Физические свойства СУГ

Пример 9.7.1.Имеется сжиженный газ, весовой состав паровой фазы которого равен: этана – 2,1%; этилена - 1,5%; пропана 64,4%; пропилена – 4,8%; н-бутана - 22%; Бутилена – 5,2%.

Необходимо:

а) пересчитать весовой состав газа в объемный (молярный);

б) определить среднее значение молекулярной массы и плотности, псевдокритическую температуру и давление, газовую постоянную этой смеси и состав жидкой равновесной фазы сжиженного газа.

Решение

Пересчет весового состава паровой фазы в молярный производится:

в процентах,

в долях единицы.

;

;

;

или 0,0244;

или 0,6735;

или 0,0525;

или 0,175;

или 0,0428.

Таким образом, состав паровой фазы в объемах (молярных) процентах и объемных долях будет равен:

С₂Н₆=3,18 (0,032);

С₂Н₄=2,44 (0,024);

С₃Н₈=67,35 (0,674);

С₃Н₆=5,25 (0,052);

С₄Н₁₀=17,5 (0,175);

С₄Н₈=4,28 (0,043);

(1).

Средняя молекулярная масса газовой смеси

.

Средняя плотность газовой смеси при нормальных условиях:

а) по закону Авогадро

.

б) по правилу смешения

,

где ρ₁, ρ₂,….ρ_n - плотность насыщенных паров компонентов сжиженного газа при температуре 0 ⁰С.

Псевдокритическая (среднекритическая) температура смеси

.

Среднекритическое (псевдокритическое) давление

Удельная газовая постоянная газовой смеси заданного выше состава может быть определена по правилу смещения

,

где R₁, R₂, .… R_n - удельные газовые постоянные компонентов, входящих в газовую смесь.

R_см=0,021∙28,12+0,015∙30,25+0,644∙19,24+0,048∙20,16+

+0,22∙14,59+0,052∙15,11=18,68 кГм/кг∙град, или 183,1 Дж/кг∙К.

Состав жидкой фазы сжиженного газа определяется в следующей последовательности.

а) Определяем общее давление равновесной системы пар-жидкость. Согласно объединенному уравнению законов Рауля и Дальтона

y_iP=x_iθ_i,

концентрация компонента в жидкой фазе будет

.

Так как состав жидкой фазы равен

х₁+х₂+…+х_n=1,

то из предыдущих двух уравнений можно записать

,

откуда общее давление системы пар-жидкость равно

,

кг/см²

или 0,252 МПа,

где θ₁, θ₂, ………θ_n - упругость компонентов газовой смеси в чистом виде берутся из справочных таблиц.

б) По уравнению определяем состав жидкой фазы в долях единицы и процентах:

(0,23);

(0,1);

(35,47);

(2,14);

(51,48);

(10,58).

Таким образом, состав жидкой фазы в процентах и долях единицы равен:

С₂Н₆ = 0,23 (0,0023);

С₂Н₄ = 0,10 (0,001);

С₃Н₈ = 35,47 (0,3547);

С₃Н₆ = 2,14 (0,0214);

С₄Н₁₀ = 51,48 (0,5148);

С₄Н₈ = 10,58 (0,1058);

.

Пример 9.7.2.Критическая температура н-бутана Т_кр.=425,2⁰К и критическое давление Р_кр.=37,5 атм. Определить удельный объем н-бутана при температуре 80 ⁰С и давлении 10 кг/см².

Решение

а) Определяем приведенную температуру и приведенное давление

,

.

б) По графику рис. 9.3 определяем коэффициент сжимаемости z=0,825.

в) удельный объем определяем из уравнения

,

откуда .

Задача 9.7.1.Газовая смесь находится под давлением 3 МПа. Объемная концентрация компонентов смеси: r₁=0,4; r₂=0,2; r₃=0,3; r₄=0,1. Определить парциальное давление этих компонентов в смеси.

Ответ Р=3 МПа.

Задача 9.7.2.Газовая смесь, состоящая из метана - 80%; этана - 8,5%; этилена - 4.8%; пропана - 6% и пропилена - 0,7%, сжата при температуре 60⁰С до 40 ат. Определить плотность газовой смеси.

Ответ: ρ = 27,3 кг/м³