Физические свойства газа

Физические свойства газа необходимы при выполнении гидравлического и теплового расчетов газопровода. С этой целью требуются значения плотности, вязкости, удельной теплоемкости и коэффициента Джоуля-Томсона при различных давлениях и температурах. Так как в настоящее время большинство расчетов выполняется на ЭВМ, то удобно использовать для физических величин аналитическую форму представления. Базовой величиной является плотность газа при стандартных условиях: Т=293,15К и Р=0,1013 МПа.

1. Относительная плотность газа D определяется соотношением

, (1.7)

Плотность газа при стандартных условиях определится следующей зависимостью

, (1.8)

где: ρ_г - плотность природного газа при стандартных условиях
(t = 20 °С и атмосферном давлении); ρ_в = 1,20445 кг/м³ – плотность воздуха при стандартных условиях (t = 20 °С и атмосферном давлении).

2. Плотность газа при любых значениях давления и температуры определяется из уравнения состояния газа

, (1.9)

где: Р - давление газа, Па; V = 1 / r- удельный объем газа, м³ /кг; Т - температура газа. К; z - коэффициент сжимаемости (сверх сжимаемости) газа, показывающий отношение объема реального газа к объему идеального газа, R – газовая постоянная:

.

3. Средняя молярная масса смеси ПГ:

где: r_i-объемная доля i-того компонента, mi- молярная масса i-того компонента, определяемая по ГОСТ 30319.1, данные берутся в таблице 1.2

4. В условиях МГ сжимаемость реального газа больше сжимаемости идеального газа и поэтому коэффициент сжимаемости всегда меньше единицы. Повышение давления и снижение температуры сопровождается уменьшением коэффициента сжимаемости газа. Для определения z рекомендуется следующая зависимость

где: Р_пр- приведенное давление газа; Т_пр- приведенная температура газа;

Р_пр = Р /Р_{кр ,} Т_пр = Т / Т_КР

где: Р_КР и Т_КР - критические значения давления и температуры газа, характеризующие возможность перехода газа в жидкость.

5. Критические значения давления и температуры газа выражаются через плотность газа при стандартных условиях

,

где: Р_{крi ,} Т_крi – критическая давление и температура i-того компонента, определенные по ГОСТ 30319.1-96, приведены в табл. П1.7.

6. Для определения динамической вязкости газа m (Па×с), рекомендуется формула

где: , , , .

Динамическая вязкость метана m = 12 Па×с.

7. Удельная теплоемкость и коэффициент Джоуля-Томсона описываются эмпирическими зависимостями (1.17) и (1.18):

где

8. Среднее значение коэффициента Джоуля-Томсона D_i для природных газов с содержанием метана более 80 % в диапазоне температур 250 - 400 К, при давлениях до 15 МПа вычисляют по формуле, :

где: , , ,

9. Предварительное значение средней температуры процесса сжатия природного газа:

10. Среднее давление природного газа:

ЛЕКЦИЯ 2