Физические свойства газа

ОСНОВЫ ТЕОРИИ ТРУБОПРОДНОГО ТРАНСПОРТА ГАЗА

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. Учитывая, что 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. Газовая постоянная:

или (1.10)

где: µ_см - средняя молярная масса смеси ПГ:

где r_i – объемная доля i-того компонента, m_i – молярная масса i-того компонента, определяемая по ГОСТ 30319.1-96, данные берутся из табл. П.1.3.

4. Коэффициент сжимаемости природных газов при давлениях до 15 МПа и температурах 250 – 400 К:

.

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.

где: Р_пр = Р /Р_кр - приведенное давление газа; Т_ПР = Т / Т_КР - приведенная температура газа; Р_КР и Т_КР- критические значения давления и температуры газа, характеризующие возможность перехода газа в жидкость.

5. Критическая температура и давление смеси

,

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

6. Динамическую вязкость природных газов при давлениях до 15 МПа и температурах 250 – 400 К вычисляют по формуле, Па·с:

где , , , .

Полученные значения коэффициента динамической вязкости можно сравнить со значениями, приведенными в табл. П1.9.

7. Среднюю удельную изобарную теплоемкость природного газа С_р в диапазоне температур 250 – 400 К при давлении до 15 МПа вычисляют,

или

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, :

или

где , ,

,

9. Предварительное значение средней температуры процесса сжатия природного газа:

10. Среднее давление природного газа: