30

Глава 1

31

Характеристика природных газов

высоком содержании углекислого газа в воздухе (5—10% по объему) этот газ вызывает удушье. Содержание диоксида углерода в природном газе обычно не превышает 1% по объему.

При давлении 0,1 МПа диоксид углерода, минуя жидкое состояние, переходит в твердое состояние при температуре - 78 °С. Твердый диок­сид углерода называют сухим льдом и используют для хранения пище­вых продуктов.

Кислород О₂ является бесцветным газом без запаха и вкуса. Плот­ность кислорода при нормальных физических условиях равна 1,34 кг/м³. В процессе горения кислород играет роль окислителя. Примесь кисло­рода в газообразном топливе допускается не более 1 % по объему как по соображениям взрывобезопасности, так и в целях предохранения обо­рудования от коррозии.

1.4. Термодинамическое обеспечение решения энерготехнологических задач трубопроводного транспорта природных газов

В теплотехнических расчетах процессов трубопроводного транспор­та газа и определении показателей работы газоперекачивающих агре­гатов используется большой набор термодинамических величин: плот­ность газа, изобарная (С_р) и изохорная (С) теплоемкости, коэффициент Джоуля—Томсона £>_h, коэффициент Джоуля—Гей-Люссака Z>_u и ряд показателей термодинамических процессов, таких как адиабатический, изоэнтальпийный, изотермический и др.

Теплотехнические характеристики природных газов обычно опре­деляют с использованием уравнения состояния и дефференциальных со­отношений термодинамики, связывая соответствующие параметры про­цесса с независимыми переменными уравнения состояния.

Определение характеристик природных газов всегда можно полнос­тью осуществить, если исходные параметры позволяют определить удель­ную работу в рассматриваемом процессе.

Действительно, из уравнения первого начала термодинамики для адиабатического процесса (Sg = 0) следует:

при или

(1.40)

(1.41)

(1.42)

= dh + Sm 0, 5со = -dh

Для реального газа его энтальпия (h) определяется как функция двух переменных - температуры (t) и давления (Р), h = h(t, Р); для идеальных газов - как функция только одной температуры (/), h = h(t).

В связи с этим для реального газа, когда энтальпия h=h(t, P), удель­ная работа в интегральной форме будет определяться соотношением:

Р,), (1.43)

где t_{ и t₂ - начальная и конечная температуры процесса соответ­ственно; pj и Р₂ - начальное и конечное давление газа в процессе, соот­ветственно; D_h - коэффициент Джоуля —Томсона или характеристика дроссельного процесса, показывающая изменение температуры газа при изменении его давления в изоэнтельпийном (дроссельном) процессе (h = const).

Для идеальных газов эта величина равна нулю и, следовательно, удельная работа по уравнению (1.43) для идеальных газов будет опре­деляться только первым слагаемым правой части:

M = C_pm(?₂-f,). (1-44)

Численные значения коэффициента Джоуля—Томсона для мета­на приведены в табл. 1.6.

Таблица 1.6

Значение коэффициента Джоуля — Томсона (О_ь) для метана в зависимости от температуры и давления

Давление,	Значение Dh (°С/МПа) при температуре /, "С
МПа	- 25	0	25	50	75	100
0,10	5,6	4,8	4,1	3,5	3,0	2,6
0,52	5,5	4,7	4,0	3,4	3,0	2,6
2,50	5,0	4,3	3,6	3,1	2,6	2,3
5,15	4,5	3,8	3,3	2,8	2,4	2,1
10,3	3,6	3,2	2,7	2,5	2,1	1,9

Положительное значение коэффициента Джоуля—Томсона харак­теризует дросселирование большинства природных газов при обыч­ных температурах и давлениях. Поэтому при движении газа через раз­ные сопротивления (регулирующие клапаны, фильтры и т.п.), особен­но при резком падении давления, снижается и его температура, что