9. Термодинамические функции газа: теплоемкость и энтальпия

Теплоемкость газа (Ср) – это отношение количества теплоты, подведенной к газу в заданном термодинамическом процессе, к соответствующему изменению его температуры. Единица измерения - Дж/кг град. Теплоемкость природных газов зависит от давления, температуры, состава газа и от процесса передачи тепла. Поскольку в процессе добычи и подготовки газа мы нагреваем и охлаждаем газ, параметр теплоёмкости имеет большое значение. Энтальпия – характеризует количество энергии, которой обладает газ. При сжатии газа его энтальпия возрастает, при охлаждении – уменьшается. Энтальпия — это свойство вещества, указывающее количество энергии, которую можно преобразовать в теплоту. Если газ находится в среде с давлением , то с любым состоянием его связана некоторая энергия , получившая название энтальпии газа в данном состоянии. Выражение энтальпии для 1 кг газа (т. е. удельной энтальпии) имеет вид

10. Дросселирование газа. Коэффициент Джоуля Томсона.

Дросселирование - понижение давления в потоке газа при прохождении его через дроссель — местное гидродинамическое сопротивление (диафрагма, клапан, кран, вентиль), сопровождающееся изменением температуры. Дросселирование используется для сжижения и глубокого охлаждения газов. Последнее осуществляется на установках низкотемпературной сепарации при подготовке газа к дальнему транспорту. Кроме того, дросселирование применяется при трубопроводном транспортировании природного газа — для регулирования давления и изменения расхода газа. Дросселирование может привести к обмерзанию запорных, регулирующих и измерительных устройств, а также образованию в газопроводах газовых гидратов. Вследствие дросселирования температура газа в магистральных газопроводах может опускаться ниже температуры окружающей среды. Эффе́ктом Джо́уля — То́мсона называется изменение температуры газа при адиабатическом дросселировании — медленном протекании газа под действием постоянного перепада давлений сквозь дроссель (пористую перегородку). Данный эффект является одним из методов получения низких температур. Изменение 3° на 1 МПа. Изменение энергии газа в ходе этого процесса будет равно работе: . Следовательно, из определения энтальпии ( ) следует, что процесс изоэнтальпиен. Изменение температуры при малом изменении давления (дифференциальный эффект) в результате процесса Джоуля — Томсона определяется производной , называемой коэффициентом Джоуля — Томсона.

11. Влажность газа абсолютная и относительная. Влагоемкость газа.

Абсолютная влажность W показывает массу водяных паров в еди­нице объема газовой смеси, приведенной к нормальным условиям (+20°С и 760мм.рт.ст.) и измеряется в r/м³ или кг/1000м³. Опр-ся расчетным путем. f = (масса содержащегося в воздухе водяного пара)/(объём влажного воздуха)

Относительная влажность W¯ - это отношение фактического со­держания паров воды в единице объема газа при данных Р и Т к его влагоемкости, т.е. к количеству водяных паров в том же объеме и при тех же Р и Т при полном насыщении. . Относительная влажность: φ = (абсолютная влажность)/(максимальная влажность). Относительная влажность обычно выражается в процентах. Эти величины связаны между собой следующим отношением: φ = (f×100)/fmax.

Относительная влажность измеряется в долях единицы или в про­центах. Полное насыщение оценивается как 100%. Влагосодержание природного газа зависит от давления; температу­ры; состава газа; минерализации воды. В процессе эксплуатации место­рождений значения температур и давлений во всей цепочке технологи­ческого оборудования изменяются.

Снижение температуры вызывает уменьшение водяных паров в га­зовой фазе. В самом пласте происходит увеличение влагосодержания газа, так как пластовое давление Р_пл(t) падает. Следовательно, объем добываемой конденсатной влаги по мере разработки и эксплуатации за­лежи возрастает.

Влажность газа опр-ся по ф-ле: W =А/Р+ B , где А - коэффициент, равный влагосодержанию идеального газа; Р-заданное давление, кгс/см²; В-коэффициент, зависящий от состава газа. Коэффициенты А, В находят в специальной литературе.