Označena je relativna gustoća plinova. Gustoća plina: apsolutna i relativna

Prirodni plin je mješavina uglavnom ugljikovodičnih plinova koji se pojavljuju u podzemlju u obliku zasebnih naslaga i naslaga, kao i u otopljenom obliku u naftnim naslagama ili u obliku tzv. "plinskih kapa". Glavna fizikalna i kemijska svojstva prirodnog plina su:

Gustoća plinova je masa tvari po jedinici volumena - g / cm 3. U praktične svrhe koristi se relativna gustoća plina u odnosu na zrak, tj. omjer gustoće plina i gustoće zraka. Drugim riječima, to je pokazatelj koliko je plin lakši ili teži od zraka:

gdje je ρ u standardnim uvjetima 1,293 kg / m 3;

Relativna gustoća metana je 0,554, etana 1,05, a propana 1,55. Zbog toga se plin za kućanstvo (propan) u slučaju curenja nakuplja u podrumu kuće, stvarajući tamo eksplozivnu smjesu.

Toplina izgaranja

Kalorijska vrijednost ili ogrjevna vrijednost je količina topline koja se oslobodi pri potpunom izgaranju 1 m 3 plina. U prosjeku je 35160 kJ / m 3 (kilodžula po 1 m 3).

Topljivost plina

Topivost u ulju

Topivost plina u nafti ovisi o tlaku, temperaturi i sastavu nafte i plina. Povećanjem tlaka povećava se i topljivost plina. Kako temperatura raste, topljivost plina se smanjuje. Niskomolekularni plinovi se teže otapaju u uljima od masnijih.

S povećanjem gustoće ulja, tj. s povećanjem sadržaja makromolekulskih spojeva u njemu smanjuje se topljivost plina u njemu.

Indikator topljivosti plina u nafti je plinski faktor - G, koji pokazuje količinu plina u 1 m 3 (ili 1 toni) otplinjene nafte. Mjeri se u m 3 / m 3 ili m 3 / t.

Prema ovom pokazatelju depoziti se dijele na:

1) ulje - G<650 м 3 /м 3 ;

2) ulje s plinskom kapom - G-650 - 900 m 3 / m 3;

3) plinski kondenzat - G>900 m 3 /m 3.

Topivost vode u komprimiranom plinu

Voda se otapa u komprimiranom plinu pod visokim tlakom. Taj tlak omogućuje kretanje vode u podzemlju ne samo u tekućoj, već iu plinovitoj fazi, što osigurava njezinu veću pokretljivost i propusnost kroz stijene. Povećanjem mineralizacije vode smanjuje se njezina topljivost u plinu.

Topljivost tekućih ugljikovodika u stlačenim plinovima

Tekući ugljikovodici dobro se otapaju u komprimiranim plinovima, stvarajući mješavine plinskog kondenzata. Time se stvara mogućnost prijenosa (migracije) tekućeg ugljikovodika u plinovitoj fazi, čime se omogućuje lakši i brži proces njegovog kretanja kroz stijensku masu.

S porastom tlaka i temperature povećava se topljivost tekućih ugljikovodika u plinu.

Stišljivost

Stlačivost formacijskog plina je vrlo važno svojstvo prirodnih plinova. Volumen plina u uvjetima ležišta je 2 reda veličine (tj. približno 100 puta) manji od njegovog volumena u standardnim uvjetima na zemljinoj površini. To je zato što plin ima visok stupanj kompresibilnosti pri visokim tlakovima i temperaturama.

Stupanj kompresivnosti je prikazan u smislu omjera volumena plina u ležištu, što je omjer volumena plina u uvjetima ležišta i volumena iste količine plina u atmosferskim uvjetima.

Stvaranje kondenzata usko je povezano s pojavama stlačivosti plinova i topljivosti tekućih ugljikovodika u njima. U ležišnim uvjetima, s povećanjem tlaka, tekuće komponente prelaze u plinovito stanje, tvoreći "u plinu otopljenu naftu" ili plinski kondenzat. Kada tlak padne, proces ide u suprotnom smjeru, tj. djelomična kondenzacija plina (ili pare) u tekuće stanje. Stoga se tijekom proizvodnje plina kondenzat također izvlači na površinu.

Faktor kondenzata

Faktor kondenzata - CF - je količina sirovog kondenzata u cm 3 po 1 m3 izdvojenog plina.

Razlikovati sirovi i stabilni kondenzat. Sirovi kondenzat je tekuća faza u kojoj su otopljene plinovite komponente.

Stabilni kondenzat dobiva se iz sirove nafte njezinim otplinjavanjem. Sastoji se samo od tekućih ugljikovodika - pentana i viših.

U standardnim uvjetima plinski kondenzati su bezbojne tekućine gustoće 0,625 - 0,825 g / cm 3 s početnim vrelištem od 24 0 C do 92 0 C. Većina frakcija ima vrelište do 250 0 C.

Gustoćom se obično naziva takva fizikalna veličina koja određuje omjer mase predmeta, tvari ili tekućine i volumena koji zauzimaju u prostoru. Razgovarajmo o tome što je gustoća, kako se gustoća tijela i materije razlikuje i kako (kojom formulom) pronaći gustoću u fizici.

Vrste gustoće

Treba pojasniti da se gustoća može podijeliti u nekoliko vrsta.

Ovisno o objektu koji se proučava:

• Gustoća tijela - za homogena tijela - izravni je omjer mase tijela i njegovog volumena koji zauzima u prostoru.
• Gustoća tvari je gustoća tijela koja se sastoje od te tvari. Gustoća tvari je konstantna. Postoje posebne tablice u kojima je naznačena gustoća različitih tvari. Na primjer, gustoća aluminija je 2,7 * 103 kg / m 3. Znajući gustoću aluminija i masu tijela koje je napravljeno od njega, možemo izračunati volumen tog tijela. Ili, znajući da se tijelo sastoji od aluminija i znajući volumen tog tijela, možemo lako izračunati njegovu masu. Kako pronaći te vrijednosti, razmotrit ćemo malo kasnije, kada izvedemo formulu za izračunavanje gustoće.
• Ako se tijelo sastoji od nekoliko tvari, tada je za određivanje njegove gustoće potrebno izračunati gustoću njegovih detalja za svaku tvar zasebno. Ta se gustoća naziva prosječna gustoća tijela.

Ovisno o poroznosti tvari od koje se tijelo sastoji:

• Prava gustoća je gustoća koja se izračunava bez uzimanja u obzir šupljina u tijelu.
• Specifična težina - ili prividna gustoća - je ona koja se izračunava uzimajući u obzir šupljine tijela koje se sastoji od porozne ili trošne tvari.

Dakle, kako pronaći gustoću?

Formula gustoće

Formula za određivanje gustoće tijela je sljedeća:

• p = m / V, gdje je p gustoća tvari, m je masa tijela, V je volumen tijela u prostoru.

Ako izračunamo gustoću određenog plina, tada će formula izgledati ovako:

• p \u003d M / V m p je gustoća plina, M je molarna masa plina, V m je molarni volumen, koji u normalnim uvjetima iznosi 22,4 l / mol.

Primjer: masa tvari je 15 kg, zauzima 5 litara. Kolika je gustoća materije?

Rješenje: Zamijenite vrijednosti u formulu

• p = 15 / 5 = 3 (kg/l)

Odgovor: gustoća tvari je 3 kg / l

Jedinice gustoće

Osim što treba znati pronaći gustoću tijela i tvari, potrebno je poznavati i jedinice za mjerenje gustoće.

• Za čvrste tvari - kg / m 3, g / cm 3
• Za tekućine - 1 g / l ili 10 3 kg / m 3
• Za plinove - 1 g / l ili 10 3 kg / m 3

Više o jedinicama gustoće možete pročitati u našem članku.

Kako pronaći gustoću kod kuće

Da biste pronašli gustoću tijela ili tvari kod kuće, trebat će vam:

1. Vage;
2. centimetar ako je tijelo čvrsto;
3. Posuda, ako želite izmjeriti gustoću tekućine.

Da biste pronašli gustoću tijela kod kuće, potrebno je izmjeriti njegov volumen centimetrom ili posudom, a zatim tijelo staviti na vagu. Ako mjerite gustoću tekućine, ne zaboravite prije izračuna oduzeti masu posude u koju ste ulili tekućinu. Puno je teže izračunati gustoću plinova kod kuće, preporučujemo korištenje gotovih tablica u kojima su već naznačene gustoće različitih plinova.

ρ = m (plin) / V (plin)

D sa Y (X) \u003d M (X) / M (Y)

Zato:
D zrakom. = M (plin X) / 29

Dinamička i kinematička viskoznost plina.

Viskoznost plinova (fenomen unutarnjeg trenja) je pojava sila trenja između slojeva plina koji se međusobno kreću paralelno i različitim brzinama.
Međudjelovanje dvaju slojeva plina smatra se procesom tijekom kojeg se količina gibanja prenosi s jednog sloja na drugi.
Sila trenja po jedinici površine između dva sloja plina, jednaka momentu koji se prenosi u sekundi od sloja do sloja kroz jedinicu površine, određena je Newtonov zakon:

Gradijent brzine u smjeru okomitom na smjer gibanja slojeva plina.
Predznak minus označava da se zamah prenosi u smjeru smanjenja brzine.
- dinamička viskoznost.
, gdje
je gustoća plina,
- aritmetička srednja brzina molekula,
je srednji slobodni put molekula.

Kinematički koeficijent viskoznosti.

Kritični parametri plina: Tcr, Rcr.

Kritična temperatura je temperatura iznad koje ni pri kakvom tlaku plin ne može prijeći u tekuće stanje. Tlak potreban za ukapljivanje plina na kritičnoj temperaturi naziva se kritični tlak. Zadani parametri plina. Zadani parametri su bezdimenzionalne veličine koje pokazuju koliko su puta stvarni parametri stanja plina (tlak, temperatura, gustoća, specifični volumen) veći ili manji od kritičnih:

Proizvodnja u bušotinama i podzemno skladištenje plina.

Gustoća plina: apsolutna i relativna.

Gustoća plina jedna je od njegovih najvažnijih karakteristika. Govoreći o gustoći plina, obično se misli na njegovu gustoću u normalnim uvjetima (tj. pri temperaturi i tlaku). Osim toga, često se koristi relativna gustoća plina, pod kojom se podrazumijeva omjer gustoće danog plina i gustoće zraka pri istim uvjetima. Lako je vidjeti da relativna gustoća plina ne ovisi o uvjetima u kojima se nalazi, budući da se, prema zakonima plinovitog stanja, volumeni svih plinova mijenjaju s promjenama tlaka i temperature u istom put.

Apsolutna gustoća plina je masa 1 litre plina u normalnim uvjetima. Obično se za plinove mjeri u g / l.

ρ = m (plin) / V (plin)

Ako uzmemo 1 mol plina, tada:

a molarna masa plina može se pronaći množenjem gustoće s molarnim volumenom.

Relativna gustoća D je vrijednost koja pokazuje koliko je puta plin X teži od plina Y. Izračunava se kao omjer molarnih masa plinova X i Y:

D sa Y (X) \u003d M (X) / M (Y)

Često se za proračune koriste relativne gustoće plinova za vodik i za zrak.

Relativna gustoća plina X za vodik:

D prema H2 = M (plin X) / M (H2) = M (plin X) / 2

Zrak je mješavina plinova, pa se za njega može izračunati samo prosječna molarna masa.

Njegova vrijednost je 29 g/mol (na temelju približnog prosječnog sastava).
Zato:
D zrakom. = M (plin X) / 29

Gustoća plina B (pw, g / l) određuje se vaganjem (mv) male staklene tikvice poznatog volumena s plinom (slika 274, a) ili plinskim piknometrom (vidi sliku 77), koristeći formulu

gdje je V volumen konusa (5 - 20 ml) ili piknometra.

Konus se dvaput važe: prvo se isprazni, a zatim napuni plinom koji se ispituje. Razlikom vrijednosti 2 dobivene mase saznaje se masa plina mv, g. Pri punjenju konusa plinom mjeri se njegov tlak, a pri vaganju temperatura okoline koja se uzima kao temperatura plina u konusu. Pronađene vrijednosti p i T plina omogućuju izračunavanje gustoće plina u normalnim uvjetima (0 °C; oko 0,1 MPa).

Kako bi se smanjila korekcija za gubitak mase stošca s plinom u zraku kada se važe kao spremnik, zapečaćeni stožac točno istog volumena postavlja se na drugi krak grede vage.

Riža. 274. Uređaji za određivanje gustoće plina: konusni (a) i tekući (b) i živin (c) efuiometri.

Površina ovog stošca se svaki put tretira (očisti) na točno isti način kao i ona izvagana plinom.

Tijekom procesa evakuacije, konus se lagano zagrijava, ostavljajući ga spojenim na vakuumski sustav nekoliko sati, jer se preostali zrak i vlaga teško uklanjaju. Evakuirani konus može promijeniti volumen zbog kompresije stijenki atmosferskim tlakom. Pogreška u određivanju gustoće lakih plinova iz takve kompresije može doseći 1%. U nekim slučajevima, relativna gustoća dv također se određuje za plin, tj. omjer gustoće danog plina p i gustoće drugog plina, odabranog kao standardnog p0, uzetog pri istoj temperaturi i tlaku:

gdje su Mv i Mo molarne mase ispitivanog plina B i standarda, na primjer, zraka ili vodika, g / mol.

Za vodik M0 = 2,016 g/mol, dakle

Iz ovog omjera možete odrediti molarnu masu plina, ako ga uzmemo kao idealnog.

Brza metoda za određivanje gustoće plina je mjerenje trajanja njegovog istjecanja iz malog otvora pod tlakom, koje je proporcionalno brzini istjecanja.

gdje su τv i τo ~ vrijeme istjecanja plina B odnosno zraka.

Mjerenje gustoće plina ovom metodom provodi se trakom efuziometra (sl. 274.6) - širokim cilindrom b visine oko 400 mm, unutar kojeg se nalazi posuda 5 s bazom 7 opremljena rupama za ulaz i izlaz tekućine. Posuda 5 ima dvije oznake M1 i M2 za očitavanje volumena plina čije se vrijeme promatra. Ventil 3 služi za ulaz plina, a ventil 2 - za ispuštanje kroz kapilaru 1. Termometar 4 kontrolira temperaturu plina.

Određivanje gustoće plina brzinom njegovog isteka izvodi se na sljedeći način. Cilindar b napunjen je tekućinom u kojoj je plin gotovo netopljiv, pa je i posuda 5 napunjena iznad oznake M2. Zatim, kroz slavinu 3, tekućina se istiskuje iz posude 5 plinom koji se proučava ispod oznake M1, a sva tekućina treba ostati u cilindru. Nakon toga, nakon zatvaranja ventila 3, otvara se ventil 2 i višak plina izlazi kroz kapilaru 1. Čim tekućina dosegne oznaku M1, uključuje se štoperica. Tekućina, istiskujući plin, postupno se diže do oznake M2. U trenutku kada menisk tekućine dodirne oznaku M2, štoperica se isključuje. Pokus se ponavlja 2-3 puta. Slične operacije se izvode sa zrakom, temeljito ispiranjem posude 5 s njim od ostataka ispitnog plina. Različita opažanja trajanja istjecanja plina ne bi se trebala razlikovati za više od 0,2 - 0,3 s.

Ako je nemoguće odabrati tekućinu za plin koji se proučava u kojem bi bio slabo topljiv, koristi se mjerač živinog izljeva (slika 274, c). Sastoji se od staklene posude 4 s trokrakim ventilom 1 i kompenzacijske posude 5 ispunjene živom. Posuda 4 nalazi se u staklenoj posudi 3, koja služi kao termostat. Plin se uvodi kroz ventil 1 u posudu 4, istiskujući živu ispod oznake M1. Ispitni plin ili zrak ispuštaju se kroz kapilaru 2, podižući posudu za ravnanje 5. Osjetljiviji uređaji za određivanje gustoće plinova su Stock plinski areometar (slika 275, a) i plinska vaga.

Stock Alfred (1876-1946) - njemački anorganski kemičar i analitičar.

U Stock hidrometru, jedan kraj kvarcne cijevi je napuhan u kuglicu tankih stijenki 1 promjera 30 - 35 mm, napunjenu zrakom, a drugi je uvučen u kosu 7. Mala željezna šipka 3 čvrsto je pričvršćena. stisnut unutar cijevi.

Riža. 275. Štapni areometar (a) i dijagram instalacije (b)

Vrh reza s kuglicom naliježe na potporu od kvarca ili ahata. Cjevčica s kuglicom smještena je u kvarcnu posudu 5 s poliranim okruglim čepom. Izvan posude nalazi se solenoid 6 sa željeznom jezgrom. Uz pomoć struje različite jakosti koja teče kroz solenoid, položaj klackalice se poravnava s kuglicom tako da dlaka 7 pokazuje točno na nulti indikator 8. Položaj dlake promatra se pomoću teleskopa ili mikroskopa .

Hidrometar stabljike je zavaren na cijev 2 kako bi se uklonile sve vibracije.

Kuglica i cijev su u ravnoteži za zadanu gustoću okolnog plina. Ako se u posudi 5 jedan plin zamijeni drugim uz konstantan tlak, tada će doći do poremećaja ravnoteže zbog promjene gustoće plina. Da bi se to vratilo, potrebno je ili povući šipku 3 elektromagnetom 6 prema dolje kada se gustoća plina smanji, ili pustiti da se podigne prema gore kada se gustoća poveća. Jakost struje koja teče kroz solenoid, kada se postigne ravnoteža, izravno je proporcionalna promjeni gustoće.

Instrument je kalibriran za plinove poznate gustoće. Točnost Rod hidrometra je 0,01 - 0,1%, osjetljivost je oko DO "7 g, raspon mjerenja je od 0 do 4 g / l.

Instalacija sa štapnim hidrometrom. Stabljični areometar / (Slika 275.6) je pričvršćen na vakuumski sustav tako da visi na cijevi 2 kao na opruzi. Koljeno 3 cijevi 2 uronjeno je u Dewarovu posudu 4 s rashladnom smjesom koja omogućuje održavanje temperature ne više od -80 o C za kondenzaciju živine pare, ako se za stvaranje vakuuma u hidrometru koristi difuzijska živina pumpa. Ventil 5 povezuje areometar s tikvicom koja sadrži plin koji se ispituje. Zamka štiti difuzijsku pumpu od izlaganja ispitivanom plinu, a učvršćenje 7 služi za fino podešavanje tlaka. Cijeli sustav je preko cijevi spojen na difuzijsku pumpu.

Volumen plina mjeri se pomoću kalibriranih plinskih beretki (vidi sliku 84) s termostatski kontroliranim vodenim plaštom. Kako bi se izbjegle korekcije za kapilarne pojave, birete za plin 3 i kompenzacijsku 5 biraju se s istim promjerom i postavljaju jedna pored druge u termostatski kontrolirani plašt 4 (Sl. 276). Kao barijerne tekućine koriste se živa, glicerin i druge tekućine koje slabo otapaju plin koji se proučava.

Upravljajte ovim uređajem na sljedeći način. Najprije napunite birete tekućinom do razine iznad slavine 2, podižući posudu b. Zatim se plinska bireta spoji na izvor plina i uvodi, spuštajući posudu b, nakon čega se zatvara ventil 2. Da bi se tlak plina u bireti 3 izjednačio s atmosferskim tlakom, posuda b se približi bireti i postavi na takvu visinu da menisci žive u biretama za kompenzaciju 5 i plinu 3 budu na istoj razini. Budući da kompenzacijska bireta komunicira s atmosferom (gornji kraj joj je otvoren), s ovakvim položajem meniskusa tlak plina u plinskoj bireti bit će jednak atmosferskom tlaku.

Istovremeno se barometrom mjeri atmosferski tlak, a termometrom 7 temperatura vode u plaštu 4.

Pronađeni volumen plina dovodi se do normalnih uvjeta (0 ° C; 0,1 MPa) pomoću jednadžbe za idealni plin:

V0 i V su volumen (l) plina reduciran na normalne uvjete odnosno izmjereni volumen plina pri temperaturi t (°C); p - atmosferski tlak u trenutku mjerenja volumena plina, torr.

Ako plin sadrži vodenu paru ili je bio prije mjerenja volumena u posudi iznad vode ili vodene otopine, tada se njegov volumen dovodi u normalne uvjete, uzimajući u obzir tlak vodene pare p1 na temperaturi eksperimenta (vidi tablicu 37):

Jednadžbe vrijede ako je atmosferski tlak pri mjerenju volumena plina bio relativno blizu 760 Torr. Tlak realnog plina uvijek je manji od tlaka idealnog plina zbog međudjelovanja molekula. Stoga se u pronađenoj vrijednosti volumena plina uvodi korekcija za nesavršenost plina, preuzeta iz posebnih referentnih knjiga.

Ministarstvo obrazovanja i znanosti Ruske Federacije

Savezna državna proračunska obrazovna ustanova visokog stručnog obrazovanja

Rusko državno sveučilište za naftu i plin nazvano po A.I. I. M. Gubkin"

A.N. Timashev, T.A. Berkunova, E.A. Mammadov

ODREĐIVANJE GUSTOĆE PLINA

Upute za izvođenje laboratorijske nastave iz disciplina "Tehnologija rada plinskih bušotina" i "Razvoj i eksploatacija plinskih i plinskokondenzatnih polja" za studente specijalnosti:

WG, RN, RB, MB, MO, GR, GI, GP, GF

Pod uredništvom profesora A.I. Ermolajeva

Moskva 2012

Određivanje gustoće plina.

Smjernice za laboratorijski rad / A.N. Timašev,

T.A. Berkunova, E.A. Mammadov - M.: Rusko državno sveučilište za naftu i plin nazvano po I.M. Gubkina, 2012.

Navedene su metode laboratorijskog određivanja gustoće plina. Temelji se na važećem GOST 17310 - 2002.

Metodičke upute namijenjene su studentima sveučilišta za naftu i plin specijalnosti: RG, RN, RB, MB, MO, GR, GI, GP, GF.

Publikacija je izrađena u Odjelu za razvoj i pogon plina

zokondenzatne naslage.

Tiskano odlukom Nastavno-metodičkog povjerenstva fakulteta

botki naftna i plinska polja.

Uvod

Koriste se fizikalna svojstva prirodnih plinova i kondenzata ugljikovodika

koriste se u fazi projektiranja, razvoja i razvoja polja

gustoće prirodnih plinova, te u analizi i kontroli razvoja polja,

rad sustava za prikupljanje i pripremu produkata iz plinskih i plinsko kondenzatnih bušotina. Jedno od glavnih fizičkih svojstava koje treba proučavati je gustoća plina u naslagama.

Budući da je plinski sastav polja prirodnog plina složen,

koji se sastoji od ugljikovodika (alkana, cikloalkana i arena) i neugljikovodika

komponente (dušik, helij i drugi plinovi rijetkih zemalja, kao i kisele komponente

H2 S i CO2), postoji potreba za laboratorijskim određivanjem gustoće

sti plinovi.

Ova metodološka uputa govori o metodama izračuna za određivanje

određivanje gustoće plina prema poznatom sastavu, kao i dvije laboratorijske metode određivanja gustoće plina: piknometrijska i metoda strujanja kroz kapilaru

1. Osnovne definicije

1.1. Gustoća prirodnog plina pri atmosferskom tlaku

Gustoća plina jednaka je masi M sadržanoj u jedinici volumena v tvari

va. Razlikovati gustoću plina pri normalnom n P 0,1013 MPa, T 273K i

Gdje je M molekularna težina plina, kg/kmol; 22,41 i 24,04, m3 / kmol - molarni volumen plina, pri normalnom (0,1013 MPa, 273 K) i standardnom

(0,1013 MPa, 293 K) uvjetima.

Za prirodne plinove koji se sastoje od ugljikovodičnih i neugljikovodičnih komponenti (kiselih i inertnih), prividna molekularna težina M do

određuje se formulom

gdje je M i molekulska masa i-te komponente, kg/kmol, n i je molarni postotak i-te komponente u smjesi;

k je broj komponenti u smjesi (zemni plin).

Gustoća prirodnog plina cm jednaka je

i je gustoća i-te komponente pri 0,1 MPa i 293 K.

Podaci o pojedinim komponentama prikazani su u tablici 1.

Pretvorba gustoće pri različitim uvjetima temperature i tlaka

0,1013 MPa (101,325 kPa) u Dodatku B.

1.2. Relativna gustoća plina

U praksi inženjerskih proračuna, koncept relativnog

nye gustoća, jednaka omjeru gustoće plina i gustoće zraka pri istim vrijednostima tlaka i temperature. Normalno, normalni ili standardni uvjeti se uzimaju kao referenca, a gustoća zraka

odgovorno iznosi 0 1,293 kg/m 3 i 20 1,205 kg/m 3. Zatim rodbina

Gustoća prirodnog plina jednaka je

1.3. Gustoća prirodnog plina pri tlakovima i temperaturama

Gustoća plina za uvjete u ležištu, bušotini, plinu

žice i uređaji pri odgovarajućim pritiscima i temperaturama određuju

izračunava se prema sljedećoj formuli

gdje su P i T tlak i temperatura na mjestu gdje se izračunava gustoća plina; 293 K i 0,1013 MPa - standardni uvjeti kada se nalaze cm;

z ,z 0 su koeficijenti superstlačivosti plina, redom, na R i T i

pri standardnim uvjetima (vrijednost z 0 = 1).

Najjednostavniji način određivanja faktora superkompresibilnosti z je grafička metoda. Ovisnost z o zadanim parametrima je

postavljen na sl. jedan.

Za jednokomponentni plin (čisti plin) određuju se zadani parametri

podijeljena formulama

uključivo, a sve ostale komponente spojene su u ostatak (pseudokomponenta

komponenta) C5+ ili C7+, u ovom slučaju, kritični parametri su određeni formulom

Na 100 M s 5 240 i 700 d s 5 950,

M s 5 je molekulska masa S5+ (S7+) kg/kmol;

d c 5 je gustoća pseudokomponente S5+ (S7+), kg/m3.

stol 1

Pokazatelji sastavnica prirodnog plina

DEFINICIJA

atmosferski zrak je mješavina mnogih plinova. Zrak ima složen sastav. Njegove glavne komponente mogu se podijeliti u tri skupine: konstantne, varijabilne i slučajne. U prve spadaju kisik (sadržaj kisika u zraku je oko 21% po volumenu), dušik (oko 86%) i tzv. inertni plinovi (oko 1%).

Sadržaj sastojaka praktički ne ovisi o tome gdje je u svijetu uzet uzorak suhog zraka. U drugu skupinu spadaju ugljikov dioksid (0,02 - 0,04%) i vodena para (do 3%). Sadržaj slučajnih komponenti ovisi o lokalnim uvjetima: u blizini metalurških postrojenja često se u zrak umiješaju znatne količine sumpornog dioksida, na mjestima gdje se organski ostaci raspadaju, amonijak itd. Uz razne plinove zrak uvijek sadrži više ili manje prašine.

Gustoća zraka je vrijednost jednaka masi plina u Zemljinoj atmosferi podijeljenoj jedinici volumena. Ovisi o tlaku, temperaturi i vlažnosti. Postoji standardna vrijednost gustoće zraka - 1,225 kg / m 3, što odgovara gustoći suhog zraka pri temperaturi od 15 o C i tlaku od 101330 Pa.

Znajući iz iskustva masu litre zraka u normalnim uvjetima (1,293 g), može se izračunati molekularna težina koju bi zrak imao da je pojedinačni plin. Budući da gram-molekula bilo kojeg plina u normalnim uvjetima zauzima volumen od 22,4 litre, prosječna molekularna težina zraka je

22,4 × 1,293 = 29.

Ovaj broj - 29 - treba zapamtiti: znajući ga, lako je izračunati gustoću bilo kojeg plina u odnosu na zrak.

Gustoća tekućeg zraka

Uz dovoljno hlađenje, zrak postaje tekući. Tekući zrak može se dosta dugo čuvati u posudama s dvostrukim stjenkama, iz prostora između kojih se ispumpava zrak kako bi se smanjio prijenos topline. Slične posude se koriste, na primjer, u termosicama.

Slobodno isparavajući u normalnim uvjetima, tekući zrak ima temperaturu od oko (-190 o C). Sastav mu je nestabilan, jer dušik lakše isparava od kisika. Kako se dušik uklanja, boja tekućeg zraka se mijenja iz plavkaste u blijedoplavu (boja tekućeg kisika).

U tekućem zraku etilni alkohol, dietil eter i mnogi plinovi lako prelaze u kruto stanje. Ako se, na primjer, ugljični dioksid propusti kroz tekući zrak, on se pretvara u bijele pahuljice, izgledom slične snijegu. Živa uronjena u tekući zrak postaje čvrsta i savitljiva.

Mnoge tvari ohlađene tekućim zrakom dramatično mijenjaju svoja svojstva. Tako pukotina i kositar postaju toliko krti da se lako pretvaraju u prah, olovno zvono jasno zvoni, a smrznuta gumena kugla razbije se ako padne na pod.

Primjeri rješavanja problema

PRIMJER 1

PRIMJER 2

Gustoća zraka je fizikalna veličina koja karakterizira specifičnu masu zraka u prirodnim uvjetima ili masu plina u Zemljinoj atmosferi po jedinici volumena. Vrijednost gustoće zraka je funkcija visine mjerenja, njegove vlažnosti i temperature.

Standard gustoće zraka je vrijednost jednaka 1,29 kg/m3, koja se izračunava kao omjer njegove molarne mase (29 g/mol) i molarnog volumena, koji je isti za sve plinove (22,413996 dm3), što odgovara gustoća suhog zraka na 0° C (273,15 °K) i tlaku od 760 mmHg (101325 Pa) na razini mora (tj. u normalnim uvjetima).

Određivanje gustoće zraka ^

Ne tako davno informacije o gustoći zraka dobivale su se neizravno promatranjem polarne svjetlosti, širenja radiovalova i meteora. Od pojave umjetnih Zemljinih satelita, gustoća zraka se izračunava zahvaljujući podacima dobivenim njihovim usporavanjem.

Druga metoda je promatranje širenja umjetnih oblaka natrijeve pare koje stvaraju meteorološke rakete. U Europi je gustoća zraka na površini Zemlje 1,258 kg/m3, na visini od pet km - 0,735, na visini od dvadeset km - 0,087, na visini od četrdeset km - 0,004 kg/m3.

Postoje dvije vrste gustoće zraka: masa i težina (specifična težina).

Formula gustoće zraka ^

Gustoća težine određuje težinu 1 m3 zraka i izračunava se formulom γ = G/V, gdje je γ gustoća težine, kgf/m3; G je težina zraka, mjerena u kgf; V je volumen zraka, mjeren u m3. Utvrdio to 1 m3 zraka pri standardnim uvjetima(barometarski tlak 760 mmHg, t=15°C) teži 1,225 kgf, na temelju toga, gustoća težine (specifična težina) 1 m3 zraka jednaka je γ ​​= 1,225 kgf / m3.

Što je relativna gustoća u zraku? ^

Treba uzeti u obzir da težina zraka je varijabla i varira ovisno o različitim uvjetima, kao što su geografska širina i sila inercije koja se javlja kada se Zemlja okreće oko svoje osi. Na polovima je težina zraka 5% veća nego na ekvatoru.

Masena gustoća zraka je masa 1 m3 zraka, koja se označava grčkim slovom ρ. Kao što znate, tjelesna težina je konstantna vrijednost. Jedinicom mase smatra se masa utega od platina iridida koji se nalazi u Međunarodnoj komori za utege i mjere u Parizu.

Gustoća mase zraka ρ izračunava se pomoću sljedeće formule: ρ = m / v. Ovdje je m masa zraka, mjerena u kg×s2/m; ρ je njegova masena gustoća, mjerena u kgf×s2/m4.

Masa i gustoća težine zraka ovise: ρ = γ / g, gdje je g koeficijent ubrzanja slobodnog pada koji iznosi 9,8 m/s². Iz toga proizlazi da je masena gustoća zraka u standardnim uvjetima 0,1250 kg×s2/m4.

Kako se gustoća zraka mijenja s temperaturom? ^

Kako se barometarski tlak i temperatura mijenjaju, mijenja se gustoća zraka. Na temelju Boyle-Mariotteovog zakona, što je veći tlak, veća će biti gustoća zraka. Međutim, kako tlak opada s visinom, tako se smanjuje i gustoća zraka, što unosi svoje prilagodbe, zbog čega se zakon vertikalne promjene tlaka komplicira.

Jednadžba koja izražava ovaj zakon promjene tlaka s visinom u atmosferi u mirovanju zove se osnovna jednadžba statike.

Kaže da se s povećanjem nadmorske visine tlak mijenja prema dolje, a pri usponu na istu visinu pad tlaka je to veći što je sila teže i gustoća zraka veća.

Važnu ulogu u ovoj jednadžbi imaju promjene gustoće zraka. Kao rezultat toga, možemo reći da što se više penjete, to će manji pritisak pasti kada se popnete na istu visinu. Gustoća zraka ovisi o temperaturi na sljedeći način: u toplom zraku tlak pada manje intenzivno nego u hladnom zraku, stoga je na istoj visini u toploj zračnoj masi tlak veći nego u hladnom zraku.

S promjenom vrijednosti temperature i tlaka, masena gustoća zraka izračunava se formulom: ρ = 0,0473xV / T. Ovdje je B barometarski tlak, mjeren u mm žive, T je temperatura zraka, mjerena u Kelvinima .

Kako odabrati, prema kojim karakteristikama, parametrima?

Što je industrijski sušač komprimiranog zraka? Pročitajte o tome, najzanimljivije i najrelevantnije informacije.

Koje su trenutno cijene ozonske terapije? O tome ćete naučiti u ovom članku:
. Recenzije, indikacije i kontraindikacije za ozonoterapiju.

Kako se mjeri gustoća pare u zraku? ^

Gustoću također određuje vlažnost zraka. Prisutnost vodenih pora dovodi do smanjenja gustoće zraka, što se objašnjava niskom molarnom masom vode (18 g/mol) u odnosu na molarnu masu suhog zraka (29 g/mol). Vlažni zrak može se smatrati mješavinom idealnih plinova, u svakom od njih kombinacija gustoća omogućuje dobivanje potrebne vrijednosti gustoće za njihovu smjesu.

Takva vrsta interpretacije omogućuje određivanje vrijednosti gustoće s razinom pogreške manjom od 0,2% u temperaturnom rasponu od −10 °C do 50 °C. Gustoća zraka omogućuje vam da dobijete vrijednost njegovog sadržaja vlage, koja se izračunava dijeljenjem gustoće vodene pare (u gramima) sadržane u zraku s gustoćom suhog zraka u kilogramima.

Osnovna jednadžba statike ne dopušta rješavanje stalno nastalih praktičnih problema u stvarnim uvjetima promjenjive atmosfere. Stoga se rješava pod raznim pojednostavljenim pretpostavkama koje odgovaraju stvarnim stvarnim uvjetima, iznošenjem niza posebnih pretpostavki.

Osnovna jednadžba statike omogućuje dobivanje vrijednosti vertikalnog gradijenta tlaka koji izražava promjenu tlaka tijekom uspona ili spuštanja po jedinici visine, odnosno promjenu tlaka po jedinici vertikalne udaljenosti.

Umjesto vertikalnog gradijenta, često se koristi njegova recipročna vrijednost - barički korak u metrima po milibaru (ponekad još uvijek postoji zastarjela verzija pojma "gradijent tlaka" - barometarski gradijent).

Niska gustoća zraka određuje blagi otpor kretanju. Mnoge su kopnene životinje tijekom evolucije iskoristile ekološke dobrobiti ovog svojstva zračnog okoliša, zahvaljujući čemu su stekle sposobnost letenja. 75% svih kopnenih životinjskih vrsta sposobno je aktivno letjeti. Uglavnom su to kukci i ptice, ali ima sisavaca i gmazova.

Video na temu "Određivanje gustoće zraka"

Plin je usporedba relativne molekularne ili molarne mase jednog plina s onom drugog plina. U pravilu se određuje u odnosu na najlakši plin - vodik. Plinovi se također često uspoređuju sa zrakom.

Kako bi se pokazalo koji je plin odabran za usporedbu, ispred simbola relativne gustoće testa dodan je indeks, a sam naziv u zagradi. Na primjer, DH2(SO2). To znači da je gustoća izračunata iz vodika. To se čita kao "gustoća sumpornog oksida prema vodiku."

Da bi se izračunala gustoća plina iz vodika, potrebno je odrediti molarne mase plina i vodika koji se proučavaju pomoću periodnog sustava. Ako se radi o kloru i vodiku, tada će indikatori izgledati ovako: M (Cl2) \u003d 71 g / mol i M (H2) \u003d 2 g / mol. Ako se gustoća vodika podijeli s gustoćom klora (71:2), rezultat je 35,5. Odnosno, klor je 35,5 puta teži od vodika.

Relativna gustoća plina ne ovisi o vanjskim uvjetima. To se objašnjava univerzalnim zakonima stanja plinova koji se svode na činjenicu da promjena temperature i tlaka ne dovodi do promjene njihovog volumena. S bilo kakvim promjenama u ovim pokazateljima, mjerenja se provode na potpuno isti način.

Da biste empirijski odredili gustoću plina, potrebna vam je tikvica u koju ga možete staviti. Tikvica s plinom mora se dvaput izvagati: prvi put - nakon ispumpavanja cijelog zraka iz nje; drugi - punjenjem ispitivanim plinom. Također je potrebno unaprijed izmjeriti volumen tikvice.

Prvo morate izračunati razliku mase i podijeliti je s vrijednošću volumena tikvice. Rezultat je gustoća plina u danim uvjetima. Pomoću jednadžbe stanja možete izračunati željeni pokazatelj u normalnim ili idealnim uvjetima.

Gustoću nekih plinova možete saznati iz sažete tablice koja ima gotove informacije. Ako je plin naveden u tablici, tada se ti podaci mogu uzeti bez dodatnih izračuna i upotrebe formula. Na primjer, gustoća vodene pare može se pronaći iz tablice svojstava vode (Referentna knjiga Rivkina S.L. i drugih), njenog elektroničkog dvojnika ili pomoću programa kao što je WaterSteamPro i drugih.

Međutim, za različite tekućine, ravnoteža s parom javlja se pri različitim gustoćama potonje. To je zbog razlike u silama međumolekularnog međudjelovanja. Što je veći, to će brže doći do ravnoteže (na primjer, živa). U hlapljivim tekućinama (na primjer, eteru), ravnoteža se može pojaviti samo pri značajnoj gustoći pare.

Gustoća raznih prirodnih plinova varira od 0,72 do 2,00 kg/m3 i više, relativna - od 0,6 do 1,5 i više. Najveću gustoću imaju plinovi s najvećim sadržajem teških ugljikovodika H2S, CO2 i N2, a najmanju suhi plinovi metan.

Svojstva su određena njegovim sastavom, temperaturom, tlakom i gustoćom. Posljednji pokazatelj određuje laboratorij. Ovisi o svemu navedenom. Njegova se gustoća može odrediti različitim metodama. Najtočnije je vaganje na preciznim vagama u staklenoj posudi tankih stijenki.

Više od istog pokazatelja prirodnih plinova. U praksi se ovaj omjer uzima kao 0,6:1. Statički se smanjuje brže od plina. Pri tlaku do 100 MPa gustoća prirodnog plina može prijeći 0,35 g/cm3.

Utvrđeno je da povećanje može biti popraćeno povećanjem temperature stvaranja hidrata. Prirodni plin niske gustoće stvara hidrate na višoj temperaturi nego plinovi veće gustoće.

Mjerači gustoće tek se počinju koristiti i još uvijek postoje mnoga pitanja koja se odnose na značajke njihovog rada i provjere.