Характеристики газов, применяемые в гидравлических расчетах

Тема 6

Технология перекачки газов

Характеристики газов, применяемые в гидравлических расчетах

магистральных газопроводов [9]

 

a. Плотность, молекулярная масса [4]

- плотность газа при нормальных условиях (Т0 = 273°К, Р0 = 760 мм рт. ст.)	,	кг/м3	(6.1)
- плотность газа при рабочих условиях (Т = Траб., Р = Рраб.)	,	кг/м3	(6.2)
- плотность смеси газов	,	кг/м3	(6.3)
- относительная плотность газа по воздуху	,		(6.4)
- молекулярная масса смеси газов	,		(6.5)

 

где y_i ^' – мольная доля каждого компонента в газовой смеси.

Mr_i – молекулярная масса i-компонентов в газовой смеси

 

b. Критические параметры Р_кр, Т_кр, V_кр [16].

 

При Р_кр и выше никаким повышением температуры невозможно жидкость перевести в парообразное состояние.

При Т_кр и выше никаким повышением давления невозможно газ (пар) перевести в жидкое состояние.

Удельный объем и плотность газа, соответствующие Р_кр, Т_кр, обозначаются V_кр и ρ_кр.

Пример: С₃Н₈ Т_кр=95,6 °С; Р_кр=44,9 кг/см²; ρ_кр= 226кг/м³; ^.

Отношения , , называются приведенными параметрами.

c. Сжимаемость – свойство газов уменьшать свой объем с увеличением давления. Для характеристики газов по сжимаемости используют коэффициент сжимаемости Z, который характеризует степень отклонения поведения реального газа от законов идеального газа. Z=f(Р_пр, Т_пр) и определяется по справочной литературе [16].

 

d. Влагосодержание – отношение массы водяных паров к массе сухого газа, кг/кг [4].

Абсолютная влажность Х – доля водяных паров в 1 м³ газоводяной смеси (уравнение 6.6)

, (6.6)

где Х - доля водяных паров, в 1 м³ газоводяной смеси;

Q_{с. г.} - количество сухого газа, кг/м³;

Q_{в. п.} - количество водяных паров, кг/м³.

 

Относительная влажность Y – отношение фактического содержания водяных паров в газе к максимально возможному, что выражается уравнением 6.7:

, (6.7)

где Y - относительная влажность;

P_{вод. п.} - парциальное давление водяных паров в газе, МПа;

P_{в. п.} - давление насыщенных водяных при температуре системы, МПа.

 

e. Эффект Джоуля-Томсона – это понижение температуры реального газа при его дросселировании (т.е. при переходе от высокого давления к низкому) в адиабатических условиях [16]. (Другие проявления эффекта Джоуля-Томсона в данной теме не рассматриваются.)

, (6.8)

 

где α_i – дифференциальный температурный эффект дросселирования на единицу изменения давления.

 

Интегральный температурный эффект равен

ΔT = α_{i ср}ΔР, (6.9)

где α_{i ср} – средний дифференциальный эффект в интервале давлений ΔР, который чаще всего определяют по опытным или справочным данным.

Например, для СН₄ давление уменьшается от 125 до 50 ат, температура изменяется от 40 ºС до 10 ºС. Тогда ºС/ат.

 

f. Гидратообразование. Кристаллогидраты – химические соединения молекул газа с водой, химическая формула - М×ХН₂О [16],

где М – формула газа;

Х – количество молекул Н₂О.

Например, СН₄×6Н₂О, С₃Н₈×10Н₂О.

При уплотнении гидрат напоминает ледяную пробку. Это явление называется гидратообразованием и может привести к закупорке МТП.

 

g. Точка росы по воде – температура, при которой газ насыщается водяными парами и образует водяные капли, т.е. при определенных влагосодержании газа и температуре (точке росы) давление насыщенных паров воды будет равно парциальному давлению паров воды в газе.

 

h. Точка росы по конденсату. Понятие «точка росы по конденсату» аналогично выше приведенному, только газ в этом случае насыщается парами тяжелых углеводородов

Способность газов изменять свой объем с ростом давления и при этом заполнять собой какие-то ограниченные пространственные объемы определяет состав МГП и условия его работы, обуславливает способы сдачи газа потребителям. Способность газов к гидратообразованию определяет выбор схем осушки газа при подготовке его к транспорту по МГП, заставляет применять дополнительные мероприятия по разрушению кристаллогидратов в трубопроводе. Эффект Джоуля-Томсона учитывается в технологических расчетах МГП и работе ГРС, где давление дросселируется при переходе от МГП к потребителю.