1 Расчет физико - химических параметров газа

1.1 Определяется молекулярная масса газа

Молекулярная масса газа – это сумма атомных масс атомов, входящих в молекулу газа. Масса газа в килограммах, численно равная его молекулярной массе, называется киломолем.

Молекулярная масса газовой смеси

M= Σ a _i·M_i= a ₁·M₁ + a ₂·M₂ + … + a _n·M_n, кг / моль,

где a _i - молекулярный состав газовой смеси, доли единицы;

M_i - молекулярная масса компонентов, кг / моль

Таблица 10 – Физико-химические свойства алканов ([41], стр7-8)

Таблица 11 – Основные физико-химические свойства алкенов ([41], стр.9)

Таблица 12 – Физико-химические свойства неуглеводородных компонентов

природных газов ([41], стр.10)

1.2 Определяется плотность газа

Плотность газа – это масса газа, содержащаяся в единице объема.

Плотность газовой смеси

 = Σ a_i ·_i = a ₁·₁ + a ₂·₂ + … + a _n·_n, кг / м³,

где _i - плотность компонентов, кг/м³.

Плотность газа при 0⁰ С и известном значении молекулярной массы

₀ = M / 22,414 = 0,0446· M, кг/м³,

где 22,414 – объем 1 киломоля газа при нормальных условиях, м³.

Плотность газа при любых абсолютных давлении p и температуре Т

 = ₀·p·Т₀· z ₀ /( p ₀·Т·z), кг/м³,

где Т₀, p ₀ – нормальные температура и давление, К и Па (МПа),

z ₀, z – коэффициенты сжимаемости газа при нормальных условиях и при температуре Т и давлении p

В общем случае пересчет плотности на любые температуру и давление производится по формуле

₂ = ₁· p ₂·Т₁·z ₁ /( p ₁·Т₂·z ₂), кг/м³,

где p_1, p ₂ – абсолютные давления газа, Па (МПа);

Т₁ , Т₂ – абсолютные температуры газа, К;

z _1, z ₂ – коэффициенты сжимаемости газа при p₁, Т₁ и при p₂,Т₂ .

Относительная плотность газа – это отношение плотности газа к плотности воздуха при одинаковых условиях

 =  / _в,

где _в –плотность сухого воздуха, кг/м³

3. Определяется вязкость газа

Вязкость – это свойство газа оказывать сопротивление сдвигающим усилиям, возникающим в результате сил трения между слоями движущегося газа.

Динамическая вязкость газовой смеси в приближенных расчетах (а при содержании более 96 % метана в газовой смеси более точно)

 = Σ a _i ·_i = a ₁·₁ + a ₂·₂ + … + a _n·_n, Па·с,

где _i – динамическая вязкость компонентов, Па·с

Динамическая вязкость при любой температуре Т определяется по формуле

Сёзерленда

_T = ₀·(273 + C)·( Т / 273)^3/2 / (Т + C), Па·с

где ₀ – динамическая вязкость при 0⁰ С, Па·с;

Т – абсолютная температура газа, К;

С – постоянная Сёзерленда ([5], стр. 217)

Динамическую вязкость определяют по эмпирической формуле (обычно при 20⁰ С)

 _T = Σ a _i·_i· M _i·Т _крi /( Σ a _i· M_i·Т _крi ), Па·с,

где Т _крi – критическая температура компонентов, К

Для кинематической вязкости

1 / _t = Σ (a _i /_it), 1/(м²/с)

Кинематическая вязкость при температурах от –10 до +40⁰ С

_t = ₂₀·[1 + 0,006(t- 20)], м²/с

где ₂₀ и _t – кинематическая вязкость при 20⁰ С и 0,1 МПа и при температуре t.

При известной динамической вязкости кинематическая может быть определена из формулы

 =  / , м²/с

1.4 Определяется газовая постоянная газовой смеси

R= Σ a _i ·R_i= a ₁·R₁ + a ₂·R₂ + … + a _n·R _n, Дж /кг·град,

где R_i– газовая постоянная компонентов, Дж/кг·град.

Кроме того,

R = R / M, Дж/кг·град,

где R- универсальная газовая постоянная, R = 8314 Дж/кг·град

5. Определяется критическая температура газа

Критической температурой называют такую температуру, выше которой ни при каком повышении давления нельзя сконденсировать пар (перевести в жидкое состояние).

Критическая температура газовой смеси

T_кр= Σ a _i ·T _{кр i} = a ₁·T _{кр 1} + a ₂·T _{кр 2} + … + a _n·T _{кр n}, К,

где T _{кр i} - критическая температура компонента, К .

6. Определяется критическое давление газа

Критическим давлением называют такое давление, выше которого нельзя испарить жидкость ни при каком повышении температуры.

Критическое давление газовой смеси

p_кр= Σ a _i ·p _{кр i} = a ₁·p _{кр 1} + a ₂·p _{кр 2} + … + a _n·p _{кр n}, Па,

где p _{кр i} -критическое давление компонента, Па (МПа)