Gasdichte unter normalen Bedingungen. Dichte von Erdgas unter normalen Bedingungen
Ministerium für Bildung und Wissenschaft der Russischen Föderation
Bundeshaushalt Bildungseinrichtung höhere Berufsausbildung
"Russisch Staatliche UniversitätÖl und Gas benannt nach. I.M.Gubkina"
EIN. Timashev, T.A. Berkunova, E.A. Mamedow
BESTIMMUNG DER GASDICHTE
Richtlinien zur Durchführung von Laborarbeiten in den Disziplinen „Operationstechnik“ Gasbrunnen" und „Erschließung und Betrieb von Gas- und Gaskondensatfeldern“ für Studierende der Fachrichtungen:
RG, RN, RB, MB, MO, GR, GI, GP, GF
Herausgegeben von Professor A.I. Ermolaeva
Moskau 2012
Bestimmung der Gasdichte.
Richtlinien zur Durchführung von Laborarbeiten / A.N. Timaschew,
T.A. Berkunova, E.A. Mamedov - M.: Russische Staatliche Universität für Öl und Gas, benannt nach I.M. Gubkina, 2012.
Es werden Methoden zur Laborbestimmung der Gasdichte beschrieben. Grundlage ist die aktuelle GOST 17310 - 2002.
Die Richtlinien richten sich an Studierende von Öl- und Gasuniversitäten in den folgenden Fachgebieten: RG, RN, RB, MB, MO, GR, GI, GP, GF.
Die Veröffentlichung wurde in der Abteilung für Entwicklung und Betrieb von Gas und Gas erstellt.
Zokondensatablagerungen.
Veröffentlicht durch Beschluss der Bildungs- und Methodenkommission der Fakultät für Entwicklung
Böden von Öl- und Gasfeldern.
Einführung………………………………………………………………………………. | ||
Grundlegende Definitionen………………………………………………………………. | ||
Dichte Erdgas bei atmosphärischem Druck………….. | ||
Relative Dichte des Gases………………………………………. | ||
Dichte von Erdgas bei Drücken und Temperaturen………. | ||
Labormethoden zur Bestimmung der Dichte von Erdgas.... | ||
Pyknometrische Methode……………………………………………………………… | ||
Berechnungsformeln…………………………………………………………….. | ||
Das Verfahren zur Bestimmung der Dichte……………………………………………………… | ||
Berechnung der Gasdichte…………………………………………………………………… | ||
Bestimmung der Gasdichte nach der Ausflussmethode………………….. | ||
Ableitung von Beziehungen zur Bestimmung der Dichte des untersuchten Hektars | ||
hinter……………………………………………………………………….. | ||
2.2.2. Arbeitsablauf…………………………………………………………. | ||
2.2.3. Verarbeitung der Messergebnisse………………………………….. | ||
Kontrollfragen……………………………………………….. | ||
Literatur……………………………………………………………. | ||
Anhang A……………………………………………………… | ||
Anhang B………………………………………………………. | ||
Anhang B……………………………………………………………………………… | ||
Einführung
Es werden physikalische Eigenschaften von Erdgasen und Kohlenwasserstoffkondensaten genutzt
werden sowohl in der Entwurfsphase der Entwicklung als auch bei der Standortentwicklung eingesetzt
Dichten von Erdgasen und bei der Analyse und Steuerung der Feldentwicklung,
Betrieb des Systems zum Sammeln und Aufbereiten von Produkten aus Gas- und Gaskondensatbrunnen. Einer der wichtigsten physikalische Eigenschaften Gegenstand der Untersuchung ist die Dichte von Gasvorkommen.
Da die Gaszusammensetzung von Erdgasfeldern komplex ist,
bestehend aus Kohlenwasserstoffen (Alkanen, Cycloalkanen und Arenen) und Nichtkohlenwasserstoffen
Komponenten (Stickstoff, Helium und andere Seltenerdgase sowie saure Komponenten).
Stoffen H2 S und CO2) besteht Bedarf an einer Laborbestimmung der Dichte
sti-Gase.
In dieser Methodenanleitung werden Berechnungsmethoden zur Ermittlung erläutert
Bestimmung der Gasdichte unter Verwendung einer bekannten Zusammensetzung sowie zwei Labormethoden zur Bestimmung der Gasdichte: pyknometrische und die Methode der Strömung durch eine Kapillare
1. Grundlegende Definitionen
1.1. Dichte von Erdgas bei Atmosphärendruck
Die Gasdichte ist gleich der Masse M, die in einer Volumeneinheit des Stoffes enthalten ist
va. Es gibt Gasdichten bei Normaltemperaturen P 0,1013 mPa, T 273 K und
Standard mit P 0,1013 MPa, T 293K | unter Bedingungen, sowie unter jedem Druck |
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Temperatur Р und Temperatur Т Р, Т. | bekanntes Molekulargewicht | ||||||||||
Dichte bei normale Bedingungen gleich | |||||||||||
kg/m3, | |||||||||||
unter Standardbedingungen | |||||||||||
kg/m3, | |||||||||||
Wobei M die Molekülmasse des Gases ist, kg/kmol; 22,41 und 24,04, m3/kmol – molares Gasvolumen bei Normaltemperatur (0,1013 MPa, 273 K) und Standardtemperatur
(0,1013 MPa, 293 K) Bedingungen.
Für Erdgase, die aus Kohlenwasserstoff- und N(sauer und inert) bestehen, beträgt die scheinbare Molekularmasse M k
durch die Formel bestimmt
ich und ich | |||||
Ì ê | êã/ êì î ëü, | ||||
wobei M i das Molekulargewicht der i-ten Komponente in kg/kmol ist; n i der Molprozentsatz der i-ten Komponente in der Mischung ist;
k – Anzahl der Komponenten im Gemisch (Erdgas).
Die Dichte von Erdgas beträgt cm
kg/m3 | bei 0,1 MPa und 293 K | |||||||
Mk | kg/m3 | bei 0,1 MPa und 293 K | ||||||
i ist die Dichte der i-ten Komponente bei 0,1 MPa und 293 K.
Daten zu einzelnen Komponenten sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Dichteumrechnung unter verschiedenen Temperatur- und Druckbedingungen
0,1013 MPa (101,325 kPa) in Anhang B.
1.2. Relative Gasdichte
In der Praxis technischer Berechnungen wird der Begriff des Relativen verwendet
näre Dichte gleich dem Verhältnis der Gasdichte zur Luftdichte bei identische Werte Druck und Temperatur. Als Referenz werden normalerweise normale oder Standardbedingungen verwendet, wobei die Luftdichte beträgt
vertretbar beträgt 0 1,293 kg/m 3 und 20 1,205 kg/m 3. Dann der Verwandte
Die Erdgasdichte ist gleich
1.3. Dichte von Erdgas bei Drücken und Temperaturen
Gasdichte für Bedingungen in der produktiven Formation, im Bohrloch, im Gas
Drähte und Geräte bei geeigneten Drücken und Temperaturen bestimmen
wird nach folgender Formel berechnet
R, Tsm | P 293z 0 | kg/m3, | |
z T 0,1013 | |||
wobei P und T der Druck und die Temperatur an dem Ort sind, an dem die Gasdichte berechnet wird; 293 K und 0,1013 MPa sind Standardbedingungen bei einer Lage in cm;
z ,z 0 – Superkompressibilitätskoeffizienten des Gases jeweils bei Р und Т und Stan-
Dart-Bedingungen (Wert z 0 = 1).
Am meisten auf einfache Weise Die Bestimmung des Superkompressibilitätskoeffizienten z ist eine grafische Methode. Die Abhängigkeit von z von den gegebenen Parametern ist vorab
in Abb. dargestellt. 1.
Für ein einkomponentiges Gas (reines Gas) werden die angegebenen Parameter ermittelt
nach Formeln aufgeteilt
und T | |||||||||||
wo R s | und T c sind kritische Gasparameter. | ||||||||||
Für Mehrkomponentengase (Erdgase) vorab berechnen |
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xia pseudokritische Drücke und Temperaturen gemäß den Abhängigkeiten | |||||||||||
R nsk | niPC i | ||||||||||
T nskn iT ci /100, | |||||||||||
wo P c | und T c sind die kritischen Parameter der i-ten Gaskomponente. | ||||||||||
Da die Zusammensetzung von Erdgas auf Butan C4 H10 festgelegt ist | oder Hexan C6 H14 |
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inklusive, und alle anderen Komponenten werden zu einem Rest zusammengefasst (Pseudokom-
Komponente) C5+ oder C7+, in diesem Fall werden die kritischen Parameter durch die Form bestimmt
MS | |||||||||||
krs5 | |||||||||||
T crs5 | 353,5 22,35 Mio | ||||||||||
Bei 100 M ab 5.240 und 700d ab 5.950,
M s 5 – Molekulargewicht von C5+ (C7+) kg/kmol;
d c 5 – Dichte der Pseudokomponente C5+ (C7+), kg/m3.
Abhängigkeit zwischen M und | und Gleichstrom | gefunden durch Craigs Formel | |||
1030 M s | Kg/m3 | ||||
M c 44,29 |
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Tabelle 1
Indikatoren für Erdgaskomponenten
Indikatoren | Komponenten | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
CH4 | C2 H6 | C3 H8 | iС4 Н10 | nС4 Н10 | iC5 H12 | nС5 Н12 | H2 S | CO2 | ||||||||||||||||||||||||||||
Molekulare Masse, | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
M kg/kmol |
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Dichte, kg/m3 0,1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Dichte, kg/m3 0,1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Relative Dichte | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kritisches Volumen | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
dm3/kmol |
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Kritischer Druck, | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kritische Temperatur | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kritische Kompressibilität | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Brücke, zcr |
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Azentrischer Faktor | Abbildung 1 – Abhängigkeit des Superkompressibilitätskoeffizienten z von den gegebenen Parametern Ppr und Tpr 2. Labormethoden zur Bestimmung der Dichte von Erdgas 2.1. Pyknometrische Methode Die pyknometrische Methode wird durch die Norm GOST 17310-2002 gemäß festgelegt nach dem die Dichte (relative Dichte) von Gasen und Gasgemischen bestimmt wird. Der Kern der Methode besteht darin, ein Glaspyknometer mit einem Volumen von 100–200 cm3 in Reihe mit getrockneter Luft und getrocknetem Abfall zu wiegen. das folgende Gas bei gleicher Temperatur und gleichem Druck. Die Dichte trockener Luft ist ein Referenzwert. Wenn man das Innenvolumen des Pyknometers kennt, ist es möglich, die Dichte von Erdgas unbekannter Zusammensetzung zu bestimmen (Testgas). Dazu wird zunächst das Innenvolumen des Pyknometers („Wasserzahl“) bestimmt, indem das Pyknometer abwechselnd mit getrockneter Luft und destilliertem Wasser gewogen wird, deren Dichten bekannt sind. Dann wiegen Ein mit dem Prüfgas gefülltes Pyknometer wird genäht. Der Massenunterschied zwischen dem Pyknometer mit Prüfgas und dem Pyknometer mit Luft, dividiert durch das Volumen des Pyknometers („Wasserzahl“), wird zum Dichtewert der trockenen Luft addiert, was letztendlich auf die Dichte des untersuchten Gases hinausläuft. Die Ausgabe der Berechnungsformeln ist unten dargestellt. 2.1.1. Berechnungsformeln Die Dichte von Erdgas wird mit der pyknometrischen Methode anhand folgender Beziehungen bestimmt:
g – Gasdichte unter Messbedingungen, g/dm3 kg; Luftdichte unter Messbedingungen, g/dm3 kg; m 3 Mg – Gasmasse in einem Pyknometer, g; Mvs – Luftmasse im Pyknometer, g; | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Dichte von Gasen
Gase zeichnen sich im Gegensatz zu Flüssigkeiten durch eine geringe Dichte aus. Normale Dichte eines Gases ist die Masse eines Liters davon bei 0 °C und einem Druck von 1 kgf/cm2. Die Masse eines Moleküls eines Gases ist proportional zu seiner Dichte.
Die Gasdichte c variiert proportional zum Druck und wird durch das Verhältnis der Gasmasse m zum Volumen V, das es einnimmt, gemessen:
Aus praktischen Gründen ist es praktisch, verschiedene Gase anhand ihrer Dichte im Verhältnis zu Luft unter den gleichen Druck- und Temperaturbedingungen zu charakterisieren. Da die Moleküle verschiedener Gase unterschiedliche Massen haben, ist ihre Dichte bei gleichem Druck proportional zu ihrer Molmasse.
Dichte von Gasen und das Verhältnis ihrer Dichte zur Luftdichte:
Grundlegende Gasgesetze
Ein charakteristisches Merkmal von Gasen ist, dass sie kein eigenes Volumen und keine eigene Form haben, sondern Gestalt annehmen und das Volumen des Behälters, in dem sie platziert sind, einnehmen. Gase füllen das Volumen des Gefäßes gleichmäßig aus und versuchen, sich auszudehnen und so viel Volumen wie möglich einzunehmen. Alle Gase sind stark komprimierbar. Moleküle realer Gase haben Volumen und wirken gegenseitige Anziehungskräfte, obwohl diese Größen sehr unbedeutend sind. Bei Berechnungen für reale Gase verwenden sie normalerweise Gasgesetze Für ideale Gase. Ideale Gase sind gewöhnliche Gase, deren Moleküle kein Volumen haben und aufgrund des Fehlens anziehender Kräfte nicht miteinander interagieren und bei Kollisionen zwischen ihnen außer den Kräften des elastischen Stoßes keine anderen Kräfte wirken. Diese Gase folgen strikt den Gesetzen von Boyle – Mariotte, Gay-Lussac usw.
Je höher die Temperatur und je niedriger der Druck, desto eher entspricht das Verhalten realer Gase dem idealer Gase. Bei niedrigen Drücken können alle Gase als ideal angesehen werden. Bei Drücken von etwa 100 kg/cm2 betragen die Abweichungen realer Gase von den Gesetzen idealer Gase nicht mehr als 5 %. Da die Abweichungen realer Gase von den für ideale Gase abgeleiteten Gesetzen in der Regel vernachlässigbar sind, können die Gesetze für ideale Gase zur Lösung vieler praktischer Probleme frei verwendet werden.
Boyles Gesetz – Mariotte
Messungen des Gasvolumens unter dem Einfluss von Außendruck zeigten, dass zwischen Volumen V und Druck P liegt einfache Verbindung, ausgedrückt durch das Boyle-Mariotte-Gesetz: Der Druck einer gegebenen Masse (oder Menge) Gas bei einer konstanten Temperatur ist umgekehrt proportional zum Volumen des Gases:
P1: P2 = V1: V2,
wobei P1 der Gasdruck im Volumen V1 ist; P2 – Gasdruck im Volumen V2.
Es folgt dem:
P1 * V1 = P2* V2 oder P * V= const (bei t = const).
Dieses Postulat wird wie folgt formuliert: Das Produkt aus dem Druck einer gegebenen Gasmasse und ihrem Volumen ist konstant, wenn sich die Temperatur nicht ändert (d. h. während eines isothermen Prozesses).
Nehmen wir zum Beispiel 8 Liter Gas unter dem Druck P = 0,5 kgf/cm2 und ändern den Druck bei konstanter Temperatur, dann erhalten wir folgende Daten: Bei 1 kgf/cm2 nimmt das Gas ein Volumen von 4 ein Liter, bei 2 kgf/cm2 - 2 Liter, bei 4 kgf/cm2 - 1l; bei 8 kgf/cm2 - 0,5 l.
Somit führt bei konstanter Temperatur jede Druckerhöhung zu einer Verringerung des Gasvolumens und eine Verringerung des Gasvolumens zu einer Druckerhöhung.
Der Zusammenhang zwischen Gasvolumen und Druck bei konstanter Temperatur wird häufig für verschiedene Berechnungen in der Tauchpraxis verwendet.
Die Gesetze von Gay-Lussac und Charles
Das Gesetz von Gay-Lussac drückt die Abhängigkeit des Volumens und des Drucks eines Gases von der Temperatur aus: Bei konstantem Druck ist das Volumen einer bestimmten Gasmasse direkt proportional zu ihrer absoluten Temperatur:
wobei T1 und T2 die Temperatur in Kelvin (K) sind, die der Temperatur in °C + 273,15 entspricht; diese. 0°C? 273 K; 100 °C - -373 K und 0 °C = -273,15 °C.
Folglich führt jede Temperaturerhöhung zu einer Volumenvergrößerung, oder mit anderen Worten, die Änderung des Volumens einer gegebenen Gasmasse V ist direkt proportional zur Änderung der Temperatur t des Gases bei konstantem Druck (d. h. während). ein isobarer Prozess). Diese Position wird durch die Formel ausgedrückt:
wobei V1 das Gasvolumen bei einer bestimmten Temperatur ist; V0 ist das anfängliche Gasvolumen bei 0 °C; b - Volumenausdehnungskoeffizient des Gases.
Beim Erhitzen verschiedener Gase bei selbe Nummer Grad ist die relative Volumenzunahme für alle Gase gleich. Koeffizient b ist ein konstanter Volumenzuwachs für alle Gase, gleich 1/273 oder 0,00367 oC-1. Dieser Koeffizient volumetrische Ausdehnung Gase zeigt an, um welchen Bruchteil des bei 0 °C eingenommenen Volumens das Volumen des Gases zunimmt, wenn es bei konstantem Druck um 1 °C erhitzt wird.
Die Beziehung zwischen Druck und Temperatur unterliegt dem gleichen Muster, nämlich: Die Druckänderung einer gegebenen Gasmasse ist direkt proportional zur Temperatur bei konstantem Volumen (d. h. bei einem isochoren Prozess: aus dem Griechischen „isos“) - gleich und „horema“ – Kapazität), was durch die Formel ausgedrückt wird:
Pt = P0 (1 + bt),
wobei Рt der Gasdruck bei einer bestimmten Temperatur ist; Р0 – anfänglicher Gasdruck bei 0° C; b - Volumenausdehnungskoeffizient des Gases.
Diese Abhängigkeit wurde von J. Charles 25 Jahre vor der Veröffentlichung von J. L. Gay-Lussac festgestellt und wird oft als Charles‘ Gesetz bezeichnet. Auch die Abhängigkeit des Volumens von der Temperatur bei konstantem Druck wurde erstmals von Charles festgestellt.
Wenn die Temperatur eines Gases sinkt, nimmt auch sein Druck ab, und bei einer Temperatur von -273,15 °C ist der Druck jedes Gases Null. Diese Temperatur wird als absolute Nulltemperatur bezeichnet. Gleichzeitig das Chaos thermische Bewegung Moleküle und die Menge an thermischer Energie wird gleich Null. Die gegebenen Abhängigkeiten, die die Gesetze von Charles und Gay-Lussac zum Ausdruck bringen, ermöglichen die Lösung wichtiger praktischer Probleme bei der Vorbereitung und Planung von Unterwassertauchgängen, wie beispielsweise die Bestimmung des Luftdrucks in Zylindern bei Temperaturänderungen, der entsprechenden Änderung der Luftreserven und der in einer bestimmten Tiefe verbrachten Zeit usw. . P.
Ideale Gaszustandsgleichung
Verknüpft man den Zusammenhang zwischen Volumen, Druck und Temperatur und drückt ihn in einer Gleichung aus, so erhält man die Zustandsgleichung eines idealen Gases, die das Boyle-Mariotte- und das Gay-Lussac-Gesetz vereint. Diese Gleichung wurde zuerst von B.P. Clayperon abgeleitet, indem er die von seinen Vorgängern vorgeschlagenen Gleichungen umwandelte. Clayperons Gleichung besagt, dass das Produkt aus dem Druck eines Gases einer bestimmten Masse und seinem Volumen geteilt durch die absolute Temperatur ein konstanter Wert ist, der nicht vom Zustand abhängt, in dem sich das Gas befindet. Eine Möglichkeit, diese Gleichung zu schreiben, ist:
In diesem Fall hängt die Gaskonstante r von der Art des Gases ab. Beträgt die Gasmasse ein Mol (Gramm-Molekül), dann ist die Gaskonstante R universell und hängt nicht von der Art des Gases ab. Für eine Gasmasse von 1 Mol hat die Gleichung folgende Form:
Der genaue Wert von R beträgt 8,314510 J mol -1 K-1
Wenn wir nicht 1 Mol, sondern eine beliebige Gasmenge mit der Masse m nehmen, kann der Zustand eines idealen Gases durch die für Berechnungen geeignete Mendeleev-Claiperon-Gleichung in der Form ausgedrückt werden, in der sie erstmals von D. I. Mendeleev niedergeschrieben wurde im Jahr 1874:
wobei m die Gasmasse ist, g; M ist die Molmasse.
Die ideale Gaszustandsgleichung kann für Berechnungen in der Tauchpraxis verwendet werden.
Beispiel. Bestimmen Sie das Volumen, das 2,3 kg Wasserstoff bei einer Temperatur von + 10 °C und einem Druck von 125 kgf/cm2 einnehmen
wobei 2300 die Gasmasse ist, g; 0,082 - Gaskonstante; 283 - Temperatur T (273+10); 2 ist die Molmasse von Wasserstoff M. Aus der Gleichung folgt, dass der Druck, den das Gas auf die Gefäßwände ausübt, gleich ist:
Dieser Druck verschwindet entweder bei m > 0 (wenn das Gas fast verschwindet) oder bei V>? (wenn sich das Gas unbegrenzt ausdehnt) oder bei T > 0 (wenn sich die Gasmoleküle nicht bewegen).
Van-der-Waals-Gleichung
Sogar M. V. Lomonosov wies darauf hin, dass das Boyle-Mariotte-Gesetz bei sehr hohen Drücken nicht gelten kann, wenn die Abstände zwischen Molekülen mit ihrer eigenen Größe vergleichbar sind. Anschließend wurde vollständig bestätigt, dass Abweichungen vom Verhalten idealer Gase bei sehr hohen Drücken und sehr erheblich sein werden niedrige Temperaturen. In diesem Fall liefert die ideale Gasgleichung falsche Ergebnisse, ohne die Wechselwirkungskräfte zwischen Gasmolekülen und dem von ihnen eingenommenen Volumen zu berücksichtigen. Daher schlug Jan Diederik van der Waals 1873 vor, zwei Korrekturen an dieser Gleichung vorzunehmen: für den Druck und für das Volumen.
Avogadros Gesetz
Avogadro stellte eine Hypothese auf, nach der unter gleichen Temperatur- und Druckbedingungen alle idealen Gase, unabhängig von ihrer chemischen Natur, die gleiche Anzahl von Molekülen pro Volumeneinheit enthalten. Daraus folgt, dass die Masse gleicher Gasvolumina proportional zu ihrer Molekülmasse ist.
Basierend auf dem Avogadro-Gesetz können Sie bei Kenntnis der Volumina der untersuchten Gase deren Masse und umgekehrt anhand der Masse des Gases dessen Volumen bestimmen.
Gesetze der Gasdynamik
Daltons Gesetz. Der Druck eines Gasgemisches ist gleich der Summe der Partialdrücke (Partialdrücke) der einzelnen Gase, aus denen das Gemisch besteht, d. h. den Drücken, die jedes Gas einzeln erzeugen würde, wenn es im Volumen von derselben Temperatur aufgenommen würde die Mischung.
Der Partialdruck des Gases Pr ist proportional zum Prozentsatz C des gegebenen Gases und zum absoluten Druck Abs Gasgemisch und wird durch die Formel bestimmt:
Pr = Pa6с С/100,
wobei Pr der Partialdruck des Gases in der Mischung ist, kg/cm2; C ist der volumetrische Gasgehalt in der Mischung, %.
Dieses Gesetz lässt sich veranschaulichen, indem man ein Gasgemisch in einem geschlossenen Volumen mit einem Satz unterschiedlich schwerer Gewichte vergleicht, die auf einer Waage platziert sind. Offensichtlich übt jedes Gewicht einen Druck auf die Waage aus, unabhängig davon, ob sich andere Gewichte darauf befinden.
ρ = m (Gas) / V (Gas)
D durch Y (X) = M (X) / M (Y)
Deshalb:
D auf dem Luftweg = M (Gas X) / 29
Dynamische und kinematische Viskosität von Gas.
Die Viskosität von Gasen (das Phänomen der inneren Reibung) ist das Auftreten von Reibungskräften zwischen Gasschichten, die sich relativ zueinander parallel und mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen.
Die Wechselwirkung zweier Gasschichten wird als ein Prozess betrachtet, bei dem Impulse von einer Schicht auf eine andere übertragen werden.
Die Reibungskraft pro Flächeneinheit zwischen zwei Gasschichten, gleich dem Impuls, der pro Sekunde von Schicht zu Schicht durch eine Flächeneinheit übertragen wird, wird bestimmt durch Newtons Gesetz:
- Geschwindigkeitsgradient in der Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung der Gasschichten.
Das Minuszeichen zeigt an, dass der Impuls in Richtung abnehmender Geschwindigkeit übertragen wird.
- dynamische Viskosität.
, Wo
- Gasdichte,
- arithmetische Durchschnittsgeschwindigkeit von Molekülen,
- die durchschnittliche freie Weglänge von Molekülen.
- kinematischer Viskositätskoeffizient.
Kritische Gasparameter: Tcr, Pcr.
Die kritische Temperatur ist die Temperatur, oberhalb derer das Gas bei jedem Druck nicht in einen flüssigen Zustand übergehen kann. Der Druck, der zum Verflüssigen des Gases erforderlich ist kritische Temperatur, heißt kritisch. Gegebene Gasparameter. Die angegebenen Parameter sind dimensionslose Größen, die zeigen, wie oft die tatsächlichen Parameter des Gaszustands (Druck, Temperatur, Dichte, spezifisches Volumen) größer oder kleiner als die kritischen sind:
Nun Produktion und unterirdische Lagerung Gas
Gasdichte: absolut und relativ.
Die Gasdichte ist eines ihrer wichtigsten Merkmale. Wenn wir von der Dichte eines Gases sprechen, meinen wir normalerweise seine Dichte unter normalen Bedingungen (d. h. bei Temperatur und Druck). Darüber hinaus wird häufig die relative Dichte eines Gases verwendet, also das Verhältnis der Dichte eines bestimmten Gases zur Dichte von Luft unter gleichen Bedingungen. Es ist leicht zu erkennen, dass die relative Dichte eines Gases nicht von den Bedingungen abhängt, unter denen es sich befindet, da sich nach den Gesetzen des Gaszustands die Volumina aller Gase bei Druck- und Temperaturänderungen gleichermaßen ändern.
Die absolute Dichte eines Gases ist die Masse von 1 Liter Gas unter Normalbedingungen. Normalerweise wird sie bei Gasen in g/l gemessen.
ρ = m (Gas) / V (Gas)
Wenn wir 1 Mol Gas nehmen, dann:
und die Molmasse eines Gases kann durch Multiplikation der Dichte mit dem Molvolumen ermittelt werden.
Die relative Dichte D ist ein Wert, der angibt, wie oft Gas X schwerer ist als Gas Y. Sie wird als Verhältnis der Molmassen der Gase X und Y berechnet:
D durch Y (X) = M (X) / M (Y)
Für Berechnungen werden häufig die relativen Gasdichten von Wasserstoff und Luft verwendet.
Relative Dichte von Gas X in Bezug auf Wasserstoff:
D durch H2 = M (Gas X) / M (H2) = M (Gas X) / 2
Da Luft ein Gasgemisch ist, kann für sie nur die durchschnittliche Molmasse berechnet werden.
Sein Wert wird mit 29 g/mol angenommen (basierend auf der ungefähren durchschnittlichen Zusammensetzung).
Deshalb:
D auf dem Luftweg = M (Gas X) / 29
