Физические свойства газов - Сайт о нефти, газе и нефть сопутствующих продуктах
Физические свойства газов

Плотность газа

Плотность газа 25pt 0cm 2 определяется как масса единицы объема, т. е. как отношение массы газа 25pttitle=  к его объему   Насыщения и критического состояния   Top style.

Удельный объем

Удельный объем - величина, обратная плотности.

Удельным объемом газа v называется объем единицы массы газа  Объемный расход при нормальных =1/25pt 0cm 2 =Solid windowtext 1.

Физическая характеристика некоторых газов представлена в табл. 1.2, 1.3.         

 Таблица 1.2

Физические свойства углеводородных газов

Показатель

СН25pt 0cm 2

СSolid windowtext 1НSolid windowtext

С25pt 0cm 2H25pt 0cm 2

н-С25pttitle=НSolid windowtext 1                                                                                                    

изо- С25pt 0cm 2 НTop style

СTd widthНВ газопроводах распределение потенциальной

Молекулярная масса

16,043

30,07

44,097

58,124

58,124

72,151

Плотность, кг/мTd width:

 

 

 

 

 

 

при 0 °С и 0,1013 МПа

0,7168

1,356

2,01

2,703

2,673

3,457

при 20 °С и 0,1013 МПа

 

0,6687

 

1,264

 

1,872

 

2,519

 

2,491

 

3,228

 

Относительная плотность (по воздуху)

0,555

1,049

1,554

2,091

2,067

2,674

Теплота сгорания при 0 °С и 0,1013 МПа, кДж/м16 height;

 

 

 

 

 

 

Высшая

39830

70370

100920

133890

131800

158360

низшая

 

35880

 

64430

 

92930

 

123680

 

121750

 

146230

 

Показатель

СУдельный объем идеального газаНГаза о стенки газопровода                                                                                                   

СSolid windowtext 1Н25pt 0cm 2

СКиломолем, или килограмм-молекулойНSolid windowtext 1

а-СЛинейная скорость газа НЗависимость коэффициента сжимаемости газов                                                                                                     

изо-СЗаконы, которым подчиняются идеальные НВ условиях перемещения

СБыть записано вНКритического состояния

С25pt 0cm 2НBorder-right

Молекулярная масса

86,172

28,054

42,071

56,108

56,108

26,038

78,114

Плотность, кг/м25pt 0cm 2:

 

 

 

 

 

 

 

при 0 °С и 0,1013 МПа

3,84

1,26

1,915

2,5

2,5

1,171

3,49

при 20 °С и 0,1013 МПа

 

3,583

 

1,175

 

1,784

 

2,325

 

2,325

 

1,0929

 

3,25

 

Относительная плотность (по воздуху)

2,974

0,975

1,481

1,93

1,93

0,907

2,7

Теплота сгорания при 0 °С и 0,1013 МПа, кДж/мПри равномерном распределении сил:

 

 

 

 

 

 

 

высшая

171790

63430

93720

123400

-

58870

150200

низшая

 

-

 

59500

 

87 740

 

115500

 

-

 

56860

 

143900

 

 Таблица 1.3

Физические свойства некоторых не углеводородных газов

Показатель

NSolid windowtext 1

НSolid windowtext

ОSolid windowtext 1

СОРасположение рассматриваемой точки по

СО

Молекулярная масса

28,016

2,016

32

44,011

28,011

Плотность, кг/мSolid windowtext 1:

 

 

 

 

 

при 0 °С и 0,1013 МПа

1,2505

0,08999

1,429

1,9768

1,250

при 20 °С и 0,1013 МПа

1,1651

0,0837

1,3314

1,8423

1,1651

Относительная плотность (по воздуху)

0,9673

0,0695

1,1053

1,5291

0,967

Теплота сгорания при 0 °C и 0,1013 МПа, кДж/мРасчетные значения удельных:

 

 

 

 

 

высшая

-

12762

-

-

12636

низшая

-

10 798

-

-

12649

Показатель

Воздух (без СОС и 0,1013)

HSolid windowtext 1S

Водяной пар

Не

Ar

Молекулярная масса

28,960

34,082

18,016

4,003

39,944

Плотность, кг/мПри нагревании его на:

 

 

 

 

 

при 0 °С и 0,1013 МПа

1,2928

1,5392

0,768

0,1785

1,7837

при 20 °С и 0,1013 МПа

1,205

1,4338

0,7519

1,1663

1,6628

Относительная плотность (по воздуху)

1

1,1906

0,624

0,1381

1,3799

Теплота сгорания при 0°С и 0,1013 МПа, кДж/мПараметрами физического состояния газа:

 

высшая

-

25708

-

-

-

низшая

-

23698

-

-

-

 

 

 

 

 

 

Расход газа

Различают массовый и объемный расход газа. Массовым расходом газа Td width называется масса газа 25pt 0cm 2, проходящая через поперечное сечение потока в единицу времени При стандартных Solid windowtext 1. Объемным расходом газа Border-left называется количество газа в единицах объема, проходящее через сечение потока в единицу времени Solid windowtext.

Объем газа и объемный расход относят к определенным условиям (температура, давление): объемный расход при нормальных условиях 25pt 0cm 2 (температура 0 °С, давление 0,1013 МПа) и объемный расход газа при стандартных условиях 25pt 0cm 2 (температура 20 °С, давление 0,1013 МПа).

Линейная и массовая скорость газа

Линейная скорость газа 25pt 0cm 2 в газопроводе определяется как объемный расход газа 25pttitle= в условиях потока (температура, давление) через единицу поперечного сечения Border-right.

Массовой скоростью газа 25pt 0cm 2 называется массовый расход газа С и 0 через единицу поперечного сечения потока Расстояние от начала газопровода (газопровода):    25pt 0cm 2.

Давление газа

Давление газа Solid windowtext 1 в общем случае равно пределу отношения нормальной составляющей силы Solid windowtext 1 к площади Solid windowtext 1, на которую действует сила: Теплота сгорания при 0. При равномерном распределении сил давление 25pttitle= определяют по формуле 0cm 2.

Для характеристики состояния газов используют понятие абсолютного давления 25pt 0cm 2, которое представляет собой давление газов на стенки газопроводов. Для определения результирующих усилий, приложенных к стенкам газопроводов, используют понятие избыточного давления 25pt 0cm 2, которое представляет собой разность между абсолютным давлением газа Газов только при невысоких и барометрическим давлением среды Называется количество газа в.

Работа

При выводе расчетных формул будет использовано понятие потенциальной работы. Потенциальной работой называется работа перемещения газов из области одного давления Solid windowtext 1 в область другого давления Объем газа и. Элементарная потенциальная работа 25pt 0cm 2 соответствует бесконечно малым изменениям давления: Border-bottom, где Газа в единицах массы - элементарная удельная работа.

В условиях перемещения газа в газопроводах распределение потенциальной работы формулируется следующим образом:

Td width,

где Border-bottom- удельная эффективная работа, передаваемая телам внешней системы (для газопроводов Расширение газов при нагревании=0); 3,39 -  необратимые превращения работы, Часть этого выражения не, где Solid windowtext- коэффициент гидравлического сопротивления, Используют понятие абсолютного давления - линейная скорость газа; С и- расстояние от начала газопровода до рассматриваемой точки; Solid windowtext 1 - внутренний диаметр газопровода; 25pt 0cm 2 - ускорение свободного падения; Одного давления - расположение рассматриваемой точки по высоте.

Из аналитического выражения потенциальной работы следует, что она затрачивается на преодоление трения газа о стенки газопровода, изменение положения газа и изменение линейной скорости газа.

Идеальные и реальные газы

Законы, которым подчиняются идеальные газы, достаточно хорошо характеризуют поведение и свойства реальных газов только при невысоких давлениях и температурах. Законы идеальных газов тем лучше описывают свойства реальных газов, чем дальше эти газы находятся от областей насыщения и критического состояния.

Закон Бойля-Мариотта

Закон Бойля-Мариотта устанавливает зависимость между давлением и удельным объемом газа при постоянной температуре Не углеводородных газов= idem.

Закон Гей-Люссака

Закон Гей-Люссака определяет зависимость удельного объема идеального газа от температуры при постоянном давлении. Расширение газов при нагревании характеризуется следующим образом: относительное расширение идеальных газов при нагревании под неизменным давлением (3,39= idem) прямо пропорционально повышению температуры: 25pt 0cm 2 при Зависимость коэффициента сжимаемости газов Td width, где 25pt 0cm 2 - удельный объем газа при температуре 1013 МПа, кДж и давлении Перемещения газов из области; 25pttitle= - удельный объем газа при нулевой температуре и том же давлении Объем одного киломоля идеального; Solid windowtext- температурный коэффициент объемного расширения идеальных газов при 0 °С, сохраняющий одно и то же значение при всех давлениях и одинаковый для всех идеальных газов, Solid windowtext 1= 1/273,16 С и 0,1013 1/273,2 1/°С.

Уравнение Клапейрона

Уравнение Клапейрона (уравнение состояния) получается при сопоставлении законов Бойля-Мариотта и Гей-Люссака. Оно связывает три основные величины, характеризующие состояние газа (давление, температура и удельный объем); Получим уравнение состояния для, где 0cm 2 - абсолютное давление идеального газа; Solid windowtext 1 - удельный объем идеального газа; Td width - газовая постоянная идеального газа; 25pt 0cm 2 - абсолютная температура газа.

Уравнение Клапейрона может быть записано в следующем виде: 25pt 0cm 2.

При умножении обеих частей уравнения состояния на количество газа в единицах массы получим уравнение состояния для любого количества газа Объемный расход при.

Газовая постоянная Solid windowtext 1 есть работа расширения единицы количества газа (1 кг) при нагревании его на 1 °С при постоянном давлении (Solid windowtext 1= idem).    

Закон Авогадро

Закон Авогадро сформулирован следующим образом: объем одного киломоля идеального газа не зависит от природы газа и определяется параметрами физического состояния газа (давление и температура).

Киломолем, или килограмм-молекулой, называется число килограммов вещества, численно равное его молекулярной массе 25pt 0cm 2.

Объем 1 киломоля идеальных газов по уравнению Клапейрона Solid windowtext 1. По закону Авогадро правая часть этого выражения не зависит от природы газа, поэтому произведение молекулярной массы 116 valign, и газовой постоянной Называется количество газа в не зависит от природы газа и является универсальной постоянной идеальных газов: Получим уравнение состояния= const.

Уравнение состояния для 1 киломоля идеального газа В газопроводе определяется как.

В настоящее время принята следующая расчетная величина - универсальная постоянная идеальных газов 25pt 0cm 2= 8,3144·1024   height Дж/(кмоль·К).

Молярный объем идеальных газов в нормальных физических условиях равен Solid windowtext 1= 22,4 мSolid windowtext 1/кмоль.

Расчетные значения удельных газовых постоянных идеальных газов определяют по универсальной газовой постоянной. Для реальных газов составлено большое число уравнений состояния. Наиболее распространено уравнение Клапейрона с поправочным коэффициентом Solid windowtext 1, где 128 valign - коэффициент сжимаемости, учитывающий отклонение реальных газов от законов идеальных газов. Его определяют по графикам (рис. 1.1) в зависимости от приведенных параметров (температура и давление) газа: Border-right, Которое представляет собой давление, где Solid windowtext 1 - приведенное давление; Элементарная удельная работа- абсолютное давление газа; Solid windowtext 1 - критическое давление газа; Solid windowtext 1 - приведенная температура; В общем случае равно- абсолютная температура газа; Расположение рассматриваемой точки по - критическая температура газа.

V называется объем

Рис. 1.1. Зависимость коэффициента сжимаемости газов 25pt 0cm 2 от приведенных давления Уравнение Клапейрона может быть и температуры Solid windowtext 1 

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 (табл. 1.4).

Таблица 1.4

Критические параметры газов

Газ

25pt 0cm 2,  К

Solid windowtext 1,  МПа

Solid windowtext 1,  кг/мПотенциальной работой называется работа 

Азот

126,05

3,39

311

Аммиак

405,55

11,3

235

Аргон

 

150,75

 

4,86

 

531

 

Ацетилен

 

309,15

 

6,24

 

231

 

Бензол

 

561,65

 

4,84

 

304

 

н-Бутан

425,95

3,6

225

изо-Бутан

 

407,15

 

3,7

 

234

 

изо-Бутилен

420,35

4,06

256

Водород

 

33,25

 

1,3

 

31

 

Водяной пар

 

647,3

 

21,77

 

324

 

Воздух

 

132,45

 

3,78

 

335

 

Гелий

 

5,25

 

0,23

 

69,3

 

Гексан

 

38,35

 

3,05

 

234

 

Гептан

6,35

2,68

234

Двуокись серы

 

430,35

 

8,05

 

524

 

Двуокись углерода

304,25

7,54

468

Закись азота

309,65

7,41

450

Кислород

154,35

5,14

430

Метан

 

190,65

 

4,74

 

162

 

Окись азота

 

179,15

 

6,72

 

520

 

Окись углерода

134,15

3,62

311

изо-Пентан

460,95

3,39

234

н-Пентан

 

470,35

 

3,41

 

232

 

Пропан

 

368,75

 

4,49

 

226

 

Пропилен

 

365,15

 

4,68

 

233

 

Сероводород

 

373,55

 

9,18

 

359

 

Этан

305,25

5,04

210

Этилен

 

282,85

 

5,26

 

220

 

      


 
Интересная статья? Поделись ей с другими:
Похожие статьи