется сильная распирающая боль в ране, отёк; кожа вначале бледная, затем покрывается бурыми, бронзовыми или синими пятнами, на ощупь - холодная. При эмфизематозной классич. форме газообразование преобладает над отёком. Рана сухая, при надавливании из неё выделяются пузырьки газа; мышцы вначале имеют вид варёного мяса, затем становятся тёмными с зеленоватым оттенком; клетчатка окрашивается в грязно-серый цвет. При отёчной (токсич.) форме ткани имеют вид студня; из раны выделяется кровянисто-серозная жидкость; газа в тканях мало.

Встречаются смешанная и др. нетипичные формы Г. г. При этих формах общее состояние больного быстро ухудшается, нарастают явления интоксикации продуктами жизнедеятельности микробов и распада погибших тканей. Темп-pa повышается до 39-40 °С, пульс учащён (130-150 ударов в мин), артериальное давление снижено (80 мм рт. ст. и ниже), дыхание учащённое. У больного наступают общее возбуждение или угнетение, бессонница; сознание обычно сохранено. Лечение: экстренная операция, серотерапия, антибиотики, переливание крови. Профилактика: ранняя обработка раны, антигангренозная сыворотка.

П. Б. Ависов.

ГАЗОВАЯ ГОРЕЛКА, устройство для смешения воздуха (кислорода) с газообразным топливом с целью подачи смеси к выходному отверстию и сжигания её здесь с образованием устойчивого фронта горения (факела).

С появлением Г. г., изобретённой в 1855 немецким химиком Р. Бунзеном, потребление горючих газов резко возросло вначале для освещения улиц городов, а затем и для др. целей. Многоотраслевой характер применения Г. г. обусловил многообразие конструкций и принципов их устройства. Различают Г. г. диффузионные, инжекционные, двухпроводные, комбинированные и газотурбинные. По величине давления газа, подаваемого в Г. г., различают горелки низкого [до 5 кн/м2 (0,05 кгс/см2)], среднего [5-300 кн/м2 (0,05-3,0 кгс/см2)] и высокого [св. 300 кн/м2 (3,0 кгс/см2)] давления. В зависимости от метода сжигания газа Г. г. бывают факельными (частичное и незавершённое смешение газа с воздухом) и бесфакельными (полное предварит, смешение).

Осн. элементы Г. г.: смеситель и горе-лочная насадка со стабилизирующим устройством. В зависимости от назначения и условий эксплуатации Г. г. её элементы имеют различное конструктивное исполнение.

В диффузионных Г. г. в камеру сжигания подводится газ и воздух. Смешение газа и воздуха происходит в камере горения. Большинство диффузионных Г. г. монтируют на стенках топки или печи. В котлах получили распространение т. н. подовые Г. г., к-рые размещаются внутри топки, в нижней её части. Подовая Г. г. состоит из одной или неск. газораспределит. труб, в к-рых просверлены отверстия. Труба с отверстиями устанавливается на колосниковой решётке или поду топки в щелевом канале, выложенным из огнеупорного кирпича. Через огнеупорный щелевой канал поступает требуемое количество воздуха. При таком устройстве горение струек газа, выходящих из отверстий в трубе, начинается в огнеупорном канале и заканчивается в топочном объёме. Подовые горелки создают малое сопротивление прохождению газа, поэтому они могут работать без принудит, дутья. Диффузионные Г. г. характеризуются более равномерной темп-рой по длине факела. Однако эти Г. г. требуют повышенного коэффициента избытка воздуха (по сравнению с инжекц.), создают более низкие тепловые напряжения топочного объёма и худшие условия для догорания газа в хвостовой части факела, что может приводить к неполному сгоранию газа.

Диффузионные Г. г. применяют в пром. печах и котлах, где требуется равномерная темп-pa по длине факела. В нек-рых процессах диффузионные Г. г. незаменимы. Напр., в стекловаренных, мартеновских и др. печах, когда идущий на горение воздух подогревается до темп-р, превышающих темп-ру воспламенения горючего газа с воздухом. Успешно применяются диффузионные Г. г. и в нек-рых водогрейных котлах.

В инжекционных горелках воздух для горения засасывается (инжектируется) за счёт энергии струи газа и их взаимное смешение происходит внутри корпуса горелки. Иногда в инжек-ционных Г. г. подсасывание необходимого количества горючего газа, давление к-рого близко к атмосферному, осуществляется энергией струи воздуха. В горелках полного смешения (с газом перемешивается весь необходимый для горения воздух), работающих на газе ср. давления, образуется короткий факел пламени, а горение завершается в минимальном топочном объёме. В инжекционные Г. г. частичного смешения поступает только часть (40-60%) требующегося для горения воздуха (т. н. первичный воздух), к-рый и смешивается с газом. Остальное количество воздуха (т. н. вторичный воздух) поступает к факелу пламени из атмосферы за счёт инжектирующего действия газо-воздушных струй и разрежения в топках. В отличие от инжекционных Г. г. среднего давления, в горелках низкого давления образуется однородная газо-воздушная смесь с содержанием газа больше верхнего предела воспламенения; эти Г. г. устойчивы в работе и имеют широкий диапазон тепловой нагрузки.

Для устойчивого горения газо-воздушной смеси в инжекционных Г. г. среднего и высокого давления применяют стабилизаторы: дополнит, поджигающие факелы вокруг осн. потока (горелки с кольцевым стабилизатором), керамич. туннели, внутри к-рых происходит горение газо-воздушной смеси, и пластинчатые стабилизаторы, создающие завихрение на пути потока.

В топках значит, размеров инжекционные Г. г. собирают в блоки из 2 и более горелок.

Широкое применение получили инжекционные Г. г. инфракрасного излучения (т. н. беспламенные горелки), в к-рых осн. количество получаемого при горении тепла передаётся излучением, т. к. газ сгорает на излучающей поверхности тонким слоем, без видимого факела. Излучающей поверхностью служат керамич. насадки или металлич. сетки. Эти горелки применяют для обогрева помещений с большой кратностью обмена воздуха (спортивные залы, торг, помещения, теплицы и др.), для сушки окрашенных поверхностей (тканей, бумаги и др.), разогрева мёрзлого грунта и сыпучих материалов, в промышленных печах. Для равномерного нагрева больших поверхностей (печей нефтеперерабат. з-дов и др. пром. печей) применяют т. н. панельные инжекционные излучающие горелки (рис. 1). В этих горелках газо-воздушная смесь из смесителя попадает в общий короб, а далее по трубкам смесь распределяется по отд. туннелям, в к-рых и происходит её сгорание. Панельные горелки имеют малые габариты и широкий диапазон регулирования, мало чувствительны к противодавлению в топочной камере.

Широкое распространение получили двухпроводные горелки (с принудит, подачей воздуха), в к-рых необходимый для горения воздух подаётся вентилятором. Двухпроводные (т. н. дутьевые) Г. г. работают на газе низкого и ср. давления. Горелки имеют малые габариты, обладают большой производительностью при бесшумной работе; их можно применять в топочных устройствах с различной величиной противодавления и регулировать соотношение газа и воздуха. Для сокращения длины факела пламени газовый, а иногда и возд. поток дробят на отдельные тонкие струйки, закручивают потоки газа и воздуха под углом друг к другу.

Для оперативного перехода с одного вида топлива на другой (особенно в зимние месяцы), а также для совместного сжигания различных видов топлива используют комбинированные горелки: газо-мазутные и пыле-газовые. Комбинированные горелки применяют также, когда требуется создать светящееся пламя или когда на газе невозможно обеспечить нужную темп-ру в топке. Газо-мазутная горелка (рис. 2) состоит из газовой, возд. и жидкостной частей, обеспечивающих соответственно подвод необходимых для сжигания количества газа, воздуха и мазута. В пыле-газовой горелке для сжигания природного газа в крупных котлах электрич. станций газ поступает через периферийные отверстия и направляется к центру, смешиваясь по пути с закрученным потоком воздуха. Горелка снабжена телескопич. устройством с винтовым приводом, позволяющим убирать внутрь трубу, по к-рой подаётся в топку воздушно-пылевая смесь при работе котлов на газовом топливе. Телескопич. устройство препятствует попаданию пыли в щели между передвижной и стационарной частями трубы.

Увеличивается применение газотурбинных горелок, в к-рых подача воздуха осуществляется осевым вентилятором, приводимым в движение газовой турбиной. Эти Г. г. предложены в нач. 20 в. (турбогорелка Эйкарта). Под действием реактивной силы вытекающего газа турбинка, вал и вентилятор приводятся во вращение в сторону, противоположную истечению газа. Производителе ность горелки регулируется величиной давления поступающего газа. Газотурбинные горелки могут применяться в топках котлов. Перспективными являются высоконапорные турбинные Г. г. с самоподачей воздуха через рекуператоры и возд. экономайзеры; газо-мазутные Г. г. большой производительности, работающие на подогретом и холодном воздухе. О применении Г. г. для сварки и резки металлов см. в ст. Газовая сварка и Кислородная резка.

Лит.: Стаскевич Н. Л., Справочное руководство по газоснабжению, Л., 1960; Михеев В. П., Газовое топливо и его сжигание, Л., 1966; Использование газа в промышленных печах, Л., 1967.

Н. И. Рябцев.

ГАЗОВАЯ ДИНАМИКА, раздел гидроаэромеханики, в к-ром изучается движение сжимаемых газообразных и жидких сред и их взаимодействие с твёрдыми телами. Как часть физики, Г. д. связана с термодинамикой и акустикой.

Свойство сжимаемости состоит в способности вещества изменять свой первоначальный объём под действием перепада давления или при изменении темп-ры. Поэтому сжимаемость становится существенной лишь при больших скоростях движения среды, соизмеримых со скоростью распространения звука в этой среде и превосходящих её, когда в среде возникают большие перепады давления (см. Бернулли уравнение) и большие градиенты темп-ры. Современная Г. д. изучает также течения газов при высоких темп-pax, сопровождающиеся химическими (диссоциация, горение и др. химич. реакции) и физическими (ионизация, излучение) процессами. Изучение движения газов при таких условиях, когда газ нельзя считать сплошной средой, а необходимо рассматривать взаимодействие составляющих его молекул между собой и с твёрдыми телами, относится к области аэродинамики разреженных газов, основанной на молекулярно-кинетич. теории газов. Динамика сжимаемого газа при малых скоростях движения больших возд. масс в атмосфере составляет основу динамической метеорологии. Г. д. исторически возникла как дальнейшее развитие и обобщение аэродинамики, поэтому часто говорят о единой науке - аэрогазодинамике.

Теоретич. основу Г. д. составляет применение осн. законов механики и термодинамики к движущемуся объёму сжимаемого газа. Навье- Стокса уравнения, описывающие движение вязкого сжимаемого газа, были получены в 1-й пол. 19 в. Нем. учёный Б. Риман (1860), англ.- У. Ранкин (1870), франц.-А. Гюгоньо (1887) исследовали распространение в газе ударных волн, к-рые возникают только в сжимаемых средах и движутся со скоростью, превышающей скорость распространения в них звуковых волн. Риман создал также основы теории неустановившихся движений газа, т. е. таких движений, когда параметры газового потока в каждой его точке изменяются с течением времени.

Фундаментальную роль в формировании Г. д. как самостоятельной науки сыграла опубл. в 1902 работа С. А. Чаплыгина "О газовых струях". Развитые в ней методы решения газодинамич. задач получили впоследствии широкое распространение и обобщение. Плодотворный метод решения задач Г. д. предложили в 1908 нем. учёные Л. Прандтль и Т. Майер, исследовавшие частный случай течения газа с непрерывным увеличением скорости. В 1922 в работе "Опыт гидромеханики сжимаемой жидкости" сов. учёный А. А. Фридман заложил основы динамич. метеорологии. В 1929 нем. учёными Л. Прандтлем и А. Бузе-маном был разработан эффективный численно-графич. метод решения широкого класса газодинамич. задач, распространённый в 1934 сов. учёным Ф. И. Франклем на более сложные случаи течения газа. Эти методы широко применяются при решении задач Г. д. с помощью ЭВМ. В 1921 в СССР была создана, а в 1927 оформилась как научное учреждение газодинамическая лаборатория, деятельность к-рой совместно с Группой изучения реактивного движения (1932) заложила основы сов. ракетной техники.

Как самостоят, раздел гидроаэромеханики Г. д. существует с 1930, когда рост скоростей в авиации потребовал серьёзного исследования влияния сжимаемости при изучении движения воздуха. В 1935 в Риме состоялся 1-й междунар. конгресс по Г. д. Интенсивное развитие Г. д. началось во время и особенно после окончания 2-й мировой войны 1939-45 в связи с широким использованием Г. д. в технике: применение реактивной авиации, ракетного оружия, ракетных и воздушно-реактивных двигателей; полёты самолётов и снарядов со сверхзвуковыми скоростями; создание атомных бомб, взрыв к-рых влечёт за собой распространение сильных взрывных и ударных волн. В этот период Г. д. выдающуюся роль сыграли исследования сов. учёных С. А. Христиановича, А. А. Дородницына, Л. И. Седова, Г. И. Петрова, Г. Г. Чёрного и др., нем. учёных Прандтля, Буземана, англ, учёных Дж. Тейлора, Дж. Лайтхилла, амер. учёных Т. Кармана, А. Ферри, У. Хейса, кит. учёного Цянь Сюэ-сэня, а также учёных др. стран.

Задачи Г. д. при проектировании разнообразных аппаратов, двигателей и газовых машин состоят в определении сил давления и трения, темп-ры и теплового потока в любой точке поверхности тела или канала, омываемых газом, в любой момент времени. При исследовании распространения газовых струй, взрывных и ударных волн, горения и детонации методами Г. д. определяются давление, темп-pa и др. параметры газа во всей области распространения. Изучение поставленных техникой сложных задач превратило совр. Г. д. в науку о движении произвольных смесей газов, к-рые могут содержать также твёрдые и жидкие частицы (напр., выхлопные газы ракетных двигателей на жидком или твёрдом топливе), причём параметры, характеризующие состояние этих газов (давление, темп-pa, плотность, электропроводность и др.), могут изменяться в широких пределах.

Для развития совр. Г. д. характерно неразрывное сочетание теоретич. методов, использования ЭВМ и постановки сложных аэродинамич. и физич. экспериментов. Теоретич. представления, частично опирающиеся на экспериментальные данные, позволяют описать с помощью уравнений движение газовых смесей сложного состава, в т. ч. многофазных смесей при наличии физико-химич. превращений. Методами прикладной математики разрабатываются эффективные способы решения этих уравнений на ЭВМ. Наконец, из экспериментальных данных определяются необходимые значения физич. и химич. характеристик, свойственных изучаемой среде и рассматриваемым процессам (коэфф. вязкости и теплопроводности, скорости химич. реакций, времена релаксации и др.).

Мн. задачи, поставленные совр. техникой перед Г. д., пока не могут быть решены расчётно-теоретич. методами, в этих случаях широко пользуются газодинамич. экспериментами, поставленными на основе подобия теории и законов гидро-динамич. и аэродинамич. моделирования. Газодинамич. эксперименты в аэрогазоди-намич. лабораториях проводятся в сверхзвуковых и гиперзвуковых аэродинамических трубах, на баллистич. установках, в ударных и импульсных трубах и на др. газодинамич. установках спец. назначения (см. также Аэродинамические измерения).

Законами Г. д. широко пользуются во внешней и внутр. баллистике, при изучении таких явлений, как взрыв, горение, детонация, конденсация в движущемся потоке. Прикладная Г. д., в к-рой обычно применяются упрощённые теоретич. представления об осреднённых по поперечному сечению параметрах газового потока и основные закономерности движения, найденные экспериментальным путём, используется при расчёте компрессоров и турбин, сопел и диффузоров, ракетных двигателей, аэродинамич. труб, эжекторов, газопроводов и мн. др. технических устройств.

Газодинамич. исследования ведутся в тех же науч. учреждениях, что и исследования по аэродинамике, а результаты их публикуются в тех же научных журналах и сборниках.

Лит.: Основы газовой динамики, под ред. Г. Эммонса, пер. с англ., М., 1963; Карман Т., Сверхзвуковая аэродинамика. Принципы и приложения, пер. с англ., М., 1948; Абрамович Г. Н., Прикладная газовая динамика, 3 изд., М., 1969; Чёрный Г. Г., Течения газа с большой сверхзвуковой скоростью, М., 1959; Станюкович К. П., Неустановившиеся движения сплошной среды, М., 1955; Зельдович Я. Б., Райзер Ю. П., физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений, М., 1963.

С. Л. Вишневецкий.

ГАЗОВАЯ ПЕЧЬ, промышленная печь для тепловой обработки материалов и изделий, в к-рой топливом служит газ. По условиям теплообмена различают 3 группы Г. п.: высокотемпературные, среднетемпературные и низкотемпературные. В высокотемпературных Г. п. темп-pa газов в рабочем пространстве св. 1000 °С, теплообмен осуществляется в основном лучеиспусканием. Пример высокотемпературных Г. п.- вагранки (рис. 1), мартеновские печи и печи для нагрева металла (перед прокаткой, ковкой, прессованием и т. д.). В

Рис. 2. Камерная проходная печь для нагрева заготовок: 1 - газовые коммуникации; 2 - газовая горелка; 3 - камера нагрева; 4 - огнеупорная кладка.

Рис. 3. Камерное сушило для литейных форм и стержней на газовом отоплении: 1 - газовая горелка; 2 - газовые коммуникации; 3 - камера сушки; 4 - распределительное устройство; 5 - футеровка.

среднетемпературных Г. п. темп-pa в рабочем пространстве свыше 650 °С, теплообмен производится лучеиспусканием и конвекцией. Пример среднетемпературных Г. п.- т. н. термич. печи (рис. 2), предназнач. для нагрева изделий в целях отпуска (600-700 °С), закалки (800-1000 °С) и в нек-рых случаях- нормализации (850-1100 °С). В низкотемпературных Г. п. температура в рабочем пространстве до 650 0С, теплообмен осуществляется в основном конвекцией. К низкотемпературным Г. п. относятся сушила различного назначения (напр., для литейных форм и стержней, для готовой продукции после её окраски и для древесины, идущей на изготовление тары). В сушилах (рис. 3) инжекционные газовые горелки располагают обычно вне зоны непосредств. воздействия на изделия и материал. Полученные продукты сгорания газа через распределит, устройства направляются в камеру сушки. Г. п. классифицируются также и по др. принципам (напр., технологич., конструктивному).

Высокие экономич. показатели работы Г. п. получают при организации ступенчатого использования тепла сжигаемого газа. Так, напр., продукты сгорания высокотемпературных Г. п. направляют в низкотемпературные печи или применяют для подогрева подаваемого в печь топлива.

Лит.: Михеев В. П., Газовое топливо и его сжигание, Л., 1966; Использование газа в промышленных печах, Л., 1967.

Н. И. Рябцев.

ГАЗОВАЯ ПОСТОЯННАЯ, универсальная физич. постоянная R, входящая в уравнение состояния 1 моля идеального газа: pv = RT (см. Клапейрона уравнение), где р - давление, v - объём, Т - абс. темп-pa. Г. п. имеет физич. смысл работы расширения 1 моля идеального газа под постоянным давлением при нагревании на 10. С другой стороны, разность молярных теплоёмкостей при постоянном давлении и постоянном объёме ср - cv = R (для всех сильно разреженных газов). Г. п. обычно численно выражается в следующих единицах:

дж/град-моль . . 8 , 3143+-0 ,0012(1964год) эрг/град-моль . . 8,314*107 кал/град-моль . . 1,986 л-атм/град-молъ 82,05*10-3

Универсальная Г. п., отнесённая не к 1 молю, а к 1 молекуле, наз. Больцмана постоянной.

ГАЗОВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ, отрасль топливной пром-сти, охватывающая разведку и эксплуатацию месторождений природного газа, дальнее газоснабжение по газопроводам, произ-во искусств, газа из угля и сланцев, переработку газа, использование его в различных отраслях пром-сти и коммунально-бытовом х-ве.

Зарождение Г. п. относится к кон. 18 - нач. 19 вв., когда стали использовать газ, получаемый из каменного угля, для освещения городов Великобритании, Франции, Бельгии и др. стран. В 1-й пол. 19 в. появились крупные установки для выработки газа из угля-газогенераторы. В дореволюционной России небольшое количество газа добывалось на нефтяных промыслах, на мелких заводах из угля производился низкокалорийный газ. Природный газ не добывался и его месторождения были неизвестны.

В СССР Г. п. получила большое развитие. Добыча и произ-во газа возросли с 0,02 млрд. м3 в 1913 до 200 млрд. м3 в 1970. По добыче газа СССР со 2-й пол. 50-х гг. занимает 1-е место в Европе и 2-е место в мире (после США). Ускоренное развитие Г. п. оказывает всё большее влияние на экономику топливоснабжения отд. р-нов и развитие производит, сил страны в целом. Удельный вес природного газа в общей добыче осн. видов топлива (в пересчёте на условное топливо) увеличился с 2,3% в 1950 до 19,2% в 1970. Основа высоких темпов развития Г. п.- наличие в недрах страны значит, запасов газа, по к-рым СССР занимает 1-е место в мире (см. Газы природные горючие).

Разведанные запасы природного газа в СССР составили на нач. 1971 15,8 триллиона м3 (в США на нач. 1969 7,8 триллиона м3). В СССР наибольшие запасы природного газа выявлены в сев. р-нах Тюменской обл., в Узб. ССР, УССР, Туркм. ССР. Особое значение имеет открытие в Зап. Сибири богатейших месторождений: Уренгойского с балансовыми запасами 3,8 триллиона м3. Заполярного - 1,6 триллиона м3. На нач. 1969 в СССР было известно 573 газовых и газоконден-сатных месторождения. Наличие разветвлённой сети магистральных газопроводов позволяет быстро подключать к ним новые месторождения.

Разработаны новые методы эксплуатации газовых месторождений в неразрывной связи с условиями транспорта и потребления газа; промысел - газопровод - потребитель составляют единую технологич. систему. Основа новых методов - макс, повышение рабочих деби-трв скважин и обеспечение добычи газа при наименьших материальных и трудовых затратах.

Развитие Г. п. в СССР характеризуется табл. 1.

Произ-во искусств, газа не растёт ввиду малой эффективности получения газа из твёрдых топлив (угля, сланцев). В небольшом объёме газ добывается и методом подземной газификации углей.

Табл. 1. -Добыча и производство газа в СССР, млрд. м3

 

 

в том числе

Годы

Всего

природный газ (включая попутный)

искусственный газ

1950

6,2

5,8

0,4

1955

10,4

9,0

1,4

1960

47,2

45,3

1,9

1965

129,4

127,7

1,7

1970

200,0

198,0

2,0

В 1968 н.-и. и проектными орг-циями Г. п. и Мин-ва геологии СССР разработаны конструкции высокодебитных скважин диаметром эксплуатац. колонны 200-300 мм (8-12 дюймов) вместо 125- 150 мм (5-6 дюймов). Каждая из этих скважин позволит получить на таких крупных газовых месторождениях, как Медвежье, Уренгойское, Заполярное, примерно 2-3 млн. м3 газа в сутки. С использованием высокодебитных скважин проектируются газовые промыслы с ежегодной добычей 50-100 млрд. м3 газа, что позволит значительно снизить себестоимость добычи газа.

Важнейшей областью Г. п. является дальняя транспортировка газа, к-рый передаётся от месторождения к потребителям в основном по газопроводам. К концу 1969 общая сеть магистральных газопроводов составила ок. 63,2 тыс. км против 0,3 тыс. км в 1940. В СССР широко внедряются трубы больших диаметров и повышаются рабочие давления газопроводов до 7,5 Мн/м2 (75 кгс/см2). Строятся газопроводы диаметром 1400 мм, ведутся н.-и. и конструкторские работы по дальнейшему повышению рабочих давлений и увеличению диаметров газопроводов, а также транспорту газа в сжиженном состоянии по трубопроводам. Для надёжности газоснабжения вблизи пром. центров создаются подземные хранилища газа. На нач. 1971 газоснабжением обеспечивалось св. 90 млн. чел. Широкая газификация населённых пунктов очищает воздушные бассейны и улучшает условия труда и быта трудящихся. Предполагается довести в 1975 газификацию жилого фонда в городах и посёлках гор. типа до 65-75%, а в сел. местности - до 40-50%.

Значит, количество газа используется в хим. пром-сти, металлургии, строит, индустрии, машиностроении и др. отраслях, в результате чего преобразуются технологич. процессы с получением высокого экономич. эффекта. Ведётся комплексное использование газа и переработка его на крупных з-дах для получения ценных продуктов - сжиженных газов, элементарной серы и пр. Намечается дальнейшее ускорение развития Г. п. и доведение добычи газа в 1975 до 300- 320 млрд. м3.

В зарубежных социалистич. странах Г. п. является молодой отраслью. Проведённые поиски газовых месторождений позволили значительно увеличить изученные запасы газа в Румынии и Венгрии; крупные месторождения природного газа открыты в Польше, растут разведанные запасы газа в Болгарии, Югославии, Чехословакии, добывается газ в ГДР. Рост ресурсов газа позволил повысить добычу и расширить использование его в различных отраслях пром-сти и для газификации населённых пунктов. В 1969 добыча природного газа достигла в Румынии 24,1 млрд. м3, в Польше 3,7 млрд. м3, в Венгрии 3,2 млрд. м3.

Значит, место в использовании газа в социалистич. странах занимают коммунально-бытовые потребители, вместе с тем всё шире применяют газ химич., энергетич. и др. отрасли промышленности. В социалистических странах продолжается разведка недр, строятся газопроводы и др. сооружения газового хозяйства.

Табл. 2. - Динамика добычи природного газа в капиталистических и развивающихся странах, млн. м3

 

1938

1960

1967

1968

Европа

 

 

 

 

Нидерланды

-

360

6991

14056

Италия

17

6447

9354

10408

Франция

 

4416

8313

8626

ФРГ

-

565

4214

6347

Австрия Ближний и Средний Восток

-

1469

1797

1629

 

 

 

 

Кувейт

-

941

1982

3249

Иран

-

950

1466

1574

Южная Азия

 

 

 

 

Индонезия

952

2431

2776

. . .

Пакистан

-

633

2012

2230

Африка

 

 

 

 

Ливия

-

100'

102001

 

Алжир

-

7

2158

2470

Северная Америка

 

 

 

 

США

66777

359673

514558

547595

Канада ....

947

14521

48081

52223

Мексика2

1109

9665

16223

16336

Южная

Америка

 

 

 

 

Венесуэла

 

4606

7510

7754

Аргентина

491

1383

4793

5346

1 Оценка.

2 Включая промышленный газ.

В капиталистич. странах Г. п. развивается уже более 70 лет, особенный размах она получила в США, Канаде, Мексике (табл. 2). В общем топливно-энергетич. балансе США газ занимал в 1968 37%.

Открытие крупных газовых месторождений в Северном м. создало базу для добычи газа и транспортировки его во многие страны. Из Нидерландов газ поступает по газопроводам в Бельгию, ФРГ и Францию. В Алжире, Ливии, а также на Аляске строятся заводы сжижения природного газа для транспорта его в газовозах ряду стран, где нет или не хватает ресурсов газа (в Японию, Великобританию и др.).

Лит.: Энергетические ресурсы СССР. Топливно-энергетические ресурсы, М., 1968; Боксерман Ю. И., Пути развития новой техники в газовой промышленности СССР, М., 1964; Арянин А. К., Арянин А. Н., Промышленность природного газа капиталистических и развивающихся стран, М., 1969.

Ю. И. Боксерман.

"ГАЗОВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ", ежемесячный производственно-технич. журнал, орган Мин-ва газовой пром-сти СССР и Научно-технич. общества нефтяной и газовой пром-сти. Издаётся в Москве. Основан в 1956. Освещает вопросы разведки, разработки и пром. эксплуатации газовых месторождений, транспорта и хранения газа, газоснабжения городов, использования газа в пром-сти, процессов переработки газа. Тираж (1971) 8 тыс. экз.

ГАЗОВАЯ РЕЗКА, то же, что кислородная резка.

ГАЗОВАЯ СВАРКА, процесс сварки с местным расплавлением металла пламенем горючих газов сварочной горелки. Для повышения темп-ры пламени применяют смесь горючего газа с технически чистым кислородом. Кислород обычно находится в стальных баллонах под давлением 15 Мн/м2 (150 кгс/см2). В качестве горючего газа применяется преим. ацетилен, т. к. ацетилено-кислородное пламя даёт наиболее высокую темп-ру. 3100-3200 "С. Водородно-кисдородная, бензино-кислородная и др. виды Г. с. имеют незначительное применение.

Ацетилен производят на месте работ разложением карбида кальция водой в генераторах ацетиленовых или доставляют в стальных баллонах растворённым в ацетоне. Кислород и ацетилен по шлангам подводятся к сварочной горелке, смешиваются в ней и сгорают на выходе из мундштука горелки, образуя сварочное пламя, к-рое одновременно оплавляет кромки соединяемых деталей и пруток присадочного металла, создавая сварной шов. Г. с. применяется для стали, чугуна, меди, алюминия, всевозможных сплавов, при толщине свариваемых деталей от 0,1 до 6 мм, реже до 40-50 мм, т. к. в этих случаях можно использовать более дешёвые и удобные способы сварки.

Широко распространена также наплавка всевозможных деталей. Г. с. мало механизирована и выполняется обычно вручную. Г. с. даёт удовлетворительное качество шва, однако при этом способе сварки нередки случаи коробления свариваемых деталей вследствие нагрева большого объёма металла. Преимущества Г. с.: портативность и невысокая стоимость аппаратуры. К недостаткам Г. с. относятся: высокая стоимость работ и взрывоопасность. Поэтому Г. с. заменяется дуговой электросваркой.

К. К. Хренов.

ГАЗОВАЯ СЕТЬ, система трубопроводов (газопроводов), служащая для транспортировки горючих газов и распределения их между потребителями; осн. элемент системы газоснабжения населённого пункта.

Городская Г. с. состоит из газопроводов различного назначения; узлов редуцирования газов - гор. распределит, пунктов (ГРП), гор. распределит, станций (ГРС), индивидуальных регуляторов давления, обеспечивающих постоянство давления у приборов; газохранилищ (газгольдеров), компенсирующих неравномерность суточного потребления газа (гл. обр. для коммунально-бытовых целей). Г. с. оборудуется приборами измерения давления, устройствами связи, сигнализации, автоматики и запорной арматурой (клапанами, кранами, задвижками, водяными затворами и др.) для отключения отд. участков сети или зданий при авариях, ремонтных работах и т. д.

В зависимости от назначения различают Г. с.: распределится ь-н ы е, предназначенные для подачи газа от ГРС, ГРП и хранилищ газа к местам потребления, и вводы в здания и сооружения, по к-рым газ поступает непосредственно к потребителям. Внутри зданий (сооружений) газ распределяется по внутридомовым газопроводам. Газ по гор. Г. с. подаётся под определённым избыточным давлением, в зависимости от к-рого различают: Г. с. низкого давления - до 0,05 кгс/см2 (5 кн/м2); среднего- от 0,05 до 3 кгс/см2 (5-300 кн/м2); высокого - от 3 до 6 кгс/см2 (300-600 кн/м2) и высокого - от 6 до 12 кгс/см2 (600- 1200 кн/м2). К Г. с. низкого давления присоединяются жилые и общественные здания, а также мелкие коммунально-бытовые предприятия; сети среднего и высокого (до б кгс/см2) давления служат для питания распределит, газопроводов низкого и среднего давления через общегородские распределит, пункты, а также газопроводов пром. и крупных коммунально-бытовых предприятий через местные распределит, пункты и газорегуля-торные установки; сети высокого (до 12 кгс/см2) давления предназнач. для по-цачи газа к хранилищам и крупным пром. предприятиям.

Для распределения газа применяются системы: одноступенчатые, подающие потребителям газ одного давления (для небольших населённых пунктов); двухступенчатые, подающие газ двух давлений - среднего и низкого, или высокого до 6 кгс/см2 и низкого (в средних городах); трёхступенчатые, подающие газ трёх давлений- высокого до 6 кгс/см2, среднего и низкого (в больших городах); многоступенчатые, подающие газ четырёх давлений - высокого до 12 кгс/см2, высокого до 6 кгс/см2, среднего и низкого (в крупнейших городах). Для трубопроводов Г. с. применяются цельнотянутые и шовные трубы, изготовляемые из малоуглеродистых и низколегированных сталей.

Г. с. населённых мест обычно устраиваются в виде системы замкнутых колец или контуров, что обеспечивает бесперебойность газоснабжения при отключении отд. участков газопровода. Все гор. Г. с., как правило, укладываются в грунт. На территориях пром. и коммунально-бытовых предприятий применяется преим. наземная прокладка газовых сетей. Подземные стальные Г. с., как и магистральные газопроводы, защищаются от почвенной коррозии и блуждающих токов противокоррозионной изоляцией; применяются также электрич. методы защиты (катодная, дренажная, протек-торная и др.). Диаметры газопроводов определяются гидравлич. расчётом с учётом всех потребителей в часы макс, расхода газа. Глубина заложения гор. Г. с., прокладываемых в земле, зависит от уровня промерзания почвы и степени осушки транспортируемого газа. По действующим правилам газопроводы влажного газа должны укладываться ниже средней глубины промерзания грунта, а осушенного газа могут размещаться в зоне мёрзлого грунта на расстоянии не менее 0,8 м от верха трубы до поверхности земли (в связи с необходимостью предохранения газопровода от разрушения транспортной нагрузкой). Внутридомовые Г. с. прокладываются из стальных труб, соединяемых на сварке или резьбе, они состоят из стояков, транспортирующих газ в вертикальном направлении обычно по всей высоте здания, и внутри-квартирных газопроводов, подающих газ от стояков к отд. газовым приборам. Газовые стояки, как правило, прокладываются в лестничных клетках, коридорах и кухнях; не допускается прокладка стояков в жилых комнатах и санузлах. В местах установки газовых приборов и арматуры применяют фланцевые и резьбовые соединения.

Лит.: Строительные нормы и правила, ч. 2, раздел Г, гл. 13. Газоснабжение, наружные сети и сооружения, М., 1963; Гордюхин А. И., Городские газовые сети, 2 изд., М., 1962; Справочник по транспорту горючих газов, М., 1962.

П. Б. Майзельс.

ГАЗОВАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ межпланетного вещества, см. Межпланетная среда.

ГАЗОВАЯ СЪЁМКА, 1) метод поисков нефтяных и газовых месторождений, основанный на определении газообразных углеводородов, мигрирующих из нефтегазовых залежей через покрывающие их породы до поверхности земли. Количества этих углеводородов, достигающие поверхностных отложений, невелики, но они являются прямыми признаками наличия нефтяных и газовых залежей на глубине. Проведение Г. с. заключается в отборе проб газа (подпочвенного воздуха) или породы с последующим извлечением из неё газа с глубин 2-3 м или более (10-50 м и глубже). Точки отбора проб располагаются на исследуемой площади по профилям на расстояниях в неск. сотен м друг от друга. Полученные пробы газа анализируются на приборах, позволяющих определять метан, этан, пропан и др. углеводороды с чувствительностью до 10-5-10-6 %. По результатам анализов выявляют "газовые аномалии", т. е. повышенные и закономерно расположенные концентрации углеводородов. Газовая аномалия на исследуемой площади является признаком возможного наличия в толще пород нефтяного или газового месторождения. Метод Г. с. был разработан в СССР В. А. Соколовым (1932).

Лит.. Соколов В. А., Григорьев Г. Г., Методика и результаты газовых геохимических нефтегазопоисковых работ, М., 1962; Соколов В. А., Геохимия газов земной коры и атмосферы, М., 1966; его ж е, Геохимия природных газов, М., 1971.

2) Метод определения интенсивности выделения метана в горные выработки шахты (см. Газовый баланс). Г. с. производится отбором и последующим анализом проб воздуха для установления концентрации метана и замера количества проходящего по выработке воздуха. Различают продольную и поперечную Г. с. При продольной Г. с. определяется изменение концентрации и дебита газа по длине выработки, при поперечной - концентрация газа по её поперечному сечению. Повторные Г. с. позволяют измерять интенсивность газовыделения во времени.

ГАЗОВАЯ ТОПКА, топка котла или пром. печи, оборудованная газовыми горелками, предназначенными для сжигания газообразного топлива. Преимущество Г. т.- простота обслуживания, отсутствие шлака. Топки котлов большой мощности часто рассчитывают на сжигание двух видов топлива: газ - мазут или уголь - газ, для чего применяются комбинированные газо-мазутные и пылегазовые горелки. Осн. газообразным топливом для котлов является природный газ; в печах используются также доменные, генераторные и др. газы (см. Камерная топка).

ГАЗОВАЯ ТУРБИНА, тепловой двигатель непрерывного действия, в лопаточном аппарате к-рого энергия сжатого и нагретого газа преобразуется в механич. работу на валу. Нагревание сжатого газа может осуществляться в камере сгорания, ядерном реакторе и др. Первые Г. т. появились в конце 19 в. как часть газотурбинного двигателя и по конструктивному выполнению были близки к паровой турбине. Г. т. представляет собой ряд последовательно расположенных неподвижных лопаточных венцов соплового аппарата и вращающихся венцов рабочего колеса, образующих её проточную часть. Сопловой аппарат в сочетании с рабочим колесом составляет ступень турбины. Ступень состоит из статора, в к-рый входят неподвижные детали (корпус, сопловые лопатки, бандажные кольца), и ротора, представляющего собой совокупность вращающихся частей (рабочие лопатки, диски, вал).

Г. т. классифицируют по направлению газового потока, количеству ступеней, способу использования теплоперепада и способу подвода газа к рабочему колесу. По направлению газового потока различают Г. т. осевые (наиболее распространены) ирадиальные, а также диагональные и тангенциальные. В осевых газовых турбинах (рис.) поток в меридиональном сечении движется в основном вдоль оси турбины, в радиальных турбинах - перРабочая часть двухступенчатой осевой газовой турбины: 1 - сопловая лопатка 1-й ступени; 2 - рабочее колесо 1-й ступени; 3 - сопловая лопатка 2-й ступени; 4 - рабочее колесо 2-й ступени.

пендикулярно оси. Радиальные турбины могут быть центростремительными и центробежными. В диагональной турбине газ течёт под нек-рым углом к оси вращения турбины. Рабочее колесо тангенциальной турбины не имеет лопаток, такие турбины применяются при очень малом расходе газа, напр, в приборах. Г. т. бывают одноступенчатые и многоступенчатые. Число ступеней определяется назначением турбины, её конструктивной схемой, мощностью, развиваемой одной ступенью, а также срабатываемым перепадом давления. По способу использования располагаемого теплоперепада различают турбины со ступенями скорости, в рабочем колесе к-рых происходит только поворот потока, без изменения давления (активные турбины), и турбины со ступенями давления, в к-рых давление уменьшается как в сопловых аппаратах, так и на рабочих лопатках (реактивные турбины). Газ может подводиться к рабочему колесу по части окружности соплового аппарата (парциальные Г. т.) или по полной его окружности.

Процесс преобразования энергии в многоступенчатой турбине состоит из ряда последовательных процессов в отдельных ступенях. Сжатый и подогретый газ с начальной скоростью поступает в межлопаточные каналы соплового аппарата, где в процессе расширения происходит преобразование части располагаемого тепло-перепада в кинетич. энергию вытекающей струи. Дальнейшее расширение газа и преобразование теплоперепада в полезную работу происходит в межлопаточных каналах рабочего колеса. Поток газа, действуя на рабочие лопатки, создаёт крутящий момент на валу турбины. При этом абсолютная скорость газа уменьшается. Чем меньше эта скорость, тем большая часть располагаемой энергии газа преобразуется в механич. работу на валу турбины. Рабочие лопатки воспринимают усилия, возникающие как вследствие изменения направления скорости газа, обтекающего их (активное действие потока), так и в результате ускорения потока газа при его относительном движении в межлопаточных каналах (реактивное действие потока).

Совершенство Г. т. характеризуется эффективным кпд, представляющим собой отношение работы, снимаемой с вала, к располагаемой энергии газа перед турбиной. Эффективный кпд совр. многоступенчатых турбин достигает 0,92- 0,94.

Большой вклад в развитие Г. т. внесли сов. учёные Б. С. Стечкин, Н. Р. Брилинг, В. В. Уваров, Г. С. Жирицкий, К. В. Холщевиков, И. И. Кириллов и др. Значит, успехов в создании Г. т. для стационарных и передвижных газотурбинных установок достигли зарубежные фирмы (швейц. "Броун-Бовери", в к-рой работал известный словацкий учёный А. Стодола, и "3ульцер", амер. "Дженерал электрик" и др.).

Дальнейшее развитие Г. т. зависит от возможности повышения темп-ры газа перед турбиной, что связано с созданием жаропрочных материалов и надёжных систем охлаждения лопаток, совершенствования проточной части и др.

Применение Г. т. и лит. см. в статьях Газотурбинный двигатель, Авиационная газовая турбина, Газотурбинная электростанция.

В. С. Бекнев.

ГАЗОВОЕ ОСВЕЩЕНИЕ, см. в ст. Освещение.

ГАЗОВОЕ ОТОПЛЕНИЕ, вид отопления, при к-ром в качестве топлива используются горючие газы, а отопит, приборы, приспособленные для сжигания газа, устанавливаются непосредственно в обогреваемых помещениях. В систему Г. о. входят также газопроводы, подводящие газ к отопительным приборам, запорно-регулирующая арматура и автоматически действующие приборы безопасности пользования газом (см. Газоснабжение).

Отопит, приборы Г. о. бывают различных конструкций. Для помещений большого объёма часто применяют инфракрасные газовые излучатели, располагаемые обычно под потолком, в к-рых пространство, где происходит горение, открыто в помещение. Инфракрасный газовый излучатель представляет собой кожух в виде повёрнутого к полу рефлектора, в нижней части к-рого помещена насадка из плоских керамич. плиток, имеющих большое количество мелких (диаметром до 1,5 мм) отверстий. Горючая смесь (газ с воздухом) подаётся в пространство между кожухом и насадкой, откуда выходит ровным потоком через отверстия, и поджигается запальной свечой. Керамич. плитки разогреваются до темп-ры 700-900 °С, после чего дальнейшее горение газа идёт на раскалённой поверхности насадки, к-рая и является элементом, излучающим поток тепла в отапливаемую зону помещения. При поверхностном (беспламенном) горении происходит более полное сжигание газа, благодаря чему окись углерода в продуктах сгорания почти полностью отсутствует. Продукты сгорания удаляются из помещения вместе с воздухом вентиляц. устройствами.

Лучшими в гигиенич. отношении являются газовые отопительные приборы с отводом продуктов сгорания в атмосферу, напр, камины, а также приборы с изолированными от помещения газоходом и топливником, к к-рому необходимый для горения воздух подводится снаружи. Эти приборы устанавливаются обычно у наружных стен под окнами. Они состоят из корпуса-нагревателя с топливником, где сжигается газ, и надеваемого на него защитного кожуха, имеющего отверстия для прохода подогретого воздуха в помещение. Корпус-нагреватель сообщается с наружным воздухом двумя проходящими через стену каналами: по одному к топливнику подводится наружный воздух, а по другому - отводятся наружу прошедшие через корпус-нагреватель и отдавшие тепло продукты сгорания.

Г. о. в СССР применяется гл. обр. в нек-рых производственных, а также в обществ, зданиях с временным пребыванием людей. Вместе с тем газ широко применяется для отопления как топливо в котлах (реже - воздухоподогревателях) систем водяного, парового и возд. отопления. Целесообразность широкого использования газа для отопления пром. и коммунально-бытовых предприятий, а также в котельных централизованного теплоснабжения, особенно в крупных городах, в значит, мере определяется тем, что продукты его сгорания почти не загрязняют возд. бассейна города, подача газа к потребителям происходит по трубопроводам, не загружается транспорт. Внедрение автоматики и дистанционного управления при сжигании газа создаёт благоприятные условия для безопасности его применения. Котельные, работающие на газовом топливе, могут располагаться в верхнем этаже отапливаемого здания. Газ может использоваться также в комбинированных установках, к-рые обеспечивают зимой отопление зданий, а летом- их охлаждение.

Лит.: Отопление и вентиляция, 3 изд., ч. 1, М., 1964. И. Ф. Ливчак.

ГАЗОВОЕ ХРАНИЛИЩЕ, природный или искусств, резервуар для хранения газа. Различают Г. х. наземные (см. Газгольдер) и подземные. Осн. пром. значение имеют подземные Г. х., способные вмещать сотни млн. м3 (иногда млрд. м3) газа. Они менее опасны и во много раз экономически эффективнее, чем наземные. Удельный расход металла на их сооружение в 20-25 раз меньше. В отличие от газгольдеров, предназначенных для сглаживания суточной неравномерности потребления газа, подземные Г. х. обеспечивают сглаживание сезонной неравномерности. В зиму 1968-69 из подземных Г. х. в Москву в сутки подавалось до 20 млн. м3 природного газа, а из газгольдеров - только 1 млн. м3. Летом, когда резко уменьшается расход газа, особенно за счёт отопления, его накапливают в Г. х., а зимой, когда потребность в газе резко возрастает, газ из хранилищ отбирают (рис.). Кроме того, подземные Г. х. служат аварийным резервом топлива и хим. сырья.

Газотранспортная система, рассчитанная на макс, потребность в газе, на протяжении года будет не загружена, если же исходить из минимальной подачи, то город в отдельные месяцы не будет полностью обеспечен газом. Поэтому газотранспортную систему сооружают исходя из средней её производительности, а вблизи крупных потребителей газа создают Г. х. Сезонную неравномерность потребления газа частично выравнивают с помощью т. н. буферных потребителей, к-рые летом переводятся на газ, а зимой используют др. вид топлива (обычно мазут или уголь).

График газопотребления промышленного города по месяцам.

Подземные Г. х. сооружаются двух типов: в пористых породах и в полостях горных пород. К первому типу относятся хранилища в истощённых нефтяных и газовых месторождениях, а также в водоносных пластах. В них природный газ обычно хранится в газообразном состоянии. Ко второму типу относятся хранилища, созданные в заброшенных шахтах, старых туннелях, в пещерах, а также в спец. горных выработках, к-рые сооружаются в плотных горных породах (известняках, гранитах, глинах, каменной соли и др.). В полостях горных пород газы хранятся преим. в сжиженном состоянии при темп-ре окружающей среды и при давлении порядка 0,8-1,0 Мн/м2 (8-10кгс/см2) и более. Обычно это пропан, бутан и их смеси. С нач. 60-х гг. применяется в пром. масштабах подземное и наземное хранение природного газа в жидком состоянии при атмосферном давлении и низкой темп-ре (т. н. изотермические хранилища).

Наиболее дёшевы и удобны Г. х., созданные в истощённых нефтяных и газовых залежах. Приспособление этих ёмкостей под хранилища сводится к установке дополнит, оборудования, ремонту скважин, прокладке необходимых коммуникаций. В тех районах, где нужны резервы газа, а истощённые нефтяные и газовые залежи отсутствуют, Г. х. устраивают в водоносных пластах. Г. х. в водоносном пласте представляет собой искусственно созданную газовую залежь, к-рая эксплуатируется циклически. Для устройства такой залежи необходимо, чтобы водоносный пласт был достаточно порист, проницаем, имел бы ловушку для газа и допускал оттеснение воды из ловушки на периферию пласта. Обычно ловушка - это куполовидное поднятие пласта, перекрытое непроницаемыми породами, чаще всего глинами. Газ, закачанный в ловушку, оттесняет из неё воду и размещается над водой. Плотные отложения, образуя кровлю над пластом-коллектором, не позволяют газу просочиться вверх. Пластовая вода удерживает газ от ухода его в стороны и вниз. При создании Г. х. в водоносном пласте осн. трудность состоит в том, чтобы выяснить, действительно ли разведываемая часть пласта представляет собой ловушку для газа. Кроме того, необходимо в условиях обычно значит, неоднородности пласта наиболее полно вытеснить из него воду, не допуская при этом ухода газа за пределы ловушки. Создание Г. х. в водоносном пласте продолжается в среднем 3- 8 лет и обходится в неск. млн. руб. Срок окупаемости капитальных затрат составляет 2-3 года. Г. х. в водоносных пластах устраивают обычно на глуб. от 200- 300 до 1000-1200 м.

В СССР на основе теоретич. работ И. А. Парного разработано и впервые в мире осуществлено в пром. масштабах вблизи Ленинграда (Гатчинское подземное Г. х.) хранение газа в горизонтальных и пологопадающих водоносных пластах (1963). Этот метод основан на том, что газовый объём, находящийся в водонасыщенной пористой среде (при достаточно больших его размерах), расплывается в горизонтальном пласте очень медленно и утечки не имеют существенного значения. Хранение газа без ловушек представляет большой практич. интерес, поскольку во многих газопотребля-ющих районах отсутствуют благоприятные условия для создания водоносных газохранилищ обычного типа.

Из Г. х. в полостях горных пород наибольшее значение имеют хранилища, сооружённые в отложениях каменной соли. Создание такой ёмкости в 10-20 раз дешевле, чем в др. горных породах. Ёмкость в каменной соли создаётся обычно путём выщелачивания её водой через скважины, к-рые используются затем при эксплуатации хранилища. Объём одной каверны достигает 100-150 тыс. м3. Размыв такой каверны продолжается 3-4 года. Хранилище в соли сооружают на глуб. от 80-100 до 1000 м и более. Для хранения природного газа целесообразны глубокие хранилища, т. к. в них можно поддерживать более высокие давления и, следовательно, содержать в заданном объёме больше газа.

Особое место занимают изотермич. подземные Г. х. (напр., для сжиженного метана), к-рые представляют собой котлован с замороженными стенками. Верхняя часть резервуара укреплена бетонным кольцом, на к-рое опирается стальная крыша с теплоизоляц. материалом. Для сооружения изотермич. хранилища по его периметру бурится кольцевая батарея скважин, с помощью к-рых грунт вокруг будущего хранилища на период строительства замораживается. После сооружения ёмкости и заполнения её сжиженным метаном надобность в морозильных скважинах отпадает. Сжиженный метан хранится при атм. давлении и темп-ре -161, -162 °С. Толщина замороженных грунтовых стенок резервуара медленно растёт и достигает 10-15 м. Потери тепла со временем уменьшаются. Низкая темп-pa в хранилище поддерживается за счёт испарения части метана (2-4% в месяц). Пары собираются, сжижаются и возвращаются в хранилище. Отбор метана производится погружными центробежными насосами и последующей регазификацией жидкости на спец. установках. Изотермич. Г. х. создают в различных условиях, в т. ч. и в слабоустойчивых грунтах. Геометрич. ёмкость их достигает 80 тыс. м3. Изотермическое хранение метана обычно значительно дороже, чем хранение его в газообразном состоянии в водоносных пластах. Для хранения углеводородов в жидком состоянии применяются и наземные ёмкости-стальные резервуары с двойными стенками, между к-рыми помещён теплоизоляц. материал. Наземные изотермич. Г. х. относительно дороги и металлоёмки, поэтому они распространены мало.

Историч. справка. Первое подземное Г. х. сооружено в Канаде (1915) в истощённой залежи. Наибольшее развитие подземное хранение газа получило в США, где в 1968 г. насчитывалось 330 Г. х., общая ёмкость к-рых составляла 124 млрд. м3. Подземные Г. х. имеются также в ГДР, Польше, Чехословакии, ФРГ, Франции и др. странах. В СССР первым было сооружено Башкатовское Г. х. в Куйбышевской обл. (1958) на базе истощённой газовой залежи. В 1959 началось заполнение газом Калужского водоносного газохранилища, и с 1963 оно эксплуатируется. Его объём -400 млн. м3. Позднее в водоносном пласте было создано одно из крупнейших в мире - Щёлковское Г. х.; в нём хранится ок. 3,0 млрд. м3 газа, макс, давление - 11 Мн/м2 (110 кгс/см2). Рабочий расход газа по этому хранилищу достигает 15 млн. м3 в сутки.

В СССР газ в пром. масштабах отбирается из 5 Г. х., созданных в истощённых залежах, и из 7- в водоносных пластах; два Г. х. сооружены в отложениях каменной соли (1969). Два крупных подземных Г. х. созданы в истощённых газовых месторождениях Саратовской обл. В них производится закачка газа из мощной системы газопроводов Средняя Азия - Центр. Начаты работы по сооружению крупнейших Г. х. на базе истощённых месторождений Зап. Украины, Башкирии и Азербайджана. Значительно расширяются Калужское, Щёлковское (РСФСР) и Олишевское (УССР) хранилища; заполняются газом Краснопарти-занское (УССР), Инчукалнское (Латв. ССР) и др. хранилища. К 1975 общую ёмкость отечеств, подземных Г. х. намечено довести до 51 млрд. м3.

Лит.: Сидоренко М. В., Подземное хранение газа, М., 1965; Xеин А. Л., Гидродинамический расчёт подземных хранилищ газа, М., 1968; Хранение газа в горизонтальных и пологозалегающих водоногчых пластах, М., 1968.

Е. В. Левыкин.

ГАЗОВОЗ, судно, перевозящее сжиженные газы (пропан, бутан, метан, аммиак и др.). Газы транспортируются в цистернах под давлением 1-1,8 Мн/м2 (10- 18 кгс/см2), сильно охлаждёнными либо при небольшом совместном охлаждении и сжатии. Грузоподъёмность совр. Г. от неск. десятков до 25-35 тыс. т, грузовместимость достигает 70 тыс. м3 и более. Цистерны Г. цилиндрические, сферические или прямоугольные, с тепловой изоляцией наружной или внутр. поверхности. Г. оборудуются системами разгрузки, отвода испаряющихся газов, подачи в цистерны инертного газа и др. Предусмотрены дистанц. контроль состояния груза (уровня, темп-ры, давления) и противопожарные средства.

ГАЗОВЫДЕЛЕНИЕ в горные выработки, выделение метана или др. природного газа из толщи полезного ископаемого и вмещающих пород в подземные горные выработки. Различают Г.: обыкновенное (происходит медленно, но непрерывно из трещин и пор в угле и породе по всей свободной поверхности; оно увеличивается при отделении угля от массива); суфлярное (местное выделение газа из трещин, газовый фонтан, действующий иногда продолжит, время); внезапное (местное бурное выделение больших количеств газа за небольшой промежуток времени, сопровождающееся разрушением поверхности забоя). Борьба с Г. успешно ведётся с помощью дегазации полезных ископаемых и вмещающих пород. См. также Газовый баланс.

ГАЗОВЫЕ КОНГРЕССЫ международные, проводятся с 1931 по инициативе Междунар. газового союза (МГС), основанного в 1930. К 1970 проведено одиннадцать Г. к., в пяти из к-рых принимали участие сов. специалисты (табл.). Местом проведения очередного Г. к. является страна, представитель к-рой избирается на 3-летний срок президентом МГС. Программа Г. к. разрабатывается оргкомитетом страны-организатора совместно с Советом МГС. На обсуждение конгресса представляются отчётные доклады комитетов МГС, а также индивидуальные доклады специалистов и учёных нац. газовых ассоциаций по вопросам добычи и производства газа, состояния науки и техники газового дела и др.

К 11-му Г. к., проходившему в Москве в июне 1970, впервые в междунар. практике была приурочена специализиров. Междунар. выставка газового оборудования, аппаратуры и приборов "Интергаз-70".

Международные газовые конгрессы с участием СССР

Конгресс

Место проведения

Год

Число стран-участниц

Число участников

Число докладов

7-й

Рим (Италия)

1958

18

750

46

8-й

Стокгольм (Швеция)

1961

22

980

48

9-й

Гаага (Нидерланды)

1964

31

1500

56

10-й

Гамбург (ФРГ)

1967

30

2250

77

11-й

Москва (СССР)

1970

47

3500

173

12-й Г. к. принято решение провести в 1973 в Канне (Франция), 13-й - в 1976 в Лондоне (Великобритания).

А. И. Сорокин.

ГАЗОВЫЕ ПРИБОРЫ, устройства, применяемые в жилых и обществ, зданиях для приготовления пищи, подогрева воды, отопления помещений и для создания искусств, холода. В качестве энергии в Г. п. используют тепло, выделяющееся при сгорании газа. Г. п., как правило, состоит из газовой горелки с подводящим газопроводом, теплообменного устройства и устройства для удаления продуктов сгорания. Газовые холодильники, кроме этих элементов, имеют холодильный аппарат и камеру. Г. п. разделяют на: бытовые - газовые кухонные плиты, водонагреватели и холодильники домашние; отопительные (см. Газовое отопление) и приборы предприятий обществ, питания - ресторанные плиты, духовые шкафы, пищеварочные котлы и кипятильники. Г. п. чаще всего имеют газовые горелки атм. типа. Газ под давлением до 500 мм вод. ст. выходит из сопла и эжек-тирует из атмосферы от 40 до 60% воздуха, необходимого для горения. Часть газа, обеспеченная "первичным" воздухом, сгорает во внутр. конусе пламени, образующемся на горелке. Он чётко очерчен и имеет зеленовато-голубой цвет. Остальная часть газа сгорает в наружном конусе, имеющем размытые контуры и бледно-голубой цвет. "Вторичный" воздух поступает к нему непосредственно из окружающей среды. Пламя горелки не должно иметь жёлтых кончиков, а внутр. конус не должен касаться поверхностей нагрева. В противном случае в продуктах сгорания может недопустимо увеличиться концентрация окиси углерода. Для устранения жёлтых кончиков с помощью регулировочного воздушного шибера увеличивают количество первичного воздуха.

Производительность горелок бытовых Г. п. изменяется от 0,02 до 5 м3/час (в расчёте на природный газ). На газопроводе перед Г. п. устанавливают отключающий пробочный кран. Г. п. оснащают автоматически действующими устройствами, прекращающими поступление газа при нарушениях работы Г. п. и регулирующими производительность горелок в зависимости от технологич. требований. Газовые горелки располагают открыто или в топочных камерах. При открытом расположении продукты сгорания поступают в помещение; при наличии топочных камер продукты сгорания отводятся в дымоходы.

Лит.: Стаскевич Н. Л., Справочное руководство по газоснабжению, Л., 1960; Газовое оборудование, приборы и арматура. (Справочное руководство), под ред. Н. И. Рябцева, М., 1963; Ионик А. А., Газоснабжение, М., 1965.

А. А. Ионин.

ГАЗОВЫЕ ТУМАННОСТИ в астрономии, см. Туманности галактические.

ГАЗОВЫЙ АНАЛИЗ, анализ смесей газов с целью установления их качеств, и количеств, состава. Различают химич., физико-химич. и физич. методы Г. а. Химич. методы основаны на поглощении компонентов газовой смеси различными реагентами. Так, углекислый газ поглощают раствором щёлочи, кислород - щелочным раствором пирогаллола, ненасыщенные углеводороды - бромной водой. О количестве газа судят по уменьшению его объёма. Достоинство химич. методов Г. а.- простота конструкции приборов (газоанализаторов) и выполнения анализа. В физико-химич. методах Г. а. компоненты газовой смеси поглощают раствором соответствующего реагента и измеряют электрич. проводимость (см. Электрохимические методы анализа), оптич. плотность (см. Колориметрия) или др. физико-химич. характеристику раствора. Для определения состава смесей углеводородов широко применяют метод хроматографич. адсорбционного анализа (см. Хроматография). Физич. методы Г. а. основаны на измерении плотности, вязкости, темп-ры кипения, теплопроводности, поглощения и испускания света (см. Спектральный анализ), масс-спектров (см. Масс-спектроскопия) и др. физич. свойств газовой смеси, зависящих от её состава.

Существенные преимущества физико-химич. и физич. методов Г. а. перед химическими - быстрота выполнения, возможность автоматизации анализа - обусловили их широкое распространение в различных отраслях пром-сти. Г. а. применяют для установления состава природных и пром. газов, контроля технология, процессов в металлургич., хи-мич., нефтяной и газовой пром-сти, определения токсичных, легко воспламеняющихся или взрывоопасных газов в воздухе производств, помещений. О приборах для Г. а. см. Газоанализаторы; см. также лит. при этой статье.

В. В. Краснощекое.

ГАЗОВЫЙ БАЛАНС, количество выделяющегося в шахте газа и распределение газовыделения по источникам или по системе горных выработок. Различают Г. б. отд. выработки, выемочного участка и шахты или рудника в целом. Знание Г. б. является осн. предпосылкой для выбора методов управления газовыделением, системы вентиляции шахты и системы разработки полезного ископаемого. Один из методов установления Г. б.- газовая съёмка. Г. б. шахты определяется в основном природными условиями и горнотех-нич. показателями разработки. Г. б. шахты по источникам метана слагается из газовыделений: разрабатываемого угольного пласта (пластов); смежных газоносных угольных пластов; вмещающих пород. По структуре Г. б. метано-обильные шахты могут быть разделены на 2 группы: к 1-й относят шахты, разрабатывающие одиночный пласт, ко 2-й - свиту пластов. Для 1-й группы при выемке пласта с незначит. потерями характерно выделение в призабойном пространстве св. 75%, а в выработанном - менее 25% общего дебита метана на выемочном участке. Отличительная особенность 2-й группы - выделение в призабойном пространстве 50-60% и менее, а в выработанном 40-50% и более общего дебита метана в пределах выемочного поля.

ГАЗОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, двигатель внутр. сгорания, работающий на газообразном топливе: природном и нефтяном (попутном) газах, а также сжиженном газе (пропано-бутановая смесь), доменных, генераторных и др. газах. Преимущества Г. д. перед жидкотопливны-ми: значительно меньший износ осн. деталей благодаря более совершенному смесеобразованию и сгоранию; отсутствие в выхлопных газах вредных примесей; возможность применения более высокой степени сжатия, чем в двигателях, работающих на бензине. Эффективный кпд совр. стационарных Г. д. достигает 42%. Наиболее распространены Г. д., работающие по циклу дизеля (см. Газодизель). Г. д. мощностью до 12 тыс. квт (16 тыс. л. с.) используются в качестве энер-гетич. источника в различных отраслях народного хозяйства, особенно в газовой и нефтяной промышленности в качестве привода газоперекачивающих установок.

Г. д., работающие на сжиженном газе (газожидкостные двигате-л и), применяют в тех случаях, когда важно обеспечить безвредность и бездымность выхлопных газов, напр, при работе автомобилей, автопогрузчиков и тягачей в складских и подземных помещениях, для гор. автобусов и т. п.

Лит.: Генкин К. И., Газовые двигатели, М., 1962; Коллеров Л. К., Газовые двигатели поршневого типа, 2 изд., Л., 1968.

К. И. Генкин.

ГАЗОВЫЙ КАРОТАЖ, метод выявления нефтяных и газовых залежей путём систематического определения газообразных и лёгких жидких углеводородов в буровом растворе, реже в керне.

При пробуривании скважин через неф-тегазоносный пласт углеводороды попадают в буровой раствор, к-рый и выносит их на поверхность. Производится эпизодич. или непрерывная дегазация бурового раствора, а полученный газ анализируется. Результаты анализов наносятся на диаграммы, показывающие изменения состава и содержания углеводородов по разрезу скважины. По этим диаграммам определяется глубина нахождения нефтеносного или газоносного пласта.

Для проведения работ применяются газокаротажные станции - автомашины, в к-рых располагаются различные приборы, позволяющие следить за глубиной забоя скважины, скоростью её проходки и циркуляцией бурового раствора, анализировать газ, поступающий из дегазатора, определять присутствие нефти в буровом растворе и др. Результаты анализов газа автоматически регистрируются с помощью самописца. Учитывая скорость проходки скважины и её глубину, вносятся поправки, позволяющие более точно определить местоположение залежей нефти и газа по разрезу скважины.

Г. к. проводится также и при остановке бурения скважины. Буровой раствор стоит нек-рое время в скважине и обогащается углеводородами на тех участках раствора, к-рые находятся против нефтеносных и газоносных пластов. Затем начинается обычная циркуляция бурового раствора (как при бурении скважины) и проводится Г. к., позволяющий определить интервалы раствора, обогащённые углеводородами. Вводя поправки, учитывающие глубину скважины и скорость циркуляции бурового раствора, определяют местоположение нефтяных и газовых залежей по разрезу скважины.

Проводится также Г. к. по кернам, к-рые подвергаются дегазации, а извлечённый газ анализируется. Результаты анализов позволяют делать выводы о местоположении нефтегазоносных пластов. Метод Г. к. используется также для изучения газоносности угольных пластов. В перспективе предусматривается совместное применение Г. к. с электрокаротажем.

Г. к. впервые был разработан в СССР (1933).

Лит.: Соколов В. А., Юровский Ю. М., Теория и практика газового каротажа, М., 1961; Юровский Ю. М., Разрешающие способности газового каротажа, М., 1964.

Ю. М. Юровский.

ГАЗОВЫЙ КОНДЕНСАТОР, конденсатор с газообразным диэлектриком; к Г. к. относятся газонаполненные, воздушные и вакуумные конденсаторы. Применяются в электрич. цепях, приборах и устройствах с напряжением от долей в до сотен к в, при частотах до сотен Мгц (см. Конденсатор электрический).

ГАЗОВЫЙ ЛАЗЕР, лазер с газообразной активной средой. Трубка с активным газом помещается в оптический резонатор, состоящий в простейшем случае из двух параллельных зеркал. Одно из них является полупрозрачным.

Испущенная в к.-л. месте трубки световая волна при распространении её через газ усиливается за счёт актов вынужденного испускания, порождающих лавину фотонов. Дойдя до полупрозрачного зеркала, волна частично проходит через него. Эта часть световой энергии излучается Г. л. вовне. Другая же часть отражается от зеркала и даёт начало новой лавине фотонов. Все фотоны идентичны по частоте, фазе и направлений распространения. Благодаря этому излучение лазера может обладать чрезвычайно большой монохроматичностью, мощностью и резкой направленностью (см. Лазер, Квантовая электроника).

Первый Г. л. был создан в США в 1960 А. Джаваном. Существующие Г. л. работают в очень широком диапазоне длин волн - от ультрафиолетового излучения до далёкого инфракрасного излучения-как в импульсном, так и в непрерывном режиме. В табл. приведены нек-рые данные о наиболее распространённых Г. л. непрерывного действия.

Лазер

Длина волны, мкм

Мощность , вт

Кадмиевый

0,3250

несколько тысячных долей

Кадмиевый

0,4416

десятые доли

Аргоновый

0,4880

единицы

Аргоновый

0,5145

десятки

Криптоновый

0,5682

единицы

Гелий-неоновый

0,6328

десятые доли

Гелий-неоновый

1,1523

сотые доли

Ксеноновый

2,0261

сотые доли

Гелий -неоновый

3,3912

сотые доли

СО-лазер

5,6-5,9

сотни

СО2-лазер

9,4-10,6

дес. тысяч

Лазер на молекулах HCN

337

тысячные доли

Из Г. л., работающих только в импульсном режиме, наибольший интерес представляют лазеры ультрафиолетового диапазона на ионах Ne (0601-5.jpg = 0,2358 мкм и 0601-6.jpg= 0,3328 мкм) и на молекулах N2 (0601-7.jpg=0,3371 мкм). Азотный лазер обладает большой импульсной мощностью.

В излучении Г. л. наиболее отчётливо проявляются характерные свойства лазерного излучения - высокая направленность и монохроматичность. Существенным достоинством является их способность работать в непрерывном режиме. Применение новых методов возбуждения (см. ниже) и переход к более высоким давлениям газа могут резко увеличить мощность Г. л. С помощью Г. л. возможно дальнейшее освоение далёкого инфракрасного диапазона, диапазонов ультрафиолетового и рентгеновского излучений. Открываются новые области применения Г. л., напр, в космич. исследованиях.

Особенности газов как лазерных материалов. По сравнению с твёрдыми телами и жидкостями газы обладают существенно меньшей плотностью и более высокой однородностью. Поэтому световой луч в газе практически не искажается, не рассеивается и не испытывает потерь энергии. В таких лазерах сравнительно просто возбудить только один тип электромагнитных волн (одну моду). В результате направленность лазерного излучения резко увеличивается, достигая предела, обусловленного дифракцией света. Расходимость светового луча Г. л. в области видимого света составляет 10-5 -10-4рад, а в инфракрасной ббласти 10-4-10-3рад.

В отличие от твёрдых тел и жидкостей, составляющие газ частицы (атомы, молекулы или ионы) взаимодействуют друг с другом только при соударениях в процессе теплового движения. Это взаимодействие слабо влияет на расположение уровней энергии частиц. Поэтому энер-гетич. спектр гача соответствует уровням энергии отд. частиц. Спектральные линии, соответствующие переходам частиц с одного уровн!' энергии на другой, в газе уширены незнччительно. Узость спектральных линий в газе приводит к тому, что в линию попадает мало мод резонатора.

Т. к. газ практически не влияет на распространение излучения в резонаторе, стабильность частоты излучения Г. л. зависит гл. обр. от неподвижности зеркал и всей конструкции резонатора. Это приводит к чрезвычайно высокой стабильности частоты излучения Г. л. Частота со излучения Г. л. воспроизводится с точностью до 10~и, а относит, стабильность частоты.
0601-8.jpg

Малая плотность газов препятствует получению высокой концентрации возбуждённых частиц. Поэтому плотность генерируемой энергии у Г. л. существенно ниже, чем у твердотельных лазеров.

Создание активной газовой среды в газоразрядных лазерах. Активной средой Г. л. является совокупность возбуждённых частиц газа (атомов, молекул, ионов), обладающих инверсией населённостей. Это означает, что число частиц, "населяющих" более высокие уровни энергии, больше, чем число частиц, находящихся на более низких энергетич. уровнях. В обычных условиях теп гового равновесия имеет место обратная картина - населённость низших уровней больше, чем более высоких (см. Больцмана статистика). В случае инверсии населённостей акты вынужденного испускания фотонов с энергией 0601-9.jpgсопровождающие вынужденный переход частиц с верхнего уровня 0601-10.jpgна нижний преобладают над актами поглощения 0601-11.jpgэтих фотонов. В результате этого активный газ может генерировать электромагнитное излучение частоты 0601-12.jpg(или с длиной волны0601-13.jpg

Одна из особенностей газа (или смеси газов) - многообразие физич. процессов, приводящих к его возбуждению и созданию в нём инверсии населённостей. Возбуждение активной среды излучением газоразрядных ламп, нашедшее широкое применение в твердотельных и жидкостных лазерах, мало эффективно для получения инверсии населённостей в Г. л., т. к. газы обладают узкими линиями поглощения, а лампы излучают свет в широком интервале длин волн. В результате может быть использована только ничтожная часть мощности источника накачки (кпд мал). В подавляющем большинстве Г. л. инверсия населённостей создаётся в электрич. разряде (газоразрядные лазеры). Электроны, образующиеся в разряде, при столкновениях с частицами газа (электронный удар) возбуждают их, переводя на более высокие уровни энергии. Если время жизни частиц на верхнем уровне энергии больше, чем на нижнем, то в газе создаётся устойчивая инверсия населённостей. Возбуждение атомов и молекул элактронным ударом является наиболее разработанным методом получения инверсии населённостей в газах. Метод электронного удара применим для возбуждения Г. л. как в непрерывном, так и в импульсном режимах. Возбуждение электронным ударом удачно сочетается с др. механизмом возбуждения - передачей энергии, необходимой для возбуждения частиц одного сорта от частиц др. сорта при неупругих соударениях (резонансная передача возбуждения). Такая передача весьма эффективна при совпадении уровней энергии у частиц разного сорта (рис. 1).

0601-14.jpg

Рис. 1. Схема уровней энергии вспомогательных и рабочих частиц газоразрядного лазера.

В этих случаях создание активной среды происходит в два этапа: сначала электроны возбуждают частицы вспомогат. газа, затем эти частицы в процессе неупругих соударений с частицами рабоче-го газа передают им энергию. В результате этого населяется верхний лазерный уровень. Чтобы хорошо накапливалась энергия, верхний уровень энергии вспомогат. газа должен обладать большим собств. временем жизни. Именно по такой схеме осуществляется инверсия населённостей в гелий-неоновом лазере.

Гелий-неоновый лазер (А. Джаван, США, 1960). В гелий-неоновом лазере рабочим веществом являются нейтральные атомы неона Ne. Атомы гелия Не служат для передачи энергии возбуждения. В электрич. разряде часть атомов Ne переходит с осн. уровня0601-15.jpg на возбуждённый верхний уровень энергии 0601-16.jpgНо в чистом Ne время жизни на уровне 0601-17.jpgмало, атомы быстро "соскакивают" с него на уровни 0601-18.jpgи 0601-19.jpgчто препятствует созданию достаточно высокой инверсии населённостей для пары уровней 0601-20.jpgи 0601-21.jpgПримесь Не существенно меняет ситуацию. Первый возбуждённый уровень Не совпадает с верхним уровнем неона. Поэтому при столкновении 0601-22.jpgвозбуждённых электронным ударом атомов Не с невозбуждёнными атомами Ne (с энергией 0601-23.jpg) происходит передача возбуждения, в результате которой атомы Ne будут возбуждены, а атомы Не вернутся в основное состояние. При достаточно большом количестве атомов Не можно добиться преимуществ, заселения уровня 0601-24.jpgнеона. Этому же способствует опустошение уровня 0601-25.jpgнеона, происходящее при соударениях атомов со стенками газоразрядной трубки. Для эффективного опустошения уровня 0601-26.jpgдиаметр трубки должен быть достаточно мал. Однако малый диаметр трубки ограничивает количество Ne и, следовательно, мощность генерации. Оптимальным, с точки зрения макс, мощности генерации, является диаметр ок. 7 мм. Т. о., в результате спец. подбора количеств (парциальных давлений) Ne и Не и при правильном выборе диаметра газоразрядной трубки устанавливается стационарная инверсия населённостей уровней энергии 0601-27.jpgнеона.

Уровни неона 0601-28.jpgобладают сложной структурой, т. е. состоят из множества подуровней. В результате гелий-неоновый лазер может работать на 30 длинах волн в области видимого света и инфракрасного излучения. Зеркала оптич. резонатора имеют многослойные диэлект-рич. покрытия. Это позволяет создать необходимый коэфф. отражения для заданной длины волны и возбудить тем самым в Г. л. генерацию на требуемой частоте.

Осн. конструктивный элемент гелий-неонового лазера - газоразрядная трубка (обычно из кварца). Давление газа в разряде 1 мм рт. ст., причём количество Не обычно в 10 раз больше, чем Ne. На рис. 2 приведена конструкция гелий-неонового лазера, разработанная для применения в открытом космосе. Разрядная трубка с внутр. диаметром 1,5 мм из корундовой керамики помещена между полупрозрачным зеркалом и отражающей призмой, смонтированными на жёсткой бериллиевой трубе (цилиндре). Разряд осуществляется на постоянном токе (8 ма, 1000 в) в двух секциях (каждая длиной 127 мм) с общим центр, катодом. Холодный оксиднотанталовый катод (диаметром 48 мм и длиной 51 мм) разделён на 2 половины диэлектрич. прокладкой, обеспечивающей более однородное распределение тока по поверхности катода. Вакуумные сильфоны из нержавеющей стали, являющиеся анодами, образуют подвижное соединение каждой трубки с держателями зеркала и призмы. Кожух завершён с левого конца выходным окном. Лазер рассчитан на работу в космосе в течение 10 000 ч.

0601-29.jpg

Рис. 2. Поперечное сечение конструкции гелий-неонового лазера для космических исследований.

Мощность излучения гелий-неоновых лазеров может достигать десятых долей вт, кпд не превышает 0,01%, но высокая монохроматичность и направленность излучения, простота в обращении и надёжность конструкции обусловили их широкое применение. Красный гелий-неоновый лазер 0601-30.jpgиспользуется при юстировочных и нивелировочных работах (шахтные работы, кораблестроение, строительство больших сооружений). Гелий-неоновый лазер широко применяется в оптич. связи и локации, в голографии и в квантовых гироскопах.

Лазер на углекислом газе (К. Пател, США, ф. Легей, Н. Легей-Соммер, Франция, 1964). Молекулы, в отличие от атомов, имеют не только электронные, но и т. н. колебательные уровни энергии, обусловленные колебаниями атомов, составляющих молекулу, относительно положений равновесия (см. Молекула). Переходы между колебат. уровнями энергии соответствуют инфракрасному излучению. Лазеры, в к-рых используются эти переходы, наз. молекулярными. Из числа молекулярных лазеров особенно интересен лазер, в к-ром используются колебат. уровни молекулы СО2, между к-рыми создаётся инверсия на-селённостей (СО2-лазер).

В газоразрядных СО2 -лазерах инверсия населённостей также достигается возбуждением молекул электронным ударом и резонансной передачей возбуждения. Для передачи энергии возбуждения служат молекулы азота N2, возбуждаемые, в свою очередь, электронным ударом. Обычно в условиях тлеющего разряда ок. 90% молекул азота переходит в возбуждённое состояние, время жизни к-рого очень велико. Молекулярный азот хорошо аккумулирует энергию возбуждения и легко передаёт её молекулам ССЬ в процессе неупругих соударений. Высокая инверсия населённостей достигается при добавлении в разрядную смесь Не, к-рый, во-первых, облегчает условия возникновения разряда и, во-вторых, в силу своей высокой теплопроводности охлаждает разряд и способствует опустошению нижних лазерных уровней молекулы СО2. Эффективное возбуждение СО2-ла-зеров может быть достигнуто химич. или газодинамич. методами.

Тонкая структура колебательных уровней молекулы СО2 позволяет изменять длину волны (перестраивать лазер) скачками через 30-50 Ггц в интервале длин волн от 9,4 до 10,6 мкм.

CCh-лазеры обладают высокой мощностью (наибольшая мощность лазерного излучения в непрерывном режиме) и высоким кпд. При возбуждении молекул СО2 электронным ударом и длине газоразрядной трубы 200 м СО2-лазер излучает мощность 9 квт. Существуют компактные конструкции с выходной мощностью в 1 квт. Кроме высокой выходной мощности, СО2-лазеры обладают большим кпд, достигающим 15-20% (возможно достижение кпд 40%). СО2-ла-зеры могут принципиально эффективно работать и в импульсном режиме. Перечисленные особенности СО2-лазеров обусловливают многообразие их применения: технологич. процессы (резание, сварка), локация и связь (атмосфера прозрачна для волн с0601-31.jpg=10 мкм), фи-зич. исследования, связанные с получением и изучением высокотемпературной плазмы (высокая мощность излучения), исследование материалов и т. д.

Газоразрядные трубки СО2-лазеров имеют диаметр от 2 до 10 см, длина их может быть очень большой (рис. 3). Обычно применяются секционные (модульные) конструкции с током разряда до неск. а при напряжениях до 10 кв на секцию. Т. к. мощность СО2-лазеров непрерывного действия достигает очень высоких значений, серьёзной проблемой является изготовление достаточно долговечных зеркал хорошего оптич. качества. Применяются покрытые золотом сапфировые или металлич. зеркала. Вывод излучения зачастую производится через отверстия в зеркалах. В качестве полупрозрачных выходных зеркал применяются пластины из высокоомного германия, арсенида галлия и т. п.

В электрич. разряде СО2-лазеров имеют место нежелательные эффекты, разрушающие инверсию населённостей,- разогрев газа и диссоциация его молекул. Для их устранения газовая смесь непрерывно "прогоняется" через разрядные трубы лазеров. Так происходит обновление активной среды. Для получения больших мощностей (неск. квт) в непрерывном режиме газ прогоняют через трубку с большой скоростью и разряд происходит в сверхзвуковом потоке. Для того чтобы избежать потерь дорогостоящего Не, газовая смесь циркулирует по замкнутому контуру. Возбуждение электронным ударом производится либо в резонаторе, либо непосредственно перед поступлением смеси в резонатор. В лучших приборах практически все молекулы СО2, влетающие в резонатор, уже возбуждены и за время пролёта через резонатор отдают энергию возбуждения в виде кванта излучения.

Ионные лазеры (У. Бриджес, США, 1964). В ионных лазерах инверсия населённостей создаётся между электронными уровнями энергии ионизированных атомов инертных газов и паров металлов. Инверсия населённостей достигается выбором пары уровней, для к-рой нижний лазерный уревень обладает меньшим, а верхний - большим временами жизни. Необходимость создания большого количества ионов приводит к тому, что плотность тока газового разряда в ионных лазерах достигает десятков тысяч а/см2. Электрич. разряд осуществляется в тонких капиллярах диаметром до 5 мм. При больших плотностях тока газ увлекается током от анода к катоду. Для компенсации этого эффекта анодная и катодная области разрядной трубки соединяются дополнит, длинной трубкой малого диаметра, обеспечивающей обратное движение газа.

Ввиду высокой плотности тока для изготовления газоразрядных трубок ионных лазеров применяются металлокерамич. конструкции или трубки из берил-лиевой керамики, обладающие высокой теплопроводностью. Кпд ионных лазеров не превышает 0,01%. В области видимого света сравнительно высокой мощностью в непрерывном режиме обладают аргоновые лазеры. Аргоновый ионный лазер генерирует излучение с0601-32.jpg =0,5145 мкм (зелёный луч) мощностью до неск. десятков вт. Он применяется в технологии обработки твёрдых материалов, при физич. исследованиях, в оптич. линиях связи, при оптич. локации искусств, спутников Земли.

Ионный лазер на смеси ионов аргона и криптона обладает способностью перестраиваться по длине волны (сменой зеркал) во всём видимом диапазоне. Он излучает мощность до 0,1 вт на волнах 0,4880 мкм (синий), 0,5145 мкм (зелёный), 0,5682 мкм (жёлтый) и 0,6471 мкм (красный луч).

Весьма перспективен лазер на парах кадмия, работающий в непрерывном режиме в синей (0,4416 мкм) и ультрафиолетовой (0,3250 мкм) областях спектра и обладающий высокой монохроматичностью. Пары Cd образуются в испарителе, расположенном около анода (рис. 4). Они сильно разбавлены Не. Равномерное распределение Cd в газоразрядной трубке и подбор его концентрации достигаются увлечением паров Cd ионами Не от анода к катоду. Плотность паров Cd определяется темп-рой подогревателя. В охладителе около катода Cd конденсируется. Трубка диаметром 2,5 мм и длиной 140 см при давлении Не 4,5 мм рт. ст., темп-ре подогревателя 250 °С, токе разряда 0,12 а и напряжении 4 кв позволяет получить мощность 0,1 вт в синей и 0,004 вт в ультрафиолетовой областях спектра. Кадмиевый лазер применяется в оптич. исследованиях (см. Нелинейная оптика), океанографии, а также фотобиологии и фотохимии.

0601-33.jpg

Рис. 4. Схематическое изображение кадмиевого лазера: 1 - зеркала: 2 - окна для выхода излучения; 3 - катод (слева) и анод (справа): 4 - испаритель кадмия; 5 - конденсатор паров кадмия; 6 - газоразрядная трубка.

Газодинамические лазеры (В. К. Конюхов и А. М. Прохоров, СССР, 1966). Характерной особенностью газов является возможность создания быстрых потоков газовых масс. Если предварительно сильно нагретый газ внезапно расширяется, напр, при протекании со сверхзвуковой скоростью через сопло, то его темп-ра резко падает. При внезапном снижении темп-ры молекулярного газа колебательные уровни энергии молекул могут оказаться возбуждёнными (газодинамическое возбуждение). Существует СО2-лазер с газодинамич. возбуждением. При газодинамич. возбуждении тепловая энергия непосредственно преобразуется в энергию электромагнитного излучения. Мощность излучения газодинамич. лазеров, работающих в непрерывном режиме, достигает 100 квт.

Химические лазеры. Инверсия населённостей в нек-рых газах может быть создана в результате химич. реакций, при к-рых образуются возбуждённые атомы, радикалы или молекулы. Газовая среда удобна для химич. возбуждения, т. к. реагирующие вещества легко и быстро перемешиваются и легко транспортируются. Химич. лазеры интересны тем, что в них происходит прямое преобразование химич. энергии в энергию электромагнитного излучения. Примером химич. возбуждения может служить возбуждение при цепной реакции соединения фтора с дейтерием, в результате к-рой получается возбуждённый дейтерид фтора DF, передающий в дальнейшем энергию своего возбуждения молекулам СO2. Удаление продуктов реакции обеспечивает непрерывный характер работы этих лазеров.

К химич. лазерам примыкают Г. л., в к-рых инверсия населённостей достигается с помощью реакций фотодиссоциа-ции (распада молекул под действием света). Это быстропротекающие реакции, в ходе к-рых возникают возбуждённые радикалы или атомы. Существует лазер на фотодиссоциации молекулы СF3I (С. Г. Раутиан, И. И. Собельман, СССР). Диссоциация происходит под действием излучения ксеноновой лампы-вспышки. Осколком реакции является возбуждённый атомарный ион I+.

Лит.: Квантовая электроника, М., 1969; Беннет В., Газовые лазеры, пер. с англ., М., 1964; Блум А., Газовые лазеры, "Тр. Ин-та инженеров по электронике и радиоэлектронике", 1966, т. 54, № 10; Пател К., Мощные лазеры на двуокиси углерода, "Успехи физических наук", 1969, т. 97, в. 4; Аллен Л., Джонс Д., Основы физики газовых лазеров, пер. с англ., М., 1970.

Н. В. Карлов.

ГАЗОВЫЙ РАЗРЯД, совокупность электрич., оптич. и тепловых явлений, сопровождающих прохождение электрич. тока через газ. См. Электрический разряд в газах.

ГАЗОВЫЙ РЕЖИМ шахты, распорядок, вводимый на шахтах (рудниках), опасных по выделению метана или водорода. Если шахта опасна не только по газу, но и по взрывчатой пыли, то вводится т. н. пыле-газовыq режим.

К опасным по газу относятся шахты, в к-рых хотя бы один раз и на одном пласте было обнаружено присутствие метана. В зависимости от газообильности шахты разделяются на 4 категории (табл.).

Г. р. предусматривает выполнение ор-ганизационно-технич. мероприятий для предупреждения скопления газа до опасных пределов и появления источников воспламенения газа. Это достигается осуществлением интенсивной вентиляции выработок и дегазации полезных ископаемых и вмещающих пород; применением таких способов работ и механизмов, при которых скопление газа минимально; регулярным контролем содержания газа в воздухе горных выработок при помощи газоопределителей и аппаратуры автоматического контроля и аварийного оповещения. Вторая группа мероприятий состоит в том, чтобы не допускать в шахте открытого пламени, раскалённых предметов и искр (достигается применением предохранит, взрывчатых веществ, электрооборудования в спец. исполнении, соблюдением предохранительных мер при ведении горных работ и др.).

При разработке пластов, опасных по внезапным выбросам и суфлярным выделениям, при наличии слоевых скоплений метана Г. р. включает ряд дополнит, мероприятий. См. также Пылевой режим.

С. Я. Хейфиц.

ГАЗОВЫЙ РУЛЬ, устройство для управления самолётами, ракетами, космич. кораблями и др. летательными аппаратами на тех участках полёта, где воздушные рули неэффективны. По конструкции Г. р. разнообразны: от пластин, изменяющих направление тяги газового потока, до сложного соплового аппарата. В самолётах вертикального взлёта и посадки (рис.) Г. р. применяются на режимах взлёта и посадки (до выхода на горизонтальный полёт), в ракетах и космич. кораблях - на начальных участках полёта и для управления в безвоздушном пространстве.

0601-34.jpg

Самолёт вертикального взлёта и посадки (а), кабина космического корабля (б), ракета (в); 1- газовый руль; 2 - генератор газа. 

ГАЗОВЫЙ СЕПАРАТОР, аппарат для очистки продукции газовых и газокон-денсатных скважин от капельной влаги и углеводородного конденсата, твёрдых

Категории шахт

Показатели

Категории по газу

Сверхкате горные

I

II

III

 

Угольные шахты

 

Количество метана, выделяющегося в сутки на 1 т среднесуточной добычи , м3

5

от 5 до 10

от 10 до 15

Св. 15 или шахты, разрабатывающие пласты, опасные по выбросам угля и газа н суфлярным выделениям газа

 

Рудные и нерудные шахты

 

Количество горючих газов (метана, водорода), выделяющихся в сутки на 1 м3 среднесуточной добычи, м3

до 7

от 7 до 14

от 14 до 21

21 н выше или шахты, разрабатывающие пласты, опасные по выбросам угля и газа и суфлярным выделениям газа

Примечание. При делении шахт на категории по газообильностп 1 м3 водорода принимают равным 2 м2 метана.

частиц и др. примесей. Примеси затрудняют транспортировку газа и являются причиной коррозии трубопроводов, закупорки (частичной или полной) скважин, шлейфов и промыслового оборудования вследствие образования пробок гидратов или льда (см. Гидратообразование). Форма Г. с. цилиндрическая (горизонтальные и вертикальные).

Г. с., как правило, имеют сепарацион-ные секции: осн. сепарационную (для отделения большей части жидкости из газового потока): осадительную, в к-рой примеси отделяются под действием сил гравитации: окончательной очистки газа (от мельчайших капель жидкости): для сбора и предварительного отстоя жидкости. Г. с. разделяются по типу осн. сепарационного устройства на гравитационные, циклонные (центробежные) и насадочные; по положению сборника жидкости - с выносным сборником и со сборником, находящимся в объёме Г. с. Принцип действия гравитационных Г. с. основан на снижении скорости газа в них до такой величины, при к-рой примеси оседают под действием силы тяжести и периодически сбрасываются по мере накопления. Гравитационные Г. с. просты по конструкции и изготовлению, надёжны в работе, однако очень громоздки, металлоёмки, и эффективность их составляет 70-85% . В циклонных Г. с. сепарация примесей происходит под действием центробежных сил. При равной с гравитационными эффективности циклонные Г. с. обладают большей пропускной способностью, менее металлоёмки и имеют меньшие габаритные размеры. Наиболее эффективными являются н а-садочные Г. с., в к-рых отделение жидкости осуществляется в основном под действием сил инерции.

Всё большее применение на отечеств, газовых промыслах получают жалюзийные Г. с., позволяющие отделить жидкость в виде плёнки, что повышает эффективность жалюзийных сепараторов до 95-97%. См. также Газов очистка.

Лит.: Разработка п эксплуатация нефтяных и газовых месторождений, 2 изд.. М., 1965.

Э. Б. Бухгалтер.

ГАЗОВЫЙ ТЕРМОМЕТР, прибор для измерения темп-ры, действие к-рого основано на зависимо,-.ти давления или объёма идеального газа от темп-ры. Чаще всего применяют Г. т. постоянного объёма (рис.), к-рый представляет собой заполненный газом баллон 1 неизменного объёма, соединённый тонкой трубкой 2 с устройством 3 для измерения давления. В таком Г. т. изменение темп-ры газа в баллоне пропорционально изменению давления. Г. т. измеряют темп-ры в интервале от ~2К до 1300 К. Предельно достижимая точность Г. т. в зависимости от измеряемой темп-ры 3*10-3- 2*10-2 град. Г. т. такой высокой точности-сложное устройство; при измерении им темп-ры учитывают: отклонения свойств газа, заполняющего прибор, от свойств идеального газа; изменения объёма баллона с изменением темп-ры; наличие в газе примесей, особенно конденсирующихся; сорбцию и десорбцию газа стенками баллона; диффузию газа сквозь стенки, а также распределение темп-ры вдоль соединит, трубки.

0601-35.jpg

Температурная шкала Г. т. совпадает с термодинамич. температурной шкалой, и Г. т. применяется в качестве первичного термометрич. прибора (см. Температурные шкалы). При помощи Г. т. определены темп-ры постоянных точек (реперных точек) Международной практической температурной шкалы.

Лит.: Попов М. М., Термометрия и калориметрия, 2 изд., М., 1954.

ГАЗОВЫЙ ФАКТОР, отношение полученного из месторождения через скважину количества газа (в м3), приведённого к атм. давлению и темп-ре 20°С, к количеству добытой за то же время нефти (в т или м3) при том же давлении и темп-ре. Г. ф. зависит от соотношения газа и нефти в пласте, от физич. и гео-логич. свойств пласта, от характера и темпа эксплуатации, от давления в пласте и т. д. Г. ф. является важнейшим показателем расхода пластовой энергии и определения газовых ресурсов нефтяного месторождения.

ГАЗОВЫЙ ЯКОРЬ, устройство для отделения свободного газа, содержащегося в перекачиваемой жидкости, с целью повышения кпд насоса. Широкое применение Г. я. нашёл в нефтяной пром-сти при глубиннонасосной эксплуатации месторождений. Существует 7 осн. типов Г. я., действие к-рых основано на повороте потока, разделении потока на части, объединении пузырей газа, перепаде давления и т. д.

Лит.: Адонин А. Н., Процессы глубиннонасосной нефтедобычи, М., 1964.

ГАЗОГЕНЕРАТОР, аппарат для термич. переработки твёрдых и жидких топлив в горючие газы, осуществляемой в присутствии воздуха, свободного или связанного кислорода (водяных паров). Получаемые в Г. газы наз. генераторными. Горение твёрдого топлива в Г. в отличие от любой топки осуществляется в большом слое и характеризуется поступлением количества воздуха, недостаточного для полного сжигания топлива (напр., при работе на паровоздушном дутье в Г. подаётся 33-35% воздуха от теоретически необходимого). Образующиеся в Г. газы содержат продукты полного горения топлива (углекислый газ, вода) и продукты их восстановления, неполного горения и пирогенетич. разложения топлива (угарный газ, водород, метан, углерод). В генераторные газы переходит также азот воздуха. Процесс, происходящий в Г , наз. газификацией топлива.

Г. обычно представляет собой шахту, внутр. стенки к-рой выложены огнеупорным материалом. Сверху этой шахты загружается топливо, а снизу подаётся дутьё. Слой топлива поддерживается колосниковой решёткой. Процессы образования газов в слое топлива Г. показаны на рис. 1. Подаваемое в Г. дутьё вначале проходит через зону золы и шлака 0, где оно немного подогревается, а далее поступает в раскалённый слой топлива (окислит, зона, или зона горения I), где кислород дутья вступает в реакцию с горючими элементами топлива. Образовавшиеся продукты горения, поднимаясь вверх по Г. и встречаясь с раскалённым топливом (зона газификации II), восстанавливаются до окиси углерода и водорода. При дальнейшем движении вверх сильно нагретых продуктов восстановления происходит термич. разложение топлива (зона разложения топлива III) и продукты восстановления обогащаются продуктами разложения (газами, смоляными и водяными парами). В результате разложения топлива образуются вначале полукокс,а затем и кокс, на поверхности к-рых при их опускании вниз происходит восстановление продуктов горения (зона II). При опускании ещё ниже происходит горение кокса (зона I). В верхней части Г. происходит сушка топлива теплом поднимающихся газов и паров.

В зависимости от того, в каком виде подаётся в Г. кислород дутья, состав генераторных газов изменяется. При подаче в Г. одного возд. дутья получается возд. газ, теплота горения к-рого в зависимости от перерабатываемого топлива колеблется от 3,8 до 4,5 Мдж/м3 (900 - 1080 ккал/м3). Применяя дутьё, обогащённое кислородом, получают т. н. па-рокислородный газ (содержащий меньшее количество азота, чем возд. газ), теплота горения к-рого может быть доведена до 5-8,8 Мдж/м3 (1200-2100 ккал/м3).

При работе Г. на воздухе с умеренной добавкой к нему водяных паров получается смешанный газ, теплота сгорания к-рого (в зависимости от исходного топлива) колеблется от 5 до 6,7 Мдж/м3 (1200-1600 ккал/м3). И, наконец, при подаче в раскалённый слой топлива Г. водяного пара получают водяной газ с теплотой сгорания от 10 до 13,4 Мдж/м3 (2400-3200 ккал/м3).

Несмотря на то, что идея Г. была выдвинута в конце 30-х гг. 19 в. в Германии (Бищофом в 1839 и Эбельманом в 1840), их пром. применение началось после того, как Ф. Сименсом (1861) был предложен регенеративный принцип отопления заводских печей, позволивший эффективно применять генераторный газ. Изобретателями первого пром. Г. были братья Ф. и В. Сименс. Их конструкция Г. получила повсеместное распространение и просуществовала в течение 40-50 лет. Только в нач. 20 в. появились более совершенные конструкции.

В зависимости от вида перерабатываемого твёрдого топлива различают типы Г.: для тощего топлива - с незначит. выходом летучих веществ (кокс, антрацит, тощие угли), для битуминозного топлива - со значит, выходом летучих веществ (газовые и бурые угли), для древесного и торфяного топлива и для отбросов минерального топлива (коксовая и угольная мелочь, остатки обогатит, производств). Различают Г. с жидким и твёрдым шлакоудалением. Битуминозные топлива обычно газифицируются в Г. с вращающимся водяным поддоном, а древесина и торф - в Г. большого внутр. объёма, т. к. перерабатываемое топливо имеет незначит. плотность. Мелкое топливо перерабатывается в Г. высокого давления н во взвешенном или кипящем слое. По назначению Г. можно разделить на стационарные и транспортные, а по месту подвода воздуха и отбора газа на Г. прямого, обращённого и горизонтального процесса. В Г. прямого процесса (рис. 2) движение носителя кислорода и образующихся газов происходит снизу вверх. В Г. с обращённым процессом (рис. 3) носитель кислорода и образующийся газ движутся сверху вниз. Для обеспечения обращённого потока средняя часть таких Г. снабжается фурмами, через к-рые вводится дутьё. Т. к. отсасывание образовавшихся газов осуществляется снизу Г., то зона горения I (окислительная)находится сразу же под фурмами, ниже этой зоны следует зона восстановления II, над зоной горения I располагается зона III - пирогенетич. разложения топлива, происходящего за счёт тепла раскалённого горящего кокса зоны I. Сушка самоговерхнего слоя топлива в Г. происходит за счёт передачи тепла от зоны III. В Г. с горизонтальным процессом носитель кислорода и образующийся газ движутся в горизонтальном направлении.

При эксплуатации Г. соблюдается режим давления и темп-ры, величина к-рых зависит от перерабатываемого топлива, назначения процесса газификации и конструкции Г.

Бурное развитие газовой пром-сти в СССР привело к почти полной замене генераторных газов природными и попутными, т. к. себестоимость последних значительно ниже. В зарубежных странах, где мало природного газа, Г. широко применяются в различных отраслях пром-сти (ФРГ, Великобритания).

Лит.: Михеев В. П., Газовое топливо и его сжигание, Л., 1966.

Н. И. Рябцев.

ГАЗОГЕНЕРАТОР, жидкостного ракетного двигателя, агрегат, в к-ром за счёт сгорания или разложения (термич., каталитич. и др.) топлива или его компонентов вырабатывается горячий газ (темп-ра 200-900 °С), служащий рабочим телом для привода турбонасосного агрегата, наддува топливных баков, работы системы управления и др. В Г. чаще всего совместно используются компоненты основного топлива при значениях коэфф. избытка окислительных элементов, отличных от единицы. Иногда в Г. разлагается один из компонентов основного топлива (окислитель или горючее), напр, несимметричный диметилгидразин. Могут применяться и вспомогат. ракетные топлива. В зависимости от состава вырабатываемого газа различают восстановит, или окислит. Г. Осн. элементы Г.- смесительная головка и корпус.

ГАЗОГЕНЕРАТОРНЫЙ АВТОМОБИЛЬ, автомобиль, двигатель к-рого работает на газе, получаемом из твёрдого топлива в газогенераторе, смонтированном на его шасси. В СССР работы по созданию Г. а. были начаты в 1923, серийный выпуск Г. а. (ЗИС-13) был освоен в 1938. В качестве топлива для Г. а. используются древесные чурки (преим. твёрдых пород, влажностью 20-25%) либо бурый уголь. Возможно применение древесного угля, торфа, полукокса, антрацита и др. Г. а. предназначены для эксплуатации в районах, отдалённых от мест произ-ва жидкого топлива. Г. а. широко применялись во время Великой Отечественной войны 1941-45, когда ощущался острый недостаток жидкого топлива для нужд автомобильного транспорта.

Газогенераторная установка автомобиля состоит из газогенератора, очистительно-охладительного и. газосмесит. устройств.

При работе на генераторном газе двигатель развивает значительно меньшую мощность, чем при работе на бензине, из-за меньшей теплоты сгорания газовоздушной смеси [2,4-2,5 кдж/м3 (580- 600 кал/м3)] по сравнению с бензо-воздуш-ной [3,5-3,6 кдж/м3 (830-850 кал/м3)]. Эти потери мощности могут быть частично компенсированы повышением степени сжатия двигателя (в связи с меньшей склонностью генераторного газа к детонации), а улучшение динамич. качеств автомобиля может быть достигнуто изменением передаточного отношения главной передачи.

Относительно большая масса газогенераторной установки (примерно 350 кг) снижает полезную грузоподъёмность Г. а. Г. а. на базе автомобиля ЗИЛ-164 (грузоподъёмность 3500 кг, мощность двигателя 47 квт) расходует на 100 км пробега 100-140 кг берёзовых чурок влажностью 25%.

Лит.: Токарев Г. Г., Газогенераторные автомобили, М., 1955.

Г. Г. Терзибашьян.

ГАЗОДИЗЕЛЬ, газовый двигатель, засасывающий газо-воздушную смесь и сжимающий её настолько, что впрыснутая в конце хода сжатия небольшая порция жидкого топлива воспламеняется (как в дизеле). Степень сжатия ок. 15. Г. применяются в нефтяной и газовой пром-сти на газоперекачивающих станциях.

ГАЗОДИНАМИЧЕСКАЯ ЛАБОРАТОРИЯ (ГДЛ), первая советская ракетная н.-и. и опытно-конструкторская орг-ция. Создана в воен. ведомстве по инициативе Н. И. Тихомирова в 1921 в Москве для разработки ракетных снарядов на бездымном порохе. В 1927 перебазирована в Ленинград. В ГДЛ был создан бездымный порох на нелетучем растворителе (тро-тилпироксилиновый) с большой толщиной свода шашек. В 1927-33 разработаны пороховой старт лёгких и тяжёлых самолётов (У-1, ТБ-1 и др.), ракетные снаряды неск. калибров различного назначения для стрельбы с земли и самолётов. Снаряды с нек-рой доработкой в Реактивном научно-исследовательском институте (РНИИ) были использованы во время Великой Отечеств, войны 1941-45 в гвардейских реактивных миномётах ("Катюша"). В этих работах осн. творческое участие принимали Н. И. Тихомиров, В. А. Артемьев, Б. С. Петропавловский, Г. Э. Лангемак и др.

В 1929 в ГДЛ было организовано подразделение, в к-ром под руководством В. П. Глушко разрабатывались первый в мире электрич. ракетный двигатель (ЭРД) и первые советские жидкостные ракетные двигатели (ЖРД). В 1930-33 создано семейство ЖРД - от ОРМ, ОРМ-1 до ОРМ-52 тягой до 3000 н (~ 300 кгс). В 1930 впервые предложены в качестве окислителей для ракетного топлива азотная к-та, её растворы с четырёх-окисью азота, хлорная к-та, тетранитроме-тан, перекись водорода, а в качестве горючего - бериллий и др., созданы керамич. теплоизоляция камер сгорания двуокисью циркония и профилированное сопло, а в 1931 - самовоспламеняющееся горючее и химическое зажигание, карданная подвеска двигателя. В 1931 проведено ок. 50 стендовых огневых испытаний ЖРД. В 1931-32 разработаны и испытаны поршневые топливные насосы, приводимые в действие газом, отбираемым из камеры сгорания ракетного двигателя, в 1933 - конструкция турбонасосного агрегата с центробежными топливными насосами для двигателя тягой 3000 и. В создании ЭРД и ЖРД в лаборатории под руководством конструктора двигателей В. П. Глушко активно участвовали инженеры п техники А. Л. Малый, В. И. Серов, Е. Н. Кузьмин, И. И. Кулагин, Е. С. Петров, П. И. Минаев, Б. А. Кут-кин, В. П. Юков, Н. Г. Чернышёв и др.

В конце 1933 ГДЛ вошла в состав Реактивного научно-исследовательского института.

В связи с 40-летием ГДЛ на зданиях Главного Адмиралтейства и Иоанновско-го равелина Петропавловской -репости (Ленинград), там, где в 30-х годах размещалась ГДЛ, установлены мемориальные доски (рис.). Учитывая основополагающий вклад ГДЛ в развитие ракетной техники, комиссия АН СССР присвоила кратерной цепочке протяжённостью 1100 км на обратной стороне Луны наименование ГДЛ, а 10 лунным кратерам - имена сотрудников ГДЛ.

Лит.: Петрович Г. В., Развитие ракетостроения в СССР, ч. 1-2. М., 1968; его же, Ракетные двигатели, ГДЛ -ОКБ, 1929 -69,М., 1969; Космонавтика. Маленькая энциклопедия, 2 изд., М., 1970.

ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ ЛАЗЕР, газовый лазер, в к-ром инверсия населён-ностей колебательных уровней энергии молекул газа создаётся адиабатич. охлаждением сверхзвуковых потоков газовых масс, предварительно нагретых до высокой темп-ры (1000-2000 °С, после охлаждения - 350 °С). Необходимый состав газа и требуемую темп-ру можно получить при сгорании заранее подобранных веществ, напр, при сгорании СО с воздухом. См. Газовый лазер.

ГАЗОЖИДКОСТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ,см. в ст. Газовый двигатель.

ГАЗОЙЛЬ (от газ и англ, oil - масло), фракции нефти, выкипающие в интервале 200-400 °С и занимающие при перегонке нефти промежуточное положение между керосином и лёгкими индустриальными маслами. Г. в основном применяют в качестве дизельного топлива, сырья для каталитического крекинга идр. Как товарный продукт с точно нормированными константами не вырабатывается.

ГАЗОКАМЕРА в ветеринарии, специальное помещение, предназначенное для окуривания сернистым ангидридом животных при чесотке, вшивости; применяется также для дезинсекции упряжи, снаряжения и предметов ухода за животными.

ГАЗОКАРОТАЖНАЯ СТАНЦИЯ, см.Газовый каротаж.

ГАЗОКОМПРЕССОРНАЯ СТАНЦИЯ, станция повышения давления природного газа при его добыче, транспортировании и хранении. По назначению Г. с. подразделяются на головные (дожимные) магистральных газопроводов, линейные Г. с. магистральных газопроводов, Г. с. подземных газохранилищ и Г. с. для обратной закачки газа в пласт. Осн. техно-логич. параметры Г. с.: производительность, мощность, степень сжатия газа и макс, рабочее давление.

Головные Г. с. магистральных газопроводов повышают давление газа, поступающего с промысла, начиная с момента, когда пластовое давление падает ниже уровня, обеспечивающего на входе в газопровод расчётное рабочее давление. Мощность и степень сжатия головной Г. с. наращиваются постепенно, по мере падения пластового давления, в течение всего периода постоянного отбора газа из месторождения. В период падающей добычи отбор газа из месторождения осуществляется в количестве, определяемом мощностью головной Г. с. Мощность головной Г. с. может достигать 100 Мвт (100 тыс. квт) и более. Степень сжатия станции (отношение выходного давления к входному) возрастает от 1,2-1,5 до 5-10 к концу эксплуатации.

Линейные Г. с. магистральных газопроводов компенсируют снижение давления в трубопроводе, поддерживая его на расчётном уровне. Степень сжатия и мощность линейных Г. с. зависят от производительности и технико-экономич. показателей компрессорных установок и общестанционного оборудования. Расстояние между линейными Г. с. (75-150 км) и рабочее давление зависят от параметров трубопровода и определяются технико-экономич. расчётом магистрального газопровода в целом. Диапазон рабочих параметров линейных Г. с.: степень сжатия 1,25-1,7; рабочее давление 5,5- 8 Мн/м2 (55 - 80 кгс/см2); мощность 3-75 Мвт; суточная производительность 5-100 млн. м3. Открытие крупных месторождений природного газа и высокая эффективность магистральных газопроводов большой производительности обусловливают тенденцию к дальнейшему увеличению мощности линейных Г. с. до 150-200 Мвт с суточной производительностью 300 млн. м3.

Г. с. для подземного газохранилища обеспечивает закачку транспортируемого газа в период избыточной производительности газопровода. В период отбора газа из подземного хранилища может быть предусмотрена работа Г. с. для обеспечения подачи газа потребителю. Рабочий диапазон давления, в пределах к-рого работает Г. с. лодземного хранилища, составляет во время закачки газа 1,5-15 Мн/м2 (15 - 150 кгс/см2). Нижний уровень зависит от давления газа, поступающего из газопровода, верхний - от предельного давления газа в хранилище. Мощность Г. с. подземного газохранилища может достигать 50 Мвт.

Г. с. для обратной закачки газа в пласт входит в комплекс переработки природного газа при эксплуатации газоконденсатных месторождений, когда необходимо в ходе добыч-ных работ поддерживать пластовое давление газа для предупреждения выпадения конденсата (связано с явлением обратной конденсации). Мощность и давление на приёме Г. с. для обратной закачки газа в пласт определяются технико-экономическим расчётом режима разработки месторождения. Давление на приёме обычно 14-15 Мн/м2, выходное давление достигает 40-50 Мн/м2 (400-500 кгс/см2).

Осн. технологич. оборудование Г. с.- компрессорные установки: центробежные нагнетатели с приводом от газовой турбины или электродвигателя и газомото-компрессоры. Мощность компрессорных установок достигает 15 Мвт. Для линейных Г. с. большой мощности проектируется использование центробежного нагнетателя с приводом от газотурбинной установки мощностью 25 Мвт и более. В технологич. комплекс Г. с. входят компрессорный цех, установки для очистки, осушки и охлаждения газа, электростанция собств. нужд (понизительная подстанция для Г. с. с электроприводом), узел связи и средства ремонтно-эксплуатац. обеспечения. Г. с. имеет диспетчерский пункт управления. Управление агрегатами компрессорного цеха осуществляется в зависимости от степени автоматизации с местных щитов или центр, пульта управления. Полностью автоматизированная Г. с. управляется дистанционно из центр, диспетчерского пункта.

Лит.: Руководство по добыче, транспорту и переработке природного газа, пер. с англ., LM.], 1969; Транспорт природного газа, [Сб. ст.], М., 1967; Бармин С. Ф., Васильев П. Д., Магазаник Я. М., Компрессорные станции с газотурбинным приводом, Л.. 1968.

С. Н. Синицын.

ГАЗОЛИН (от газ и лат. oleum - масло), смесь лёгких жидких углеводородов, получаемая при перегонке нефти или при разделении пром. газов. Г.- легко воспламеняющаяся и взрывоопасная жидкость, применяется как топливо для карбюраторных двигателей внутр. сгорания (газовый бензин с пределами выкипания 30-200 °С), растворитель при экстракции масличных и смолистых веществ (фракция 70-100 °С), для лабораторно-аналитических работ (петролейный эфир с пределами выкипания 30-80 °С) и других целей. Г. как единый товарный продукт с точно нормированными свойствами промышленностью не вырабатывается.

ГАЗОМЁТ, устаревший вид химич. оружия, предназначавшегося для поражения живой силы и заражения местности отравляющими веществами. Впервые Г. были применены (1917) англ, армией в 1-ю мировую войну 1914-18. Г. состояли из коротких стволов диаметром 18 - 20 см и заряжались минами, к-рые содержали 13-14 кг химич. отравляющих веществ. Устанавливались на опорных плитах, вкапываемых в землю. Стрельба производилась залпами одновременно из неск. сотен Г. на дальность до 1,2 км .

ГАЗОН (франц. gazon), участок земли со специально созданным травянистым покровом, б. ч. ровно и коротко подстриженным. Различают партерные, парковые, спортивные и мавританские (пестро-цветные) Г. Партерные Г.- основной элемент цветника и партера, служат фоном для цветочных насаждений, декоративных деревьев, а также для скульптур, фонтанов и др. Парковые и мавританские Г. устраивают в парках, садах, скверах, на бульварах и т. д. Семена трав на Г. высевают гл. обр. весной, вручную или сеялкой в двух взаимно перпендикулярных направлениях, заделывают граблями или механизир. путём и прикатывают. Состав трав для Г. подбирают так, чтобы получить густой травостой и плотный дёрн. Из злаковых трав сеют в основном мятлик, овсяницу, райграс, полевицу (15-30 г семян на 1 м2). Для мавританских Г. составляют смесь семян злаков и красиво цветущих однолетников (мак, василёк, календула, иберис и др.). Уход за Г. состоит в поливах, удобрении, стрижке травы, полке сорняков, подсеве трав.

Лит.: Сааков С. Г., Газоны и цветочное оформление, М.- Л., 1934; Малько И. М., Садово-парковое строительство п хозяйство. 3 изд.. М., 1962.

ГАЗОНАПОЛНЕННЫЙ КАБЕЛЬ, высоковольтный (от 35 до 275 кв) кабель электрический, у которого пустоты изолирующего слоя (бумажная лента или син-тетич. плёнка) заполнены газом (обычно азотом) под давлением. Различают Г. к. низкого (от 0,07 до 0,15 Мн/м2), среднего (от 0,3 до 0,5 Мн/м2) и высокого (от 1,5 до 3 Мн/м2) давления. Г. к. обычно выполняют в общей металлич. оболочке со сплошными или уплотнёнными секторными жилами, покрытыми неск. слоями изолирующего материала. Г. к. бывают одно- и трёхжильные в свинцовой или алюминиевой оболочке и трёхжильные в стальном трубопроводе. Преимущества Г. к.- простота подпитки кабельной линии газом, удобство изготовления кабеля большой длины с предварительно пропитанной изоляцией, что особенно важно для подводной прокладки. Однако Г. к. имеют сравнительно низкую электрич. прочность изоляции, к-рая в значит, мере зависит от изменения темп-ры и давления газа.

ГАЗОНЕФТЯНОЙ СЕПАРАТОР, трап, аппарат для отделения попутного газа от нефти за счёт различия в их плотности. Выделению и отделению газа способствуют снижение давления, разбивка потока жидкости на тонкие струйки, уменьшение скорости и изменение направления движения потока. Различают Г. с.: по принципу действия - гравитационные, центробежные, комбинированные; по форме - сферические и цилиндрические (вертикальные, наклонные и горизонтальные); по рабочему давлению - вакуумные (до 0,1 Мн/м2), низкого (0,1-0,6 Мн/м2),среднего (0,6-1,6 Мн/м2)и высокого (1,6- 6,4 Мн/м2) давления. Наибольшее распространение на нефтепромыслах в СССР получили вертикальные цилиндрич. Г. с. с тангенциальным вводом диаметром от 0,4 до 2,6 м и вые. до 4,5 м. Продукция скважины вводится в среднюю часть Г. с. Отбор нефти осуществляется из нижней части Г. с., а газ отводится из самой высшей точки, чтобы исключить попадание нефти в газопровод. Нормальный уровень нефти в Г. с. поддерживается автоматически поплавковым регулятором уровня, к-рый управляет исполнит, механизмом регулятора расхода нефти. Намечается тенденция совместить функции Г. с. с обезвоживанием и де-эмульгацией нефти. Для этого в поток нефти перед Г. с. вводится деэмулыатор, а внутрь сепаратора - горелочные устройства для подогрева нефти. Таковы, напр., вертикальные сепараторы-подогреватели А-1 и А-9 (производительностью 200 и 2000 т/ч), в к-рых предусматривается разделение продукции нефтяных скважин на 3 потока: газ, нефть и воду.

Б. В. Дегтярёв.

ГАЗОНОКОСИЛКА, машина для скашивания травы на газонах. Различают Г. ручные и с механич. приводом, с барабанным и ротационным режущим рабочим органом. В СССР выпускаются Г. с механич. приводом и ротационным рабочим органом, более производительным, простым по конструкции по сравнению с барабанным и обеспечивающим возможность работы на газонах с грубостебельными травами. Для привода во вращение рабочего органа на Г. установлен бензиновый одноцилиндровый двигатель мощностью 0,9 квт (1,25 л. с.). При вращении ротора закреплённые на нём шарнирно ножи срезают траву, измельчают её и выбрасывают через отверстие в раме на скошенный участок. Производительность Г. 0,12 га/ч. Обслуживает её один рабочий.

С. В. Церковный.

ГАЗОНОСНОСТЬ горных пород, количество свободных или сорбированных газов (гл. обр. метана), к-рое содержится в единице массы или объёма горных пород в природных условиях. Г. измеряется в м3/т или м3/м3. Наиболее газоносными являются угольные месторождения. Напр., при атм. давлении 1 см3 угля способен сорбировать 7-8 см3 метана или до 18 см3 углекислого газа. С повышением давления в газоносных пластах количество газов, к-рое может быть ими сорбировано, повышается. Г. зависит от влияния мн. факторов, важнейшими из к-рых являются: геол. условия развития района, масштабы газообразования при метаморфизме горных пород, газопроницаемость вмещающих угольные пласты отложений, газоёмкость полезных ископаемых и вмещающих пород. Кроме метана, угольные пласты могут также содержать углекислый газ; из отдельных угольных пластов выделяется сероводород или сернистый газ и др.

ГАЗООБИЛЬНОСТЬ, количество газа, выделяющегося на единицу массы или объёма полезного ископаемого при его добыче. Г. зависит от газоносности, а также от газопроницаемости, способа и интенсивности добычи полезного ископаемого, от глубины разработки и давления газа, заключённого в трещинах и порах полезного ископаемого и окружающих пород. При подземной добыче полезного ископаемого количество газа, выделяющегося в подземные выработки в единицу времени, называют абсолютной Г., а отнесённое к единице добытого полезного ископаемого в единицу времени (обычно в сутки)- относительной. Г. шахт называют количество газа, выделяющееся из пластов угля (руды) и горных пород. Шахты (рудники), в к-рых выделяется метан, наз. газовыми. По количеству выделяющегося метана, водорода или др. взрывоопасного газа на одну т суточной добычи полезного ископаемого (угля, руды) шахты в СССР подразделяются на четыре категории (см. Газовый режим шахты).

П. М. Соловьёв.

ГАЗООБМЕН (биол.), обмен газов между организмом и внешней средой. Из окружающей среды в организм непрерывно поступает кислород, к-рый потребляется всеми клетками, органами и тканями; из организма выделяются образующийся в нём углекислый газ и незначит. количество др. газообразных продуктов обмена веществ. Г. необходим почти для всех организмов, без него невозможен нормальный обмен веществ и энергии, а следовательно и сама жизнь.

Кислород, поступающий в ткани, используется для окисления продуктов, образующихся в итоге длинной цепи хи-мич. превращений углеводов, жиров и белков. При этом образуются СО2, вода, азотистые соединения и освобождается энергия, используемая для поддержания темп-ры тела и выполнения работы. Количество образующегося в организме и в конечном итоге выделяющегося из него СО2 зависит не только от количества потребляемого О2, но и от того, что преим. окисляется: углеводы, жиры или белки. Отношение удаляемого из организма СО2 к поглощённому за то же время О2 наз. дыхательным коэффициентом, к-рый равен примерно 0,7 при окислении жиров, 0,8 при окислении белков и 1,0 при окислении углеводов. Количество энергии, освобождающееся на 1 л потреблённого О2 (калорический эквивалент кислоро-д а), равно 20,9 кдж (5 ккал) при окислении углеводов и 19,7 кдж (4,7 ккал) при окислении жиров. Т. о., по потреблению О2 в единицу времени и по дыхательному коэффициенту можно рассчитать количество освободившейся в организме энергии.

Г. (соответственно и расход энергии) у пойкилотермных животных (холоднокровных) понижается с понижением темп-ры тела. Такая же зависимость обнаружена и у гомойотермных животных (теплокровных) при выключении терморегуляции (в условиях естеств. или искусств, гипотермии); при повышении темп-ры тела (при перегреве, различных заболеваниях) Г. увеличивается.

При понижении темп-ры окружающей среды Г. у теплокровных животных (особенно у мелких) увеличивается в результате увеличения теплопродукции. Г. увеличивается также после приёма пищи, особенно богатой белками (т. н. специфически-динамич. действие пищи). Наибольших величин Г, достигает при мышечной деятельности. У человека при работе умеренной мощности Г. увеличивается, через 3-6 мин после её начала достигает определённого уровня и затем удерживается в течение всего времени работы на этом уровне. При работе большой мощности Г. непрерывно возрастает; вскоре после достижения максимального для данного человека уровня (максимальная аэробная работа) работу приходится прекращать, т. к. потребность организма в О2 превышает этот уровень. В первое время после окончания работы сохраняется повышенное потребление О2, используемого для покрытия кислородного долга, т. е. для окисления продуктов обмена веществ, образовавшихся во время работы. Потребление О2 может увеличиваться с 200-300 мл/мин в состоянии покоя до 2000-3000 при работе, а у хорошо тренированных спортсменов - до 5000 мл/мин. Соответственно увеличиваются выделение СО2 и расход энергии; одновременно происходят сдвиги дыхательного коэффициента, связанные с изменениями обмена веществ, кислотно-щелочного равновесия и лёгочной вентиляции.

Расчёт общего суточного расхода энергии у людей разных профессий и образа жизни, основанный на определениях Г., важен для нормирования питания. Исследования изменений Г. при стандартной физич. работе применяются в физиологии труда и спорта, в клинике для оценки функционального состояния систем, участвующих в Г.

Сравнит, постоянство Г. при значит, изменениях парциального давления О2 в окружающей среде, нарушениях работы органов дыхания и т. п. обеспечивается приспособительными (компенсаторными) реакциями систем, участвующих в Г. и регулируемых нервной системой.

Г. у человека и животных принято исследовать в условиях полного покоя, натощак, при комфортной темп-ре среды (18-22 °С). Количества потребляемого при этом О2 и освобождающейся энергии характеризуют основной обмен. Для исследования Г. применяются методы, основанные на принципе открытой либо закрытой системы. В первом случае определяют количество выдыхаемого воздуха и его состав (при помощи химич. или физич. газоанализаторов), что позволяет вычислять количества потребляемого О2 и выделяемого СО2. Во втором случае

Схема аппарата для исследования газообмена: У - устройство для автоматической подачи кислорода: Б - сосуд с кислородом; К - камера; X - холодильник; Щ - сосуд со щёлочью для улавливания углекислого газа; Н -насос; СаСl2- сосуд с хлористым кальцием для поглощения водяных паров: Т - термометр; М - манометр.

дыхание происходит в закрытой системе (герметич. камере либо из спирографа, соединённого с дыхательными путями), в к-рой поглощается выделяемый СО2, а количество потреблённого из системы О2 определяют либо измерением равного ему количества автоматически поступающего в систему О2, либо по уменьшению объёма системы (рис.).

Лит.: Гинецинский А. Г., Лебединский А. В., Курс нормальной физиологии, М., 1956; Физиология человека, М., 1966, с. 134-56; Беркович Е. М., Энергетический обмен в норме и патологии, М., 1964 (имеется библ.); Проссер Л., Браун Ф., Сравнительная физиология животных, пер. с англ., М., 1967, с. 186-237.

Л. Л. Шик.

ГАЗООЧИСТКА, см. Газов очистка.

ГАЗОПЛАМЕННАЯ ОБРАБОТКА, совокупность технологич. процессов тепловой обработки металлов пламенем горючих газов сварочных горелок: газовая сварка; газопрессовая сварка; наплавка стали, твёрдых сплавов и различных цветных металлов; пайка (особенно медными и серебряными припоями); кислородная резка стали, флюсокислородная резка; кислородная строжка (снятие поверхностного слоя стали); кислородная вырубка дефектов стальных слитков; обдирка слитков по всей боковой поверхности с удалением дефектов наружного слоя металла (окалины, ржавчины, старой краски и др. загрязнений); термообработка металла (закалка, отжиг и др.); напыление порошкообразных материалов на поверхность металла с получением покрытий из металлич. и неметаллич. материалов - керамики и пластмасс; металлизация, т. е. напыление быстродвижущейся газовой струёй капель жидкого расплавленного металла. Многие процессы Г. о. автоматизированы.

К. К. Хренов.

ГАЗОПРЕССОВАЯ СВАРКА, процесс сварки с нагревом металла газовым пламенем и осадкой (сдавливанием) нагретых деталей. Нагрев производится многопламенными сварочными горелками с большим количеством (до ста и более) небольших огней, равномерно распределённых по нагреваемой поверхности, к-рая за 1-2 мин частично оплавляется,

0602-2.JPG

Газопрессовая сварка стыков труб; 1 - горелка; 2- труба; 3- огни горелки; 4- каналы для газа; 5- каналы для охлаждающей воды; 6- стык труб.

после чего детали сдавливаются и соединяются. Нагрев ведётся обычно ацети-лено-кислородным пламенем, осадка производится гидравлич. устройством с зажимами для прочного захвата соединяемых деталей. Г. с. производят, напр., стыковку трубопроводов (рис., ж.-д. рельсов и т. п. Г. с. часто заменяется контактной электросваркой.

К. К. Хренов.

ГАЗОПРОВОД магистральный, сооружение для транспортировки на большие расстояния (сотни и тысячи км) горючих газов от места их добычи или производства к пунктам потребления.

По способу прокладки различают Г. подземные, наземные и в насыпи. Подземным способом магистральные Г. обычно укладывают в Европ. части СССР (в зоне сезонного промерзания грунта). В сев. районах получила распространение надземная прокладка Г. на опорах, т. н. "змейкой". В зоне распространения многолетнемёрзлых грунтов Г. укладывают в насыпь или надземным и подземным способами. В отдельных случаях Г. располагают на опорах или подвешивают к тросам (большие овраги, реки), а также прокладывают по дну водоёмов (т. н. дюкеры).

Для предохранения труб от коррозии (внутр. или внешней) применяют антикоррозийную изоляцию, а также катодную и протекторную защиту.

Давление газа в магистральных Г. большой протяжённости поддерживается газокомпрессорными станциями.

В СССР оптимальные параметры Г.: рабочее давление 5,5 Мн/м2 (ведётся строительство Г. на рабочее давление до 7,5 Мн/м2); степень сжатия, обеспечиваемая компрессорной станцией, 1,4 - 1,5; расстояние между соседними компрессорными станциями ок. 100-120 км; компрессорные агрегаты обладают большой единичной мощностью - от 5000 до 10 000 квт и более. Выделившаяся в Г. при транспортировке жидкость (вода, конденсат, масло и др.) улавливается в конденсатосборниках.

В конечном пункте магистрального Г. расположены газораспределит. станции, на к-рых давление понижается до уровня, необходимого для снабжения потребителей. Вблизи крупных городов сооружаются подземные газовые хранилища, частично неравномерность суточного газопотребления покрывается за счёт применения газгольдеров. В современных магистральных Г. в СССР применяют тонкостенные трубы больших диаметров от 720 до 1420 мм.

Первые упоминания о Г. относятся к началу нашей эры, когда для передачи природного газа в Китае применяли бамбуковые трубы. В конце 18 в. в Европе начали применяться Г. из чугунных труб, заменённых в 19-20 вв. стальными, обеспечивающими транспортировку газа под более высоким давлением, чем по чугунным трубопроводам. Наибольшего размаха добыча природного газа достигла к нач. 20 в. в США (20 млрд. м3), где общая протяжённость многочисл. коротких Г. достигла 22 тыс. км (1918). В 1928-31 в США построены Г. протяжённостью от 800 до 1500 км, диаметром 508-660 мм.

Развитие газопроводного транспорта в СССР до 1941 характеризовалось сооружением Г. из труб малых диаметров (100-250 мм) для подачи газа от месторождений со сравнительно небольшими запасами природного и попутного нефтяного газа. Первый Г. дальнего газоснабжения был сооружён в США в 1944 (Г. "Теннесси"). Диаметр этого Г. ок. 600 мм, длина осн. Г. 3300 км. В последующие годы были созданы крупные межрайонные системы Г. диаметром до 762- 914 мм. В 1946-50 в СССР сооружаются первые крупные магистральные Г. для подачи газа из месторождений Саратовской обл. в Москву и из месторождений Предкарпатья в Киев и др. города Украины. Введённый в эксплуатацию в 1946 Г. Саратов - Москва из труб диаметром 325 мм протяжённостью 800 км явился первым в СССР магистральным Г. Затем построены крупнейшие магистрали: Дашава-Киев-Москва (1300 км), Серпухов- Ленинград (813 км), Дашава-Минск (665 км), Шебелинка - Белгород - Курск - Орёл - Брянск (507 км), Саратов - Горький -Череповец (1188 км), Краснодарский край - Ворошиловград - Серпухов (ок. 1300 км) и др. Наиболее крупными газотранспортными системами СССР являются двухниточная система Бухара - Урал общей протяжённостью 4503 км, построенная из труб диаметром 1020 мм, пропускной способностью 21 млрд. м3 в год, двухниточная система Средняя Азия - Центр из труб диаметром 1020 и 1220 мм, общей протяжённостью ок. 5500 км и пропускной способностью 25 млрд. м3 в год. Осн. отличит, чертой строительства в СССР магистральных Г. является создание единой схемы кольцевания Европейской части (см. карту), что повышает их нар.-хоз. эффективность, обеспечивает бесперебойность и надёжность газоснабжения. Характерная особенность развития газопроводного транспорта в СССР - неуклонное увеличение удельного веса Г. больших диаметров (табл. 1).

Табл. 1. - Структура протяжённости газопроводов в СССР по диаметрам труб, %

Годы

Диаметры труб, мм

100-273

325-529

720-1020

1959

15

48

37 (0,5)*

1963

11

39

50 (11,2)

1966

10

37

53 (21,0)

* В скобках - данные труб диаметром 1020 мм.

В 1967 впервые в мировой практике стали широко применяться трубы диаметром 1220 мм, из к-рых сооружается Г. Средняя Азия - Центр (вторая линия) и построен Г. Ухта - Торжок.

Высокая степень механизации и создание новых высокопроизводит. машин и механизмов позволили резко повысить темпы трубопроводного строительства. Так, Г. Саратов - Москва строился 2,5 года, Г. Дашава - Киев - 2 года, Г. Ставрополь - Москва протяжённостью ок. 1000 км, из труб диаметром 720-820 мм строился менее 2 лет. Первая очередь Г. Бухара - Урал протяжённостью 2200 км, диаметром 1020 мм была построена, несмотря на тяжёлые природные условия (пустыня, скальные грунты), в течение 2 лет, а первая очередь Г. Средняя Азия - Центр протяжённостью более 2700 км, диаметром 1020 мм сооружена за 1,5 года.

Табл. 2. - Технико-экономические показатели сверхмощных газопроводов

Показатели

Диаметры газопроводов, мм

1220

1420

2020

2520

Производительность

1,6

2,37

5,94

10,5

Капиталовложения

1 ,25

1,71

3,82

6,15

Металловложения

1,4--!

1,95

4,0

6,13

Удельные капиталовложения

0,89

0,82

0,68

0,59

Удельные металло-вложения

0,9

0,82

0,67

0,58

0602-3.JPG

В СССР разработаны предложения по коренному изменению техники транспорта газа на большие расстояния с применением труб диаметром до 2-2,5 м. Увеличение диаметров труб до определённого оптимума для транспорта газа даёт значит, рост производительности Г., снижает удельные капитальные затраты, эксплуа-тац. издержки и расход металла. Предварит, технико-экономич. показатели передачи газа по сверхмощным Г. (за единицу приняты данные по Г. из труб диаметром 1020 мм) приведены в табл. 2. Сооружение сверхмощных Г. характеризуется высокой экономической эффективностью. Для передачи из Тюменской обл. и Коми АССР в районы Центра, Северо-Запада и Урала в ближайшие 7-8 лет ок. 130 млрд. м3 газа в год по Г. из труб диаметром 1220-1420 мм потребовалось бы строительство 7-8 линий общей протяжённостью ок. 25 тыс. км. Это же количество газа может быть передано по двум сверхмощным Г.: один диаметром 2,5 м и второй диаметром 2 м.

Макс, диаметр труб, применяемый в США,-1067 мм, в СССР - 1420 мм; средний диаметр в СССР 674 мм, в США- 410 мм (1968). Строительство сверхмощных Г. требует организации сверхмощных газовых промыслов с ежегодной добычей газа 50-100 млрд. м3. Суточная производительность скважины должна быть 2-3 млн. м3 вместо достигнутой макс, производительности в 500 - 700 тыс. л3 газа. Трубы диаметром 2020 - 2520 мм для сверхмощных Г. намечается изготовлять из стали с толщиной стенки до 25-26 мм и пределом прочности 550 - 600 Мн/м2 и гарантированной ударной вязкостью не менее 0,3 Мн/м2 при темп-ре -40°С. Общая протяжённость магистральных Г. в СССР ок. 70 тыс. км (1970).

Лит.: Яблонский В. С., Белоусов В. Д., Проектирование нефтегазопроводов, М., 1959; Ходанович И. Е. Аналитические основы проектирования и эксплуатации магистральных газопроводов, М., 1961; Справочник по транспорту горючих газов, М., 1962; Боксерман Ю. И., Пути развития новой техники в газовой промышленности СССР, М., 1964.

Ю. И. Боксерман, Б. Л. Кривошеин.

ГАЗОПРОНИЦАЕМОСТЬ, свойство твёрдого тела, обусловливающее прохождение газа через тело при наличии перепада давления. В зависимости от структуры твёрдого тела и величины перепада давления различают три осн. типа Г.: диффузионный поток, молекулярную эффузию, ламинарный поток. Диффузионный поток определяет Г. при отсутствии в твёрдом теле пор (напр., Г. полимерных плёнок или покрытий). В этом случае Г. складывается из растворения газа в пограничном слое тела, диффузии его через тело и выделения газа с др. стороны тела.

Молекулярной эффузией называют Г. через систему пор, диаметр которых мал по сравнению со средней длиной свободного пробега  молекул газа (при давлении 10-3-10-4 мм рт. ст.; 1 мм рт. ст. = 133,322 н/м2).

Ламинарное течение газа через твёрдое тело имеет место при наличии в нём пор, диаметр к-рых значительно превышает А. При дальнейшем увеличении диаметра пор и переходе к крупнопористым телам (напр., ткани) Г. определяется законами истечения из отверстий.

Г. веществ характеризуют коэфф. проницаемости Р (м4/сек*н, или см2/сек*ат, 1 см2/сек*ат = 1,02*10-9 м4/сек*н), объёмом газа, прошедшего за 1 сек через единичную площадку в теле (перпендикулярную к потоку газа) при перепаде давления, равном единице. Коэфф. Р зависит от природы газа, поэтому обычно Г. веществ сравнивают по их коэфф. водородопроницаемости. Ниже приведены значения Р (см2/сек*am) нек-рых материалов при 20° С:

Металлы

10-18-10-12

Стёкла

10-15-10-10

Полимеры (плёнки)

10-12-10-5

Жидкости

10-7-10-5

Бумага , кожа

10-5-10

Широко применяемые во всех областях произ-ва полимерные материалы занимают по своей Г. промежуточное положение между неорганич. твёрдыми материалами и жидкостями. Значение Р (в единицах 108 см2/сек • am) для полимерных материалов составляет:

Кремнийорганич. каучук

390

Натуральный каучук

30

Полистирол

6,9

Полиэтилен низкой плотности

5,9

Найлон

0,7

Полиэтилентерефталат (лавсан)

0,5

Наибольшей Г. обладают аморфные полимеры с очень гибкими молекулярными цепями, находящиеся в высоко-эластическом состоянии (каучук). Кри-сталлич. полимеры (напр., полиэтилен) имеют значительно меньшую Г. Очень малой Г. обладают высокомолекулярные стеклообразные полимеры с жёсткими цепями. Объясняется это тем, что более гибкие цепи легко смещаются, пропуская молекулы диффундирующего газа.

ГАЗОРАЗРЯДНЫЕ ИСТОЧНИКИ СВЕТА, приборы, в к-рых электрич. энергия преобразуется в оптич. излучение при прохождении электрич. тока через газы и др. вещества (напр., ртуть), находящиеся в парообразном состоянии. Исследуя дуговой разряд, рус. учёный В. В. Петров в 1802 обратил внимание на сопровождавшие его световые явления. В 1876 рус. инженером П. Н. Яблочковым была изобретена дуговая угольная лампа переменного тока, положившая начало практич. использованию электрич. разряда для освещения. Создание газосветных трубок относится к 1850 - 1910. В 30-х гг. 20 в. начались интенсивные исследования по применению люминофоров в газосветных трубках. Исследованием, разработкой и произ-вом Г. и. с. в СССР начиная с 30-х гг. занималась группа учёных и инженеров Физич. ин-та АН СССР, Московского электролампового завода, Всесоюзного электротехнич. ин-та. Первые образцы ртутных ламп были изготовлены в СССР в 1927, газосветных ламп - в 1928, натриевых ламп - в 1935. Люминесцентные лампы в СССР были разработаны в 1938 группой учёных и инженеров под руководством акад. С. И. Вавилова.

Г. и. с. представляет собой стеклянную, керамич. или металлическую (с прозрачным выходным окном) оболочку цилинд-рич., сферич. или иной формы, содержащую газ, иногда нек-рое кол-во металла или др. вещества (напр., галоидной соли) с достаточно высокой упругостью пара. В оболочку герметично вмонтированы (напр., впаяны) электроды, между к-рыми происходит разряд. Существуют Г. и. с. с электродами, работающими в открытой атмосфере или протоке газа, напр, угольная дуга.

Различают газосветные лампы, в к-рых излучение создаётся возбуждёнными атомами, молекулами, рекомбинирующими ионами и электронами; люминесцентные лампы, в к-рых источником излучения являются люминофоры, возбуждаемые излучением газового разряда; элект-родосветные лампы, в к-рых излучение создаётся электродами, разогретыми разрядом.

В большинстве Г. и. с. используется излучение положительного столба дугового разряда (реже тлеющего разряда, напр, в газосветных трубках), в импульсных лампах - искровой разряд, переходящий в дуговой. Существуют лампы дугового разряда с низким [от 0,133 н/м2(10-3 мм рт. ст.)], напр. натриевая лампа низкого давления (рис., а), высоким (от 0,2 до 15 am;, 1 am= 98066,5 н/м2) и сверхвысоким (от 20 до 100 am и более, напр, ксеноновые газоразрядные лампы) давлением.

0602-5.JPG

Газоразрядные источники света: а - натриевая лампа низкого давления; б - люминесцентная лампа; в - ртутная лампа высокого давления с исправленной цветностью; г - ксеноновая лампа сверхвысокого давления; д - натриевая лампа высокого давления с колбой из поликристаллической окиси алюминия.

Г. и. с. применяют для общего освещения, облучения, сигнализации и др. целей. В Г. и. с. для общего освещения важны высокая световая отдача, приемлемый цвет, простота и надёжность в эксплуатации. Наиболее массовыми Г. и. с. для общего освещения являются люминесцентные лампы (рис., б). Световая отдача люминесцентных ламп достигает 80 лм/вт, а срок службы до 10 и более тыс. ч. Для освещения загородных автострад применяются натриевые лампы низкого давления со световой отдачей до 140 лмт, а для освещения улиц - ртутные лампы высокого давления с исправленной цветностью (рис., в). Для специальных целей важны такие характеристики Г. и. с., как яркость и цвет (напр., ксеноновые лампы сверхвысокого давления для киноаппаратуры, рис., г), спектральный состав и мощность (ртутноталлиевые лампы погружного типа для пром. фотохимии), мощность и идентичность спектрального состава излучения солнечному (ксеноновые лампы в метал-лич. оболочке для имитаторов солнечного излучения), амплитудные и временные характеристики излучения (импульсные лампы для скоростной фотографии, стробоскопии и т. д.).

В связи с разработкой новых высокотемпературных и химически стойких материалов для оболочек ламп и открытием технологич. приёма введения в лампу излучающих элементов в виде легколетучих соединений появились новые перспективы развития и применения Г. и. с. Напр., ртутная лампа с добавкой иодидов таллия, натрия и индия обладает световой отдачей до 80-95 лм/вт и хорошей цветопередачей. В натриевой лампе высокого давления (рис., д), создание к-рой стало возможным благодаря применению оболочки из высокотемпературной керамики на основе окиси алюминия, световая отдача достигает 100- 120 лм/вт.

Лит.: Фабрикант В. А., Механизм излучения газового разряда, "Тр. Всесоюзного электротехнического ин-та", 1940, в. 41; Иванов А. П., Электрические источники света, М.- Л., 1948; Рохлин Г. Н., Газоразрядные источники света, М., 1966; Фугенфиров М. И., Что нужно знать о газоразрядных лампах, М., 1968.

Г. Н. Рохлин, Г. С. Сарычев.

ГАЗОРАЗРЯДНЫЕ ПРИБОРЫ, то же, что ионные приборы.

ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ в двигателе внутреннего сгорания, периодическое действие впускных и выпускных органов двигателя, обеспечивающее заполнение цилиндра свежим зарядом (всасывание, впуск) и удаление отработавших газов (выхлоп, выпуск). В зависимости от типа и конструкции двигателя Г. может быть клапанным, шайбовым, золотниковым (бесклапанным), щелевым и комбинированным. При клапанном Г. известны два осн. вида расположения клапанов: в головке цилиндров - верхняя, или подвесная, система (рис. 1, a) и т. н. нижняя, или боковая, система (рис. 1, б). В подвесной системе клапаны приводятся в движение с помощью кулачков распределительного валика, приводимого от коленчатого вала двигателя через шестерёнчатую или цепную передачу.

0602-6.JPG

Рнс. 1. Клапанное газораспределение: а - верхняя, или подвесная, система: б - нижняя, или боковая, система.

В судовых и тепловозных двигателях внутр. сгорания (дизелях) в системе Г. имеются дополнит, кулачки и реверсивные устройства (см. Реверс), позволяющие изменять направление вращения коленчатого вала.

Шайбовое Г. осуществляется с помощью плоских вращающихся шестерён и шайб с вырезанными в них окнами. При вращении шайбы её окна совмещаются с окнами в днище и головке цилиндра, в это время осуществляется процесс Г. Золотниковое (бесклапанное) Г. выполняют золотники, имеющие привод от коленчатого вала двигателя.

Щелевое Г. применяется в двухтактных двигателях. В стенках цилиндра Имеются щели (окна), к-рые открываются и закрываются движущимся в цилиндре поршнем.

Наиболее распространённым видом комбинированного Г. является клапанно-щелевое (рис, 2), при котором выхлоп осуществляется через выпускной клапан, а всасывание - через щелевое устройство.

0602-7.JPG

Рис. 2. Комбинированное клапанно-щелевое газораспределение.

Лит. см. при статьях Двигатель внутреннего сгорания и Дизель.

Г. С. Скубачевский,

ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ СТАНЦИЯ, служит для понижения давления газа до уровня, необходимого по условиям его безопасного потребления.

По назначению различают неск. типов Г. с.: станции на ответвлении магистрального газопровода (на конечном участке его ответвления к населённому пункту или пром. объекту) производительностью от 5-10 до 300-500 тыс. м3 в час; промысловая Г. с. для подготовки газа (удаление пыли, влаги), добытого на промысле, а также для снабжения газом близлежащего к промыслу населённого пункта; коптрольно-распределит. пункты, размещаемые на ответвлениях от магистральных газопроводов к пром. или с.-х. объектам, а также для питания кольцевой системы газопроводов вокруг города (производительностью от 2-3 до 10-12 тыс. м3 в час); автоматич. Г. с. для снабжения газом небольших населённых пунктов, совхозных и колхозных посёлков на ответвлениях от магистральных газопроводов (производительностью 1-3 тыс. м3 в час); газорегуляторные пункты (производительностью от 1 до 30 тыс. м3 в час) для снижения давления газа и поддержания его на заданном уровне на городских газовых сетях высокого и среднего давления; газорегуляторные установки для питания газовых сетей или целиком объектов с расходом газа до 1,5 тыс. м3 в час.

Г. с. на магистральных газопроводах понижают начальное давление газа (напр., 5 Мн/м2, т. е. 50 кгс/см2) по одно-, двух- или трёхступенчатой схеме до 0,1 Мн/м2 и менее, на автоматич. Г. с. давление снижается с 5,5 до 3*10-2 Мн/м2; на газорегуляторных пунктах высокое давление (1,2 или 0,6 Мн/м2) снижается до среднего (0,3 Мн/м2) или низкого (300 мм вод. ст.).

Ю. М. Белодворский.

ГАЗОРЕГУЛЯТОРНОЕ УСТРОЙСТВО, предназначено для автоматич. снижения и поддержания на заданном уровне давления газа в газопроводе путём изменения количества газа, протекающего через регулирующий клапан. Г. у. состоит из регулирующего клапана, чувствит.

Газорегуляторное устройство прямого действия: 1 - дроссельный клапан; 2- мембрана; 3 - импульсная трубка; 4 - пружина (груз) мембраны.

0602-8.jpg

и управляющего элементов. Различают Г. у.: прямого действия (дроссельный клапан перемещается в результате изменения конечного давления) и непрямого действия (чувствит. элемент воздействует на регулируемый орган самостоят, источником энергии - воздухом, газом, жидкостью). Несмотря на то что Г. у. прямого действия обладают меньшей чувствительностью (по сравнению с регуляторами непрямого действия), в системах газоснабжения они нашли более широкое применение из-за простоты конструкции и удобства эксплуатации. Изменение давления газа, возникающее вследствие непостоянства его отбора, в Г. у. прямого действия (рис.) вызывает перемещение мембраны, а вместе с ней и изменение проходного сечения дроссельного устройства и, как следствие, уменьшение или увеличение количества газа, протекающего через Г. у.

Лит.: Газовое оборудование, приборы и арматура, М., 1963.

Н. И. Рябцев.

ГАЗОРЕГУЛЯТОРНЫЙ ПУНКТ, система устройств для автоматич. снижения и поддержания постоянного давления газа в распределит, газопроводах. Г. п. включает регулятор давления для поддержания давления газа, фильтр для улавливания механич. примесей, предохранит, клапаны, препятствующие попаданию газа в распределительные газопроводы при аварийном давлении газа сверх допустимых параметров, и контролыю-измерит. приборы для учёта количества проходящего газа, темп-ры, давления и телеметрич. измерения этих параметров. Г. п. сооружаются на гор. распределит, газопроводах, а также на территории пром. и коммунально-бытовых предприятий, имеющих разветвлённую сеть газопроводов. Г. п., монтируемые непосредственно у потребителей и предназначенные для снабжения газом котлов, печей и др. агрегатов, обычно называют газорегуляторными устройствами. В зависимости от давления газа на входе Г. п. бывают: среднего (от 0,05 до 3 кгс/см2) и высокого (до 12 кгс/см2) давления (1 кгс/см2 = = 0,1Мн/м2).

ГАЗОСВЕТНАЯ ТРУБКА, высоковольтный газоразрядный источник света, в к-ром используется излучение положительного столба тлеющего разряда. Г. т. изготовляют из стекла, по концам впаивают цилиндрич. электроды из стали (реже никеля, алюминия и др. металлов), наполняют аргоном, неоном (реже др. газами) до давления 400-2100 н/м2 (3-16 мм рт. ст.) и нек-рым количеством ртути, включают в сеть переменного тока через трансформатор 1,2-13 кв с магнитным рассеянием. Г. т. имеют диаметр 10-30 мм и длину 0,1-3 м. С целью расширения цветовой гаммы излучения и повышения световой отдачи внутр. поверхность трубок покрывается люминофором. Яркость Г. т. обычно составляет около 1 кнт. Г. т. изгибают, придавая им форму букв, знаков, фигур, и применяют в рекламном, декоративном освещении, а также для сигнализации.

Г. С. Сарычев.

ГАЗОСНАБЖЕНИЕ, организованная подача и распределение газового топлива для нужд нар. х-ва. Для Г. используются: газы природные горючие; искусств, газы, получаемые при термич. переработке твёрдых и жидких топлив в газогенераторах и термич. печах (см. Газификация топлив); сжиженные газы, получаемые на газобензиновых и нефтеперерабатывающих з-дах при переработке нефти и попутных газов.

Природный газ является наиболее совершенным и экономичным видом топлива, ценным сырьём для химич. пром-сти (см. Газовая промышленность). С выявлением в СССР больших ресурсов природного газа получение искусств, газов, как менее экономичное и связанное с трудоёмкими процессами, утрачивает своё значение.

Наиболее крупные потребители природного газа - ТЭС и предприятия различных отраслей пром-сти (машиностроение, чёрная и цветная металлургия, пром-сть стройматериалов и др.). В коммунальном х-ве газ используется для приготовления пищи (в квартирах жилых зданий и на предприятиях обществ, питания); для технологич. нужд предприятий коммунально-бытового обслуживания; для нагревания воды, расходуемой для хоз.-бытовых и сан.-гигиенич. целей; для отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха жилых и обществ, зданий. Общее потребление природного газа в коммунальном х-ве СССР в 1970 составило 24,1 млрд. м3, т. е. увеличилось по сравнению с 1965 в 1,8 раза, а к 1975 достигнет примерно 40 млрд. м3.

Г. городов и пром. предприятий природными и искусств, газами осуществляется по магистральным газопроводам, транспортирующим газ от мест его добычи или произ-ва к потребителям. Приём газа населённым пунктом или пром. объектом производится на контрольно-рас-пределит, пункте, где газ редуцируется до допускаемого нормами давления и поступает в гор. газовую сеть или на пром. предприятие. Различают системы Г. централизованные, в к-рых распределение газа потребителям производится по гор. газовой сети, и децентрализованные (местные) - от местных газогенерирующих установок или с использованием ёмкостей (цистерн, баллонов), заполненных сжиженными газами. Местные системы широко применяются в Г. жилых зданий и коммунально-бытовых предприятий малых городов и посёлков, особенно находящихся на значит, расстоянии от магистральных газопроводов.

Транспортировка сжиженных газов от газобензиновых з-дов к потребителям осуществляется по продуктопроводам, ж.-д. и автомоб. цистернами, а также в баллонах; получает развитие мор. транспорт сжиженных газов спец. судами - газовозами. Доставка осн. количества сжиженных газов на большие расстояния производится в ж.-д. цистернах. Для перевозки сжиженных газов с заводов и кустовых баз в СССР применяются также автоцистерны ёмкостью 12-15 м3, а на небольшие расстояния - ёмкостью 4 м3. Баллоны с сжиженным газом перевозятся, как правило, в специально оборудованных автомобилях.

Для надёжной работы системы Г. вблизи крупных городов сооружаются подземные хранилища газа (см. Газовое хранилище).

Для Г. малоэтажных жилых зданий и небольших коммунальных предприятий обычно применяются газобаллонные установки, состоящие из 1 или 2 баллонов со сжиженным газом, регулятора давления и газовых приборов (плита, водонагреватель). Установка с одним баллоном размещается в том же помещении, где и газовый прибор; с двумя баллонами - в металлич. шкафу, устанавливаемом снаружи у стен зданий. Г. многоэтажных зданий осуществляется от групповых газобаллонных установок и установок, состоящих из подземных резервуаров. Подача газа в здания к газовым приборам происходит по газовым сетям, как и при Г. природным газом.

Г. городов, сельских населённых мест, пром. предприятий, дальнейшее расширение областей использования природного газа повышают уровень культуры про-из-ва и быта населения. Наряду с этим высокий кпд газовых приборов позволяет сократить расходы топлива на техноло-гич. и коммунально-бытовые нужды, снизить долю др. видов топлива в топливном балансе, разгрузить ж.-д. и водный транспорт. Перевод ТЭЦ и котельных с многозольного топлива на газ, применение сжиженного газа в качестве топлива для автомоб. транспорта способствуют оздоровлению воздушных бассейнов городов.

Лит.: Стаскевич Н. Л., Справочное руководство по газоснабжению, Л., 1960; Демидов Г. В., Городское газовое хозяйство, 2 изд., М., 1964; Стаскевич Н. Л., Майзельс П. Б.,Вигдорчик Д. Я., Справочник по сжиженным углеводородным газам, Л., 1964; Кортунов А. К., Газовая промышленность СССР, М., 1967.

П. Б. Майзелъс.

ГАЗОСПАСАТЕЛЬНОЕ ДЕЛО, комплекс мероприятий по обеспечению газобезопасности работы газо-, взрыво- и пожароопасных пром. предприятий (добывающих, перерабатывающих или потребляющих токсич., удушающие или взрывчатые газы, легковоспламеняющиеся жидкости, металлич., угольные, алюминиевые порошки, карбонилы и др.). Г. д. включает профилактику аварий и ликвидацию их последствий, наблюдение за содержанием вредных и опасных примесей в воздухе пром. помещений, проверку средств газовой защиты, обучение персонала предприятий пользованию ими и пр. Для спасения людей при авариях, сопровождающихся повышением содержания отравляющих газов в возд. среде, ликвидации последствий таких аварий и оказания помощи пострадавшим, а также для проведения профилактики по газобезопасности выполнения газоопасных работ на предприятиях организуется газоспасат. служба: профессиональная (газоспасат. станции) или добровольная (добровольные газоспасат. дружины). Положения о газоспасательной службе, табели технич. оснащения и инструкции, регламентирующие её деятельность, утверждаются отраслевыми министерствами, имеющими на предприятиях эту службу, по согласованию с Госгортехнадзором СССР.

Газоспасат. станции оснащены кислородными изолирующими респираторами, возд. аппаратами, шланговыми противогазами и фильтрующими пром. противогазами.

В случае отравления газами пострадавшему производят искусственную вентиляцию лёгких методом "рот в рот" ("рот в нос") или с помощью аппарата "Горноспасатель-8" (ГС-8), а также непрямой массаж сердца. Для ликвидации последствий аварий применяется такое же оборудование, как и в горно-спасат. частях (см. Горноспасательное оборудование).

Лит.: Бухман Я. 3., Газоспасательное дело, М., 1963.

П. М.Соловьёв.

ГАЗОТРОН [от газ и (элек)трон], двухэлектродный ионный прибор, используемый в качестве вентиля с неуправляемым электрич. разрядом. Г. применяют гл. обр. в высоковольтных выпрямителях переменного электрич. тока радиопередатчиков. Электроды Г.- анод, изготовляемый из никеля, стали или графита, и оксидный катод с прямым или косвенным подогревом - помещены в среду инертного газа или смеси газов под давлением 0,1-0,25мм рт.ст. (1 ммрт. ст. = = 133,322 н/м2) либо паров ртути под давлением 0,001-0,01 мм рт. ст. (рис.).

Мощный газотрон ВГ-163 с ртутным наполнением: 1 - оксидный подогревный катод; 2 - тепловой экран , соединённый с катодом: 3 - графитовый анод; 4 - горловина газотрона, в которой находятся капли ртути; 5 - тепловой экран.

Катод, как правило, помещают в металлич. (тепловой) экран для облегчения теплового режима работы. Выпрямляющее действие Г. обусловлено тем, что при положит, полупериоде переменного напряжения на аноде, превышающего напряжение зажигания Г., между анодом и катодом возникает несамостоятельный дуговой разряд, к-рый поддерживается небольшим напряжением горения (10 - 30 в), а при отрицат. полупериоде анод находится под максимально выпрямляемым напряжением и ток в Г. практически отсутствует. Напряжение горения мало зависит от протекающего тока, к-рый для различных маломощных Г. колеблется в пределах 0,01-0,5 а, а для мощных - 15-150 а. Вследствие незначит. падения напряжения (напряжение горения) при дуговом разряде выпрямители с Г. имеют высокий кпд (95-99%). Допустимая темп-pa окружающей среды во время работы Г. с ртутным наполнением лежит в пределах от 15 до 50°С, а для Г. с газовым наполнением - от 60 до 100°С. Г. различают: по роду наполняющего газа (смеси газов) или паров металла (аргон, гелий, пары ртути и др.), по конструкции анода (открытая, полузакрытая, закрытая), по амплитуде выпрямляемого напряжения (низковольтные - тунга-ры - с напряжением на аноде до 300 в, нормальные - до 15 кв и высоковольтные - до 70 кв).

Лит.: Власов В. Ф., Электронные и ионные приборы, 3 изд., М., 1960; Хлебников Н. Н., Электронные приборы, М., 1966.

Г. Д. Петров.

ГАЗОТУРБИННАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ, тепловая электростанция, в к-рой в качестве привода электрич. генератора используется газовая турбина. Г. э. появились как станции, работающие на продуктах подземной газификации углей. Первая такая Г. э. в СССР - Шатская буроугольная подземногазовая электростанция (Тульская обл.) - была сооружена в районе залегания высокозольного и влажного бурого угля. Угольные Г. э. широкого применения не получили гл. обр. из-за быстрого износа лопаток газовых турбин под воздействием содержащихся в газах частиц угля.

В 50-60-х гг. 20 в. в мировой практике получили широкое распространение Г. э. с газотурбинными двигателями. Их суммарная мощность к 1970 превысила 2000 Мвт. Так, в США и Великобритании тепловые блоки мощностью св.. 500 Мвт, как правило, снабжаются газотурбинными установками мощностью 25-35 Мвт для покрытия нагрузок в часы "пик". Получили также распространение автоматич. Г. э. на базе авиац. турбин с 2-4 газовыми турбоагрегатами (каждый мощностью 10-20 Мвт). Конструктивно Г. э. могут быть размещены на полуприцепах-фургонах или ж.-д. платформах и использованы в местах новых разрабатываемых месторождений полезных ископаемых, особенно в районах месторождений нефти, где Г. э. могут работать на попутном газе, или в районах строительств в качестве врем, электростанций. Г. э. могут также служить резервными источниками мощности, включаемыми в случае возникновения в энергосистемах аварийных ситуаций. Г. э., предназначенные для покрытия нагрузок в часы "пик", имеют облегчённую тепловую схему безрегенерационного типа, кпд порядка 20 - 25%; стоимость установленного квт таких электростанций составляет примерно 50% стоимости установленного квт современной ТЭС. Г. э. имеют, как правило, высокую степень автоматизации и дистанционное управление. Пуск станции и приём нагрузки, а также работа вспомогат. оборудования (напр., пополнение топливных и масляных баков) обычно автоматизируются. Передвижные Г. э. применяются редко, т. к. имеют низкий кпд и относительно высокую стоимость оборудования по сравнению, напр., с дизельными электростанциями. Существуют проекты атомных Г. э. (США), в к-рых рабочий газ (гелий), нагретый до 800-1000°С, будет поступать от высокотемпературных графито-газовых реакторов.

Перспективны комбинированные паро-газотурбинные установки (ПГУ). В ПГУ топливо и воздух подводятся под давлением в камеру сгорания; продукты сгорания и нагретый воздух поступают в газовую турбину. После первых ступеней газовой турбины продукты сгорания отводятся в промежуточную камеру сгорания, в которой сжигается часть топлива за счёт избыточного кислорода, имеющегося в газах. Из промежуточной камеры сгорания продукты сгорания поступают в последующие ступени турбины, где происходят их дальнейшее расширение и охлаждение. Тепло отработавших газов может быть использовано для подогрева воды или выработки пара низкого давления в парогенераторе. Воздух в камеру сгорания подаётся компрессором, размещённым на одном валу с турбиной. Технологич. схема Г. э. отличается простотой, малым количеством вспо-могат. оборудования и трубопроводов. Комбинированная ПГУ в нормальном режиме работает по паротурбинному циклу, а для покрытия нагрузок в часы "пик" в энергосистеме переключается на паро-газовый цикл. При этом удаётся получать высокие начальные темп-ры рабочего тела и сравнительно низкие темп-ры отвода тепла, что и определяет повышенный кпд у ПГУ при нек-ром снижении капитальных затрат.

Первая в СССР паро-газотурбинная установка общей мощностью 16 Мвт была пущена в 1964 на Ленинградской ГЭС-1 в качестве надстройки над существующей паровой турбиной (30 Мвт). Вслед за этой установкой был создан проект ПГУ мощностью 200 Мвт. В состав паро-газового блока входят: газовая турбина (35-40 Мвт), рассчитанная на темп-ру газа перед турбиной 700-770°С; серийная паровая турбина (160 Мвт) - на параметры пара i3 Мн/м2 и 565/565°С; высоконапорный парогенератор производительностью 450 т/ч - на параметры пара 14 Мн/м2 и 570/570°С.

Лит. см. при статьях Газовая турбина, Передвижная электростанция.

В. А. Прокудин.

ГАЗОТУРБИННОЕ ТОПЛИВО, углеводородные газы или жидкое нефтяное топливо, используемые в газовых турбинах. Газообразное Г. т. (природные газы) применяют гл. обр. в газотурбинных установках, работающих на станциях перекачки газов магистральных газопроводов; жидкие Г. т.- в транспортных (автомобильных, тепловозных, судовых) и крупных стационарных газовых турбинах. К нефтяным Г. т. относятся дистилляты, получаемые при перегонке нефти, переработке продуктов крекинга, дистилляты замедленного коксования мазутов и др. продукты вторичной переработки нефти. Осн. требования, предъявляемые к Г.т.,- низкое содержание ванадия (2-6)*10-4% и малая зольность. В Г. т. добавляют присадки, снижающие коррозию лопаток, отложение нагаров и золы. Пром-сть СССР выпускает два вида Г. т.: с tзаст -5°С (для локомотивных газотурбинных двигателей) и -12°С (для др. транспортных и стационарных газовых турбин).

Н. Г. Пучков.

ГАЗОТУРБИННЫЙ АВТОМОБИЛЬ, автомобиль, оборудованный газотурбинным двигателем. Преимущества силовой установки Г, а.- малая масса, небольшие размеры, отсутствие специального жидкостного или воздушного охлаждения, ди-намич. уравновешенность, быстрый запуск при низких темп-pax воздуха, возможность использования различных видов жидкого и газообразного топлива, незначит. токсичность отработавших газов, высокие тяговые качества и простота конструкции.

Работы по созданию Г. а. (предназначаемых гл. обр. для эксплуатации в местностях с низкими среднегодовыми темп-рами, а также в качестве тягачей большегрузных автопоездов, многоместных автобусов и тяжёлых самосвалов) находятся в стадии эксперимента как в СССР, так и за рубежом (концерны"Форд", "Дженерал моторе" и "Интернэшонал" в США, фирма "Лейленд" в Великобритании). Первый экспериментальный Г. а. в СССР создан в 1958.

Лит.: Газотурбинные автомобили за рубежом (обзор), М., 1966.

А. А. Душкевич.

ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ (ГТД), тепловой двигатель, в к-ром газ сжимается и нагревается, а затем энергия сжатого и нагретого газа преобразуется в механич. работу на валу газовой турбины. Рабочий процесс ГТД может осуществляться с непрерывным сгоранием топлива при постоянном давлении или с прерывистым сгоранием топлива при постоянном объёме.

В 1791 англ. изобретатель Дж. Барбер впервые предложил идею создания ГТД с газогенератором, поршневым компрессором, камерой сгорания и газовой турбиной. Рус. инж. П. Д. Кузьминский в 1892 разработал проект, а в 1900 построил ГТД со сгоранием топлива при постоянном давлении, предназначенный для небольшого катера. В этом ГТД была применена многоступенчатая газовая турбина. Испытания не были завершены из-за смерти Кузьминского. В 19GO-04 нем. инж. Ф. Штольце пытался создать ГТД, но неудачно. В 1906 франц. инж. Р. Ар-манго и Ш. Лемаль построили ГТД, работавший на керосине, со сгоранием топлива при постоянном давлении, но из-за низкого кпд он не получил пром. применения. В 1906 рус. инж. В. В. Кара-водин спроектировал, а в 1908 построил бескомпрессорный ГТД с 4 камерами прерывистого сгорания и газовой турбиной, к-рый при 10 000 об/мин развивал мощность 1,2 квт (1,6 л. с.). В 1908 по проекту нем. инж. X. Хольцварта был построен ГТД прерывистого горения. К 1933 кпд ГТД с прерывистым горением составлял 24%, однако они не нашли широкого пром. применения. В России в 1909 инж. Н. В. Герасимов получил патент на ГТД, к-рый был использован им для создания реактивной тяги (турбореактивный ГТД); в 1913 М. Н. Никольской спроектировал ГТД мощностью 120 квт (160 л. с.) с трёхступенчатой газовой турбиной; в 1923 В. И. Базаров предложил схему ГТД, близкую к схемам совр. турбовинтовых двигателей; в 1930 В. В. Уваров при участии Н. Р. Брилинга спроектировал, а в 1936 построил ГТД с центробежным компрессором. В 30-е гг. большой вклад в создание авиац. ГТД внесли сов. конструктор А. М. Люлька (ныне акад. АН СССР), англ, изобретатель Ф. Уиттл, нем. инж. Л. Франц и др. В 1939 в Швейцарии был построен и испытан ГТД мощностью 4000 квт (5400 л. с.). Его создателем был словацкий учёный А. Стодола. В 1939 в Харькове, в лаборатории, руководимой В. М. Маковским, изготовлен ГТД мощностью 736 квт (1000 л. с.). В качестве топлива использован газ, получаемый при подземной газификации угля. Испытания этого ГТД в Горловке были прерваны Великой Отечественной войной. Большой вклад в развитие и совершенствование ГТД внесли сов. учёные и конструкторы: А. Г. Ивченко, В. Я. Климов, Н. Д. Кузнецов, И. И. Кулагин, Т. М. Мелькумов, А. А. Мику-лин, Б. С. Стечкин, С. К. Туманский, Я. И. Шнеэ, Л. А. Шубенко-Шубин и др. За рубежом в 40-е гг. над созданием ГТД работали фирмы "Юнкере", "БМВ" (Германия), "Бристол Сидли", "Роллс-Ройс" (Великобритания), "Дженерал электрик" и "Дженерал моторе" (США), "Рато" (Франция) и др.

Наибольшее пром. применение получили ГТД с непрерывным сгоранием топлива при постоянном давлении, В таком ГТД (рис. 1) сжатый атм. воздух из компрессора поступает в камеру сгорания, туда же подаётся топливо, к-рое, сгорая, нагревает воздух; затем в газовой турбине энергия газообразных продуктов сгорания преобразуется в механич. работу, большая часть к-рой расходуется на сжатие воздуха в компрессоре. Остальная часть работы передаётся на приводимый агрегат. Работа, потребляемая этим агрегатом, является полезной работой ГТД.

Полезная работа Lе, отнесённая к 1 кг рабочего тела, равна разности между работой Lт, развиваемой турбиной при расширении в ней газа, и работой LK, расходуемой компрессором на сжатие в нём воздуха. Графически рабочий цикл ГТД может быть представлен в РV-диаграмме, где Р - давление, V - объём (рис. 2). Чем выше кпд компрессора и турбины, тем меньше LK и больше ZT, т. е. полезная работа увеличивается. Повышение темп-ры газа перед турбиной также способствует росту полезной работы L1, (линия 3'4' на рис. 2). Экономичность ГТД характеризуется его эффективным кпд, к-рый представляет собой отношение полезной работы к количеству тепла, затраченного на создание этой работы.

В совр. ГТД кпд компрессоров и турбин соответственно составляет 0,88-0,9 и 0,9-0,92. Темп-pa газа перед турбиной в транспортных и стационарных ГТД составляет 1100-1200 К, а в авиационных достигает 1600 К. Достижение таких темп-р стало возможным благодаря изготовлению деталей ГТД из жаропрочных материалов и применению охлаждения его элементов. При достигнутом совершенстве проточной части и темп-ре газов 1000 К кпд двигателя, работающего по простейшей схеме, не превышает 25%. Для повышения кпд тепло, содержащееся в выходящем из турбины газе, используется в рабочем цикле ГТД для подогрева сжатого воздуха, поступающего в камеру сгорания. Теплообмен между отходящими газами и сжатым воздухом, поступающим в камеру сгорания, происходит в регенеративных теплообменниках, а рабочий процесс ГТД, в к-ром утилизируется тепло выходящих из турбины газов, наз. регенеративным. Повышению кпд способствуют также подогрев газа в процессе его расширения в турбине, совместно с использованием тепла выходящих газов, и охлаждение воздуха в процессе его сжатия в компрессоре (рис. 3). При этом полезная работа возрастает благодаря увеличению работы Lm, развиваемой турбиной, и уменьшению работы Lk, потребляемой компрессором. Схема такого ГТД в 30-е гг. была предложена сов. учёным Г. И. Зотиковым. Компрессор и турбина низкого давления находятся на одном валу, который не связан с валом привода, напр., генератора, гребного винта. Их частота вращения может изменяться в зависимости от режима работы, что существенно улучшает экономичность ГТД при частичных нагрузках.

Рис. 3. Схема газотурбинного двигателя с регенерацией тепла, охлаждением воздуха в процессе сжатия и подогревом газа в процессе расширения: 1 - пусковой двигатель: 2, 3, 4 - компрессоры низкого, среднего и высокого давления; 5- камера сгорания; б, 7- турбины высокого и низкого давления; 8- регенератор; 9- охладитель воздуха.

ГТД могут работать на газообразном топливе (природном газе, попутных и побочных горючих газах, газогенераторных газах, газах доменных и сажевых печей и подземной газификации); на жидком топливе (керосине, газойле, дизельном топливе, мазуте); твёрдом топливе (угольной и торфяной пыли). Тяжёлые жидкие и твёрдые топлива находят применение в ГТД, работающих по полузамкнутому и замкнутому циклу (рис. 4). В ГТД замкнутого цикла рабочее тело после совершения работы в турбине не выбрасывается, а участвует в следующем цикле. Такие ГТД позволяют увеличивать единичную мощность и использовать в них ядерное топливо. ГТД нашли широкое применение в авиации (см. Авиационный двигатель) в качестве осн. двигателей силовых установок самолётов, вертолётов, беспилотных летательных аппаратов и т. п. ГТД используют на тепловых электростанциях для привода электрогенераторов; на передвижных электростанциях, напр. в энергопоездах; для привода компрессоров (воздушных и газовых) с одновременной выработкой электрич. и тепловой энергии в нефтяной, газовой, металлургич. и химич. промышленности; в качестве тяговых двигателей газотурбовозов, автобусов, легковых и грузовых автомобилей, гусеничных тракторов, танков; как силовые установки кораблей, катеров, подводных лодок и для привода вспомогат. машин и механизмов (лебёдок, насосов и др.); на объектах военной техники в качестве энергетич. и тяговых силовых установок. Область применения ГТД расширяется. В 1956 г. мощность ГТД во всём мире составила 900 Мвт, к 1958 она превысила 2000 Мвт, а к нач. 1968 достигла 40 000 Мвт (без авиации и военной техники). Наибольшая единичная мощность выпускаемых в СССР ГТД составляет 100 Мвт (1969). Достигнутый эффективный кпд двигателей - 35%.

Рис. 4. Схема газотурбинного двигателя, работающего по замкнутому циклу: 1 - поверхностный нагреватель; 2 - турбина; 3 - компрессор; 4- охладитель; 5 - регенератор; 6- аккумулятор воздуха; 7- вспомогательный компрессор.

Развитие ГТД идёт по пути совершенствования его элементов (компрессора, турбины, камеры сгорания, теплообменников и др.), повышения темп-ры и давления газа перед турбиной, а также применения комбинированных силовых установок с паровыми турбинами и свободнопорш-невыми генераторами газа. Эксплуатация таких установок в стационарной энергетике и на транспорте показала, что при утилизации тепла отходящих газов и высоком совершенстве основных элементов их эффективный кпд достигает 42-45% .

Лит.: Бикчентай Р. Н., Лопоян Г. С., Поршаков Б. П., Применение газотурбинных установок в промышленности, М., 1959; Уваров В. В. и Чернобровкин А. П., Газовые турбины, М., 1960; Шнеэ Я. И., Газовые турбины, М., 1960; Основы проектирования и характеристики газотурбинных двигателей, [пер. с англ.], М., 1964; Газотурбинные установки. Атлас конструкций и схем, М., 1967; Simmons С. R., Gas turbine manual, L., 1968.

См. также лит. при ст. Авиационная газовая турбина.

С. З. Копелев.

ГАЗОТУРБОВОЗ, локомотив с газотурбинным двигателем (ГТД) или комбиниров. двигателем, свободнопоршневым генератором газа (СПГГ), соединённым с газовой турбиной. Почти все существующие Г. имеют одновальную газотурбинную установку открытого цикла с электрич. передачей (рис. 1).

Г. появились впервые в США в 1948, в 1969 на ж. д. Юнион Пасифик эксплуатировалось до 50 Г. с ГДТ мощностью 3300 квт (4500 л.с.) и 6300 квт (8500л. с.). Отд. Г. были изготовлены также в Великобритании, Швеции, Швейцарии и Чехословакии. Первые советские Г. находятся в эксплуатации с 1965.

Силовая установка Г. с электрич. передачей состоит из газовой турбины, компрессора, генератора постоянного тока и тяговых электродвигателей. Генератор обеспечивает питание электрич. энергией тяговых электродвигателей, устанавливаемых обычно по одному на каждую движущую ось локомотива.

Рис. 3. Расположение силового оборудования газотурбовоза Г1-01: 1- компрессор; 2- турбина: 3- камеры сгорания; 4- редуктор; 5- главные генераторы; 6- вспомогательный дизель; 7- высоковольтные камеры; 8- холодильник газотурбинного двигателя; 9- топливный бак; 10- тормозной компрессор.

Вид передачи мощности от вала газовой турбины к движущим колёсам Г. определяется типом ГТД и его назначением. При одновальном ГТД применяется

Рис. 1. Схема одновальной газотурбинной установки открытого цикла: 1-воздушный компрессор; 2- газовая туобнна; 3- камера сгорания; 4- атмосферный воздух; 5- отработавшие газы) 6- топливо.

электрич. передача тепловозного типа; т. н. жёсткие передачи, использование к-рых возможно в Г. при многовальном двигателе, бывают механические (гл. редуктор, карданы, осевые редукторы) или электрические переменного тока (синхронные генераторы, асинхронные короткозамкнутые двигатели). На Г. имеется также пусковая установка, обычно дизельная - 150-240 квт (200-300 л. с.). Её осн. назначение - довести скорость вращения генератора до величины, при к-рой компрессор начинает подавать воздух в камеру сгорания. Кроме того, эта установка передвигает локомотив, когда он следует без состава, и питает ряд вспомогат. агрегатов. Газотурбинная установка Г. обычно работает на тяжёлом жидком топливе или газе.

Г. имеют ряд преимуществ не только перед паровозами, но по нек-рым показателям и перед тепловозами. Так, удельная масса Г., т. е. масса на единицу мощности, составляет ок. 50% массы паровоза и 75% массы тепловоза; компактность газотурбинной установки позволяет уменьшить длину локомотива примерно в 2 раза по сравнению с тепловозом равной мощности; силовая установка Г. не требует водоснабжения; простота конструкции газотурбинного агрегата обеспечивает надёжность и бесперебойность его работы, облегчает обслуживание и текущий ремонт. Управление Г. сводится к регулированию подачи горючего в камеру сгорания. Надлежащий режим элект-рич. передачи обеспечивается автоматически.

Г. Коломенского тепловозостроит. з-да Г1-01 (рис. 2 и 3) отличается высокой надёжностью ГТД, простотой ухода и ремонта, возможностью работы на тяжёлом топливе.

Развитие газотурбовозостроения пока не вышло из опытной стадии, гл. обр. из-за сравнительно невысокого кпд (примерно в 2 раза ниже кпд тепловоза). Ведутся работы над повышением кпд Г. Напр., Луганским тепловозостроит. з-дом построен опытный Г. с СПГГ мощностью 2200 квт (3000 л. с.). Силовая установка состоит из 4 электрич. генераторов, работающих на одну газовую турбину, гид-ромеханич. передачи и вспомогат. оборудования. Подобные опытные Г. созданы также во Франции и Швеции. Кпд таких Г. может достигать 30-32%.

Лит.: Белоконь Н. И., Газотурбинные локомотивы, "Железнодорожный транспорт", 1955, № 4; Локомотивные газотурбинные установки, М., 1962; Бартош Е. Т., Газотурбовозы, М., 1963; Вопросы создания мощных газотурбинных локомотивов. [Сб. ст.], М., 1966.

Е. Т. Бартош.

ГАЗОУБЕЖИЩЕ, специальное защитное сооружение или помещение, предназначенное для противохимич. защиты людей. После 2-й мировой войны 1939-45 подобные сооружения стали называть убежищами. Термин "Г." из употребления вышел.

ГАЗОФРАКЦИОНИРУЮЩАЯ УСТАНОВКА, служит для разделения смеси лёгких углеводородов на индивидуальные, или технически чистые, вещества.

Г. у. входит в состав газобензиновых, газоперерабатьшающих, нефтехимич. и химич. з-дов. Мощность Г. у. достигает 750 тыс. т сырья в год. Для переработки на Г. у. поступает сырьё - газовые бензины, получаемые из природных и нефте-заводских газов, продукты стабилизации нефтей, газы пиролиза и крекинга. В состав сырья входят в основном углеводороды, содержащие от 1 до 8 атомов углерода в молекуле. Разделение смесей углеводородов осуществляется ректификацией в колонных аппаратах.

Схема разделения газового бензина в Г. у. включает предварит, нагрев в теплообменнике газового бензина и подачу его в пропановую колонну (рис.). Из верхней части колонны отводятся пары пропана, к-рые конденсируются в конденсаторе-холодильнике и поступают в ёмкость орошения. Часть пропана возвращается на верх колонны как орошение, а избыток отводится в виде готового продукта. Жидкость с низа колонны после подогрева поступает для дальнейшего разделения по такой же схеме в следующую колонну, где из неё выделяется в виде верхнего продукта смесь бутанов, а из нижней части отводится бензин. Аналогичным образом производится разделение бутанов на изобутан и нормальный бутан, а бензина-на изопентан, нормальный пен-тан, гексаны и т. д. Примерное содержание чистого вещества (в %) в товарном продукте того же наименования при переработке газового бензина: пропан 96; изобутан 95; нормальный бутан 96; изопентан 95; стабильный бензин 74. Совершенствование технологич. схемы Г. у. направлено на снижение энергетич. и капитальных затрат, автоматизацию контроля и управления процессом путём установки хроматографич. анализаторов качества продуктов на потоках и электронных вычислительных машин.

Схема газофракционирующей установки: 1- пропановая колонна; 2- стабилизационная колонна; 3- изобутановая колонна; 4- конденсаторы-холодильники; 5- подогреватели низа колонны; 6- теплообменники; 7- холодильники.

Лит.: Переработка и использование газа, М., 1962; Черный И. Р., Подготовка сырья для нефтехимии, М., 1966.

А. Л. Халиф.

ГАЗЫ (франц. gaz; назв. предложено голл. учёным Я. Б. Гельмонтом), агрегатное состояние вещества, в к-ром его частицы не связаны или весьма слабо связаны силами взаимодействия и движутся свободно, заполняя весь предоставленный им объём. Вещество в газообразном состоянии широко распространено в природе. Г. образуют атмосферу Земли, в значит, количествах содержатся в твёрдых земных породах, растворены в воде океанов, морей и рек. Солнце, звёзды, облака межзвёздного вещества состоят из Г.- нейтральных или ионизованных (плазмы). Встречающиеся в природных условиях Г. представляют собой, как правило, смеси химически индивидуальных Г.

Физические свойства газов 

Свойства газа

Азот

N2

Аргон Аr

Водород Н2

Воздух

Кислород O2

Углекислый газ СО2

Масса 1 моля (г)

28,02

39,94

2,016

28,96

32,00

44,00

Плотность при 0°С и 1 am* (кг/м3)

1,2506

1,7839

0,0899

1 ,2928

1,4290

1,976

Теплоёмкость при постоянном объёме Сv и 0°С (кдж/моль*град)

20,85

12,48

20,35

20,81

20,89

30.62 (55°С)

Скорость звука при 0°С (м/сек)

333,6

319

1286

331,5

314,8

260,3

Вязкость л при 00С (n* 106 н*сек/м2)

16,6

21,2

8,4

17,1

19,2

13,8

Теплопроводность ламбда при 0°С (лямбда*102 дж/м*сек* град)

2,43

1,62

16,84

2,41

2,44

1,45

Диэлектрич. проницаемость эпсилон при 0°С и 1 am*

1,000588

1,000536

1,000272

1,000590

1,000531

1 ,000988

Удельная магнитная восприимчивость х при 20°С (капа*106 на 1 г)

-0,43

-0,49

-1,99

-

+ 107,8

-0,48

* 1 am = 9,81*104 н/м2.

Г. обладают рядом характерных свойств. Они полностью заполняют сосуд, в к-ром находятся, и принимают его форму. В отличие от твёрдых тел и жидкостей, объём Г. существенно зависит от давления и темп-ры. Коэфф. объёмного расширения Г. в обычных условиях (О-100°С) на два порядка выше, чем у жидкостей, и составляет в среднем 0,003663 град-1. В табл. приведены данные о физич. свойствах наиболее распространённых Г.

Любое вещество можно перевести в газообразное состояние надлежащим подбором давления и темп-ры. Поэтому возможную область существования газообразного состояния графически удобно изобразить в переменных: давление р - темп-pa Т р, Т-диаграмме, рис. 1). При темп-рах ниже критической Тк (см. Критическое состояние) эта область ограничена кривыми сублимации (возгонки) I и парообразования II. Это означает, что при любом давлении ниже критического рк существует темп-ра Т (см. рис. 1), определяемая кривой сублимации или парообразования, выше к-рой вещество становится газообразным. В состояниях на кривой I (ниже тройной точки Тр) газ находится в равновесии с твёрдым веществом (твёрдой фазой), а на кривой II (между тройной и критич. точкой K) - с жидкой фазой. Газ в этих состояниях обычно называют паром вещества.

Рис. 1. р, T-диаграмма состояния вещества. Область газообразного состояния заштрихована. Со стороны низких температур и давлений она ограничена кривыми сублимации (I) и парообразования (II). Тр - тройная точка, К - критическая точка. Штриховой линией показана критическая изохора вещества.

При темп-рах ниже Тк можно сконденсировать Г.- перевести его в др. агрегатное состояние (твёрдое или жидкое). При этом фазовое превращение Г. в жидкость или твёрдое тело происходит скачкообразно: весьма малое изменение давления приводит к конечному изменению ряда свойств вещества (напр., плотности, энтальпии, теплоёмкости и др.). Процессы конденсации Г., особенно сжижение газов, имеют важное техническое значение.

При Т>ТК граница газообразной области условна, поскольку при этих темп-рах фазовые превращения не происходят. В ряде случаев за условную границу между Г. и жидкостью при сверхкритич. темп-pax и давлениях принимают критич. изохору вещества (кривую постоянной плотности или удельного объёма, см, рис. 1), в непосредств. близости от к-рой свойства вещества изменяются, хотя и не скачком, но особенно быстро.

В связи с тем что область газового состояния очень обширна, свойства Г. при изменении темп-ры и давления могут меняться в широких пределах. Так, в нормальных условиях (при 0°С и атмосферном давлении) плотность Г. примерно в 1000 раз меньше плотности того же вещества в твёрдом или жидком состоянии. При комнатной темп-ре, но давлении, в 1017 раз меньшем атмосферного (предел, достигнутый совр. вакуумной техникой), плотность Г. составляет ок. 10-20г/см3. В космич. условиях плотность Г. может быть ещё на 10 порядков меньше (~10 -30г/см3).

С другой стороны, при высоких давлениях вещество, к-рое при сверхкритич. темп-pax можно считать Г., обладает огромной плотностью (напр., в центре нек-рых звёзд~109 г/см3). В зависимости от условий в широких пределах изменяются и др. свойства Г.- теплопроводность, вязкость и т. д.

Молекулярно-кинетическая теория Г. Молекулярно-кинетическая теория рассматривает Г. как совокупность слабо взаимодействующих частиц (молекул или атомов), находящихся в непрерывном хаотическом (тепловом) движении. На основе этих простых представлений кинетич. теории удаётся объяснить осн. физич. свойства Г., особенно полно - свойства разреженных Г.

У достаточно разреженных Г. средние расстояния между молекулами оказываются значительно больше радиуса действия межмолекулярных сил. Так, напр., при нормальных условиях в 1 см3 Г. находится ~ 1019 молекул и среднее расстояние между ними составляет ~ 10-6 см, или ~100А, тогда как межмолекулярное взаимодействие не существенно на расстояниях свыше 5-10А. Следовательно, в таких условиях молекулы взаимодействуют лишь при сближении на расстояние действия межмолекулярных сил. Такое сближение принято трактовать как столкновение молекул. Радиус действия межмолекулярных сил в рассмотренном примере в 10-20 раз меньше среднего расстояния между молекулами, так что общий объём, в к-ром эти силы могут сказываться (как бы "собственный объём" всех молекул), составляет 10~3 - 10~4 от полного объёма Г. Это позволяет считать собств. объём молекул Г. в нормальных условиях пренебрежимо малым и рассматривать молекулы как материальные точки. Газ, молекулы к-рого рассматриваются как не взаимодействующие друг с другом материальные точки, наз. идеальным. При тепловом равновесии идеального Г. все направления движения его молекул равновероятны, а скорости распределены в соответствии с Максвелла распределением. На рис. 2 приведён график этого распределения для азота при темп-рах 20 и 500°С. Из графика видно, что подавляющее большинство

Рис. 2. Распределение Максвелла для молекул азота при температурах 20 и 500°С. По оси ординат отложена доля молекул (в %), обладающих скоростями между с и (с + 10) м/сек; сн - наиболее вероятная скорость, к-рой обладает наибольшее число молекул при данной температуре; - средняя арифметическая скорость молекул;  - средняя квадратичная скорость.

молекул имеет близкие значения скорости (максимум кривой соответствует скорости наиболее вероятной при данной темп-ре), но существует также изностная часть молекул с малыми и очень большими скоростями. При помощи максвеллов-ского распределения может быть определена т. н. средняя квадратичная скорость молекул  связанная с темп-рой Т газа соотношением

(1)

Здесь k - Больцмана постоянная, т - масса молекулы. Уравнение (1) позволяет установить связь между средней кинетич. энергией одной молекулы и темп-рой газа:

(2)

Эту зависимость часто рассматривают как молекулярно-кинетич. толкование темп-ры - темп-pa есть мера кинетич. энергии молекул.

Поскольку молекулы идеального Г. обладают лишь кинетич. энергией, внутренняя энергия такого Г. не зависит от занимаемого им объёма (закон Джоуля).

Молекулярно-кинетич. теория рассматривает давление Г. на стенки сосуда, в к-ром он находится, как воздействие ударов молекул, усреднённое по поверхности и времени. Количественно давление р определяется импульсом, передаваемым молекулами в единицу времени единице площади стенки:

(3)

где п - число молекул в единице объёма. Ур-ния (2) и (3) позволяют записать уравнение состояния идеального Г. в виде

(4)

Ур-ние (4), записанное для 1 моля Г., содержащего N = 6,023*1023 молекул (см. Авогадро число), называют Клапейрона уравнением:

(5)

Здесь R = kN - универсальная газовая постоянная, v - объём, приходящийся на 1 моль. Ур-ние Клапейрона обобщает эмпирич. газовые законы Бойля - Мариотта и Гей-Люссака (см. Бойля - Мариотта закон, Гей-Люссака законы). Из ур-ния (5) следует также, что при одинаковых темп-ре и давлении идеальные Г., взятые в количестве 1 моля, имеют равные объёмы и в любом таком Г. в единице объёма содержится равное количество молекул (см. Авогадро закон).

В условиях теплового равновесия темп-pa и давление Г. по всему его объёму одинаковы, молекулы движутся хаотично, в Г. нет упорядоченных потоков. Возникновение в Г. перепадов (градиентов) темп-ры или давления приводит к нарушению равновесия и переносу в направлении градиента энергии, массы или др. физич. величин.

Кинетич. свойства Г.- теплопроводность, диффузию, вязкость - молекулярно-кинетич. теория рассматривает с единой точки зрения: диффузию как перенос молекулами массы, теплопроводность как перенос ими энергии, вязкость как перенос количества движения. Модель идеального Г. для анализа явлений переноса непригодна, ибо в этих процессах существенную роль играют столкновения молекул (при к-рых происходит передача к.-н. из переносимых величин, напр, энергии) и "размер" молекул (влияющий на частоту столкновений). Поэтому в простейшем случае явления переноса в Г. рассматриваются для разреженного Г., молекулы к-рого в первом приближении считаются упругими шариками с определённым диаметром а, причём эти шарики взаимодействуют друг с другом только в момент соударения. В этом приближении диаметр молекулы связан простым соотношением с её средней длиной свободного пробега

(6)

Размерсущественно влияет на процессы переноса в разреженном Г, В частности, если характерный размер объёма, занимаемого Г., больше, то теплопроводность и вязкость Г. не зависят от давления. Наоборот, когда  больше характерного размера, теплопроводность и вязкость Г. с уменьшением давления (а значит, и числа столкновений) начинают падать. На этом явлении, в частности, основаны тешюизолирующие свойства сосудов с двойными стенками, воздух между к-рыми откачан (см. Дьюара сосуды). В более строгой молекулярной теории при анализе явлений переноса в разреженных газах учитывается взаимодействие молекул при любых расстояниях между ними. Характер взаимодействия определяется т. н. потенциалом взаимодействия (см. Межмолекулярное взаимодействие). Строгое рассмотрение динамики парных взаимодействий (столкновений) приводит к тому, что в формулах для расчёта коэффициентов переноса появляются т. н. интегралы столкновений, являющиеся функциями только приведённой темп-ры . Эта темп-pa характеризует отношение кинетич. энергии молекул (~kT) к их потенциальной энергии (- глубина потенциальной ямы при данном потенциале взаимодействия). Интегралы столкновений учитывают то обстоятельство, что сталкивающиеся молекулы в зависимости от их кинетич. энергии, а значит и темп-ры Г., могут сближаться на различные расстояния, т. е. как бы изменять свой эффективный размер.

Свойства реальных Г. При повышении плотности изменяются свойства Г., они перестают быть идеальными. Уравнение состояния (5) оказывается неприменимым, т. к. средние расстояния между молекулами Г. становятся сравнимыми с радиусом межмолекулярного взаимодействия. Для описания термодинамич. свойств неидеальных, или, как их чаще называют, реальных, Г. пользуются различными уравнениями состояния, имеющими более или менее строгое тео-ретпч. обоснование. Простейшим примером уравнения, к-рое качественно правильно описывает осн. отличия реального Г. от идеального, служит ур-ние Ван-дер-Ваальса. Оно учитывает, с одной стороны, существование сил притяжения между молекулами (их действие приводит к уменьшению давления Г.), с другой стороны - сил отталкивания, препятствующих безграничному сжатию Г. (см. Ван-дер-Ваальса уравнение).

К наиболее теоретически обоснованным, во всяком случае для состояний, удалённых от критич. точки, относится вириалъное уравнение состояния:

(7)

Значения вириальных коэффициентов В, С и т. д. определяются соударениями молекул: парными (В), тройными (С) и более высокого порядка для последующих коэффициентов. Существенно, что вириальные коэфф. являются функциями только темп-ры.

В Г. малой плотности наиболее вероятны парные столкновения молекул, т. е. для такого Г. в разложении (7) можно пренебречь всеми членами после члена с коэфф. В. В соответствии с температурным изменением В, при т. н. темп-ре Бойля ТВ (см. Бойля точка) В обращается в нуль, и умеренно плотный Г. ведёт себя как идеальный, т. е. подчиняется ур-нию (5). Физически это означает, что при ТВ межмолекулярные силы притяжения и отталкивания практически компенсируют друг друга. Существование межмолекулярного взаимодействия в той или иной степени сказывается на всех свойствах реальных Г. Внутр. энергия реального Г. оказывается зависящей от его объёма (от расстояний между молекулами), т. к. потенциальная энергия молекул определяется их взаимными расстояниями.

С межмолекулярным взаимодействием связано также изменение темп-ры реального Г. при протекании его с малой постоянной скоростью через пористую перегородку (этот процесс наз. дросселированием). Мерой изменения темп-ры Г. при дросселировании служит Джоуля - Томсона коэфф., к-рый в зависимости от условий может быть положительным (охлаждение Г.), отрицательным (нагрев Г.) либо равным нулю при т. н. темп-ре инверсии (см. Джоуля - Томсона явление). Эффект охлаждения Г. при дросселировании широко применяется в технике как один из методов сжижения газов.

Внутреннее строение молекул Г. слабо влияет на их термич. свойства (давление, темп-ру, плотность и связь между ними). Для этих сврйств в первом приближении существенна только молекулярная масса Г. Напротив, калорич. свойства Г. (теплоёмкость, энтропия и др.), а также его электрич. и магнитные свойства существенно зависят от внутр. строения молекул. Напр., для расчёта (в первом приближении) теплоёмкости Г. при постоянном объёме cv необходимо знать число внутр. степеней свободы молекулы (т. е. число возможных внутр. движений) iвн. В соответствии с равнораспределения законом классич. статистической физики на каждую степень свободы молекулы Г. (поступательную, колебательную, вращательную) приходится энергия, равная 1/2*kT. Отсюда теплоёмкость 1 моля

(8)

Для точного расчёта калорич. свойств Г. необходимо знать уровни энергии молекулы, сведения о к-рых в большинстве случаев получают из анализа спектров Г. Для большого числа веществ в состоянии идеального Г. калорич. свойства вычислены с высокой точностью и их значения представлены в виде таблиц до темп-р 10-22 тыс. градусов.

Электрич. свойства Г. связаны в первую очередь с возможностью ионизации молекул или атомов, т. е. с появлением в Г. электрически заряженных частиц (ионов и электронов). При отсутствии заряженных частиц Г. являются хорошими диэлектриками. С ростом концентрации зарядов электропроводность Г. увеличивается. Зависимость электропроводности Г. от различных физич. факторов рассмотрена в ст. Электрический разряд в газах.

При темп-pax начиная с неск. тыс. градусов всякий Г. частично ионизуется и превращается в плазму. Если концентрация зарядов в плазме невелика, то свойства её мало отличаются от свойств обычного Г.

По магнитным свойствам Г. делятся на диамагнитные (к ним относятся, напр., инертные газы, Н2, N2, CO2, Н2О) и парамагнитные (напр., О2). Диамагнитны те Г., молекулы к-рых не имеют постоянного магнитного момента и приобретают его лишь под влиянием внешнего поля (см. Диамагнетизм). Те же Г., у к-рых молекулы обладают постоянным магнитным моментом, во внешнем магнитном поле ведут себя как парамагнетики (см. Парамагнетизм).

Учёт межмолекулярного взаимодействия и внутр. строения молекул необходим при решении многих проблем физики Г., напр, при исследовании влияния верхних разреженных слоев атмосферы на движение ракет и спутников (см. Газовая динамика, Аэродинамика разреженных газов).

В совр. физике Г. называют не только одно из агрегатных состояний вещества. К Г. с особыми свойствами относят, напр., совокупность свободных электронов в металле (электронный Г.), фононов в жидком гелии (фононный Г.) и т. д. Г. элементарных частиц и квазичастиц, обладающих целым спином, т. н. бозонов (напр., фотонов, я-мезонов, фононов), наз. бозе-газом. Его свойства рассматривает квантовая статистика Бозе - Эйнштейна. Свойства частиц Г. с полуцелым спином - фермионов (напр., электронов, нейтронов, нейтрино, дырок проводимости и др.) рассматривает квантовая статистика Ферми - Дирака (см. Статистическая физика).

Лит.: Кириллин В. А., Сычёв В. В. и Ш ейндлин А. Е., Техническая термодинамика, М., 1969; Кикоин И. К. н Кикоин А. К., Молекулярная физика, М., 1963; Гиршфельдер Дж., Кертисс Ч., Берд Р., Молекулярная теория газов н жидкостей, пер. с англ., М., 1961; Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Справочник, под ред. В. П. Глушко, 2 изд., т. 1-2, М., 1962.

Э. Э. Шпильрейн.

ГАЗЫ в технике, применяются гл. обр. в качестве топлива; сырья для химич. пром-сти; химич. агентов при сварке, газовой химико-термич. обработке металлов, создании инертной или спец. атмосферы, в нек-рых биохимич. процессах и др.; теплоносителей; рабочего тела для выполнения механич. работы (огнестрельное оружие, реактивные двигатели и снаряды, газовые турбины, паро-газовые установки, пневмотранспорт и др.); физич. среды для газового разряда (в газоразрядных трубках и др. приборах). В технике используется св. 30 различных Г.

Как топливо применяют природные газы горючие и получаемые искусственно в виде основной (генераторный Г.) или побочной (коксовый, доменный и др. Г.) продукции. Осн. потребители природного Г. в чёрной металлургии - доменное и мартеновское произ-во. С использованием природного Г. производится ежегодно ок. 60% цемента, 60% стекла, св. 60% керамзита, св. 60% керамики. Перевод стекловаренных печей на природный Г. значительно улучшает технико-экономич. показатели произ-ва стекла. В топливном балансе маш.-строит, пром-сти на долю горючего Г. приходится ок. 40%. Осн. потребителями являются нагревательные и термич. печи. Применение в этих печах природного Г. вместо др. видов топлива позволяет снизить стоимость нагрева, улучшить его качество, повысить кпд печей и создать более благоприятные сан.-гигиеннч. условия в производств, помещениях. В топливном балансе электростанций СССР удельный вес природного Г. составляет ок. 20%. Применение природного Г. на электростанциях даёт значит, эффект. Кпд котельных установок на электростанциях при переводе с твёрдого на газовое топливо увеличивается на 1 - 4%; уменьшается на 21-26% количество обслуживающего персонала. Суммарное снижение расхода топлива за счёт повышения кпд и снижения расхода электроэнергии на собств. нужды составляет 6-7%. Сжигание Г. в топках котлов малой производительности увеличивает кпд по сравнению с котлами, использующими твёрдое топливо, на 7-20% (в зависимости от сорта топлива) и позволяет повысить производителыюсть на 30% и более. Использование природного Г. открывает широкие возможности для создания простых, менее металлоёмких и более экономичных котлов (паровых и водогрейных), работающих на природном Г.

Нек-рые Г. являются в то же время исходным сырьём для технологических процессов в химич. пром-сти (из них вырабатывается ок. 200 видов разлдч-ных химич. продуктов); на природном Г. работает ряд крупнейших химнч. комбинатов СССР.

Из числа Г., используемых в качестве химнч. агентов, воздух (атмосферный или обогащённый кислородом) и кислород получили наибольшее распространение в металлургич., химич. и смежных с ними отраслях пром-сти (см. Воздух и Кислород в технике). Большое значение имеют также многие др. Г.: ацетилен, хлор, фтор и редкие Г.

При газовой сварке большей частью используется пламя ацетилено-кислород-ной смеси, позволяющее развивать очень высокую темп-ру (ок. 3200 °С). В отдельных случаях применяют атомноводородную сварку, основанную на нагреве металла водородом, превращённым в атомарное состояние под действием электрической дуги.

Тепловую обработку металлов в печах часто сопровождают воздействием химич. агентов, находящихся в газообразном состоянии. Насыщение поверхностного слоя стали углеродом (см. Цементация) производится путём длит, нагрева её в атмосфере Г., диссоциирующих с выделением атомарного углерода. В установках пром. типа для газовой цементации применяют: природный Г., бутан-пропановую смесь и др. Во избежание чрезмерного выделения сажи (или смолистых веществ) к этим Г. подмешивают генераторный газ или дымовые газы, очищенные от углекислого газа и паров воды.

Г. как химич. агенты применяются также в практике химико-термич. обработки поверхности стали при её азотировании, цианировании, алитировании, хромировании и др. При газовой цементации стали алюминием (или хромом) её нагревают в парах хлористого алюминия (хрома). Азот, генераторный газ из антрацита или древесного угля, продукты горения нек-рых Г. (после удаления из них углекислого газа и паров воды) и продукты диссоциации аммиака в ме-таллообр. пром-сти служат в качестве спец. атмосфер для борьбы с окислением и обезуглероживанием металлов, к-рые происходят при их нагреве в атмосфере воздуха или дымовых газов.

В качестве инертных веществ для продувки взрывоопасной аппаратуры (газгольдеров, газоочистных коробок, коммуникаций и т. п.) применяют водяной пар, углекислый газ и азот, а также смесь углекислого газа с азотом, напр, продукты горения газообразного топлива, сжигаемого с малым избытком воздуха. Технологич. аппараты большой ёмкости продуваются инертными газами перед их заполнением Г. (напр., водородом). При этом вытесняется находящийся в аппарате атм. воздух и предотвращается образование взрывчатой смеси Г.- воздух.

В электроламповой пром-сти для наполнения ламп накаливания применяются азот, криптон, ксенон и др. Наполнение ламп накаливания инертным газом уменьшает скорость испарения нити и т. о. увеличивает срок службы ламп. Использование для этих целей нек-рых редких Г. позволяет значительно (до 30%) увеличить световую отдачу ламп накаливания, что имеет большое значение, т. к. на нужды освещения расходуется ок. 20% всей вырабатываемой в СССР энергии. Широко распространено наполнение ламп накаливания аргоно-азотной смесью, особенно подходящими наполнителями являются криптон и ксенон, обладающие высокой плотностью и минимальной теплопроводностью.

Г. применяются также для интенсификации нек-рых биохимич. процессов. Углекислый газ и чистые продукты горения бессернистого топлива могут быть использованы в качестве углекислого удобрения. Повышенное содержание углекислого газа (до 0,3% ) в атмосфере теплиц и оранжерей ускоряет рост и увеличивает плодоношение нек-рых растений. Дозревание сорванных овощей и плодов (томатов, яблок и др.) можно ускорить хранением их в атмосфере этилена.

В качестве теплоносителей широко распространены след. Г.: продукты горения (дымовые Г.), воздух и реже газообразные продукты экзотермич. процессов (окисления аммиака, получения серного ангидрида и др.). Дымовые газы как теплоноситель используют: для непо-средств. обогрева изделий или материалов в печах и сушилках; для получения и подогрева промежуточных теплоносителей (водяного пара, горячей воды, воздуха и др.). Для регулирования процесса нагрева дымовыми газами их можно разбавлять воздухом или отходящими газами. Иногда дымовые газы служат для транспортировки угольной пыли и её подсушки во взвешенном состоянии. В этих случаях дымовые газы являются не только теплоносителем, но и физич. средой для переноса твёрдых тел, находящихся в пылевидном состоянии. Воздух как промежуточный теплоноситель используют в тех случаях, когда недопустимо загрязнение нагреваемого продукта сажей и золой, содержащимися в нек-рых дымовых газах. Чаще всего воздух как теплоноситель применяется в сушилках и в некоторых системах отопления помещений.

В качестве рабочих веществ для совершения механич. работы Г.распространены в газовых турбинах, в огнестрельном оружии, в реактивных двигателях и снарядах, а также в двигателях внутр. сгорания. Для наполнения дирижаблей и аэростатов используются Г., имеющие невысокую плотность.

Электрич. разряд в Г. (или парах) широко применяется в электротехнике для выпрямления переменного тока, преобразования постоянного тока в переменный, генерации электрич. колебаний, освещения газосветными лампами и мн. др. Подбором соответствующих газов или паров металлов можно повышать излучение газосветных ламп на заданном участке спектра. Этим достигается увеличение общей световой отдачи источника света (см. Электрический разряд в газах, Газосветная трубка).

Лит.: Кортунов А. К., Газовая промышленность СССР, М., 1967; Спейшер В. А., Сжигание газа на электростанциях и в промышленности, 2 изд., М., 1967; Использование газа в промышленных и энергетических установках, в сб.: Теория и практика сжигания газа, в. 3-4, Л., 1967 - 68; Рябцев И. И., Волков А. Е., Производство газа из жидких топлив для синтеза аммиака и спиртов, М , 1968.

В. А. Спейшер.

ГАЗЫ в металлах. Г. попадают в твёрдые и жидкие металлы при их выплавке и электролитич. получении, при взаимодействии металлич. изделий с атмосферой. Напр., при произ-ве стали из чугуна в мартеновских печах или в конверторах в расплавленный металл из печной атмосферы попадают кислород и азот; при получении никеля электролизом его водных растворов твёрдый металл насыщается водородом, выделяющимся на катоде. Различают 3 вида взаимодействия между Г. и металлами: адсорбцию, растворение и образование химич. соединений.

При адсорбции Г. взаимодействуют только с поверхностью металла и образуют на ней плёнки толщиной, равной диаметру одной или неск. молекул. Адсорбция уменьшается при повышении темп-ры и понижении давления Г. над металлом. Г., адсорбированные на металлич. частях электровакуумных приборов (применяемых в измерит, аппаратуре), радиопередающих устройств, преобразователей электрич. энергии, в процессе эксплуатации десорбируются и нарушают устойчивую работу аппаратуры (напр., изменяют электропроводность). Удаление адсорбированных Г. при изготовлении такой аппаратуры достигается глубокой откачкой, применением поглотителей Г. (геттеров) и является одной из важнейших задач вакуумной техники.

Большинство Г., кроме инертных, образует с твёрдыми и жидкими металлами истинные растворы. Г., молекулы к-рых состоят из неск. атомов (напр., сернистый газ, углекислый газ, водород, азот), при растворении в металлах распадаются на атомы. Это облегчает внедрение Г. в металл, т. к. уменьшает энергию, необходимую для того, чтобы раздвинуть сильно взаимодействующие друг с другом атомы металла. Кроме того, часть затрачиваемой энергии компенсируется её выигрышем при химич. взаимодействии атомов Г. и металла. Поэтому растворение многоатомных газов сопровождается их диссоциацией. Напр., двухатомные газы водород и азот растворяются в железе по реакциям

Растворимость Г. в расплавленных металлах значительно выше, чем в твёрдых. Это часто приводит к ухудшению качества металлических слитков из-за образования в них газовых пузырей, внутренних раковин и пористости. Такие дефекты возникают вследствие того, что при постепенном затвердевании слитка (кристаллизации) в изложнице концентрация Г. в остающейся жидкости настолько повышается, что Г. выделяются в её объёме, а образующиеся при этом пузыри не успевают всплыть и удалиться до полного затвердевания слитка.

Г. часто образуют с металлами химич. соединения: окислы, сульфиды, нитриды. Эти соединения нерастворимы в металлах и выделяются в виде самостоятельных фаз - т. н. неметаллич. включений, присутствие к-рых сильно ухудшает механич. и антикоррозионные свойства металлов и сплавов. Поэтому в пром-сти применяются различные способы удаления Г. из металлов. Один из наиболее эффективных - использование вакуумирования. При этом благодаря понижению давления Г. происходит их выделение из металлов, протекающее особенно интенсивно, когда металл находится в расплавленном состоянии.

Широко распространены выплавка металлов и сплавов, особенно стали, в вакуумных печах, вакуумирование жидкого металла при разливке и в ковшах (см. Вакуумная плавка, Дегазация стали). С такой же целью применяют продувку жидкого металла инертными газами (напр., аргоном). В ряде случаев осуществляют плавку или нагрев металла в защитной газовой атмосфере, не содержащей компонентов, вредных для металла.

Лит.: Смителлс К., Газы н металлы, пер. с англ.. М.- Л., 1940; Вакуумная металлургия, М., 1962; Жуховицкий А. А., Шварцман Л. А., Физическая химия, М., 1963; Дэшман С., Научные основы вакуумной техники, пер. с англ., М., 1964.

Л.А.Шварцман, Л. В. Ванюкова.

ГАЗЫ ГОРЮЧИЕ, газообразные вещества, способные гореть. В широком смысле слова к Г. г. относятся водород, окись углерода, сероводород, газообразные углеводороды (напр., метан, этан, этилен). В технике под Г. г. обычно понимают природные и искусств, смеси этих газов, разбавленных негорючими газами, такими как двуокись углерода, азот, инертные газы, пары воды. Наибольшее значение в пром-сти имеют добываемые из недр земли газы природные горючие, в составе к-рых содержится до 99% газообразных углеводородов, гл. обр. метана и его ближайших гомологов. Природные Г. г. добывают из газовых месторождений или совместно с нефтью (см. Газы нефтяные попутные).

Искусств, смеси Г. г. получают в результате термич. разложения твёрдого и жидкого топлива. Наиболее распространены: коксовый газ - продукт, получаемый при коксовании твёрдого топлива, генераторный газ, образующийся при газификации топлив, газы нефтепереработки, к-рые получаются при термич. и термокаталитической переработке нефти и нефтепродуктов, а также доменный газ, образующийся в процессе выплавки чугуна. В отличие от природных, искусств. Г. г. содержат в своём составе непредельные углеводороды, окись углерода и иногда значит, количество водорода. В небольшом количестве Г. г. получают также методом подземной газификации углей.

Основу развития газовой промышленности СССР и ряда др. стран составляют природные горючие газы, по запасам к-рых СССР занимает 1-е место в мире. Удельный вес природных газов в общей добыче осн. видов топлива составлял в СССР 17,9% (1968). Производство искусств. Г. г. не увеличивается из-за малой эффективности переработки твёрдых топлив. Природные газы - удобный и дешёвый вид топлива, всё шире используемый в самых различных отраслях пром-сти и в коммунально-бытовом х-ве. Применение природных газов позволяет существенно упростить мн. важные технологич. процессы (см. Газы в технике).

Лит.: Рябцев Н. И., Природные и искусственные газы, 3 изд., М., 1967; СтаскевичН. Л., Справочное руководство по газоснабжению, Л., 1960.

Н. И. Рябцев.

ГАЗЫ ЗЕМНОЙ КОРЫ, газы, встречающиеся в земной коре в свободном состоянии, в виде раствора в воде и нефти и в состоянии, сорбированном породами, особенно ископаемыми углями. Количество газов в геосферах Земли возрастает в глубь планеты (табл. 1). В зависимости от существа газообразующих процессов различают до 9 генетич. групп Г. з. к., из к-рых важнейшими являются газы катагенетич., метамор-фич., вулканич., биохимич., радиоактивного и возд. происхождения; остальные группы газов (газы ядерных реакций, газы радиохимич. происхождения и газы подкоровых глубин) имеют в условиях земной коры второстепенное значение. Газы катагенетического происхождения (см. Катагенез в литологии) возникают в результате преобразования органического вещества, заключённого в осадочных породах, при их погружении на глубины и одновременном увеличении давления от 10 до 200-250 мн/м2 (от 100 до 2000-2500 атм) и температуры (от 25-30 °С до 250-300 °С). К катагенетическим газам относится основная масса горючих газов (см. Газы природные горючие).

Табл.1. - Количество и общий состав газов в геосферах Земли (по В. А. Соколову)

 

масса геосферы в 1018 т

общая масса газов в 1015т

среднее сод. газов в %

Масса отдельных компонентов (в 1012 т)

Геосферы

о2

N2

СО,

СН4

Н2

H2S+

+ SO2

НСl + + HF

Не

Ar

Осадочный слой

2,5

0,214

0,0097

2

76

92

43

0,2

0,8

600

83000

28

 

"Гранитный" и "базальтовый" слои

26

7 ,8

0,03

 

500

6300

15

115

200

600

Верхняя мантия

 

435,0

 

 

13000

210000

 

8600

210000

 

Табл. 2. - Химический состав газов различного генезиса (в%)

Местонахождение

СО2

СО

СН4

С2Н6

и выше

Н2

SO2

N2

Ar

H2S

Вулкан Этна

28,8

0,5

1,0

 

16,5

34,5

18

7

 

Кисловодск, Нарзан

92,13

0,37

 

 

 

 

7,3

0,129

 

Норильск, габбродиабаз*

34,2

 

30,7

 

 

 

35,1

 

 

Норильск, порфириты*

23,6

 

8,9

 

51,3

 

16,2

 

 

Грязевой вулкан Бог-Бога (Апшеронский п-ов)

1,6

0,4

94,7

0,29

0,3

 

2,7

 

 

Газовое месторождение Ка-радаг (пласт VII-а) (Азербайджан)

0,19

 

97,72

2,09

 

 

 

 

 

Газовое месторождение Лак (Франция)

9

 

74

2

 

 

 

 

15

Нефтяной попутный газ из мезозойских отложений Западного Предкавказья

7,68

 

84,57

6,54

 

 

1,2

0,52

0,01

* Приведён состав газов, извлечённых из породы при её дроблении.

При дальнейшем повышении температуры и давления породы дают начало газам метаморфизма, а при расплавлении пород - газам возрождения. Осн. состав газов: пары воды, двуокись углерода, окись углерода, водород, сера, двуокись серы, метан, азот, редко инертные газы и летучие хлориды.

Вулканич. газы в основном идут из глубин Земли и связаны с дегазацией мантии (см. Вулканические газы).

Биохимич. газы образуются при бактериальном разложении органич. веществ и реже при восстановлении минеральных солей. К ним относятся метан и его гомологи (этан и др.), двуокись углерода, сероводород, азот, кислород, редко водород и др. Эта группа охватывает большую часть газов, выделяющихся в атмосферу или образующих скопления в самых верхних частях земной коры.

Радиоактивные газы возникают в процессе распада радиоактивных элементов. К ним относятся гелий, недолговечные эманации радия, тория и др. Самостоят, скоплений газы этой группы не образуют (см. Гелий).

Газы воздушного происхождения представляют собой газы атмосферы, проникшие в глубь земной коры гл. обр. в форме водных растворов. Они состоят из азота, кислорода и инертных газов (аргон, криптон и ксенон).

По химич. составу выделяются три осн. группы Г. з. к.: углеводородные, азотные и углекислот-н ы е. Особые свойства газов - их большая способность мигрировать как в свободном, так и водорастворённом состоянии - обусловливают смешивание газов разного происхождения и вместе с тем их широкое распространение в природе (табл. 2).

Огромная масса горючих (углеводородных) газов находится в растворённом состоянии в подземных водах. Среднее содержание метана в подземных водах Западно-Кубанского прогиба колеблется от 1 м3/м3 до 10 м3/м3. Общее количество метана, растворённого в пластовых водах, во много раз превышает все его запасы в газовых и нефтяных месторождениях и составляет, по Л. М. Зорькину, n*1016 м3.

Значит, количество углеводородных газов связано с органич. веществами, как рассеянными в осадочных породах, так и образующими ископаемые угли, к-рые содержат много метана (до 50 и более М3/т). Газы могут выделяться из подземных вод и создавать самостоят, сухие скопления лишь в тех случаях, когда упругость растворённых газов превышает давление воды на соответствующей глубине. Поэтому все залежи свободного газа образованы в основном газами катагенетич. происхождения.

Лит.: Козлов А. Л., Проблемы геохимии природных газов, М.- Л., 1950; Соколов В. А., Геохимия газов земной коры и атмосферы, М., 1966.

Н. Б. Вассоевич.

ГАЗЫ КРОВИ, газы, содержащиеся в крови животных и человека в растворённом состоянии и в химически связанном виде. Полное исследование Г. к. человека было впервые проведено И. М. Сеченовым (1859). Г. к. состоят из газов, поступающих из окружающей среды, и газов, образующихся в организме; они поступают в кровь и выделяются из неё путём диффузии. Содержание каждого из растворённых газов в артериальной крови определяется его парциальным давлением в альвеолярном воздухе и коэффициентом его растворимости в крови. Наиболее важны кислород и углекислый газ, к-рые находятся в крови в растворённом и в связанном виде. Они образуют легко распадающиеся соединения: СО2 идёт на образование солей, входящих в буферные системы крови, кислород, соединяясь с гемоглобином, образует оксигемоглобин. В результате газообмена содержание газов в венозной и артериальной крови различно (см. табл.):

Содержание газов в крови человека в норме

Газ

Кровь артериальная

Кровь венозная

парциальное давление, мм рт. ст.

содержание в % (объёмн.)

парциальное давление , мм рт. ст.

содержание в % (объёмн.)

в раствор, виде

в связан. виде

в раствор. виде

в связан, виде

Кислород

90-100

0,28

18-20

35-45

0,12

12-15

Углекислый газ

37-41

2,5-2,6

44-48

42-47

2,8-3,0

48-53

Азот

560-580

1

0

560-580

1

0

Прочие газы

 

следы

следы

следы

 

следы

При значит, изменении давления воздуха (напр., в горах, в кессонах) парциальное давление О2 и N2 резко меняется, что может вызвать кислородное голодание, декомпрессионные заболевания и др. нарушения. Кроме постоянных Г. к., в кровь могут поступать наркотич., токсич. и др. газы (см. Наркоз, Углерода окись).

Л. Л. Шик.

ГАЗЫ НЕФТЕПЕРЕРАБОТКИ, смеси газов, состоящие в основном из низкомолекулярных углеводородов, образующихся на нефтеперегонных установках и при термич. и каталитич. процессах переработки нефтяного сырья. В отличие от газов природных горючих и газов нефтяных попутных, большинство Г. н. содержат значит, количества непредельных углеводородов и водород. Исключение составляют газы, выделяющиеся при прямой перегонке нефти, а также газы каталитич. риформинга и гидроформинга, к-рые состоят из парафиновых углеводородов (метан, этан, пропан и др.) и небольшого количества примесей (азот, кислород, углекислый газ и др.). Большое количество непредельных углеводородов находится в газах, образующихся при проведении высокотемпературных процессов (напр., общее содержание непредельных углеводородов в Г. н. при жёстких режимах коксования доходит до 50% по массе, каталитич. крекинга тяжёлого сырья - до 56% по массе).

Выход Г. н. на установках крекинга, пиролиза и др. составляет (на перерабатываемую нефть) 8,5-9,5%, в т. ч. до 2,5% непредельных углеводородов. Содержание водорода в Г. н. колеблется от 0,2% в газах термич. крекинга до 7% в газах риформинга. Входящие в состав Г. н. непредельные углеводороды (этилен, пропилен, бутилен, бутадиен и др.) являются сырьём для нефтехимич. пром-сти и для получения высокооктановых компонентов моторных топлив. Г. н. обладают высокой теплотой сгорания 52,3 Мдж/м3 (до 12 500 ккал/м3) и используются в качестве топлива.

Лит.: Тарасов А. И., Газы нефтепереработки и методы их анализа, М., 1960; Основы технологии нефтехимического синтеза, под ред. А. И. Динцеса и Л. А. Потоловского, М., 1960; Смидович Е. В., Деструктивная переработка нефти и газа, М., 1966 (Технология переработки нефти и газа, ч. 2).

В. В. Панов.

ГАЗЫ НЕФТЯНЫЕ ПОПЯТНЫЕ, углеводородные газы, сопутствующие нефти и выделяющиеся из неё при сепарации. Количество газов (в м3), приходящееся на 1 т добытой нефти (т. н. газовый фактор), зависит от условий формирования и залегания нефтяных месторождений и может изменяться от 1-2 до неск. тыс. м3/т нефти. Суммарная добыча Г. н. п. в СССР составила 18,8 млрд. м3 (1967). В отличие от газов природных горючих, состоящих в основном из метана, Г. н. п. содержат значит, количества этана, пропана, бутана и др. предельных углеводородов. Кроме того, в Г. н. п. присутствуют пары воды, а иногда и азот, углекислый газ, сероводород и редкие газы (гелий, аргон).

Перед подачей в магистральные газопроводы Г. н. п. перерабатывают на т. н. газоперерабатывающих заводах, продукцией к-рых являются газовый бензин, т. н. отбензиненный газ и углеводородные фракции, представляющие собой технически чистые углеводороды (этан, пропан, бутан, изобутан и др.) или их смеси.

Газовый бензин применяют как компонент автомоб. бензинов. Сжиженные газы (пропан-бутановая фракция) широко используют как моторное топливо для автотранспорта или как топливо для коммунально-бытовых нужд. Углеводородные фракции - ценное сырьё для химич. и нефтехимич. пром-сти. Они широко используются для получения ацетилена. Пиролизом этана получают этилен - важный продукт для органич. синтеза. При окислении пропан-бутановой фракции образуются ацетальдегид, формальдегид, уксусная к-та, ацетон и др. продукты. Изобутан служит для производства высокооктановых компонентов моторных топлив, а также изобутилена - сырья для изготовления синтетич. каучука. Дегидрированием изопентана получают изопрен - важный продукт при произ-ве синтетич. каучуков.

Лит.: Рябцев Н. И., Естественные и искусственные газы. 2 изд., М., I960; Чураков А. М., Газоотбензинизающие установки, М., 1962.

С. Ф. Гудков.

ГАЗЫ ПРИРОДНЫЕ ГОРЮЧИЕ, газообразные углеводороды, образующиеся в земной коре.

Общие сведения и геология. Пром. месторождения Г. п. г. встречаются в виде обособленных скоплений, не связанных с к.-л. др. полезным ископаемым; в виде газонефтяных месторождений, в к-рых газообразные углеводороды полностью или частично растворены в нефти или находятся в свободном состоянии и заполняют повышенную часть залежи (газовые шапки) или верхние части сообщающихся между собой горизонтов газонефтяной свиты; в виде газоконденсатных месторождений, в к-рых газ обогащён жидкими, преим. низкокипящими углеводородами.

Г. п. г. состоят из метана, этана, пропана и бутана, иногда содержат примеси легкокипящих жидких углеводородов - пентана, гексана и др.; в них присутствуют также углекислый газ, азот, сероводород и инертные газы. Многие месторождения Г. п. г., залегающие на глубине не более 1,5 км, состоят почти из одного метана с небольшими примесями его гомологов (этана, пропана, бутана), азота, аргона, иногда углекислого газа и сероводорода; с глубиной содержание гомологов метана обычно растёт. В газоконденсатных месторождениях содержание гомологов метана значительно выше, чем метана. Это же характерно для газов нефтяных попутных. В отдельных ra-зовых месторождениях наблюдается повышенное содержание углекислого газа, сероводорода и азота. Встречаются Г. п. г. в отложениях всех геологических систем начиная с конца протерозоя (рис. 1) и на различных глубинах, но чаще всего до 3 км. Образуются Г. п. г. в основном в результате катагенетич. преобразования органич. вещества осадочных горных пород (см. Газы земной коры). Залежи Г. п. г. формируются в природных ловушках на путях миграции газа.

Рис. 1. Приуроченность газов природных горючих к различным геологическим системам (по горизонтали - буквенные обозначения геологических систем, по вертикали - объём газа в млрд. м3).

Миграция происходит в результате ста-тич. или динамич. нагрузки пород, выжимающих газ, а также при свободной диффузии газа из областей высокого давления в зоны меньшего давления. Различают внерезервуарную региональную миграцию сквозь мощные толщи пород различной проницаемости по капиллярам, порам, разломам и трещинам и внутрирезервуарную локальную миграцию внутри хорошо проницаемых пластов, коллектирующих газ.

Газовые залежи по особенностям их строения разделяются на две группы: пластовые и массивные (рис. 2). В пластовых залежах скопления газа приурочены к определённым пластам-коллекторам. Массивные залежи не подчиняются в своей локализации определённым пластам. Наиболее распространены среди пластовых сводовые залежи, сохраняемые мощной глинистой или галогенной покрышкой. Подземными природными резервуарами для 85% общего числа газовых и газоконденсатных залежей служат песчаные, песчано-алевритовые и алевритовые породы, нередко переслоённые глинами; в остальных 15% случаев коллекторами газа являются карбонатные породы. Серия залежей, подчинённых единой геологич. структуре, составляет отдельные месторождения. Структуры месторождений различны для складчатых и платформенных условий. В складчатых р-нах выделяются две группы структур, связанные с антиклиналями и моноклиналями. В платформенных р-нах намечаются 4 группы структур: куполовидных и брахиантикли-нальных поднятий, эрозионных и рифовых массивов, моноклиналей, синклинальных прогибов. Все газовые и газонефтяные месторождения приурочены к тому или иному газонефтеносному осадочному (осадочно-породному) бассейну, представляющему собой автономные области крупного и длит, погружения в совр. структуре земной коры. Среди них различают 4 группы: приуроченные к внутриплат-форменным прогибам (напр., Мичиганский и Иллинойсский басе. Сев. Америки, Волго-Уральская обл. СССР); приуроченные к прогнутым краевым частям платформ (напр., Зап.-Сибирский в СССР); контролируемые впадинами возрождённых гор (бассейны Скалистых гор в США, бассейны Ферганской и Таджикской впадин в СССР); связанные с предгорными и внутренними впадинами молодых альп. горных сооружений (Калифорнийский басе, в США, Сахалинский басе, в СССР). Всё больше открывается газовых залежей в зоне шельфа и в мелководных бассейнах (напр., в Северном м. крупные газовые месторождения - Уэст-Сол, Хьюит, Леман-Банк).

Рис. 2. Типы залежей газа. Пластовые: I-сводовые ненарушенные; II- тектонически экранированные; III - литологически ограниченные. Массивные: IV- сводовые; V-смещённые; 1 - песчаники; 2- алевролиты; 3-глины; 4- известняки и доломиты; 5-ангидриты; 6-газ.

Мировые геологич. запасы горючих газов на континентах, в зоне шельфов и мелководных морей, по прогнозной оценке, достигают 1015 м3, что эквивалентно 1012 т нефти.

СССР обладает огромными ресурсами Г. п. г. Наиболее крупными месторождениями являются: Уренгойское (4 триллиона м3) и Заполярное (1,5 триллиона м3), приуроченные к меловым отложениям Зап.-Сибирского басе.; Вуктыльское (750 млрд. м3) и Оренбургское (650 млрд. м3) в Волго-Уральской обл.; Газли (445 млрд. м3) в Средней Азии; Шебелинское (390 млрд. м3) на Украине; Ставропольское (220 млрд. м3) на Сев. Кавказе. Среди зарубежных стран наиболее крупными запасами Г. п. г. располагают (оценка общих запасов в триллионах м3): США (8,3), Алжир (4,0), Иран (3,1), Нидерланды (2,3); крупнейшими месторождениями за рубежом являются (в триллионах м3): в США - Панхандл-Хьюготон (1,96); в Нидерландах - Слохтерен (Гронинген) (1,65); в Алжире - Хасси-Рмель (ок. 1).

Н. Б. Вассоевич.

Применение. Г. п. г.- высокоэкономичное энергетич. топливо, теплота сгорания 32,7 Мдж/м3 (7800 ккал/м3) и выше, широко применяется как топливо на электростанциях, в чёрной и цветной металлургии, цементной и стекольной пром-сти, при произ-ве стройматериалов и для коммунально-бытовых нужд.

Углеводороды, входящие в состав Г. п. г.,- сырьё для произ-ва метилового спирта, формальдегида, ацетальдегида, уксусной к-ты, ацетона и др. органич. соединений. Конверсией кислородом или водяным паром из метана - основного компонента Г. п. г.- получают синтез-газ (СО+Н2), широко применяемый для получения аммиака, спиртов и др. органич. продуктов. Пиролизом и дегидрогенизацией (см. Гидрогенизация) метана получают ацетилен, сажу и водород, используемый гл. обр. для синтеза аммиака. Г. п. г. применяют также для получения олефиновых углеводородов, и в первую очередь этилена и пропилена, к-рые в свою очередь являются сырьём для дальнейшего органич. синтеза. Из них производят пластич. массы, синтетич. каучуки, искусств, волокна и др. продукты.

С. Ф. Гудков.

Добыча Г. п. г. включает извлечение газов из недр, их сбор, учёт и подготовку к транспортировке потребителю (т. н. разработка газовых месторождений), а также эксплуатацию скважин и наземного оборудования. Особенность добычи Г. п. г. из недр по сравнению с добычей твёрдых полезных ископаемых состоит в том, что весь сложный путь газа от пласта до потребителя герметизирован.

Выходы Г. п. г. из естеств. источников (напр., "вечные огни" в Дагестане, Азербайджане, Иране и др.) использовались человеком с незапамятных времён. Позже нашёл применение природный газ, получаемый из колодцев и скважин (напр., в 1-м тыс. н. э. в Китае, в пров. Сычуань, при бурении скважин на соль было открыто месторождение Цзылюцзин, газ к-рого служил для выпаривания соли из растворов). Эпизодич. использование природного газа, добываемого из случайно открытых залежей, продолжалось на протяжении многих столетий. К сер. 19 в. относят применение природного газа как технологич. топлива (напр., на базе месторождения Дагестанские Огни было организовано стекольное произ-во). Поисками и разработкой газовых залежей не занимались вплоть до 20-х гг. 20 в., когда начинается пром. разработка чисто газовых месторождений: вначале залегающих на малых (ок. сотен м), а затем на всё больших глубинах. В этот период разработка месторождений велась примитивно: буровые скважины размещались на залежи по равномерной сетке с расстоянием между ними в среднем в 1 милю (1,6 км). Добыча Г. п. г. из скважины составляла 10-20% от потенциальной производительности скважины (абсолютно свободного её дебита), а в отдельных случаях (при благоприятных геологич. условиях и характеристике пласта) рабочие дебиты были больше.

В 30-х гг. благодаря развитию техники бурения скважин и переходу на большие глубины (1500-3000 м и более) был открыт новый тип залежи - газоконденсатный; разработка этих залежей потребовала создания новой технологии.

Конец 40-х гг. характеризуется интенсивным развитием отечественной газовой пром-сти и внедрением в практику научных методов разработки газовых и газокондецсатных месторождений. В 1948 под рук. сов. учёного Б. Б. Лапука создан первый научно обоснованный проект разработки газового месторождения (Султангулово Куйбышевской обл.). В последующие годы промышл. месторождения Г. п. г. разрабатываются по проектам, составленным на основе последних достижений промысловой геологии, гидродинамики и др. Важным этапом освоения месторождения является его разведка. Детальная разведка газовой залежи требует бурения большого числа глубоких скважин; часто количество разведочных скважин превышает необходимое число эксплуатационных.

Сов. учёными в послевоенный период созданы и внедрены новые методы разработки месторождений газа. На первой стадии освоения газовой залежи происходит её опытно-пром. эксплуатация, в ходе к-рой (2-5 лет) уточняются характеристики залежи - свойства пласта, запасы газа, продуктивность скважин, степень подвижности пластовых вод и т. д. Месторождение подключается к ближайшему газопроводу или служит для газоснабжения местных потребителей. Вторая стадия - пром. эксплуатация, основанная на достаточно полных сведениях о месторождении, полученных в ходе опытно-пром. разработки. В этой стадии различают три основных периода - нарастающей, постоянной и падающей добычи. Первый период занимает 3-5 лет. Он связан с бурением скважин и оснащением газового промысла. За это время добывается 10-20% от общих запасов газа. Второй период продолжается ок. 10 лет, в течение к-рых из залежи отбирается 55-60% запасов газа. Количество скважин в это время растёт, т. к. продуктивность каждой из них в отдельности падает, а общий отбор газа по залежи остаётся неизменным. Когда давление в пласте понижается до 5 - 6 Мн/м2 (50-60 кгс/см2), вводится в эксплуатацию дожимцая газокомпрессорная станция, повышающая давление газа, отбираемого из залежей, до значения, при к-ром обычно работает магистральный газопровод. Третий период - падающей добычи - не ограничен во времени. Разработка газовой залежи происходит в основном 15-20 лет. За это время извлекается 80-90% запасов газа.

В себестоимости добычи Г. п. г. 40 - 60% составляют затраты на сооружение эксплуатац. скважин. Чтобы скважина, пробурённая на газоносный пласт, дала газ, достаточно её открыть, однако высокодебитные скважины полностью открывать нельзя, т. к. при свободном истечении газа может произойти разрушение пласта и ствола скважины, обводнение скважины за счёт притока пластовой воды, нерационально будет расходоваться энергия газа, находящегося в пласте под давлением. Поэтому расход газа ограничивается, для чего обычно используется штуцер (местное сужение трубы), устанавливаемый чаще всего на головке скважины. Суточный рабочий дебит скважин составляет от десятков м3 до нескольких млн. м3.

С конца 60-х гг. в СССР впервые в мировой практике пробурены сверхмощные скважины с диаметром эксплуатационной колонны 8-12 дюймов (200-300 мл).

Продуктивность газовых скважин зависит от свойств пласта, метода его вскрытия и конструкции забоя скважины. Чем более проницаем пласт, чем он мощнее и чем лучше сообщается пласт с внутр. частью скважины, тем более продуктивна скважина. Для увеличения продуктивности газовой скважины в карбонатных породах (известняки, доломиты) забой обрабатывают соляной к-той, к-рая, реагируя с породой, расширяет каналы притока газа; в крепких породах применяют торпедирование забоя, в результате к-рого призабойная зона пласта приобретает сеть трещин, облегчающих движение газа. Интенсификация притока газа достигается также с помощью т. н. гидропескоструйной перфорации колонны обсадных труб, улучшающей степень сообщаемости пласта со скважиной, и путём гидравлического разрыва пласта, при к-ром в пласте образуются одна или неск. больших трещин, заполненных крупным песком, имеющим низкое фильтрац. сопротивление. При выборе системы размещения скважин на газовом месторождении учитываются не только свойства пласта, но и топография местности, система сбора газа, характер истощения залежи, сроки ввода в эксплуатацию компрессорной станции и др. Скважины располагаются на площади месторождения равномерно по квадратной или треугольной сетке либо неравномерно - группами. Чаще применяется групповое размещение (рис. 3), при к-ром облегчается обслуживание скважин, возможна комплексная автоматизация процессов сбора, учёта и обработки продукции. Эта система обычно оказывается самой выгодной и по эконо-мич. показателям. Напр., на Северо-Ставропольском газовом месторождении групповое расположение скважин в центральной части залежи позволило сократить (по сравнению с равномерным размещением) более чем вдвое число экс-плуатац. скважин, что дало экономию ок. 10 млн. руб.

Рис. 3. Схема группового размещения скважин на газовом промысле.

Разработка газоконденсатных месторождений осуществляется тремя осн. способами. Первый, широко применяемый в США, состоит в том, что в пласте посредством обратной закачки в него газа, из к-рого на поверхности выделены тяжёлые углеводороды, поддерживается достаточно высокое давление (т.н. сайклинг-процесс); благодаря этому конденсат не выпадает в пласте и подаётся на поверхность в газообразном состоянии. Извлечение конденсата и обратная закачка тощего (с содержанием тяжёлых углеводородов - не более 10%) газа в пласт продолжается, пока большая часть конденсата из залежи не извлечена. При этом запасы газа консервируются в течение длит, времени. Второй способ состоит в том, что для поддержания пластового давления в газоносные пласты закачивается вода. Это позволяет использовать извлекаемый газ немедленно после выделения из него конденсата. Однако закачка воды может привести к потерям как газа, так и конденсата вследствие т. н. защемления газа (неполное вытеснение газа водой). Этот способ применяется редко. По третьему способу газоконден-сатные месторождения разрабатываются как чисто газовые. Этот способ используется в тех случаях, когда содержание конденсата в газе невелико или если общие запасы газа в месторождении малы.

Разработку газового месторождения осуществляет газовый промысел, который представляет собой сложное, размещённое на большой территории хозяйство. На среднем по масштабу газовом промысле имеются десятки скважин, к-рые расположены на территории, исчисляемой сотнями км2. Осн. тех-нологич. задачи газового промысла - обеспечение запланированного режима работы скважин, сбор газа по скважинам, учёт его и подготовка к транспортировке (выделение из газа твёрдых и жидких примесей, конденсата тяжёлых углеводородов, осушка газа и очистка от сероводорода, содержание к-рого не должно превосходить 2 г на 100 м3).

Способ выделения конденсата зависит от темп-ры, давления, состава газа и от того,обрабатывается ли газ чисто газового месторождения или газоконденсатного. Поступающий из залежи природный газ всегда содержит нек-рое количество воды; соединяясь с углеводородами, она образует снеговидное вещество - гидраты углеводородов (см. Гидратообразование). Гидраты осложняют добычу и транспорт газа.

Прежде чем транспортировать Г. п. г. к местам потребления, их подвергают переработке, имеющей целью удаление из Г. п. г. механич. примесей, вредных компонентов (№3), тяжёлых углеводородных газов (пропана, бутана и др.) и водяных паров. Для удаления механич. примесей применяются сепараторы различной конструкции. Удаление влаги из газов осуществляется низкотемпературной сепарацией, т. е. конденсацией водяных паров при низких темп-рах (до -30 °С), развивающихся в сепараторах вследствие дросселирования газа (снижение давления газа в 2-4 раза), или поглощением водяных паров твёрдыми (см. Адсорбция) или жидкими (см. Абсорбция) веществами. Такими же способами выделяются из газов и тяжёлые углеводородные газы с получением сырого газового бензина, к-рый затем разделяется (см. Ректификация) на стабильный газовый бензин и товарные лёгкие углеводороды (технич. пропан, технич. бутан, пропан-бутановая смесь и др. фракции). При необходимости из Г. п. г. удаляются и вредные вещества, гл. обр. сероводород. Для удаления серы из газов используется ряд твёрдых и жидких веществ, связывающих серу. Газ после обработки на промысле под давлением 4,5-5,5 Мн/м2 (45-55 кгс/см2) подаётся по коллектору для осушки на промысловый газосборный пункт или на головные сооружения магистрального газопровода. Г. п. г. чисто газовых месторождений обычно подвергаются лишь осушке и очистке от твёрдых примесей.

Переход к комплексному проектированию разработки газовых месторождений, интенсификация притока газа к скважинам, автоматизация установок на газовых промыслах позволили значительно увеличить рабочие дебиты скважин, улучшить подготовку газа к транспортировке и снизить себестоимость природного газа.

Е. В. Левыкин.

Лит.: Газовые месторождения СССР. Справочник, 2 изд., М., 1968; Еременко Н. А., Геология нефти и газа, М., 1968; Смирнов А. С., Щирковский А. И., Добыча и транспорт газа. М., 1957; Коротаев Ю. П., Полянский А. П., Эксплуатация газовых скважин, 2 изд., М., 1961; Шмыгля П. Т., Разработка газовых и газоконденсатных месторождений (теория и практика), М., 1967; Базлов М. Н., Жуков А. И., Алексеев Т. С., Подготовка природного газа и конденсата к транспорту, М., 1968; Разработка газового месторождения системой неравномерно расположенных скважин, М., 1968; Гудков С. Ф., Переработка углеводородов природных и попутных газов, М., 1960.

Яндекс.Метрика

© (составление) libelli.ru 2003-2016