1.2. Природный газ и его свойства

1.2.1 Физические величины, применимые к природному газу

Давление, температура, точка росы, плотность, количество газа.

Давление газа – это сила, с которой газ давит на единицу площади (трубы, сосуда, запорного устройства и т.д). Давление газа измеряют в паскалях [Па] или килограмм-силах на квадратный сантиметр [кгс/см²] (kgf/cm² в иностранной литературе). Обе эти единицы измерения корректны, однако вторая более распространена. Связь между ними следующая:

- 1 кгс/см² = 0.098 МПа, (для грубых расчётов 1 кгс/ см²= 0.1 МПа),

- 1 МПа = 10.2 кгс/см², (для грубых расчётов 1 МПа = 10 кгс/см²).

- Низкое давление (ниже 1 кгс/см²) удобно измерять в миллиметрах водяного столба [мм вод.ст.]:

1 кгс/см² = 10 000 мм вод.ст.

Давление, отсчитываемое от нуля, называется абсолютным, а отсчитываемое от уже имеющегося давления окружающей атмосферы - избыточным или манометрическим. Абсолютное давление есть сумма избыточного и атмосферного (барометрического) давлений. Давление 1 кгс/ см² называют технической атмосферой (1 bar в зарубежной литературе), оно уравновешивает столб воды высотой 10 м или столб ртути высотой 760мм.

Температура газа – это степень нагретости газа. Температуру измеряют в градусах Цельсия [°C] и очень редко (в математических расчётах) в градусах Кельвина [°К]. Связь между шкалами Цельсия и Кельвина такова:

1 ^ºС = 273 ^°К

Шкала Цельсия очень удобна, она «привязана» к агрегатным состояниям самого распространенного вещества на Земле – воды: при 0 ^° С вода затвердевает, а при 100 ^°С испаряется. Шкала Кельвина не имеет отрицательных температур. 0^º К (или -273 ^º С) называют температурой абсолютного нуля.

Плотность газа - это масса газа, содержащегося в единице объёма. Измеряется в килограммах на кубический метр [кг/м³]. Если относительная плотность газа по воздуху меньше единицы, то газ легче воздуха, если больше, то тяжелее.

Количество газа, подаваемого потребителю, измеряют в нормальных метрах кубических [нм³]. Нормальный метр кубический газа - это кубический метр газа, находящегося под атмосферным давлением. Реально же газ транспортируется по газопроводам и подаётся потребителям под давлением, намного превышающим атмосферное. Газ - сжимаемая среда. Если газ, под атмосферным давлением занимавший объём 1 м³, сжать в 10 раз (Р = 10 кгс/см²), то его объём уменьшится в 10 раз.

1.2.2. Физические свойства газа

Эффект Джоуля-Томсона заключается в снижении температуры (охлаждении) газа при снижении его давления и имеет место при дросселировании, то есть прохождении газа через сужающее устройство (регулятор давления, расходомерная шайба, не полностью закрытый кран или задвижка). Количественно степень такого охлаждения описывает коэффициент Джоуля-Томсона. Он показывает, на сколько градусов снижается температура газа при снижении его давления на 1 кгс/см². Для реального природного газа он составляет примерно 0.5 ° С/кгс/см².

Пример: при давлении на входе ГРС 30 кгс/см², на выходе 6 кгс/см² и температуре газа на входе +5 °С, температура газа на выходе ГРС составит

5 - (30 – 6)0.55 = - 8.2 ° С.

Снижение давления газа при дросселировании называется редуцированием.

Компримирование - это процесс, обратный редуцированию, то есть повышение давления газа, его «сжатие». При компримировании газ нагревается.

Важным свойством газа является его вязкость - внутреннее трение молекул газа, проявляющееся в сопротивлении газового потока движению по трубопроводу. Вязкость зависит от температуры газа. В отличие от жидкостей (например нефти) вязкость газов увеличивается с ростом температуры.