Основные физические свойства газов и основные уравнения

Природный газ без цвета, запаха, легче воздуха. Природный газ – это смесь предельных УВ, в зависимости от происхождения газы разделяют на 3 группы:

1. Газы, добытые из чисто газовых месторождений, на 82-95% СН₄

2. Газы с газоконденсатных месторождений, на 80-95% СН₄

3. Газы нефтяных месторождений (попутные), на 30-70% СН₄ +значительное кол-во тяжелых УВ С₅ и выше

Газы с содержанием тяжелых УВ < 50 г/м³ принято называть сухими, а с высоким содержанием УВ С₅ и выше – жирными.

Для выполнения гидравлического и типового расчетов ГП и расчета режимов работы КС необходимо знать основыне свойства природных газов: плотность, вязкость, критические параметры, теплоемкость, коэффициент сжимаемости, коэффициент Джоуля-Томпсона.

Стандартные условия - давление, 0,1013 МПа, и температура 293 К (20°С).

Нормальные условия - (0,1013 МПа и 273 К(0°С)).

V – объем газа, м3

m – масса, кг

- молекулярная масса

— универсальная газовая постоянная ,

Плотность газа : плотность газа ст 0,7 кг/м3, в трубе 70 кг/м3 .

Часто пользуются относительной плотностью газа по воздуху .

Стандартные условия ,

Удельный объем — величина, обратная плотности , откуда плотность

Уравнение состояния для одного моля идеального газа (уравнение Клапейрона) — универсальная газовая постоянная

Уравнение состояния для единицы массы газа.

Поскольку , уравнение будет иметь вид , где – газовая постоянная для единицы массы газа (Дж/(кгК). ,

Уравнение Менделеева-Клапейрона

Уравнение состояния ,

Уравнения состояния идеального газа:

Для реального природного газа: , - приведенные параметры давления и температуры, - коэффициент сжимаемости

Приведенные давление и температура: , =>

, - критические параметры давления и температуры

Объемный расход газа:

Массовый расход газа:

Коммерческий расход газа:

Режимы газопроводов при установившемся режиме

Работа ГП без сброса и подкачек массового расхода газа в любом его сечении остается неизменной.

Qм=ρus – уравнение неразрывности

Т.к.газ –сжимаемая среда, то с удалением от КС (С понижением давления) плотность газа уменьшается, что в свою очередь приводит к увеличению скорости газа

Уравнение баланса удельных энергий

-сила инерции; ( )-разность входных отметок

При магистральных условиях:

-уравнение неразрывности

-уравнение состояния

Уравнение Дарси-Вейсбаха

если (обе части умножаем на ρ_г)

из уравнения состояния

из уравнения неразрывности

или (интегрируем от Рнач до Р кон и x от 0 до Lкс)

Коммерческий расход равен Q_М, приведенному к станд. усл.(t=293K; P=0.1013МПа)

При ст.усл.Z_ст=1

Относительная плотность газа по воздуху при определенных условиях

или по формуле:

d (м); Т (К); Р (МПа); L (км)

Подготовка газа к транспорту

Природный газ, получаемый с промысла, содержит посторонние примеси, песок, ТВ.частицы, конденсат тяжелых УВ. Это приводит к быстрому износу соприкасаемых с газом деталей компрессоров, ТВ.частицы засоряют и портят арматуру ГП и контрольно-измерительные приборы, сужают поперечное сечение участков ГП. Жидкие частицы, оседая в пониженных участках ГП уменьшают площадь попереч.сечения, коррозирующее действие на ТП.

Согласно техническим требованиям на природный и нефт.газы содержание жидкой взвеси в транспортируемом газе не более 25-50 грамм на 1000м³

Содержание жидкой взвеси не более 0,05 мг на 1 м³

Перед транспортом газ надо осушить и очистить от вредных примесей.

От мех.примесей используют пылеуловители,кот.подразделяются след.образом:

1.Сухое отделение пыли. Происходит с использованием сил гравитации и инерции.

-Циклонные пылеуловители; гравитационные сепараторы; фильтры (керамические, тканевые)

2. «Мокрое» улавливание пыли. Удаляемая из газа взвесь смачивается промывочной жидкостью, кот.отделяется от газового потока, выводится из аппарата для регенерации и очистки, а затем возвращается обратно в аппарат.

-Вертикальные и горизонтальные масляные пылеуловители; шаровые скрубберы

Очистка газа должна предусматриваться в: 1 ступень- пылеуловители; 2 ступень: может предусматриваться на отдельной КС (Фильтр-сепаратор)