Фізико-хімічні властивості газів (стр. 1 из 2)
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
АЕРОКОСМІЧНИЙ ІНСТИТУТ
КАФЕДРА ХІММОТОЛОГІЇ
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
ТЕМА:
Фізико-хімічні властивості газу
ВИКОНАВ: студент МЕФ IV 401
Едель Аліна Вікторівна
Київ 2010
ЗМІСТ
Вступ
Фізико-хімічні властивості природних газів
Основні параметри газів
Термодинамічні властивості газів
Токсичні і теплові властивості газів
ІІІ. Висновки
ВСТУП
Даний реферат розкриває фізико-хімічні властивості газів, висвітлюючи, по-перше, основні параметри газів з наведенням розрахункових формул для їх знаходження, а саме: густину, питомий об’єм, масовий розхід, лінійну швидкість, масову швидкість, тиск, в’язкість, вологість, стисливість, а також критичні параметри; по-друге, такі термодинамічні властивості газів, як теплоємність системи, теплопровідність, теплота згорання, розглянуть процес дроселювання; по-третє, токсичні і теплотворні властивості природних газів. В роботі також наводяться графіки та номограми для визначення тих чи інших властивостей.
Метою даної роботи є детальний і різноплановий розгляд властивостей газу задля глибшого ознайомлення з основами дисципліни «Газ і паливно-мастильні матеріали» та розуміння природи багатьох явищ, з котрими стикаються експлуатаційники газотранспортної системи.
Завданням є вивчення фізичних параметрів газу, його термодинамічні й теплові властивості, зумовлені хімічним складом; вивчення токсичних властивостей та їхній можливий вплив на організм людини; отримання практичних знань та вмінь в знаходженні того чи іншого параметру газу, виходячи з розрахункових формул та довідкових матеріалів; закріпити та поглибити вивчений раніше матеріал.
ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ГАЗІВ
1. Основні параметри газів
Природні гази поділяються на три групи: гази, які добуваються з чисто газових родовищ і складаються в основному з метану (82—98 %), гази, які одержують із газоконденсатних родовищ і є сумішшю газу та конденсату широкої фракції, що складається з бензину, лігроїну, їй росину, а іноді й солярового масла — цей газ також містить значну кількість метану (80—95 %); гази, які добуваються разом із нафтою з нафтових родовищ — це попутні гази, що складаються з суміші газу з газовим тином і пропан-бутанової фракції, містять тільки ЗОЛІ % метану.
До основних параметрів газу відносяться:
Густина газу (кг/м3) — маса одиниці об'єму, що дорівнює відношенню молекулярної маси Мггазу до об’єму моля:
Сума молекулярних мас атомів, що складають молекулу, називається молекулярною масою речовини.
Якщо відомий мольний, тобто об'ємний склад суміші газу у відсотках, то середня молекулярна маса його
визначається по формулі: 
V1, V2, … Vn— мольні (об'ємні) концентрації компонентів, %;
Mr1, Mr2, … Mrn— молекулярні маси компонентів. Якщо відомий масовий склад суміші у відсотках, то його середня молекулярна маса визначається:
де
— масові концентрації, %.Якщо молекулярний склад виражений у частках одиниці, то відповідно середня молекулярна маса:
де
— молекулярний склад у частках одиниць, 
— маси компонентів. У розрахунках використовують відносну густину природного газу по повітрю. Густина повітря при нормальних умовах дорівнює 1,293 кг/м3. 
Оскільки густина залежить від тиску (Р), температури (Т) і стисливості (Z) газу, то перерахунок густини (ρг) на інший тиск (Рг) проводиться по формулі:
де
— відповідають умовам для ρ1. 
— параметри, при яких необхідно ви зачити ρ2.Питомий об'єм газу— об'єм одиниці маси газу:
Де V — об'єм газу, м3;
m — маса газу, кг;
Vc — питомий об'єм середовища, м3/кг.
Число Воббе – характеристика якості газу, що визначає взаємозаміну різних газів (одна із експлуатаційних характеристик). Як фізична величина визначає відношення вищої теплоти згорання палива до квадрату з його відносної густини:
W =
Тиск – дорівнює відношенню нормальної складової сили (N) до площі (S) на яку діє сила:
де Рвар— різниця між барометричним тиском і абсолютним
при рівномірному розподілі сил:
Абсолютний тиск газів (Р) — це тиск газів на стінки трубопроводів і посудин.
Надмірний тиск газів (Рнадм.) — різниця між абсолютним тиском газу і барометричним (Рбар.)
У гідравлічних розрахунках газопроводів використовують абсолютний тиск.
В'язкість газу — це властивість газу чинити опір при русі, яка виникає в результаті сил тертя між шарами газу, що рухається. Коефіцієнт, який враховує цю властивість реальних газів, називається коефіцієнтом динамічної (абсолютної) в'язкості (Па • с) і визначається по формулі:
де
— тангенціальна сила внутрішнього тертя, 
— відстань між нескінченно тонкими шарами середовища, які рухаються з швидкістю W2-W1.Залежність динамічної в'язкості газів від температури виражається формулою Сатерланда:
 |
де μ – динамічна в’язкість газу при заданій температурі
μ0 – в'язкість газу при 273 °К;
С – температура газу °К;
У гідравлічних розрахунках використовують поняття кінематичної в'язкості (м/с), яка визначається співвідношенням:
Кінематична в’язкість залежно від температури і тиску виражається формулою:
де ν – кінематична в'язкість, м2/с;
μ – динамічна в'язкість, Па • с;
ρ – густина, кг/м3;
R – газова стала, Дж/кмоль • К.
Із підвищенням температури газу в'язкість збільшується.
При наявності в природному газі сірководню (Н25), вуглекислого газу (С02) і азоту (N2) в'язкість його трохи збільшується.
Рис.1.01 Залежність в’язкості газів від молекулярної маси при атмосферному тискові
Залежність в'язкості газів від молекулярної маси при атмосферному тискові показано на графіку (рис. 1.01).
Вологість — природний газ у пластових умовах, насичений парами води, які при русі газу конденсуються, збираються в низьких місцях газопроводів, порушуючи технологічний режим транспортування газу. Сполучення води з кислими газами сприяє інтенсивній корозії обладнання. Крім того, при певних тисках у присутності вологи в газі утворюються - кристалогідрати, які закупорюють прохідний переріз газопроводу й арматури, що може призвести до аварійної ситуації.
Наявність вологи в газі характеризується абсолютною і відносною вологістю. Абсолютна вологість (U) характеризує вміст водяних парів в одиниці об'єму газу в г/м3 або кг/1000 м3.
Відносна вологість (Uо) —відношення абсолютної вологості при даних тиску і температурі до його вологоємності, тобто до кількості вологи в одиниці об'єму газу, що міститься при умовах насичення. Відносна вологість вимірюється в частках одиниці або відсотках. Відносна вологість газу, насиченого парами води, дорівнює 100 %.
Вологовміст природних газів залежить від тиску, температури, складу газу й води, характеристики середовища контакту і визначається по номограмі (рис. 1.02).
Температура, °к
Рис. 1.02. Номограма для визначення вологовмісту природного газу
Температура, при якій газ повністю насичений водяними парами, називається точкою роси даного газу.
Тиск насичених парів вуглеводнів є функцією темпера тури. При підвищенні температури рідини тиск збільшується за рахунок переходу частини рідини в пароподібний стан. При рівновазі парової і рідкої фаз парціальний тиск компонента в паровій фазі (над рідиною) і в рідкій фаз (в рідині) буде однаковим.