Лекция №12.
39. Плотность природного газа и стабильного конденсата.
Для природного газа:
Р, t=Р0, t0(Рz0Т0)/(Р0zТ)
Для стабильного конденсата:
(С5+)=1.003Мк/(Мк+44.29) [кг/см3]
По коэффициенту преломления, определяемого на опыте, можно рассчитать:
1gМк=1.939+0.0019tк+1g(2.15 - nD),
где tк – температура кипения конденсата; nD – коэффициент преломления.
Эти коэффициенты носят эмпирический характер.
Но плотность стабильного конденсата можно вычислить и по иной формуле, а именно:
к=хiМi/хini/i,
где хi – молярная доля i-ого компонента;
i – плотность i-ого компонента;
Мi – молекулярная масса.
40. Вязкость газов и углеводородных конденсатов.
F/А?dv/dу
-
[
Пас]
А1 v
dу
А2 v+dv
Вязкость газа при низких давления и температурах близка вязкости идеального газа. Значит, можно воспользоваться кинематической теорией, записав уравнение для разреженного газа:
=v/3,
где v – средняя скорость движения молекул; - длина свободного пробега.
Согласно кинетической теории, вязкость зависит от давления и температуры:
С повышением давления плотность возрастает, но снижается, следствием чего является возрастание вероятности соударения, средняя скорость движения при этом постоянна, и вязкость в начальный период практически постоянна (р).
С ростом температуры вязкость возрастает, т.к. увеличивается средняя скорость движения молекул, а плотность и длина свободного пробега практически не меняются.
В то же время из определения вязкости, силы, препятствующие перемещению одного слоя относительно другого должны меняться, а, значит, изменение вязкости носит сложный характер.
Рmах
Рmin
T
При малых давлениях мало зависит от перепада давлений. С ростом давления и увеличением температуры вязкость газов () снижается.
Если у нас возрастает молекулярная масса газа, то вязкость увеличится соответственно.
Учёт наличия неуглеводородных газов, их влияние на вязкость проводится следующим образом:
=уаа+(1 – уа)у,
где у – молярная доля;
а – вязкость неуглеводородного газа;
у – вязкость углеводородного газа.
Зависимость от молекулярной массы может быть графически изображена:
М
Рассмотрим два основных термодинамических процесса: при постоянном давлении (изобарный) и при постоянном объёме (изохорный).
Для расчёта происходящих процессов в газах применяют понятия изобарной и изохорной удельных теплоёмкостей.
Ср=(Q/Т)р
Сv=(Q/Т)v
dQ=di - vdр,
где i- энтальпия идеального газа.
di=dQ+vdр=СрdТ+(v – Т(р/Т)р)dv
При р=соnst: dQ=di=СрdТ Ср=(di/dТ)р
Т.о. Ср зависит от температуры.
Сри=0.523(8.36+0.008t)i3/4 [кДж/(кмольК)]
Теплоёмкость реальных газов определяется по правилу аддитивности т.е.:
Срсм=уiСрi
Изобарная молярная теплоёмкость зависит от давления и температуры:
Ср=Сри(t)+Ср(р,t),
г
де
Ср
– изотермическая поправка теплоёмкости
на давление и температуру.
Ср
Тпр
Рпр
Состояния углеводородных систем приобретают особую актуальность, т.к. находятся в области критических состояний, где имеют место фазовые превращения.
Все уравнения, полученные на основе эксперимента, носят полуэмпирический характер.
Решение задач, относящихся к добыче, транспорту и переработке газа, связано с уравнением Пенга-Робинсона (1975 г.):
Р=RТ/(v–в)=а(Т)/(v(v+в)+в(v-в)),
где а(Т), в – коэффициенты, определяющиеся критическими параметрами, причём а(Т) – некоторая функция.
v – молекулярный объём.
z3 – (1 - В)z2+(А - 3В2 - 2В)z – (АВ – В2 – В3)=0,
где А=а(Т)Р/(R2Т2),
В=вР/(RТ)
Если смесь находится в двухфазном состоянии, то больший корень соответствует фазе пара, а меньший – жидкости.
В критических условиях zкр=соnst – величина постоянная - и zкр=0.307. Тогда:
а(Ткр)=0.45724R2Ткр2/Ркр
в(Ткр)=0.0778RТкр/Ркр
Если температура отлична от критической, то эти коэффициент зависят от Ткр:
а(Т)=а(Ткр)(Ткр,);
в(Т)=в(Ткр),
где - безразмерная функция.
При Т=Ткр =1.
Связь между и температурой (Т) можно записать следующим образом:
0.5=1+m(1 – Т0.5), m=f().
Для смеси уравнение Пенга-Робинсона выглядит так:
асм(Т)=уiаi;
всм(Т)=уiвi,
где аi и вi вычисляются по формулам:
аi=0.457(R2Ткрi2/Ркрi)i;
вi=0.0778RТкрi/Ркрi