Определение физико-химических показателей качества газа

После вычисления расчета состава газовой смеси производят определение физико-химических показателей качества природного газа и вычисляют значения высшей теплоты сгорания, низшей теплоты сгорания, плотности, относительной плотности и числа Воббе газовой смеси по известному компонентному составу газа при стандартных условиях измерений в соответствии с ГОСТ 31369-2008 (ИСО 6976:1995) «Газ природный. Вычисление теплоты сгорания, плотности, относительной плотности и числа Воббе на основе компонентного состава».

Свойства газа являются аддитивными; при расчете «суммарного значения» свойства моля идеального природного газа значения термодинамических свойств индивидуальных компонентов берут с весами в соответствии со значениями их молярной доли. Значения теплоты сгорания, рассчитанные на основе значений объемной доли компонентов, затем пересчитывают в значения для реального газа, используя поправочный коэффициент, учитывающий неидеальность газовой смеси (коэффициент сжимаемости смеси).

Вычисляют значения относительной молярной массы, высшей идеальной молярной теплоты сгорания газа конкретного состава по данным основных физических свойств для стандартных условий «15/15°С» (стандартные условия ИСО).

 

Таблица 1

Компонент (j -й)	Молярная масса Mi, кг·кмоль^-1	Значение высшей теплоты сгорания (15°С), кДж·моль^-1	…	Молярная доля xi	Молярная доля×молярная масса на моль кг·кмоль^-1	Молярная доля×значение теплоты сгорания , кДж·моль^-1	…
метан
…
…
Общие		1,0

 

Все вычисления следует выполнять, используя все доступные на калькуляторе или компьютере цифры, проводя округление только на последнем этапе, чтобы правильно представить результат с соответствующим числом значащих цифр.

Вычисление молярной теплоты сгорания

Высшая теплота сгорания (superior calorific value): Количество теплоты, которое может выделиться при полном сгорании в воздухе определенного количества газа таким образом, что давление p₁, при котором происходит реакция, остается постоянным, а все продукты сгорания принимают ту же температуру t ₁, что и температура реагентов. При этом все продукты находятся в газообразном состоянии, за исключением воды, которая конденсируется в жидкость при t ₁.

Низшая теплота сгорания (inferior calorific value): Количество теплоты, которое может выделиться при полном сгорании в воздухе определенного количества газа таким образом, что давление p ₁, при котором протекает реакция, остается постоянным, все продукты сгорания принимают ту же температуру t₁, что и температура реагентов. При этом все продукты находятся в газообразном состоянии.

Значение молярной теплоты сгорания идеального газа, определяемое исходя из значений молярной доли компонентов смеси известного состава, при температуре t₁ вычисляют по формуле (5):

 

,

(5)

 

где – значение идеальной теплоты сгорания смеси (высшей или низшей);

– молярная доля j-го компонента;

– значение идеальной теплоты сгорания j-го компонента (высшей или низшей).

Числовые значения для t₁=25 °С приведены в ГОСТ 31369-2008 (таблица 3 раздела 10).

 

Вычисление массовой теплоты сгорания

Значение массовой теплоты сгорания идеального газа, определяемое исходя из значений массовой доли компонентов смеси известного состава, при температуре вычисляют по формуле (6):

 

,

(6)

 

где – значение идеальной (высшей или низшей) теплоты сгорания смеси, рассчитанное исходя из значений массовой доли компонентов газа;

M – молярная масса смеси, которую вычисляют по формуле (7):

 

,

(7)

 

где – молярная доля j -го компонента;

– молярная масса j -го компонента.

Вычисление объемной теплоты сгорания

Значение теплоты сгорания идеального газа, рассчитанное на основе значений объемной доли компонентов, для температуры сгорания t ₁ смеси известного состава, измеренных при температуре t ₂ и давлении p ₁, вычисляют по формуле (8):

 

,

(8)

 

где – значение идеальной (высшей или низшей) объемной теплоты сгорания смеси;

R – универсальная газовая постоянная;

T ₂ – абсолютная температура, К.