4. Вязкость природных газов

Под вязкостью газа понимают его свойство сопротивляться перемещению одних частиц относительно других. Силы трения между двумя слоями газа единичной площади пропорциональны изменению скоростей на единицу длины. Коэффициент пропорциональности называется коэффициентом абсолютной или динамической вязкости газа. Вязкость так же, как температура, давление и объем, — функция состояния газа и может быть использована для его характеристики.

Поскольку вязкость определяется как сила сдвига на единицу площади, отнесенная к градиенту скорости, она имеет размерность: сила ^. время/(длина)² или масса/длина ^. время. Применяются обе размерности, хотя более распространены пуаз и сантипуаз. Единицы измерения вязкости в различных системах и соотношения между ними приведены в табл. 5.

Для пересчета заданной единицы измерения (левая графа) в требуемую {верхняя строка таблицы) необходимый множитель находят на пересечении столбцов и строк. Например, чтобы выразить заданную в кг ^. ч/м³ вязкость в пуазах, необходимо ее величину умножить на 0,35304 ^. 10⁶.

Вязкость природного газа, так же как и отдельных его компонентов, зависит от температуры и давления. Расчет вязкости при заданных условиях проводится в два этапа. Сначала определяется вязкость при заданной температуре и атмосферном давлении , а затем полученное значение пересчитывают на заданное давление.

Таблица 5

Единицы измерения вязкости

Единицы измерения	кг • с/м2	кг • ч/м2	Н • с/м2	Пуаз	lbt • s/ft2
кг • с/м2 кг • ч/м2 Н • с/м2 Пуаз lbt • s/ft2	1 3600 0,10197 0,010197 4,8824	2,7778-104 1 2,8325 -105 2,8325 -106 1,3562 -103	0,8066 35304 1 0,1 47,880	98,0066 353040 10 1 478,80	0,20482 737,34 0,020885 0,002088 1

I П = 1 дин • с/см² = 0,1 Н • с/м² = 10² сП = 10⁶ мкП.

Определение можно проводить аналитическим путем по известному составу газа и графическим способом по его относительной плотности. Второй способ более удобен для практических расчетов, не требующих высокой точности.

Рис. 4. Зависимость вязкости углеводородных газов от относительной плотности газа по воздуху (а) и поправки на вязкость для газов, содержащих H₂S (б), N₂ (в) и СО₂ (г)

4.1. Определение вязкости газа при атмосферном давлении графическим способом

Вязкость газа при атмосферном давлении и заданной температуре определяется по относительной плотности газа по графику, приведенному на рис. 4. При этом влияние неуглеводородных компонентов учитывается введением поправок, которые определяются по дополнительным графикам, для соответствующих концентраций этих компонентов в газе. Значения поправок должны быть вычтены из значения вязкости, определенной по основному графику.

Пример. Рассчитать вязкость при атмосферном давлении и 67°С (340 К) газа следующего состава: СН₄ — 74,10; С₂Н₆ — 7,48; С₃Н₈ — 3,37, n-С₄Н₁₀ — 1,68; i-С₄Н₁₀ — 0,76; i-С₅Н₁₂ — 0,32; n-С₅Н₁₂ — 0,57; С₆Н₁₄ — 0,63; N₂ — 6,09; H₂S — 2,00; СО₂ — 3,00 об. %. Относительная плотность газа рассчитывается способами, приведенными в п.2. Для данного состава она равна = 0,763.

По рис. 4 определяем для = 0,763 и T = 67 °С

= 0,0112 —0,0005—0,0001 —0,0002 = 0,0104.