Физические свойства газов.

Физические свойства газов характеризуются следующими основными параметрами:

1. Плотность , .

2. Удельный объём , .

3. Динамическая вязкость , .

4. Удельная теплоёмкость , , .

5. Относительная плотность: .

Плотность воздуха при стандартных условиях ( , ) составляет 1.206 килограмма на кубометр, при нормальных условиях ( , ).

Вязкость газов, в отличие от вязкости жидкости, при увеличении температуры тоже увеличивается: , где - вязкость при температуре 273 кельвина.

Существует две основные модели, описывающие поведение газа: модель идеального газа и модель реального газа. Вязкость идеального газа с повышением давления не меняется, а вязкость реального газа с повышением давления увеличивается.

Теплоёмкость газа зависит от процесса, который происходит с газом и от свойств самого газа. При изохорном процессе теплоёмкость можно вычислить по следующей формуле: . Теплоёмкость при изобарном процессе определяется из следующего уравнения: .

При движении газа по трубопроводу наблюдается эффект Джоуля-Томпсона, который заключатся в снижении температуры газа по мере его продвижения по трубопроводу, так как при понижении давления уменьшается кинетическая энергия газа, что приводит к уменьшению его температуры.

При перекачке газа по магистральному газопроводу используются три основных величины расхода:

1. Объёмный расход , , .

2. Массовый расход , , .

3. Коммерческий расход - массовый расход, приведённый к стандартным условиям, , .

Соответственно объёмному и массовому расходу, вводят понятия линейных и массовых скоростей.

Линейная скорость , .

Массовая скорость , .

При движении газа по газопроводу массовый расход и скорость постоянны, а линейная скорость и объёмный расход увеличиваются вследствие снижения плотности.

Любой природный газ представляет собой газовую смесь, состоящую из 90-99 процентов метана, пропана, бутана, азота, кислорода и других газов.

Состав газовой смеси может быть выражен в объёмных, мольных или массовых долях.

Объёмная концентрация -того компонента определяется из соотношения: . Мольная концентрация -того компонента определяется исходя из следующей уравнения: . Массовая концентрация -того компонента рассчитывается по следующей формуле: . Молекулярную массу -того компонента можно определить с помощью формулы: , . Молекулярная масса всей смеси рассчитывается следующим образом: .

Уравнение состояния газа.

Уравнение состояния газа – функциональная зависимость между давлением , удельным объёмом и температурой , которая существует для всех газов, находящихся в состоянии термодинамического равновесия, то есть .

Графически эта зависимость изображается семейством изотерм.

При температуре большей критической газ всегда остаётся в газообразном состоянии при любом давлении. При температуре меньшей критической, при сжатии газа, если достигается некоторого удельного объёма начинается конденсация газа, и он переходит в двухфазное состояние. При достижении некоторого удельного объёма конденсация газа прекращается, и он приобретает свойства жидкости.

У равнение состояния идеального газа описывается уравнением Менделеева-Клапейрона: , или , где .

Газовая постоянная , .

Для метана, имеющего молярную массу , газовая постоянная равна .

При больших давлениях и температурах характерных для магистральных газопроводов используются различные модели реальных газов, который обладает явлением сверхсжимаемости. Эти модели описываются скорректированным уравнением Менделеева-Клайперона: , где - коэффициент сверхсжимаемости, который для реальных газов всегда меньше единицы; - приведённое давление; - приведённое давление.

Для вычисления коэффициента сверхсжимаемости существуют различные эмпирические формулы, такие как .

Для смеси газов критическое давление определяется по следующей формуле: , а критическая температура находится следующим образом: .

Характерные параметры компонентов природного газа:

Название компонента	,	,	,	,	,
Метан	16.042	0.717	518.33	4.641	190.55
Этан	30.068	1.356	276.50	4.913	305.50
Пропан	44.094	2.019	188.60	4.264	369.80
Азот	28.016	1.251	296.70	3.396	126.2
Сероводород	34.900	1.539	238.20	8.721	378.56
Углекислый газ	44.011	1.976	189.00	7.382	304.19
Воздух	28.956	1.293	287.18	3.180	132.46