4. Контрольные задания

Найти коэффициент сверхсжимаемости и плотности насыщенного конденсата для вариантов первого задания.

3.1. Вязкость

Для расчета динамической вязкости природных газов  следует использовать соотношения Тодоса, которые в зависимости от величины приведённой плотности _пр=/_кр имеют вид:

а) _пр> 2

b) 0,3<_пр 2

(3.1)

3. _пр 0,3

где .

Коэффициент динамической вязкости ₀ при атмосферном давлении в зависимости от температуры рассчитывается по зависимостям:

а) при Т_пр 1,5

(3.2)

при Т_пр< 1,5

В формулах (2), (3): р_кр - 0,1МПа,  - мкПас, Т - ^оК.

Для расчета вязкости в зависимости от температуры при атмосферном давлении можно использовать и следующие зависимости:

(3.3)

или

, (3.3.1)

где t- ⁰С, -м Па ^.с.

Погрешность расчетов по формулам (3.3), (3.3..1) при 12  М_см100 и 283  Т477 К не превышает 5%.

Порядок расчета :

При содержании азота в при родном газе более 5% следует учитывать его влияние на вязкость газа по правилу аддитивности:

, (3.4)

где у_а - молярная доля азота в составе смеси; _а, _у - коэффициенты динамической вязкости азота и углеводородной части, соответственно.

Коэффициент динамической вязкости углеводородного конденсата при различных давлениях и температурах приближенно можно рассчитать по эмпирической формуле Муталибова, Шубина и Абдурахманова:

, (3.5)

при 0,1  р50,0 МПа и 30  t200 ⁰C.

3.2. Теплоёмкость

При изобарическом процессе зависимость молярной теплоёмкости углеводородных компонентов природных газов при атмосферном давлении и различной температуре приближенно можно выразить следующим уравнением

, (3.6)

где t - температура, ⁰С; M_i - молекулярная масса углеводорода, являющегося компонентом природного газа (от метана до гексана включительно). Погрешность в интервале температур от -40 до +120⁰С: для СН₄ - С₅Н₁₂ – не более5%, для С₆Н₁₄-С₇Н₁₆ – не превышает 10%.

При изобарическом процессе молярная теплоёмкость неуглеводородных компонентов природных газов (азота, углекислого газа, сероводорода) равна примерно половине теплоёмкости углеводорода с одинаковой молекулярной массой при одной и той же температуре, которая рассчитывается по уравнению (7). Теплоёмкость смесей рассчитывается по правилу аддитивности

, (3.7)

где y_i - молярная доля i-го компонента в смеси; С_р,i - молярная теплоёмкость i-го компонента.

Молярная теплоёмкость природных газов зависит от давления и температуры

, (3.8)

где С_р(р,t) - изотермическая поправка теплоёмкости на давление.

Поправка находится из графика по приведённым значениям давления и температуры или аналитически из уравнения состояния, на пример, Пенга-Робинсона

(3.9)

Здесь:

(3.10)

Для приближенных расчетов при 0,02  р_пр  4 и 1,3  Т_пр  2,5 поправку С_р(р,t) можно рассчитать с погрешностью, не превышающей 10% по формуле

[кДж/(кмоль К)]. (3.11)

При изобарическом процессе молярную теплоёмкость природного газа можно рассчитать и по формуле, предложенной Гухманом и Нагаревой

[кДж/(кмоль К)]. (3.12)

Для расчета температуры и мощности в процессах адиабатного расширения и сжатия природных газов необходимо строго математически определить значения температурного К_Т и объёмного К_V коэффициентов адиабаты. Последнее возможно при определении частных производных коэффициента сверхсжимаемости соотношениями (1.30) и подстановкой их в зависимости:

, (3.13)

, (3.14)

Коэффициент адиабаты природного газа находится по формуле

(3.15)

или используя аппроксимацию вычитаемого в знаменателе

(3.16)

Если в расчетах необходимо иметь не молярную, а массовую теплоёмкость, то следует значение молярной теплоёмкости разделить на молекулярную массу газа М_i , т.е на массу киломоля i-го компонента, кг/моль.