Meg van adva a gázok relatív sűrűsége. Gázsűrűség: abszolút és relatív

A földgáz főleg szénhidrogén gázok keveréke, amelyek az altalajban különálló lerakódások és lerakódások formájában, valamint oldott formában olajlelőhelyekben vagy úgynevezett "gázsapkák" formájában fordulnak elő. A földgáz fő fizikai és kémiai tulajdonságai a következők:

A gázok sűrűsége az anyag térfogategységenkénti tömege - g / cm 3. Gyakorlati célokra a gáz levegőhöz viszonyított relatív sűrűségét használjuk, pl. a gázsűrűség és a levegő sűrűségének aránya. Más szóval, ez azt jelzi, hogy egy gáz mennyivel könnyebb vagy nehezebb a levegőnél:

ahol a ρ normál körülmények között 1,293 kg / m 3;

A metán relatív sűrűsége 0,554, az etáné 1,05, a propáné 1,55. Ezért a háztartási gáz (propán) szivárgás esetén a házak pincéjében halmozódik fel, és ott robbanásveszélyes keveréket képez.

Égéshő

A fűtőérték vagy fűtőérték az a hőmennyiség, amely 1 m 3 gáz teljes elégetése során szabadul fel. Átlagosan 35160 kJ / m 3 (kilojoule per 1 m 3).

Gázoldhatóság

Oldhatóság olajban

A gáz olajban való oldhatósága az olaj és gáz nyomásától, hőmérsékletétől és összetételétől függ. A nyomás növekedésével a gáz oldhatósága is nő. A hőmérséklet emelkedésével a gáz oldhatósága csökken. Az alacsony molekulatömegű gázok nehezebben oldódnak olajokban, mint a zsírosabbak.

Az olajsűrűség növekedésével, i.e. a benne lévő makromolekuláris vegyületek mennyiségének növekedésével a benne lévő gáz oldhatósága csökken.

A gáz olajban való oldhatóságának mutatója a gáztényező - G, amely megmutatja a gáz mennyiségét 1 m 3 (vagy 1 tonna) gáztalanított olajban. M 3 / m 3 -ben vagy m 3 / t-ban mérik.

E mutató szerint a betétek a következőkre oszlanak:

1) olaj - G<650 м 3 /м 3 ;

2) olaj gázsapkával - G-650 - 900 m 3 / m 3;

3) gázkondenzátum - G>900 m 3 /m 3.

A víz oldhatósága sűrített gázban

A víz nagy nyomáson sűrített gázban oldódik. Ez a nyomás lehetővé teszi a víz mozgatását az altalajban nemcsak a folyadékban, hanem a gázfázisban is, ami biztosítja annak nagyobb mozgékonyságát és áteresztőképességét a kőzeteken keresztül. A víz mineralizációjának növekedésével a gázban való oldhatósága csökken.

A folyékony szénhidrogének oldhatósága sűrített gázokban

A folyékony szénhidrogének jól oldódnak a sűrített gázokban, így gázkondenzátum keverékek jönnek létre. Ez megteremti a folyékony szénhidrogének gázfázisú átvitelének (migrációjának) lehetőségét, megkönnyítve és gyorsabb mozgását a kőzettömegen.

A nyomás és a hőmérséklet növekedésével a folyékony szénhidrogének gázban való oldhatósága nő.

Összenyomhatóság

A képződménygáz összenyomhatósága a földgázok nagyon fontos tulajdonsága. A gáz térfogata tározói körülmények között 2 nagyságrenddel (azaz körülbelül 100-szor) kisebb, mint a földfelszínen szokásos körülmények között. Ennek az az oka, hogy a gáznak nagy az összenyomhatósága magas nyomáson és hőmérsékleten.

Az összenyomhatóság mértékét a tározógáz térfogatarányaként ábrázoljuk, amely a tartály körülményei között lévő gáz térfogatának a légköri körülmények között lévő azonos mennyiségű gáz térfogatához viszonyított arányát jelenti.

A kondenzátumképződés szorosan összefügg a gázok összenyomhatóságának és a bennük lévő folyékony szénhidrogének oldhatóságának jelenségeivel. Tartályos körülmények között a nyomás növekedésével a folyékony komponensek gáz halmazállapotúvá válnak, és "gázoldott olajat" vagy gázkondenzátumot képeznek. Amikor a nyomás csökken, a folyamat az ellenkező irányba megy, azaz. gáz (vagy gőz) részleges kondenzációja folyékony halmazállapotúvá. Ezért a gáztermelés során a kondenzátum is a felszínre kerül.

Kondenzátum tényező

A kondenzátumtényező - CF - a nyers kondenzátum mennyisége cm 3 -ben 1 m3 leválasztott gázra.

Különbséget kell tenni a nyers és a stabil kondenzátum között. A nyers kondenzátum egy folyékony fázis, amelyben gáznemű komponensek feloldódnak.

A kőolajból stabil kondenzátumot nyernek annak gáztalanításával. Csak folyékony szénhidrogénekből áll - pentán és magasabb.

Normál körülmények között a gázkondenzátumok színtelen, 0,625-0,825 g/cm 3 sűrűségű folyadékok, kezdeti forráspontjuk 24 0 C és 92 0 C között van. A frakciók többségének forráspontja 250 0 C-ig terjed.

A sűrűséget általában olyan fizikai mennyiségnek nevezik, amely meghatározza egy tárgy, anyag vagy folyadék tömegének és a térben elfoglalt térfogatának arányát. Beszéljünk arról, hogy mi a sűrűség, hogyan különbözik a test és az anyag sűrűsége, és hogyan (milyen képlet segítségével) találjuk meg a sűrűséget a fizikában.

A sűrűség típusai

Tisztázni kell, hogy a sűrűség több típusra osztható.

A vizsgált tárgytól függően:

• A test sűrűsége - homogén testek esetében - a test tömegének és a térben elfoglalt térfogatának közvetlen aránya.
• Egy anyag sűrűsége az ebből az anyagból álló testek sűrűsége. Az anyagok sűrűsége állandó. Vannak speciális táblázatok, ahol a különböző anyagok sűrűsége van feltüntetve. Például az alumínium sűrűsége 2,7 * 103 kg / m 3. Ismerve az alumínium sűrűségét és a belőle készült test tömegét, kiszámíthatjuk ennek a testnek a térfogatát. Vagy, ha tudjuk, hogy a test alumíniumból áll, és ismerjük ennek a testnek a térfogatát, könnyen kiszámíthatjuk a tömegét. Hogyan találjuk meg ezeket az értékeket, egy kicsit később fogjuk megvizsgálni, amikor levezetjük a sűrűség kiszámításának képletét.
• Ha a test több anyagból áll, akkor a sűrűségének meghatározásához minden egyes anyagra külön-külön kell kiszámítani a részeinek sűrűségét. Ezt a sűrűséget a test átlagos sűrűségének nevezzük.

A testet alkotó anyag porozitásától függően:

• A valódi sűrűség az a sűrűség, amelyet a testben lévő üregek figyelembevétele nélkül számítanak ki.
• A fajsúly ​​- vagy látszólagos sűrűség - az, amelyet a porózus vagy morzsalékos anyagból álló test üregeinek figyelembevételével számítanak ki.

Tehát hogyan találja meg a sűrűséget?

Sűrűség képlet

A test sűrűségének meghatározására szolgáló képlet a következő:

• p = m / V, ahol p az anyag sűrűsége, m a test tömege, V a test térfogata a térben.

Ha kiszámítjuk egy adott gáz sűrűségét, akkor a képlet így fog kinézni:

• p \u003d M / V m p a gáz sűrűsége, M a gáz moláris tömege, V m a moláris térfogat, amely normál körülmények között 22,4 l / mol.

Példa: egy anyag tömege 15 kg, 5 litert foglal el. Mekkora az anyag sűrűsége?

Megoldás: Helyettesítse be az értékeket a képletbe

• p = 15/5 = 3 (kg/l)

Válasz: az anyag sűrűsége 3 kg / l

Sűrűség mértékegységei

Amellett, hogy tudjuk, hogyan kell meghatározni egy test és egy anyag sűrűségét, ismerni kell a sűrűség mértékegységeit is.

• Szilárd anyagok esetén - kg / m 3, g / cm 3
• Folyadékokhoz - 1 g / l vagy 10 3 kg / m 3
• Gázokhoz - 1 g / l vagy 10 3 kg / m 3

A sűrűség mértékegységeiről bővebben cikkünkben olvashat.

Hogyan lehet megtalálni a sűrűséget otthon

Egy test vagy anyag sűrűségének otthoni meghatározásához szüksége lesz:

1. Mérleg;
2. centiméter, ha a test szilárd;
3. Hajó, ha meg akarja mérni egy folyadék sűrűségét.

A test sűrűségének otthoni meghatározásához centiméterrel vagy edénnyel kell megmérni a térfogatát, majd a testet a mérlegre kell helyezni. Ha folyadék sűrűségét méri, a számítás előtt ne felejtse kivonni annak az edénynek a tömegét, amelybe a folyadékot öntötte. Sokkal nehezebb kiszámítani a gázok sűrűségét otthon, javasoljuk, hogy használjon kész táblázatokat, amelyekben a különböző gázok sűrűsége már szerepel.

ρ = m (gáz) / V (gáz)

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

Ezért:
D légi úton. = M (gáz X) / 29

A gáz dinamikus és kinematikai viszkozitása.

A gázok viszkozitása (a belső súrlódás jelensége) az egymáshoz képest párhuzamosan és különböző sebességgel mozgó gázrétegek közötti súrlódási erők megjelenése.
Két gázréteg kölcsönhatását olyan folyamatnak tekintjük, amelynek során a lendület az egyik rétegből a másikba kerül.
A két gázréteg közötti egységnyi területre eső súrlódási erőt, amely egyenlő az egységnyi területen keresztül rétegről rétegre másodpercenként átvitt impulzuserővel, a következő: Newton törvénye:

Sebességgradiens a gázrétegek mozgási irányára merőleges irányban.
A mínusz jel azt jelzi, hogy az impulzus a sebesség csökkenésének irányába kerül.
- dinamikus viszkozitás.
, ahol
a gáz sűrűsége,
- a molekulák számtani átlagsebessége,
a molekulák átlagos szabad útja.

Kinematikai viszkozitási együttható.

Kritikus gázparaméterek: Тcr, Рcr.

A kritikus hőmérséklet az a hőmérséklet, amely felett a gáz semmilyen nyomáson nem kerülhet folyékony halmazállapotba. A gáz kritikus hőmérsékleten történő cseppfolyósításához szükséges nyomást kritikus nyomásnak nevezzük. Adott gázparaméterek. A megadott paraméterek dimenzió nélküli mennyiségek, amelyek megmutatják, hogy a gáz állapotának tényleges paraméterei (nyomás, hőmérséklet, sűrűség, fajlagos térfogat) hányszor nagyobbak vagy kisebbek a kritikusnál:

Kúttermelés és földalatti gáztároló.

Gázsűrűség: abszolút és relatív.

A gáz sűrűsége az egyik legfontosabb jellemzője. Ha a gáz sűrűségéről beszélünk, általában a sűrűségét értjük normál körülmények között (azaz hőmérsékleten és nyomáson). Emellett gyakran használják a gáz relatív sűrűségét, amely alatt egy adott gáz sűrűségének és a levegő sűrűségének arányát értjük azonos körülmények között. Könnyen belátható, hogy egy gáz relatív sűrűsége nem függ attól, hogy milyen körülmények között helyezkedik el, mivel a gázállapot törvényei szerint az összes gáz térfogata változik a nyomás és a hőmérséklet változásaival egyidejűleg. út.

A gáz abszolút sűrűsége normál körülmények között 1 liter gáz tömege. A gázok esetében általában g / l-ben mérik.

ρ = m (gáz) / V (gáz)

Ha veszünk 1 mol gázt, akkor:

a gáz moláris tömegét pedig a sűrűség és a moláris térfogat szorzatával kaphatjuk meg.

A D relatív sűrűség egy olyan érték, amely megmutatja, hogy X gáz hányszor nehezebb, mint Y gáz. Ezt az X és Y gázok móltömegének arányaként számítják ki:

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

A számításokhoz gyakran a gázok hidrogén és levegő relatív sűrűségét használják.

Relatív gázsűrűség X hidrogénre:

D H2-vel = M (gáz X) / M (H2) = M (gáz X) / 2

A levegő gázok keveréke, ezért csak az átlagos moláris tömeg számítható ki számára.

Értékét 29 g/mol-nak vesszük (a hozzávetőleges átlagos összetétel alapján).
Ezért:
D légi úton. = M (gáz X) / 29

A B gázsűrűséget (pw, g / l) úgy határozzuk meg, hogy egy ismert térfogatú kis üveglombik gázzal (274. ábra, a) vagy gázpiknométerrel (lásd: 77. ábra) lemérjük (mv) a képletet.

ahol V a kúp (5-20 ml) vagy piknométer térfogata.

A kúpot kétszer lemérik: először evakuálják, majd feltöltik a vizsgált gázzal. A 2 kapott tömeg értékének különbségéből megtudható a gáz tömege mv, g. A kúp gázzal való feltöltésekor mérjük annak nyomását, méréskor pedig a környezeti hőmérsékletet, amelyet ún. a gáz hőmérséklete a kúpban. A gáz talált p és T értékei lehetővé teszik a gáz sűrűségének kiszámítását normál körülmények között (0 °C; kb. 0,1 MPa).

Annak érdekében, hogy csökkentsék a levegőben lévő gázt tartalmazó kúp tömegveszteségének korrekcióját, amikor tartályként mérik, egy pontosan azonos térfogatú lezárt kúpot helyeznek a mérleggerenda másik karjára.

Rizs. 274. Gáz sűrűségének meghatározására szolgáló eszközök: kúp (a) és folyadék (b) és higany (c) effuiométer

Ennek a kúpnak a felületét minden alkalommal pontosan ugyanúgy kezeljük (tisztítjuk), mint a gázzal mérve.

Az evakuálási folyamat során a kúpot enyhén felmelegítik, így több órán keresztül a vákuumrendszerrel csatlakozik, mivel a maradék levegőt és nedvességet nehéz eltávolítani. A kiürített kúp térfogata megváltozhat a falak légköri nyomás általi összenyomása miatt. Az ilyen tömörítésből származó könnyű gázok sűrűségének meghatározásában a hiba elérheti az 1% -ot. Egyes esetekben a dv relatív sűrűséget is meghatározzák egy gázra, azaz egy adott p gáz sűrűségének arányát egy másik, standard p0-nak választott gáz sűrűségéhez, azonos hőmérsékleten és nyomáson:

ahol Mv és Mo a vizsgált B gáz és a standard, például levegő vagy hidrogén moláris tömege, g/mol.

Hidrogénnél M0 = 2,016 g/mol, ezért

Ebből az arányból meg lehet határozni a gáz moláris tömegét, ha ideálisnak vesszük.

Egy gyors módszer a gáz sűrűségének meghatározására az, hogy megmérjük a nyomás alatti kis nyílásból való kiáramlásának időtartamát, amely arányos a kiáramlási sebességgel.

ahol τv és τo ~ a B gáz és a levegő kiáramlási ideje.

A gázsűrűség mérését ezzel a módszerrel az effuziómérő csíkjával (274.6. ábra) végezzük - egy széles, körülbelül 400 mm magas hengerrel b, amelyben egy 5 edény található, amelynek alapja 7, amely lyukakkal van ellátva a bemeneti és a folyadék kimenete. Az 5-ös tartályon két M1 és M2 jelzés található a gáz térfogatának leolvasására, amelyek idejét figyelik. A 3. szelep a gáz bemenetére, a 2. szelep pedig az 1. kapillárison keresztül történő kibocsátásra szolgál. A 4. hőmérő szabályozza a gáz hőmérsékletét.

A gáz sűrűségének a kilégzési sebességével történő meghatározása a következőképpen történik. A b henger folyadékkal van megtöltve, amelyben a gáz szinte oldhatatlan, így az 5. edény is az M2 jelzés felett van megtöltve. Ezután a 3 csapon keresztül a vizsgált gáz az M1 jelzés alatt kinyomja a folyadékot az 5 edényből, és az összes folyadéknak a hengerben kell maradnia. Ezután a 3. csap elzárása után nyissa ki a 2. csapot, és engedje ki a felesleges gázt az 1. kapillárison keresztül. Amint a folyadék eléri az M1 jelzést, indítsa el a stoppert. A gázt kiszorító folyadék fokozatosan az M2 jelig emelkedik. Abban a pillanatban, amikor a folyadék meniszkusza megérinti az M2 jelet, a stopper kikapcsol. A kísérletet 2-3 alkalommal megismételjük. Hasonló műveleteket végeznek levegővel, alaposan lemosva vele az 5 edényt a tesztgáz maradványaitól. A gázkiáramlás időtartamának különböző megfigyelései nem térhetnek el 0,2-0,3 másodpercnél nagyobb mértékben.

Ha a vizsgált gázhoz nem lehet olyan folyadékot kiválasztani, amelyben az kevéssé oldódna, higanykibocsátásmérőt használnak (274. ábra, c). Ez egy 4 üvegedényből áll, háromutas csappal 1 és egy higannyal töltött 5 kiegyenlítő edényből. A 4-es edény a 3-as üvegedényben található, amely termosztátként működik. A gázt az 1 szelepen keresztül vezetik be a 4 edénybe, és a higanyt az M1 jelzés alá szorítják. A vizsgált gáz vagy levegő a 2 kapillárison keresztül szabadul fel, megemelve az 5. szintezőedényt. A gázok sűrűségének meghatározására érzékenyebb műszerek a Stock gáz-aromaméter (275. ábra, a) és a gázmérleg.

Stock Alfred (1876-1946) - német szervetlen kémikus és elemző.

A Stock hidrométerben a kvarccső egyik végét 30-35 mm átmérőjű vékony falú 1 golyóvá fújják fel, amelyet levegővel töltenek meg, a másikat pedig egy 7 hajszálba húzzák. Egy kis vasrudat 3 szorosan rögzítik. a cső belsejébe szorítva.

Rizs. 275. Rúd-hidrométer (a) és beépítési rajz (b)

A labdával végzett vágás hegye kvarc vagy achát támasztékon nyugszik. A labdával ellátott csövet egy polírozott kerek dugóval ellátott kvarcedénybe 5 helyezzük. Az edényen kívül van egy vasmagos 6 mágnesszelep. A mágnesszelepen átfolyó különböző erősségű áram segítségével a lengőkar helyzete a labdához igazodik úgy, hogy a hajszál 7 pontosan a 8 nulla mutatóra mutasson. A haj helyzetét távcsővel vagy mikroszkóppal figyeljük meg. .

A szár-hidrométer a 2. csőhöz van hegesztve, hogy kiküszöbölje a rezgéseket.

A golyó és a cső egyensúlyban van a környező gáz adott sűrűsége mellett. Ha az 5. edényben állandó nyomáson egy másik gázt helyettesítünk, akkor a gáz sűrűségének változása miatt az egyensúly megbomlik. Ennek helyreállításához vagy a 3 rudat le kell húzni egy elektromágnessel 6, amikor a gáz sűrűsége csökken, vagy hagyni kell felfelé, ha a sűrűség nő. A mágnesszelepen átfolyó áram erőssége egyensúlyi állapot elérésekor egyenesen arányos a sűrűség változásával.

A műszer ismert sűrűségű gázokra van kalibrálva. A Rod hidrométer pontossága 0,01-0,1%, az érzékenység körülbelül DO "7 g, a mérési tartomány 0-4 g / l.

Telepítés rúd-hidrométerrel. A szár hidrométer / (275.6. ábra) a vákuumrendszerhez van rögzítve úgy, hogy a 2 csövön lógjon, mint egy rugón. A 2. cső 3 könyökét egy 4 Dewar edénybe merítjük hűtőkeverékkel, amely lehetővé teszi a -80 o C-nál nem magasabb hőmérséklet tartását a higanygőz lecsapódásához, ha diffúziós higanyszivattyút használnak a vákuum létrehozására a hidrométerben. Az 5. szelep a hidrométert a vizsgált gázt tartalmazó lombikhoz köti. A csapda megvédi a diffúziós szivattyút a tesztgáz hatásától, és a 7 rögzítőelem a nyomás finom beállítására szolgál. Az egész rendszer egy csövön keresztül csatlakozik egy diffúziós szivattyúhoz.

A gáz térfogatának mérése kalibrált gázsapkákkal (lásd 84. ábra) történik termosztatikusan szabályozott vízköpennyel. A kapilláris jelenségek korrekcióinak elkerülése érdekében a gáz 3 és a kompenzációs 5 bürettát azonos átmérőjűvel választjuk ki, és egymás mellé helyezzük egy termosztatikusan szabályozott 4 köpenyben (276. ábra). A higanyt, a glicerint és más folyadékokat, amelyek rosszul oldják a vizsgált gázt, zárófolyadékként használják.

Működtesse ezt a készüléket az alábbiak szerint. Először töltse fel a bürettákat folyadékkal a 2. csap fölé, emelje fel a b edényt. Ezután a gázbürettát egy gázforráshoz csatlakoztatják és bevezetik, leengedik a b edényt, majd a 2. szelepet elzárják. A 3 bürettában lévő gáz nyomásának a légköri nyomással való kiegyenlítésére a b edényt a bürettához közel hozzuk, és olyan magasságba állítjuk, hogy az 5 kompenzáló bürettában és a 3 gázbürettában a higanymeniszkuszok azonos szinten legyenek. Mivel a kompenzációs büretta kommunikál a légkörrel (felső vége nyitott), a meniszkusz ilyen helyzetével a gázbürettában lévő gáznyomás megegyezik a légköri nyomással.

Ugyanakkor a légköri nyomást barométerrel, a 4 köpenyben lévő víz hőmérsékletét pedig a 7 hőmérővel mérjük.

A talált gáztérfogatot normál körülményekre (0 °C; 0,1 MPa) állítjuk be az ideális gáz egyenletével:

V0 és V a normál körülményekre csökkentett gáz térfogata (l), illetve a mért gáztérfogat t hőmérsékleten (°C); p - légköri nyomás a gáztérfogat mérésének időpontjában, torr.

Ha a gáz vízgőzt tartalmaz, vagy a térfogatmérés előtt edényben volt víz vagy vizes oldat felett, akkor a térfogatát normál körülményekre állítjuk, figyelembe véve a kísérleti hőmérsékleten lévő p1 vízgőznyomást (lásd 37. táblázat):

Az egyenletek akkor érvényesek, ha a légköri nyomás a gáztérfogat mérésekor viszonylag közel volt 760 Torrhoz. A valódi gáz nyomása a molekulák kölcsönhatása miatt mindig kisebb, mint az ideális gázé. Ezért a gáztérfogat talált értékében a gáz tökéletlenségére vonatkozó, speciális referenciakönyvekből vett korrekciót vezetnek be.

Az Orosz Föderáció Oktatási és Tudományos Minisztériuma

Szövetségi Állami Költségvetési Szakmai Felsőoktatási Intézmény

Orosz Állami Olaj- és Gázipari Egyetem, az A.I. I. M. Gubkin"

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

GÁZSŰRŰSÉG MEGHATÁROZÁSA

Útmutató a "Gázkutak üzemeltetési technológiája" és a "Gáz- és gázkondenzációs mezők fejlesztése és üzemeltetése" tudományterületeken végzett laboratóriumi munkák végrehajtásához a szakos hallgatók számára:

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

Professzor A.I. szerkesztésében. Ermolaeva

Moszkva 2012

A gáz sűrűségének meghatározása.

Útmutató a laboratóriumi munkához / A.N. Timasev,

T.A. Berkunova, E.A. Mammadov - M.: Orosz Állami Olaj- és Gázipari Egyetem, I.M. Gubkina, 2012.

Felvázoljuk a gázsűrűség laboratóriumi meghatározásának módszereit. A jelenlegi GOST 17310-2002 szabványon alapul.

A módszertani utasítások az RG, RN, RB, MB, MO, GR, GI, GP, GF szakos olaj- és gázegyetemek hallgatói számára készültek.

A kiadvány a Gáz és Gáz Fejlesztési és Üzemeltetési Osztályon készült

zokondenzátum lerakódások.

Nyomtatva a kar oktatási és módszertani bizottságának határozatával

botki olaj- és gázmezők.

Bevezetés

A földgázok és a szénhidrogén kondenzátumok fizikai tulajdonságait használják fel

mind a tervezési, mind a fejlesztési és a területfejlesztési szakaszban használatosak

a földgázok sűrűsége, valamint a terepi fejlesztés elemzése és ellenőrzése,

a gáz- és gázkondenzációs kutakból származó termékek összegyűjtésére és előkészítésére szolgáló rendszer működése. Az egyik fő vizsgálandó fizikai tulajdonság a lerakódások gázsűrűsége.

Mivel a földgázmezők gázösszetétele összetett,

szénhidrogénekből (alkánokból, cikloalkánokból és arénekből) és nem szénhidrogénekből áll

összetevők (nitrogén, hélium és más ritkaföldfém gázok, valamint savas komponensek).

nites H2 S és CO2), szükség van a sűrűség laboratóriumi meghatározására

sti gázok.

Ez a módszertani utasítás a meghatározás számítási módszereit tárgyalja

a gázsűrűség meghatározása ismert összetétel szerint, valamint két laboratóriumi módszer a gázsűrűség meghatározására: a piknometriás és a kapillárison átáramló módszer

1. Alapvető definíciók

1.1. A földgáz sűrűsége légköri nyomáson

A gáz sűrűsége megegyezik az anyag egységnyi térfogatában lévő V tömegével

va. Megkülönböztetni a gázsűrűséget normál n P 0,1013 MPa, T 273K és

ahol M a gáz molekulatömege, kg/kmol; 22,41 és 24,04, m3 / kmol - a gáz moláris térfogata normál (0,1013 MPa, 273 K) és standard hőmérsékleten

(0,1013 MPa, 293 K) körülmények között.

Szénhidrogénből és nem szénhidrogén-komponensekből (savas és közömbös) álló földgázok esetében az M látszólagos molekulatömeg

képlet határozza meg

ahol M i az i-edik komponens molekulatömege, kg/kmol, n i az i-edik komponens moláris százaléka a keverékben;

k a keverékben lévő komponensek száma (földgáz).

A földgáz sűrűsége cm egyenlő

i az i-edik komponens sűrűsége 0,1 MPa és 293 K mellett.

Az egyes alkatrészekre vonatkozó adatokat az 1. táblázat tartalmazza.

Sűrűségátalakítás különböző hőmérsékleti és nyomásviszonyok között

0,1013 MPa (101,325 kPa) a B. mellékletben.

1.2. Relatív gázsűrűség

A mérnöki számítások gyakorlatában a relatív fogalma

nye sűrűség, megegyezik a gáz sűrűségének és a levegő sűrűségének arányával azonos nyomás és hőmérséklet mellett. Általában a normál vagy standard körülményeket tekintjük referenciaként, míg a levegő sűrűségét

felelősen 0 1,293 kg / m 3 és 20 1,205 kg / m 3. Aztán a rokon

A földgáz sűrűsége egyenlő

1.3. A földgáz sűrűsége nyomáson és hőmérsékleten

Gázsűrűség a tározóban, fúrólyukban, gázban uralkodó körülményekhez

vezetékek és eszközök megfelelő nyomáson és hőmérsékleten határozzák meg

a következő képlet szerint számítjuk ki

ahol P és T a nyomás és a hőmérséklet azon a helyen, ahol a gázsűrűséget számítják; 293 K és 0,1013 MPa - standard feltételek, amikor talált cm;

z ,z 0 a gáz szupersűríthetőségi együtthatói rendre Р és Т és

standard körülmények között (z 0 = 1 érték).

A z szuperkompressziós tényező meghatározásának legegyszerűbb módja a grafikus módszer. z függése az adott paraméterektől az

ábrán elhelyezve. egy.

Egykomponensű gáz (tiszta gáz) esetén a megadott paraméterek kerülnek meghatározásra

képletekkel osztva

inkluzív, és az összes többi komponens egy maradékba (pszeudokomponens) egyesül

komponens) C5+ vagy C7+, ebben az esetben a kritikus paramétereket a képlet határozza meg

100 M-en 5240-nel és 700d-n 5950-nel,

М с 5 a С5+ (С7+) kg/kmol molekulatömege;

d c 5 a С5+ (С7+) pszeudokomponens sűrűsége, kg/m3.

Asztal 1

Földgáz komponensek mutatói

MEGHATÁROZÁS

légköri levegő sok gáz keveréke. A levegő összetett összetételű. Fő összetevői három csoportra oszthatók: állandó, változó és véletlenszerű. Az előbbiek közé tartozik az oxigén (a levegő oxigéntartalma körülbelül 21 térfogat%), a nitrogén (körülbelül 86%) és az úgynevezett inert gázok (körülbelül 1%).

Az alkotóelemek mennyisége gyakorlatilag nem függ attól, hogy a világon hol vették a száraz levegő mintát. A második csoportba tartozik a szén-dioxid (0,02-0,04%) és a vízgőz (legfeljebb 3%). A véletlenszerű komponensek tartalma a helyi viszonyoktól függ: kohászati ​​üzemek közelében gyakran észrevehető mennyiségű kén-dioxid keveredik a levegőbe, olyan helyeken, ahol szerves maradványok bomlanak, ammónia stb. A levegő a különféle gázokon kívül mindig több-kevesebb port tartalmaz.

A levegő sűrűsége egy olyan érték, amely megegyezik a Föld légkörében lévő gáz tömegének osztva térfogategységével. Nyomástól, hőmérséklettől és páratartalomtól függ. Van egy szabványos levegősűrűség - 1,225 kg / m 3, amely megfelel a száraz levegő sűrűségének 15 o C hőmérsékleten és 101330 Pa nyomáson.

Tapasztalatból ismerve egy liter levegő tömegét normál körülmények között (1,293 g), kiszámítható a levegő molekulatömege, ha egyedi gáz lenne. Mivel bármely gáz gramm molekulája normál körülmények között 22,4 liter térfogatot foglal el, a levegő átlagos molekulatömege

22,4 × 1,293 = 29.

Ezt a számot - 29 - emlékezni kell: ennek ismeretében könnyen kiszámítható bármely gáz sűrűsége a levegőhöz viszonyítva.

A folyékony levegő sűrűsége

Megfelelő hűtés esetén a levegő folyékony lesz. A folyékony levegő meglehetősen hosszú ideig tárolható duplafalú edényekben, amelyek közötti térből a levegőt kiszivattyúzzák a hőátadás csökkentése érdekében. Hasonló edényeket használnak például termoszokban.

A normál körülmények között szabadon elpárolgó folyékony levegő hőmérséklete körülbelül (-190 o C). Összetétele instabil, mivel a nitrogén könnyebben elpárolog, mint az oxigén. A nitrogén eltávolításával a folyékony levegő színe kékesről halványkékre változik (a folyékony oxigén színe).

Folyékony levegőben az etil-alkohol, a dietil-éter és sok gáz könnyen szilárd halmazállapotúvá válik. Ha például a szén-dioxidot folyékony levegőn vezetik át, akkor fehér pelyhekké alakul, amelyek a hóhoz hasonló megjelenésűek. A folyékony levegőbe merített higany szilárd és képlékeny lesz.

Sok folyékony levegővel lehűtött anyag drámaian megváltoztatja tulajdonságait. Így a repedés és az ón annyira törékennyé válik, hogy könnyen porrá válik, az ólomharang tiszta csengőhangot ad, a megfagyott gumigolyó pedig összetörik, ha a padlóra esik.

Példák problémamegoldásra

1. PÉLDA

2. PÉLDA

A levegősűrűség olyan fizikai mennyiség, amely a természetes körülmények közötti levegő fajlagos tömegét vagy a Föld légkörében lévő gáz térfogategységenkénti tömegét jellemzi. A levegő sűrűségének értéke a mérés magasságának, páratartalmának és hőmérsékletének függvénye.

A levegősűrűség szabványnak egy 1,29 kg/m3-nek megfelelő értéket veszünk, amelyet a moláris tömegének (29 g/mol) a móltérfogathoz viszonyított arányaként számítanak ki, ami minden gáznál azonos (22,413996 dm3), ami megfelel a száraz levegő sűrűségére 0° C-on (273,15 K) és 760 Hgmm-es (101325 Pa) nyomáson tengerszinten (vagyis normál körülmények között).

A levegő sűrűségének meghatározása ^

Nem is olyan régen a levegő sűrűségére vonatkozó információkat közvetett módon az aurórák, a rádióhullámok terjedésének és a meteorok megfigyelésén keresztül szerezték be. A mesterséges földi műholdak megjelenése óta a levegő sűrűségét a lassulásukból nyert adatoknak köszönhetően számítják ki.

Egy másik módszer a meteorológiai rakéták által létrehozott mesterséges nátriumgőz-felhők terjedésének megfigyelése. Európában a levegő sűrűsége a Föld felszínén 1,258 kg/m3, öt km magasságban - 0,735, húsz km magasságban - 0,087, negyven km magasságban - 0,004 kg/m3.

A levegő sűrűségének két típusa van: tömeg és tömeg (fajsúly).

Levegősűrűség képlet ^

A tömegsűrűség határozza meg 1 m3 levegő tömegét, és a következő képlettel számítható ki: γ = G/V, ahol γ a tömegsűrűség, kgf/m3; G a levegő tömege, kgf-ben mérve; V a levegő térfogata, m3-ben mérve. Elhatározta, hogy 1 m3 levegő normál körülmények között(légköri nyomás 760 Hgmm, t=15°C) súlya 1,225 kgf, ennek alapján 1 m3 levegő tömegsűrűsége (fajsúlya) egyenlő γ = 1,225 kgf/m3.

Mi a relatív sűrűség a levegőben? ^

Ezt figyelembe kell venni a levegő tömege változóés a különféle feltételektől függően változik, mint például a földrajzi szélesség és a tehetetlenségi erő, amely akkor lép fel, amikor a Föld forog a tengelye körül. A sarkokon a levegő tömege 5%-kal nagyobb, mint az Egyenlítőn.

A levegő tömegsűrűsége 1 m3 levegő tömege, amelyet a görög ρ betűvel jelölünk. Mint tudják, a testsúly állandó érték. Tömegegységnek tekintjük a platina irididből készült súly tömegét, amely a párizsi Nemzetközi Súly- és Mértékkamarában található.

A ρ légtömegsűrűséget a következő képlettel számítjuk ki: ρ = m / v. Itt m a levegő tömege, kg×s2/m-ben mérve; ρ a tömegsűrűsége, kgf×s2/m4-ben mérve.

A levegő tömege és tömegsűrűsége függ: ρ = γ / g, ahol g a szabadesési gyorsulási együttható 9,8 m/s². Ebből következik, hogy a levegő tömegsűrűsége standard körülmények között 0,1250 kg×s2/m4.

Hogyan változik a levegő sűrűsége a hőmérséklettel? ^

A légnyomás és a hőmérséklet változásával a levegő sűrűsége változik. A Boyle-Mariotte törvény alapján minél nagyobb a nyomás, annál nagyobb lesz a levegő sűrűsége. Azonban a nyomás csökkenésével a magassággal a levegő sűrűsége is csökken, ami bevezeti a maga korrekcióit, aminek következtében a függőleges nyomásváltozás törvénye bonyolultabbá válik.

Az egyenletet, amely a nyomás és a magasság változásának ezt a törvényét fejezi ki nyugalmi légkörben, ún a statika alapegyenlete.

Azt mondja, hogy a magasság növekedésével a nyomás lefelé változik, és azonos magasságra emelkedve annál nagyobb a nyomáscsökkenés, minél nagyobb a gravitációs erő és a levegő sűrűsége.

Ebben az egyenletben fontos szerepet játszik a levegő sűrűségének változása. Ennek eredményeként azt mondhatjuk, hogy minél magasabbra mássz, annál kisebb lesz a nyomás, amikor azonos magasságba emelkedsz. A levegő sűrűsége a hőmérséklettől függ: meleg levegőben a nyomás kevésbé intenzíven csökken, mint a hideg levegőben, ezért meleg légtömegben azonos magasságban nagyobb a nyomás, mint hideg levegőben.

A hőmérséklet és a nyomás változó értékeivel a levegő tömegsűrűségét a következő képlettel számítjuk ki: ρ = 0,0473xV / T. Itt B a légköri nyomás, higany mm-ben, T a levegő hőmérséklete, Kelvinben mérve. .

Hogyan válasszunk, milyen jellemzők, paraméterek szerint?

Mi az ipari sűrített levegős szárító? Olvassa el a legérdekesebb és legrelevánsabb információkat.

Melyek az ózonterápia jelenlegi árai? Ebből a cikkből megtudhatja:
. Az ózonterápia áttekintése, javallatai és ellenjavallatai.

Hogyan mérhető a gőzsűrűség levegőben? ^

A sűrűséget a levegő páratartalma is meghatározza. A vízpórusok jelenléte a levegő sűrűségének csökkenéséhez vezet, ami a víz alacsony moláris tömegével (18 g/mol) magyarázható a száraz levegő moláris tömegével (29 g/mol) szemben. A nedves levegő ideális gázok keverékének tekinthető, amelyek mindegyikében a sűrűségek kombinációja lehetővé teszi a keverékükhöz szükséges sűrűségérték elérését.

Egy ilyen értelmezés lehetővé teszi a sűrűségértékek 0,2%-nál kisebb hibaszinttel történő meghatározását a -10 °C és 50 °C közötti hőmérséklet-tartományban. A levegő sűrűsége lehetővé teszi a nedvességtartalom értékének meghatározását, amelyet úgy számítanak ki, hogy elosztják a levegőben lévő vízgőz sűrűségét (grammban) a száraz levegő kilogrammban megadott sűrűségével.

A statika alapegyenlete nem teszi lehetővé az állandóan felmerülő gyakorlati problémák megoldását a változó légkör valós körülményei között. Ezért különféle, a tényleges valós viszonyoknak megfelelő, egyszerűsített feltevésekkel oldják meg, számos konkrét feltevéssel.

A statika alapegyenlete lehetővé teszi a függőleges nyomásgradiens értékének megszerzését, amely kifejezi a nyomás egységnyi magasságonkénti változását az emelkedés vagy ereszkedés során, azaz az egységnyi függőleges távolságra eső nyomásváltozást.

A függőleges gradiens helyett gyakran használják ennek reciprokát - a barikus lépést méter per millibarban (néha még mindig létezik a "nyomásgradiens" kifejezés elavult változata - a barometrikus gradiens).

Az alacsony levegősűrűség meghatározza a mozgással szembeni enyhe ellenállást. Sok szárazföldi állat az evolúció során kihasználta a levegő környezet ezen tulajdonságának ökológiai előnyeit, aminek köszönhetően repülési képességet szerzett. Az összes szárazföldi állatfaj 75%-a képes aktív repülésre. Ezek többnyire rovarok és madarak, de vannak emlősök és hüllők.

Videó a "Légsűrűség meghatározása" témában

A gáz egy gáz relatív molekula- vagy moláris tömegének összehasonlítása egy másik gázéval. Általában a legkönnyebb gázhoz - hidrogénhez - viszonyítva határozzák meg. A gázokat gyakran a levegővel is összehasonlítják.

Annak megmutatására, hogy melyik gázt választottuk az összehasonlításhoz, a teszt relatív sűrűségének szimbóluma elé egy indexet adunk, és magát a nevet zárójelbe írjuk. Például DH2(SO2). Ez azt jelenti, hogy a sűrűséget hidrogénből számítottuk ki. Ezt úgy kell értelmezni, mint "a kén-oxid sűrűsége hidrogénnel".

A gázsűrűség hidrogénből történő kiszámításához meg kell határozni a vizsgált gáz és hidrogén moláris tömegét a periódusos rendszer segítségével. Ha klórról és hidrogénről van szó, akkor a mutatók így néznek ki: M (Cl2) \u003d 71 g / mol és M (H2) \u003d 2 g / mol. Ha a hidrogén sűrűségét elosztjuk a klór sűrűségével (71:2), az eredmény 35,5. Vagyis a klór 35,5-szer nehezebb, mint a hidrogén.

A gáz relatív sűrűsége nem függ a külső körülményektől. Ezt a gázok állapotának egyetemes törvényei magyarázzák, amelyek abból fakadnak, hogy a hőmérséklet és a nyomás változása nem vezet térfogatuk változásához. Ezen mutatók bármilyen változása esetén a mérések pontosan ugyanúgy történnek.

A gáz sűrűségének empirikus meghatározásához szükség van egy lombikra, ahová elhelyezhető. A gázzal ellátott lombikot kétszer kell lemérni: először - miután kiszivattyúzta belőle az összes levegőt; a második - a vizsgált gázzal való feltöltéssel. Előzetesen meg kell mérni a lombik térfogatát is.

Először ki kell számítania a tömegkülönbséget, és el kell osztania a lombik térfogatának értékével. Az eredmény a gáz sűrűsége adott körülmények között. Az állapotegyenlet segítségével kiszámíthatja a kívánt mutatót normál vagy ideális körülmények között.

Egyes gázok sűrűségét az összefoglaló táblázatból tudhatja meg, amely kész információkkal rendelkezik. Ha a gáz szerepel a táblázatban, akkor ezt az információt további számítások és képletek használata nélkül lehet venni. Például a vízgőz sűrűsége megtalálható a víz tulajdonságainak táblázatából (Rivkin S.L. és mások referenciakönyve), annak elektronikus megfelelője, vagy olyan programok használatával, mint a WaterSteamPro és mások.

Különböző folyadékok esetén azonban a gőzzel való egyensúly az utóbbiak különböző sűrűségénél jön létre. Ennek oka az intermolekuláris kölcsönhatás erőinek különbsége. Minél magasabb, annál gyorsabban jön létre az egyensúly (például higany). Illékony folyadékokban (például éterben) az egyensúly csak jelentős gőzsűrűség esetén jöhet létre.

A különböző földgázok sűrűsége 0,72 és 2,00 kg/m3 között változik, relatív - 0,6 és 1,5 között. A legnagyobb sűrűség a H2S, CO2 és N2 nehéz szénhidrogén tartalmú gázokban van, a legkisebb a száraz metángázokban.

A tulajdonságokat összetétele, hőmérséklete, nyomása és sűrűsége határozza meg. Az utolsó mutatót a laboratórium határozza meg. Mindez a fentiektől függ. Sűrűsége különböző módszerekkel határozható meg. A legpontosabb a vékony falú üvegedényben lévő pontos mérlegen történő mérés.

Több, mint a földgázok azonos mutatója. A gyakorlatban ezt az arányt 0,6:1-nek veszik. A statikus elektromosság gyorsabban csökken, mint a gáz. 100 MPa nyomásig a földgáz sűrűsége meghaladhatja a 0,35 g/cm3-t.

Megállapítást nyert, hogy a növekedés a hidrátképződés hőmérsékletének emelkedésével járhat. A kis sűrűségű földgáz magasabb hőmérsékleten képez hidrátokat, mint a nagyobb sűrűségű gázok.

A sűrűségmérőket még csak most kezdik használni, és még mindig sok kérdés merül fel működésük és ellenőrzésük jellemzőivel kapcsolatban.