2.2.3 Приведенные параметры природных газов (рис 39-40)

Приведенными параметрами называются отношения любых значений давления, температуры, объема и плотности к их критическим значениям и определяются формулами:

; ;;(2.9)

Эти параметры позволяют использовать принципы соответственных состояний для определения физических и теплофизических свойств газов. Наибольшее распространение получила двух- и трехпараметрическая форма принципа соответственных состояний. При двухпараметрической форме, т.е. без фактора ацентричности молекул, равенство физических свойств сравниваемых веществ достигается при равенстве двух приведенных параметров Р_при Т_пр. При трехпараметрической форме равенства теплофизических свойств, кроме двух приведенных параметров Р_при Т_пр, учитывается и ацентрический фактор ω.

2.2.4 Плотность газа (рис стр 40-43)

Плотность  это отношение массы газа к единице его объема. Единица измерения плотности  кг/м³. Плотность газа при стандартных условиях, т.е. при Р=0,1013МПа и Т_ст=293 К, может быть определена по формуле:

ρ_ст=М/υ_ст=М/24,04 (2.10)

где М  молекулярная масса газа. Для более точного определения плотности отдель­ных компонентов и смеси газов следует использовать равенства:

; ; (2.11)

где x_i  мольная доля i-го компонента; М_i  молекулярная масса i-го компонента; υ_i  объем одного моля i-го компонента.

Значения М_i и υ_i, приведены в таблице 2.2. Как видно из этой таблицы объем одного моля различных компонентов, входящих в состав природных газов, меняется от 20,87·10^-3 м³/моль для пентана до 22,71·10^-3 м³/моль для октана.

Плотность газов зависит от их состава, давления и температуры. Плотность газа при заданных давлении и температуре определяется по известной плотности при нор­мальных или стандартных условиях по формуле:

(в рабочих условиях) (2.12)

где ρ_ст  плотность газа при стандартных условиях, т.е. при Р=0,1013 МПа и Т_ст=293 К, значение которой для отдельных компонентов берется из таблицы 2.2, а при известном составе газа ρ_ст определяется по формуле:

; (2.13)

где T_ст  стандартная температура, К; Р_ат  атмосферное давление, МПа; Z  коэффициент сверхсжимаемости газа при заданных Р и Т.

Пример: где:Р = 14,71 МПа, Тст = 293К, Рат = 0,1013 МПа,Z = 0,8

При наличии влаги  водяных паров в газе, его плотность определяется по формуле:

(2.14)

где W  влагосодержание газа при условиях Р и Т, определяется согласно методам, изложенным в пункте 2.2.7; р_вп  плотность насыщенного водяного пара; Р_вп  давление насыщенного водяного пара.

Значения ρ_вп и Р_вп приведены в таблице 2.3 и показаны на рисунке 2.3. При использовании формулы (2.14) значение Z должно быть определено без учета наличия паров воды в газе.

Рисунок 2.3  Зависимости плотности ρ_вп и давления Р_вп насыщенного водяного пара от температуры.

Таблица 2.3  Зависимости плотности и давления насыщенного пара воды от температуры.

Т, К	Рвп, МПа	ρвп, кг/м^3	Т, К	Рвп, МПа	ρвп, кг/м^3	Т, К	ρвп, МПа	ρвп, кг/м^3
273	0,000611	0,00485	300	0,003564	0,02576	327	0,015002	0,0998
274	0,000656	0,00519	301	0,003778	0,02722	328	0,015740	0,1044
275	0,000706	0,00556	302	0,004004	0,02875	329	0,016509	0,1092
276	0,000757	0,00594	303	0,004241	0,03036	330	0,017311	0,1142
277	0,000804	0,00636	304	0,004491	0,03220	331	0,018146	0,1193
278	0,000882	0,00679	305	0,004753	0,03381	332	0,019015	0,1257
279	0,000934	0,00726	306	0,005029	0,03565	333	0,019917	0,1307
280	0,001001	0,00775	307	0,005318	0,03758	334	0,020859	0,1360
281	0,001072	0,00826	308	0,005622	0,03960	335	0,021839	0,1420
282	0,001147	0,00882	309	0,005940	0,04172	336	0,022849	0,1482
283	0,001227	0,00940	310	0,006274	0,04393	337	0,023909	0,1546
284	0,001312	0,01001	311	0,006624	0,04623	338	0,025007	0,1630
285	0,001401	0,01066	312	0,006991	0,04564	339	0,026144	0,1682
286	0,001496	0,01134	313	0,007375	0,05115	340	0,027243	0,1753
287	0,001597	0,01206	314	0,007777	0,05376	341	0,028557	0,1827
288	0,001704	0,01282	315	0,008198	0,05659	342	0,029832	0,1903
289	0,001817	0,01363	316	0,008639	0,05935	343	0,031156	0,1982
290	0,001936	0,01447	117	0,004099	0,06234	344	0,032529	0,2064
291	0,002062	0,01536	318	0,009582	0,06545	345	0,033960	0,2148
292	0,002196	0,01630	319	0,010085	0,06868	346	0,035431	0,2236
293	0,002337	0,01729	320	0,010612	0,07205	347	0,036961	0,2326
294	0,002485	0,01833	321	0,011169	0,07557	348	0,038550	0,2420
295	0,002642	0,01942	322	0,011735	0,07923	349	0,040187	0,2516
296	0,002507	0,02057	323	0,012335	0,08302	350	0,041894	0,2605
297	0,002982	0,02177	324	0,012960	0,08696	351	0,043649	0,2718
298	0,003166	0,02304	325	0,013612	0,09107	352	0,045473	0,2824
299	0,003360	0,02437	326	0,014293	0,09535	353	0,047356	0,2923

Величины поправок на плотность сухих газов при различных температурах приведены в таблице 2.4. Эти поправки на влажность добавляются или вычитаются из плотности сухого газа в зависимости от знака поправок, указанного в таблице 2.4.

Таблица 2.4  Поправки к плотности сухого газа на его влажность.

Плотность сухого газа, кг/м^3	Поправки (в%) при температуре
	283	288	293	298	303	308	313	318		323 К
0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0	+1,2 +0,7 +0,4 +0,1 0 -0,2 -0,3	+1,5 +0,9 +0,5 +0,1 -0,1 -0,3 -0,4	+2,0 +1,2 +0,6 +0,2 -0,1 -0,4 -0,6	+2,7 +1,5 +0,7 +0,2 -0,2 -0,6 -0,8	+3,4 +1,9 +0,9 +0,2 -0,4 -0,8 -1,1	+5,5 +2,4+1,0 +0,4 -0,6 -1,2 -1,6	+6,4 +2,9 +1,2 0 -0,9 -1,6 -2,1	+7,0 +3,5 +1,4 -0,1 -1,3 -2,2 -2,9	+8,5 +4,3 +1,6 -0,3 -1,7 -3,0 -3,9

При неизвестном компонентном сос­таве плотность газоконденсатной смеси определяется по формуле

(2.15)

где ρ_г, ρ_к – плотности отсепарированного газа и конденсата; Q_г, Q_к – дебиты газа и конденсата; α – кажущийся объемный коэффициент конденсата при условиях определения плотностей ρ_см, ρ_г и ρ_к. Значение α при стандартной температуре определяется по формуле:

α=24,04∙ρ_к/М_к (2.16)

где М_к – молекулярная масса конден­сата, кг/моль.

В практике расчета часто использу­ется относительная плотность газа по воздуху , равная отношению плотнос­ти газа при Р=0,1013 МПа и Т=293 К к плотности воздуха ρ_воз при тех же усло­виях:

(2.17)

При Р=0,1013 МПа и Т=273 К плотность воздуха равна ρ_воз=1,293 кг/м³, а при Т=293 К – ρ_воз=1,205 кг/м³. Учитывая идентичность объемов газа и воздуха при стандартных условиях, относительную плотность можно определить по формуле: =М/28,96 (2.18)