Приложение а Пример расчета состава и свойств газа
1. Зная концентрацию этана в поверочной газовой смеси, и отклик детектора при градуировке (Таблица А.1), по формуле (1) определяется градуировочный коэффициент.
Таблица А.1 – Градуировка компонента: "Этан"
|
№ |
Объем |
Концентрация |
Отклик по площади |
|
2.1 |
789.920370456996 |
2.6 |
7659.870 |
|
2.2 |
790.10673358395 |
2.6 |
7677.040 |
|
2.3 |
789.977089669547 |
2.6 |
7663.767 |
;
;
;
2. Рассчитывается среднеарифметическое значение градуировочных коэффициентов по формуле (2):
;
Аналогичный расчет производится по всем компонентам, входящих в состав исследуемого газа.
3. Затем на основании данных хроматограммы ислледуемого газа (Таблица А.2) определяется молярная доля компонентов в нем по формуле (3).
Таблица А.2 – Компонентный состав газа
|
Время, мин |
Компонент |
Площадь |
Высота |
Детектор |
|
1.827 |
Диоксид углерода |
526.576 |
84.311 |
ДТП-1 |
|
3.809 |
Этан |
1880.997 |
155.924 |
ДТП-1 |
|
9.708 |
Пропан |
859.723 |
61.006 |
ДТП-1 |
|
0.729 |
Гелий |
47.024 |
16.041 |
ДТП-2 |
|
0.858 |
Водород |
124.835 |
41.331 |
ДТП-2 |
Аналогичным образом вычисляются молярные доли остальных компонентов в газе. Данные заносятся в Таблицу А.3.
Таблица А.3
|
Компонент |
Молярная доля, % |
|
Диоксид углерода |
0.79 |
|
Этан |
0.64 |
|
Пропан |
0.98 |
|
Гелий |
0.02 |
|
Водород |
0.12 |
4. Рассчитывают молярную долю метана в пробе газа по формуле (4):
;
Полученные данные заносят в сводную таблицу А.4. Сюда же вносятся значения молярной массы, значения низшей и высшей теплот сгорания компонентов. (Данные берутся из раздела 10 ГОСТ 31369-2008 «Газ природный. Вычисление теплоты сгорания, плотности, относительной плотности и числа Воббе на основе компонентного состава»).
5.
Определяется значение
]
для каждого компонента:
;
После чего, суммированием по формуле (7) определяется молярная масса смеси (в данном случае она составляет 16,6094 кг·кмоль-1).
6.
Затем вычисляется значение
)]
для каждого компонента для высшей и
низшей теплот сгорания:
Таблица А.4
|
Компонент (j-й) |
Молярная масса Mi, кг·кмоль-1 |
Значение низшей теплоты сгорания (15°С), кДж·моль-1 |
Значение высшей теплоты сгорания (15°С), кДж·моль-1 |
Молярная доля xi |
Молярная доля×молярная масса, кг·кмоль-1 |
Молярная доля×значение теплоты сгорания (низшей), кДж·моль-1 |
Молярная доля×значение теплоты сгорания (высшей), кДж·моль-1 | ||||
|
Метан |
16.043 |
802.69 |
891.56 |
0,9745 |
15,633904 |
782,22141 |
868,82522 | ||||
|
Диоксид углерода |
44.010 |
- |
- |
0.0079 |
0,347679 |
- |
- | ||||
|
Этан |
30.070 |
1428.84 |
1562.14 |
0.0064 |
0,192448 |
9,144576 |
9,997696 | ||||
|
Пропан |
44.097 |
2043.37 |
2221.10 |
0.0098 |
0,4321506 |
20,025026 |
21,76678 | ||||
|
Гелий |
4.0026 |
- |
- |
0.002 |
0,0008005 |
- |
- | ||||
|
Водород |
2.0159 |
241.72 |
286.15 |
0.0012 |
0,0024191 |
0,290064 |
0,34338 | ||||
|
СУММА |
1.0 |
16,6094 |
811,68 |
900,93 | |||||||
;
;
Полученные данные заносятся в таблицу А4. После чего, суммированием по формуле (5) определяется низшая молярная теплота сгорания смеси (в данном случае она составляет 811,68 кДж·моль-1) и высшая молярная теплота сгорания смеси (900,93 кДж·моль-1).
Определяют значения массовых теплот сгорания по формуле (6):
;
- для низшей теплоты сгорания,
;
- для высшей теплоты сгорания.
8. Вычисляют объемные теплоты сгорания по формуле (8):
;
-
для низшей теплоты сгорания,
;
-
для высшей теплоты сгорания,
Определяют относительную плотность по формуле (9):
;
Вычисляют плотность по формуле (10):
;
11. В соответствии с формулой (11) вычисляют число Воббе:
.