Задача 4.

Природный газ Салаватского месторождения состоит из смеси газов:

- метан СН₄ - 36,5 %;

- этан С₂Н₆ - 22,0 %;

- пропан С₃Н₈ - 19,5 %;

- бутан С₄Н₁₀ - 5,5 %;

- пентан С₅Н₁₂ - 6,4 %;

- углекислый газ СО₂ - 0,1 %;

- азот N₂ - 10,0 %.

Исходя из плотности отдельных компонентов газа, определить плотность природного газа Салаватского месторождения:

1. при н.у.

2. при давлении н.у. и t₁ = -39 ºС

3. при давлении н.у. и t₁ = +30 ºС

Полученное значение плотности при н.у. сравнить со справочными данными для данного месторождения (кг/м³).

В какой зоне помещения будет скапливаться газ при утечке?

Решение.

Согласно ф-ле 15 при н.у.:

(15).

По формуле 2: , или

Т.к. , то

Плотности отдельных компонентов газа определяем по справочной литературе: - Скафтымов, табл. II.1, стр.19;

- Стаскевич, табл. 1.2, стр. 8;

- Кулаков, табл. 2, стр. 6.

,в долях	,кг/м^3
метан СН4 - 0,365	0,72
этан С2Н6 - 0,22	1,36
пропан С3Н8 - 0,195	2,02
бутан С4Н10 - 0,055	2,7
пентан С5Н12 - 0,064	3,22
углекислый газ СО2 - 0,001	1,98
азот N2 - 0,1	1,25

=0,365*0,72 + 0,22*1,36 + 0,195*2,02 + 0,055*2,7 + 0,064*3,22 +

+ 0,001*1,98 + 0,1*1,25 = 1,438 кг/м³ .

Отсюда кг/м³ .

кг/м³ .

Результаты расчетов для наглядности сведем в таблицу:

Условия	Н.у.	Т1 = 234 К	Т2 = 303 К
Плотность, кг/м^3	1,438	1,678	1,296

При н.у. рассчитанное значение кг/м³ отличается от справочного значения кг/м³.

При утечке данный природный газ будет скапливаться в нижней части помещения, т.к. его плотность при различных заданных диапазонах температур больше, чем плотность воздуха ( при н.у. кг/м³). При температуре выше +30 ºС плотность газа будет уменьшаться по сравнению с плотностью воздуха, и природный газ будет подниматься наверх.

№ вар.	Месторождение газа	Состав газа в % по объему								Плотность при н.у., кг/м^3	t1, ºС	t2, ºС
		СН4	С2Н6	С3Н8	С4Н10	С5Н12	СО2	Н2	N2
1	Степановское	95,1	2,3	0,7	0,4	0,8	0,2	-	0,5	0,772	-30	20
2	Ленинградское	86,9	6,0	1,6	1,0	0,5	1,2	-	2,8	0,833	-31	21
3	Северо-Ставропольское	98,7	0,33	0,12	0,04	0,01	0,1	-	0,7	0,727	-32	22
4	Пунгинское	86,1	2,06	0,6	0,34	0,35	8,5	-	2,05	0,869	-33	23
5	Медвежье	99,0	0,1	0,005	-	-	0,095	-	0,8	0,723	-34	24
6	Оренбургское	85,0	4,9	1,6	0,75	0,55	0,6	1,3	5,0	0,84	-35	25
7	Вуктыкское	74,8	8,8	3,9	1,8	6,4	-	-	4,3	1,043	-36	20
8	Угерское	98,3	0,45	0,25	0,3	-	0,1	-	0,6	0,732	-37	21
9	Шебелинское	93,3	4,0	0,6	0,4	0,3	0,1	-	1,3	0,772	-38	22
10	Газлинское	93,0	3,1	0,7	0,6	-	0,1	-	2,5	0,771	-39	23
11	Карадагское	93,2	2,1	1,2	1,0	1,2	0,8	-	0,5	0,807	-40	24
12	Ачакское	93,0	3,6	0,95	0,25	0,31	0,4	-	1,3	0,776	-30	25
13	Тенгенское	89,4	6,0	2,0	0,7	0,4	1,0	-	0,5	0,82	-31	20
14	Заполярное	98,5	0,2	0,05	0,012	0,001	0,5	-	0,7	0,729	-32	21
15	Уренгойское	97,64	0,1	0,01	-	-	0,3	-	1,95	0,73	-33	22
16	Жирновское	81,6	6,5	3,0	1,9	1,4	4,0	0,1	1,5	0,712	-34	23
17	Ромашкинское	40,0	19,5	18,0	7,5	4,9	0,1	-	10,0	1,069	-35	24
18	Туймазинское	39,6	20,0	18,5	7,7	4,2	0,1	-	10,0	1,065	-36	25
19	Шкаповское	37,5	18,2	16,8	6,8	3,8	0,1	-	16,8	1,047	-37	20
20	Ключевское	78,5	6,0	6,5	4,8	3,6	0,2	-	0,4	0,789	-38	21
21	Дмитриевское	69,2	10,0	10,0	5,0	5,0	0,7	-	0,1	0,91	-39	22
22	Небит-Дагское	91,0	3,0	2,3	1,3	1,8	0,5	-	0,1	0,65	-40	23
23	Верхнеомринское	82,7	6,0	3,0	1,0	0,2	0,1	-	7,0	0,661	-30	24
24	Ямбургское	98,3	0,4	0,03	0,022	0,011	0,5	-	0,7	0,731	-31	25
25	Александровское	86,5	1,86	0,5	0,34	0,25	8,5	-	2,05	0,834	-32	20
26	Астраханское	84,0	4,9	1,6	0,7	0,6	0,6	0,6	2,5	0,85	-33	21
27	Западное	68,4	12,0	10,6	4,8	3,2	0,4	-	0,6	0,792	-34	22
28	Северное	5,0	9,0	2,9	2,4	6,2	0,1	-	4,4	1,051	-35	23
29	Азерское	89,6	5,0	2,6	0,9	0,6	1,2	-	2,8	0,841	-36	24

Исходя из плотности отдельных компонентов газа (таблица 4), определить

Задача 4 (для решения студентами)плотность природного газа заданного месторождения при н.у.; при давлении н.у. и

t₁, ºС; при давлении н.у. иt₁, ºС. Полученное значение плотности при н.у. сравнить со

Таблица 4 справочными данными для заданного месторождения. В какой зоне помещения будет

скапливаться газ при утечке?

Критические параметры характеризуют критическое состояние газа, при котором плотность жидкой и паровой фазы газа одинакова.

Сжатием и охлаждением до определенной температуры газы могут быть переведены в жидкое состояние. Однако для каждого газа существует определенная критическая температура, выше которой газ никаким давлением не может быть сжижен.

Давление, необходимое для сжижения газа при критической температуре, называют критическим давлением.

Чем температура газа ниже критической, тем при меньшем давлении это газ может быть сжижен. Объем газа, занимаемый при критических давлении и температуре, называют критическим объемом.

Критические параметры отдельных компонентов газа определяем по справочной литературе: - Скафтымов, табл. II.1, стр.19;

- Стаскевич, табл. 1.2, стр. 8;

- Кулаков, табл. 2, стр. 6.

Теплотой сгорания газа называют количество тепла, выделяющееся при полном сгорании 1м³ или 1 кг газа.

Различают низшую теплоту сгорания, когда не учитывается скрытая теплота, выделяющаяся при конденсации водяных паров из продуктов сгорания, и высшую, когда эта теплота учитывается.

Теплоту сгорания отдельных компонентов газа определяем по справочной литературе: - Скафтымов, стр. 21;

- Стаскевич, табл. 1.2, стр. 8;

- Кулаков, табл. 2, стр. 6.