64. Идеальные и природные газы

Газы - реальные и идеальные.

Идеальные газы – это когда пренебрегают взаимодействием молекул друг с другом.

PV = GRT

Р – абсолютное давление (Па), V – объем (м3), G – масса вещества (кг), Т – температура (К), R – универсальная газовая постоянная (кДж/Ккг).

(для идеального газа).

z - степень отклонения реального газа от идеального, или коэффициент сжимаемости реального газа.

Нефтяные и природные газы имеют значительные отклонения от законов идеальных газов вследствие взаимодействия между собой молекул, которое возникает при сжатии реальных газов. Степень отклонения сжимаемости реальных газов от идеальных характеризуется коэффициентом сжимаемости z, показывающим отношение объема реального газа к объму идеального при одних и тех же условиях.

31. 32. Парциальное давление, закон Дальтона

Парциальное давление компонента – давление, которое оказывает данный компонент при удалении из объёма других компонентов.

Парциальный объём – объём, который занимал бы данный компонент при удалении из объёма остальных компонентов при постоянном давлении и постоянной температуре.

Существуют важные, строгие, всегда выполняющиеся законы, которые предопределили свойства реальных газов через свойства идеальных газов. Это:

закон Дальтона

Этот закон выражает свойства аддитивности парциального давления.

р_см=р_i

р_i/р_см=n_i/=у_i

р_i=у_iр_см,

где n_i – число молей i-ого компонента;  - число молей; у_i – молярная концентрация.

закон Амага Этот закон показывает свойство аддитивности парциального объёма.

v_см=v_i

v_i/v_см=n_i/N=y_i

v_i=y_iv_cм

Используются в расчётах газовых месторождений

33. Уравнение состояния идеальных газов, коэффициент сверхсжимаемости.

34. Уравнение Ван-дер-Вальса и его физический смысл.

35. Приведенные и критические параметры газов и их смесей.

=100/(g₁/₁+…+g_i/_i)=100М_см/(х₁М₁/₁+…+х_iМ_i/_i),

где g – массовая доля компонентов жидкой смеси;

х – молярные доли;  - плотности компонентов и смеси; М – молекулярная масса.

Объём паров после испарения:

v₀=G/₀=22,4G/М,

где М – молекулярная масса; 0 – плотность паров при нормальном давлении и температуре; G – масса испаряющегося газа;

Если мы проводим расчёт для смеси, то вместо М берём М_см. Закон состояния идеального газа Менделеева-Клапейрона: РV=GRТ (справедлив для идеального газа).

Идеальные газы – газы, силами взаимодействия в которых можно пренебречь.

(Е/V)_Т=0, где Е – внутренняя энергия парообразования. Свойство идеальных газов заключается в том, что: РV/(GRТ)=1=z. Новый введённый нами коэффициент z, который для идеальных газов равен 1, а для реальных газов отличен от неё, называется коэффициентом сверхсжимаемости. z – коэффициент, с помощью которого свойства идеальных газов прилагаются к реальным. Он характеризует степень отклонения идеального газа от реального.

Были проведены различные попытки усовершенствования описания:

Уравнение Ван-дер-Ваальса: (Р+а/v²)(v-в)=RТ,

где v – удельный объём; в – поправка на объём молекул; а/v²=соnst – константа сцепления молекул. Величина а/v² выражает внутреннее давление, которое является как бы равнодействующей силой притяжения всех молекул в объёме v. При давлениях до 100 МПа, и температурах Т=150С необходимо определить наиболее точное описание зависимостей. В рассмотрении этого вопроса наука пошла по двум направлениям:

1. введение коэффициента сверхсжимаемости z;

2. добавление в уравнение состояния дополнительных констант.

2) Любую экспериментальную зависимость можно описать с помощью полинома, поэтому был избран путь увеличения количества констант. Наиболее распространёнными оказались уравнения с пятью константами Битти-Бриджмена и восьмью константами Бенедикта-Вебба-Рубина. Все постоянные величины определяются методом наименьших квадратов.

Реальные газы – смесь углеводородных и не углеводородных компонентов. Молекулы аргона, ксенона, криптона и метана имеют сферическую конфигурацию. Молекулы таких газов, как пропан и бутан, - несферическую, поэтому для учёта формы молекул был введён параметр – ацентрический фактор (). Он показывает, что если молекула сферическая, то силы, которые на неё действуют – сферические, что указывает на симметрию сил. Если же молекулы не сферические, то возникает асимметрия действующих сил.

z=z(Р_пр, Т_пр, )

z_см=z₀(Р_пр, Т_пр)+z₁(Р_пр, Т_пр)_см,

где z₀ – коэффициент сверхсжимаемости простого газа. Для простого газа молекулы сферические и =0.

z₁ – поправка к коэффициенту сверхсжимаемости непростого газа, который зависит от Р_пр, Т_пр и 0.

_см – ацентрический фактор всей смеси, характеризуемой определёнными концентрациями:

_см=у_i_i

Приведённые параметры рассчитываются на основании критических параметров, отсюда рассмотрим вопрос определения критических параметров.

Р_кр=у_iР_крi; Т_кр=у_iТ_крi; z_кр=у_iz_крi

На практике для уменьшения числа компонентов природного газа определяются не полностью, а до бутана или гепсана, а остальные объединяют в единый псевдокомпонент С₅₊, С₇₊. Псевдокомпонент, его параметры при известном групповом составе вычисляются по средней молекулярной массе.