6.4.2. Расчет свойств газа по компонентному составу [27]

6.4.2.1.Средняя молекулярная масса газовой смесиможет быть вычислена по составу:

(6.17)

где у_i=v_iилиN_i в долях единицы и по формуле:

(6.18)

где y_i=v_iилиN_i в процентах.

Тогда весовая доля компонента:

(6.19)

Кроме того:

(6.20)

(6.21)

6.4.2.2. Плотность газовой смеси, как аддитивное свойство, можно рассчитать по составу газа и плотности каждого компонента:

(6.22)

где y_i=N_iилиv_i в долях единицы;ρ_i– плотность компонента.

Плотность компонентов газа можно взять из справочников (табл. 6.11) или рассчитать через молярный объем – объем 1 моля газа. Тогда плотность смеси газов:

• при нормальных условиях (н.у.):

(6.23)

• при стандартных условиях (с.у.):

(6.24)

• при условиях отличных от н.у. или с.у., например, в условиях сепаратора, трубопровода и т. д., плотность может быть определена из уравнения состояния реальных газов с учетом коэффициента сверхсжимаемостиZ:

(6.25)

где Р_о,Т_о– давление (Па) и температура (К) при нормальных условиях,Р,Т– давление и температура при рабочих условиях.

• Коэффициент сверхсжимаемости Zхарактеризует отклонение свойств реального газа от свойств идеального газа при одинаковых давлении и температуре.

6.4.2.3. Относительная плотность газапредставляет собой отношение массы газа к массе такого же объема воздуха:

(6.26)

где 1,293 и 1,205 – плотность воздуха, кг/м³, при н.у. и с.у., соответственно.

6.4.2.4. Коэффициенты сверхсжимаемости реальных газовопределяют экспериментально или с определенной степенью точности они могут быть взяты из графика (рис. 6.15).

Рис. 6.15. Зависимость коэффициента сжимаемости углеводородного газа от приведенных псевдокритических давлений и температур: цифры на кривых – значения приведенной псевдокритической температуры

Чтобы воспользоваться графиком, необходимо иметь данные о приведенных псевдокритических значениях давления и температуры [34]. Для этого сначала определим псевдокритические (средние критические) давление и температуру:

(6.27)

(6.28)

где P_r и T_r – псевдокритические давление и температура, соответственно; y_i – объемное или мольное содержание компонента в смеси; P_C и T_C – критические давления и температуры компонентов газа (табл. 6.12).

Затем находим величины приведенныхпсевдокритическихзначений давления и температуры по соотношениям:

(6.29)

(6.30)

где P_RиT_R– соответственно значения приведенных псевдокритических давления и температуры;PиT– абсолютные значения давления, Па, и температуры,К, при которых находится газ.

На основании найденных значений P_RиT_Rпо графику (рис. 6.15) определим величину коэффициента сверхсжимаемостиZ.

Таблица 6.7

Расчет свойств исследованного газа

Компоненты	Объемная доля компонента, vi	Молярная масса компонента, Mi	Вклад компонента в молярную массу смеси	Плотность компонента, кг/м3		Вклад компонента в плотность смеси, кг/м3		Относительная плотность смеси
				при н.у.	при с.у.	при н.у.	при с.у.	при н.у.	при с.у.
Метан и не углев. компоненты
Диоксид углерода
Этан
Пропан
i-Бутан
n-Бутан
i-Пентан
n-Пентан
i-Гексан
n-Гексан
Сумма (свойство)

Таблица 6.8

Расчет коэффициента сверхсжимаемости для реального газа

Компоненты

Объемная доля компонента, vi

Критическое давление компонента, Pc i, МПа

Вклад компонента в Pc смеси, МПа

Критическая температура компонента, Tc i, К

Вклад компонента в Tc смеси, K

Давление смеси, МПа

Приведенное псевдокритическое давление смеси

Приведенная псевдокритическая температура смеси при температуре газа, оС

0

10

20

40

50

Метан и не у/в комп.

2

Диоксид углерода

Этан

Коэффициент сверхсжимаемости Z

Пропан

i-Бутан

n-Бутан

i-Пентан

20

n-Пентан

i-Гексан

Коэффициент сверхсжимаемости Z

n-Гексан

Сумма (свойство)

Таблица 6.9

Температурная зависимость плотности идеального газа

Давление смеси, МПа	Плотность смеси при н.у., кг/м3	Ро, МПа	То, К	Температура смеси, оС	Температура смеси, К	Плотность, кг/м3
2				0
				10
				20
				40
				50

Таблица 6.10

Температурная зависимость плотности реального газа

Давление смеси, МПа	Плотность смеси при н.у., кг/м3	Ро, МПа	То, К	Температура смеси, оС	Температура смеси, К	Z	Плотность, кг/м3
2				0
				10
				20
				40
				50
20				0
				10
				20
				40
				50