Отклонение реальных газов от законов состояния идеальных газов. Уравнение состояния. Коэффициент сверхсжимаемости

Для определения многих физических свойств природных газов используется уравнение состояния.

Уравнением состояния называется аналитическая зависимость между параметрами, описывающими изменение про­стого или сложного вещества. В качестве таких параметров ис­пользуются давление, объем и температура.

Менделеев и Клапейрон предложили следующее уравнение со­стояния идеальных газов:

PV=GRT,

Где P — абсолютное давление, Па; V — объем, м³; G — масса ве­щества, кг;

Т — абсолютная температура, К; R — удельная га­зовая постоянная, Дж/(кг*К).

Идеальным называется газ, собственный объем молекул которого пренебрежимо мал по сравнению с объемом, занимаемым газом, и между молекулами которого отсутствует взаимодействие.

С термодинамической точки зрения идеальным называется газ, для которого коэффициент сверхсжимаемости реального газа

Z=PV/GRT=1

Коэффициент сверхсжимаемости (Z) – это коэффициент, характеризующий степень отклонения реальных газов от закона идеальных газов.

Впервые 1879 году Ван-дер-Ваальс предложил уравнение для реальных газов.

Методы определения коэффициента сверхсжимаемости.

1. Графический метод определения Z по двум параметрам Рпр и Тпр.(Брауна-Катца)

Критическая температура чистого вещества Ткр — это максимальная температура, при которой жидкая и паровая фазы еще могут сосуществовать в равновесии. При более высокой температуре существование жидкой фазы невоз­можно.

Давление паров вещества при критической температуре назы­вается критическим давлением.

Приведенными параметрами индивидуальных компонентов называются безразмерные величины, показывающие, во сколько раз действительные параметры состояния газа (давление, абсолютная температура, объем, плотность, коэффициент от­клонения) больше или меньше критических:

Рпр=Р/Ркр; Тпр=Т/Ткр;

2. Графический метод определения Z по трем параметрам.

Реальные природные газы являются физическими смесями мно­жества углеводородных и неуглеводородных компонентов, простых и сложных газов. Молекулы простых газов имеют сферическую форму (метан, гелий, аргон, криптон, ксенон и др.), молекулы сложных газов и жидкостей — несферическую. Для учета других, нецентричных сил вводится ацентрический фактор (W)/ Он — третий после приведенного давле­ния и приведенной температуры параметр, оценивающий меру от­клонения коэффициента сжимаемости природных газов от его зна­чения

Z=Z(Pпр,Тпр,Wпр)

Или Zсм = Z0(Рпр,Тпр)+ Z1(Рпр,Тпр)Wсм

где Z0(Рпр,Тпр) — коэффициент сжимаемости простого газа, опре­деляемый Рпр и Тпр; Z1(Рпр,Тпр) — поправка к обобщенному коэффициенту сжимаемости сложных газов и жидкостей, являю­щаяся функцией только приведенного давления и температуры;

Здесь Yi-молярная доля i-г компонента, Wi — ацентрический фактор i-го компонента всмеси.

3.Определение Z по уравнению состояния.

Для определения коэффициента сверхсжимаемости Z компо­нента природного газа можно использовать уравнения состояния Редлиха—Квонга или Пенга-Робинсона, преоб­разуя к кубическому уравнению, решая которое находят z.

Поиск по сайту: