3 Основные физические свойства газов

Для газоснабжения используются природные и искусственные газы.

По ГОСТ 5542-87 содержание вредных примесей в граммах на 100 м³ газа не должно превышать: сероводорода - 2, аммиака - 2, цианистых соединений в пересчете на синильную кислоту (HCN) - 5, смолы и пыли - 0,1 , нафталина - 10 (летом) и 5 (зимой).

Содержание влаги не должно превышать количеств, насыщающих газ при температуре 20 ⁰С (зимой) и 35 ⁰С (летом). Если газ транспортируют на большие расстояния, то его осушают.

Природные газы представляют собой смесь углеводородов метанового ряда.

Природные газы можно подразделить на три группы.

1 - газы чисто газовых месторождений. Состоят в основном из метана, являются сухими или тощими (не более 50 г/м³ пропана и выше).

2 - попутные газы нефтяных месторождений. Содержат большое количество тяжелых углеводородов - обычно более 150 г/м³. Являются жирными газами. Это смесь сухого газа, пропан-бутановой фракции и газового бензина.

3 - газы конденсатных месторождений. Это смесь сухого газа и конденсата. Пары конденсата представляют собой смесь паров тяжелых углеводородов, содержащих С₅ и выше (бензин, легроин, керосин).

Сухие газы легче воздуха, а жирные - обычно тяжелее.

Теплотворная способность газов чисто газовых месторождений - 31000…38000 кДж/м3, а попутных газов нефтяных месторождений -38000…63000 кДж/м3.

При расчете некоторых свойств газов, а также производительности и пропускной способности газопроводов различают следующие условия состояния газа:

- нормальные условия: температура - 0⁰С, давление - 0,101325 МПа (760 мм рт. ст.);

- стандартные условия 20^оС: температура – 20⁰С, давление - 0,101325 МПа (760 мм рт. ст.);

- стандартные условия 15^оС: температура – 15⁰С, давление - 0,101325 МПа (760 мм рт. ст.).

Например, плотность воздуха при различных условиях равна:

_В0 =1,293 кг/м³ ( 0 ⁰С, 760 мм рт. ст.);

_В20 =1,206 кг/м³ ( 20 ⁰С, 760 мм рт. ст.);

_В15 =1,225 кг/м³ ( 15 ⁰С, 760 мм рт. ст.).

В расчетах достаточно часто пользуются понятием относительной плотности, т.е. отношением плотности газа к плотности воздуха при одних и тех же условиях

(1.1)

Плотность газа при нормальных условиях может быть определена по его молярной массе м

, (1.2)

где М - молярная масса, кг/кмоль; 22,41 - объем, который занимаемый 1 кмоль газа при нормальных условиях, м³/кмоль.

Приведение плотности, объема и расхода газа к стандартным условиям выполняется по следующим зависимостям

, (1.3)

, (1.4)

, (1.5)

где Р и Р_ст – абсолютные давления; Т и Т_ст – абсолютные температуры газа; Z и Z_ст – коэффициенты сжимаемости газа соответственно при двух состояниях.

Плотность смеси газов подчиняется закону аддитивности

, (1.6)

где - молярная (мольная  объемная) концентрация, _i - плотность I- го компонента (табл. 1.3).

Газовая постоянная зависит от состава газовой смеси и определяется по формуле( нм/(кгК) )

, (1.7)

где - универсальная газовая постоянная,

Средние псевдокритические температура и давление смеси также подчиняются закону аддитивности

, (1.8)

, (1.9)

где Т_{кр i} и Р_{кр i} - абсолютные критические температура и давление компонентов смеси.

Критическим давлением называется такое давление, при котором и выше которого повышением температуры нельзя испарить жидкость.

Критическая температура – это такая температура, при которой и выше которой при повышении давления нельзя сконденсировать пар.