Лекции.ИНФО


Тепловые свойства природных газов



Теплоемкость природного газа

Удельной теплоемкостью называется количество теплоты, которое необходимо подвести к единице массы вещества, чтобы изменить его температуру на 1 градус.

Для газов различают удельные теплоемкости: изобарную ср (р=const) и изохорную сv (v=const)

Изобарная молярная теплоемкость природных газов определяется по формуле:

ср0=0,523(8,36+0,00892t)Мi3/4, (2.10)

где t-температура, С; Мi-молекулярная масса I-го компонента природного газа.

Тогда для смеси газов формула (17) преобразуется следующим образом:

, (2.11)

где yi-молярная доля I-го компонента в смеси, срi-изобарная молярная теплоемкость I-го компонента.

Изобарная молярная теплоемкость реальных природных газов зависит от давления и от температуры срр0(t)+cp (P,t), (2.12)

где cp (P,t)-изотермическая поправка теплоемкости на давление, ее можно определить по номограмме в зависимости от приведенных параметров.

Для приближенных расчетов при 0,02≤Рпр≤4, 1,3≤Тпр≤2,5

c0=32,600Рпрпр4 кДж/(кмоль∙К) (2.13)

Теплоемкость неуглеводородных компонентов (N2, H2S и СО2) примерно равна 0,5 теплоемкости углеводорода с одинаковой молярной массой.

Теплотоворная способность или теплота сгорания – количество тепла, выделяемое при сгорании при определенных условиях (чаще всего при Р=0,013 МПа и Т=288К). Единицы измерения - МДж/кг, МДж/м3 (ккал/кг, ккал/м3). Различают высшую и низшую теплоту сгорания. Для получения низшей теплоты сгорания из высшей вычитают тепло, расходуемое на испарение гигроскопической воды. Присутствие в смеси инертных газов понижает теплоту сгорания. При сгорании 1кг каменного угля выделяется 9 ккал, 1кг нефти – 11 ккал, 1м3 газа - 7 ккал.

Дросселирование – расширение газа при прохождении через дроссель — местное гидравлическое сопротивление (вентиль, кран, сужение трубопровода и т.д.), сопровождающееся изменением температуры. Дросселирование – термодинамический процесс, характеризующийся постоянством энтальпии (i = const). В процессе дросселирования реального природного газа при его движении через штуцер, задвижку, регулятор давления, клапан-отсекатель, колонны труб в скважине, неплотности в оборудовании промыслов уменьшается температура газа.

Изменение температуры газов и жидкостей при изоэнтальпийном расширении называется эффектом Джоуля-Томсона или дроссель-эффектом, а Di часто называют коэффициентом Джоуля-Томсона.

Di = (Т/р)i = [T (V/Т)p V]/сp, или Di = Т/ Р, (2.14)

где Т – изменение температуры, а Р- изменение давления. Среднее значение коэффициента Джоуля—Томсона для природ­ного газа изменяется от 2 до 4 К/МПа в зависимости от составагаза,падения давления и начальной температуры газа. Для приближенных расчетов среднее значение коэффициента Джоуля—Томсона можно принимать равным 3 К/МПа. У жидко­стей Di, <;0, поэтому при дросселировании они нагреваются. Для наибольшего снижения температуры газа в штуцере необходимо удалять жидкость из газового потока до его поступления в штуцер.Среднее значение коэффициента Джоуля—Томсона для нефти изменяется от 0,4 до 0,6 К/МПа, для воды оно составляет 0,235 К/МПа.

 

Опасные свойства природного газа

Токсичность

С увеличением молекулярной массы предельных углеводоро­дов их токсические свойства возрастают. Санитарными нормами проектирования промышленных предприятий предусмотрена в рабочей зоне производственных помещений предельно допустимая концентрация углеводородов (паров бензина), равная 0,3 мг/дм3. Из газовых компонентов природных и нефтяных газов осо­бенно токсичен сероводород. Сероводород бесцветный газ. Относительная плотность его по воздуху 1,19. Человек чувст­вует сероводород (запах тухлых яиц) даже при содержании его в воздухе 0,0014—0,0023 мг/дм3. Однако даже при непро­должительном пребывании человека в сероводородной среде его обоняние притупляется. Сероводород является ядом, вызы­вающим паралич органов дыхания и сердца. Предельно допустимая концентрация се­роводорода в рабочей зоне производственных помещений —0,01 мг/дм3. Углекислый газ — бесцветный, практически без запаха. Об­щий характер действия на организм — наркотический и раздра­жающий кожу и слизистые оболочки. В высоких концентраци­ях вызывает быстрое удушье вследствие недостатка кислорода. При содержании 4—5% углекислого газа в воздухе у чело­века раздражается слизистая оболочка дыхательных путей и глаз, появляются кашель, головокружение, повышается кровя­ное давление. При вдыхании весьма высоких концентраций уг­лекислого газа наступает смерть от остановки дыхания (при 20% газа в воздухе смерть наступает через несколько секунд).

Способность к об­разованию взрывоопасных смесей

Природные углеводородные газы образуют взры­воопасные смеси с воздухом. Для каждых данных условий существуют два предела взрываемости газовоздушных смесей:

1) нижний предел соответствует минимальной концентрации горючего газа, при которой горение еще возможно;

2) верхний предел соответствует максиму­му этой концентрации.

С повышением давления смеси значительно возрастают пре­делы ее взрываемости. Горение и взрыв — однотипные химиче­ские процессы, но резко отличающиеся по интенсивности проте­кающей реакции. При взрыве реакция происходит очень быстро в замкнутом пространстве без доступа воздуха к очагу вос­пламенения взрывоопасной газовоздушной смеси. Скорость распространения детонационной волны горения при взрыве (900—3000 м/с) в несколько раз превышает ско­рость звука в воздухе при комнатной температуре. Сила взры­ва максимальна, когда содержание воздуха в смеси становится теоретически необходимым для полного сгорания. При концентрации газа в воздухе в пределах воспламенения и при наличии источника воспламенения произойдет взрыв; если же содержание газа в воздухе меньше нижнего и больше верхнего пределов воспламенения, то смесь не способна взорваться.









Читайте также:

Последнее изменение этой страницы: 2016-03-17; Просмотров: 345;


lektsia.info 2017 год. Все права принадлежат их авторам! Главная