1. Основные свойства углеводородных газов. Плотность и относительная плотность. Относительная плотность газа по воздуху. Вязкость газов и газовых смесей. Теплоемкость (изобарная, изохорная).

Газ – это состояние вещества, которое характеризуется непостоянством формы и объема. Для него характерно явление сжимаемости, которое состоит в уменьшении объема при повышении давления.

Плотность газа ρ (кг/м³) – масса единицы объема, равная отношению молекулярной массы μ_г газа к объему моля: (объем одного моля, согласно закону Авогадро, для всех газов одинаковый). Плотность газа зависит от давления и температуры. Поэтому данные о плотности должны сопровождаться указанием условий (давление и температура). Плотность газа при стандартных или при нормальных условиях принимают в качестве его физической характеристики. Относительная плотность природного газа по воздуху .

Вязкость газа – свойство, являющееся причиной внутреннего трения, а следовательно, и сопротивления при движении в трубопроводе. Динамическая вязкость газа η (Па·с) определяется главным образом количеством движения, переносимым молекулами при переходе их из одного слоя в другой. ,где τ – тангенциальная сила внутреннего трения; – расстояние между бесконечно тонкими слоями среды, движущимися со скоростями . При повышении температуры вязкость возрастает. При гидравлических расчетах используют также кинематическую вязкость (м²/с) . Вязкость идеальных газов не зависит от давления. Вязкость реальных газов при увеличении давления возрастает. Динамическая вязкость газовой смеси где ν_i – объем i-гo компонента.

Теплоемкость C ( ), – отношение количества теплоты Q, поглощенной газом в определенном термодинамическом процессе, к приращению температуры : . Теплоемкость зависит от природы газа и от происходящего процесса. Если газ нагревается изохорически, то подводимое тепло q идет на увеличение внутренней энергии u: . Если же газ нагревается изобарически, то подводимое тепло идет также и на совершение работы. .

Функция называется энтальпией. Если в данном выражении для i заменить p·ν на R·T и затем продиффиринцировать i по T, получится формула Майера:

2.Смеси газов. Закон Дальтона. Критические параметры. Газовая постоянная. Уравнение состояния реальных газов. Ван-дер-Ваальсовы силы. Коэфф-нт сжимаемости.

Любой природный газ – это смесь газов. Состав смеси может быть выражен в объемных, мольных и массовых долях.

Законы Дальтона:

1) Давление смеси газов, химически не взаимодействующих друг с другом, равно сумме их парциальных давлений.

2) При растворении смеси газов растворимость каждого из них в данной массе растворителя пропорционально парциальному давлению.

Критической температурой называют такую температуру, выше которой при любом давлении нельзя сконденсировать пар (перевести в жидкое состояние).

Критическим давлением называют такое давление, выше которого нельзя испарить жидкость при любом повышении температуры.

Уравнение состояния для одного моля идеального газа (уравнение Клапейрона): ,( =8314 ) если разделить на молекулярную массу , то получим уравнение состояния для единицы массы газа: ,где R – газовая постоянная для единицы массы газа, .

Газовая постоянная R есть параметр, характеризующий физическую природу газа. .

Законы идеального газа не дают существенных ошибок только при небольших давлениях. При давлениях и температурах, обычных для магистральных газопроводов, заметное влияние на зависимость между p,ρ,T оказывают Ван-дер-Ваальсовы силы: природный газ сжимается больше, чем это следует для идеального газа (силы притяжения между молекулами превосходят силы отталкивания). Эффект «сверхсжимаемости» усиливается при понижении температуры. В таких случаях уравнение состояния должно учитывать реальное поведение газа.

Уравнение состояния для реальных газов:

в котором отклонения от законов идеального газа учитываются множителем z, называемым коэффициентом сжимаемости. Коэффициент z зависит от давления и температуры. При обычных для магистральных газопроводов условиях (сверхсжимаемость). Коэффициент сжимаемости зависит от состава газа: чем газ тяжелее, тем z меньше.