Задача 3 (для решения студентами)

Давление газа в железнодорожной цистерне объемом V м³,заполненной газом, упало с р₁ до р₂. Определить величину утечки газа, если температура t оставалась постоянной.

Исходные данные смотреть табл. 3 по номеру варианта.

Таблица 3.

№ вар.	t, ºС	р1 , атм	р2 , атм	V, м3	Газ
1	20	10	1,0	75	Метан
2	30	11	1,5	76	Этан
3	20	12	1,5	77	Метан
4	25	13	0,5	78	Этан
5	30	14	0,5	79	Метан
6	40	15	1,0	80	Метан
7	40	16	1,5	81	Этан
8	40	17	0,5	82	Пропан
9	35	18	0,5	83	Водород
10	35	19	1,0	84	Метан
11	35	20	1,5	85	Азот
12	35	21	1,5	86	Пропан
13	20	22	1,0	87	Бутан
14	20	23	1,5	88	Водород
15	25	24	1,0	89	Азот
16	25	25	1,5	90	Сероводород
17	25	26	0,5	91	Этан
18	26	27	0,8	92	Этан
19	10	28	0,5	93	Водород
20	10	29	1,5	94	Пропан
21	15	30	1,5	95	Бутан
22	15	31	1,0	96	Метан
23	15	32	0,5	97	Пропан
24	45	33	1,0	98	Сероводород
25	45	34	0,5	99	Азот
26	45	35	1,5	100	Бутан
27	50	36	0,5	101	Метан
28	50	37	0,8	102	Этан
29	50	38	1,0	103	Пропан

Природные горючие газы представляют собой многокомпонентные механические смеси горючих и негорючих газов и примесей.

Горючие компоненты: - углеводороды метанового ряда С_nН_2n+2;

- водород;

- окись углерода.

Негорючие компоненты: - углекислый газ;

- азот;

- кислород и др.

Результирующие физические свойства природного горючего газа как многокомпонентной смеси зависят от состава смеси.

Обычно, в справочной литературе по газоснабжению, состав природных газов различных месторождений задается объемным содержанием компонентов в % или в долях от единицы.

Объемная доля компонента:

(11),

где -объем, занимаемый компонентом;

-объем всей смеси.

Согласно закону Авогадро, объемные и молярные доли равны, т.е.

(12),

где -число киломолей компонента;

-общее число киломолей смеси.

По определению: (13),

где -масса компонента, кг;

-молекулярная масса компонента, кг/кмоль.

(14).

По известному составу газовой смеси могут быть определены ее результирующие физические характеристики.

Например, пользуясь правилом аддитивности, плотность природного газа:

(15),

где -плотность компонента, кг/м³ (по справочным данным):

- Скафтымов, табл. II.1, стр.19;

- Стаскевич, табл. 1.2, стр. 8;

- Кулаков, табл. 2, стр. 6.

Аналогичным образом можно определить и другие характеристики: теплоту сгорания (учитывая только горючие компоненты), критическую температуру.