Детальна інформація розрахунку фізичних властивостей природного газу

Природний газ – це нафтовий (попутний) газ, газ (метан) вугільних родовищ та газ сланцевих товщ, газ колекторів щільних порід, газ центрально-басейнового типу, як суміш вуглеводнів та не вуглеводневих компонентів, що перебуває у газоподібному стані за стандартних умов (тиск – 760 мм ртутного стовпа і температура – 20 °C) та є товарною продукцією та приймається до транспортування газотранспортною системою.

Як правило, природний газ містить метан (СН₄), етан (С₂Н₆), пропан (С₃Н₈), бутан (С₄Н₁₀), пентан (С₅Н₁₂) та інші члени ряду насичених вуглеводневих газів. Крім того, природний газ містить невелику частку азоту, вуглекислого газу і води. Газ, який використовується для газопостачання, містить як основний компонент метан (90 % і більше).

Вихідні дані для розрахунку

Об’ємні частки компонентів природного газу, %:

• метан (СН₄)
• етан (С₂Н₆)
• пропан (С₃Н₈)
• н-бутан (С₄Н₁₀)
• н-пентан (С₅Н₁₂)
• азот (N₂)
• вуглекислий газ (СО₂)

Алгоритм розрахунку

До основних фізичних властивостей відносяться: молярна маса, густина за нормальних та стандартних умов, відносна густина газу за повітрям, газова стала, псевдокритичні тиск та температура, нижча теплота згорання. Властивості основних компонентів природного газу наведені в таблиці.

1. Молярна маса природного газу обчислюється за формулою, кг/кмоль
   

де µi – молярна маса i-того компонента газу (див. таблицю), кг/кмоль;
ri – об’ємна частка i-того компонента газу;
n – кількість компонентів природного газу.

2. Густина природного газу за нормальних умов визначається за формулою, кг/м³
   

де 22,41 – об’єм, який займає один кіломоль ідеального газу за нормальних умов, м³/кмоль.

3. Відносна густина газу за повітрям визначається за формулою
   

де 1,293 - густина сухого повітря за нормальних умов, кг/м³.

4. Густина природного газу за стандартних фізичних умов обчислюється за формулою, кг/м³
   

де 1,205 - густина сухого повітря за стандартних умов, кг/м³.

5. Газова стала природного газу обчислюється за формулою, Дж/(кг·К)
   

де 287,1 - газова стала сухого повітря, Дж/(кг·К).

6. Псевдокритичний тиск природного газу визначається за формулою, МПа
   

де Ркрi - критичний тиск i-того компонента газу (див. таблицю), МПа.

7. Псевдокритична температура природного газу визначається за формулою, К
   

де Ткрi - критична температура i-того компонента газу (див. таблицю), К.

8. Нижча об’ємна теплота згорання визначається за формулою, кДж/м³
   

де Qнрi - нижча об’ємна теплота згорання i-того компонента природного газу (див. таблицю), кДж/м³.

9. Нижча масова теплота згорання газу визначається за формулою, кДж/кг
   

10. Коефіцієнт динамічної в'язкості газу рахується за формулою, Па·с
    

де ηi - коефіцієнт динамічної в'язкості і-того компонента за нормальних умов (див. таблицю), Па·с.

11. Визначаємо кінематичну в’язкість газу за нормальних умов, м²/c
    

Властивості компонентів природного газу