Prirodzene sa vyskytujúci plyn dnes slúži ako najdôležitejší zdroj energie. Všetky plynné horľavé zlúčeniny z útrob zeme sú bez zápachu a obsahujú veľa nečistôt, ktoré ovplyvňujú hustotu zemného plynu.
Takýmto plynom chýbajú fyzikálne ukazovatele známe pre človeka - chuť, farba, vôňa - podľa ktorých sme schopní určiť ich prítomnosť. A predsa sa vyznačujú charakteristickými ukazovateľmi, ako sú: hustota, teplota spaľovania, spalné teplo, zloženie, maximálna koncentrácia pre výbuch, tlak pri výbuchu.
Medzi mnohými významnými fyzikálnymi ukazovateľmi môžeme povedať o hustote zemného plynu. Ide o hodnotu, ktorá sa vypočíta ako pomer hmotnosti k jeho objemu a je daná vzorcom r = t/V Hustota zemného plynu sa za normálnych podmienok pohybuje od 0,73 do 0,85 kg/m3.
Vlastnosti plynu
Vyťažený z ložísk pozostáva z metánu v rozsahu 82 – 98 % z celkovej hmoty, často s prímesami iných uhľovodíkov. Obsahuje aj nehorľavé látky: kyslík, oxid uhličitý, dusík a Okamžite po prečerpaní z podložia sa plyn zbaví toxického sírovodíka, čím sa jeho obsah dostane na povolených 0,02 g/m3. Najvyššiu hustotu zemného plynu vytvára obsah nehorľavých zmesí N 2, CO 2, H 2 S alebo ťažkých uhľovodíkov. Najnižšie hodnoty sa získavajú zo suchého prostredia metánu. Je dobre známe, že zvýšenie indikátora fyzikálnej veličiny má za následok zvýšenie teploty tvorby hydrátu. Hoci nízka hmotnosť je tiež schopná produkovať hydráty. Keď je plyn v ložisku vysoký, skvapalňuje sa a takýto nános sa nazýva plynový kondenzát.
V porovnaní s inými druhmi palív (tuhé, kvapalné) je zemný plyn, ktorého hustota závisí výlučne od jeho zloženia, výhodný z niekoľkých hľadísk:
- nízke náklady - v dôsledku oveľa jednoduchšieho spôsobu ťažby a prepravy;
- Počas spaľovania nevzniká popol a pevné častice;
- relatívne vysoká výhrevnosť;
- nie je potrebná predbežná príprava modrého paliva na spaľovanie;
- práca personálu údržby je výrazne zjednodušená;
- výrazne sa zlepšujú sanitárne a hygienické podmienky pre pracovníkov;
- zjednodušujú sa podmienky na automatizáciu technických procesov.
V každodennom živote existujú prípady, keď tlak plynu na horných poschodiach domu môže byť väčší ako na spodných poschodiach. Vysvetľuje to skutočnosť, že ukazovateľ je oveľa vyšší v porovnaní s horľavým prostredím. Vo výške sa statický tlak výrazne znižuje a tlak plynu klesá menej.
Metódy merania hustoty
Hustota zemného plynu sa určuje v laboratóriu. Vzhľadom na technickú a ekonomickú uskutočniteľnosť sa dá vypočítať nasledujúcimi spôsobmi:
- ručne;
- pomocou tabuliek, grafov, diagramov;
- pomocou počítačov a automatizovaných zariadení.
Najpresnejšou metódou je umiestniť skúšobnú vzorku do tenkostennej sklenenej nádoby a potom ju odvážiť na presných váhach. Existujú aj špeciálne prístroje, ktoré merajú hustotu zemného plynu. Ide o hustomery najrozmanitejších typov - vibračné, pyknometrické, akustické, hydrometrické, radiačné a iné. Medzi nimi sú veľmi známe modely Solartron 7812 a Solartron 3098, ktoré sú schopné poskytovať nepretržité meranie v prietoku. Spravidla sa tieto modely používajú v komerčných systémoch merania plynu.
Jednou z najdôležitejších fyzikálnych vlastností plynných látok je ich hustota.
DEFINÍCIA
Hustota je skalárna fyzikálna veličina, ktorá je definovaná ako pomer hmotnosti telesa k objemu, ktorý zaberá.
Toto množstvo sa zvyčajne označuje gréckym písmenom r alebo latinskými písmenami D a d. Jednotka merania hustoty v systéme SI sa zvyčajne považuje za kg / m3 a v GHS - g / cm3. Hustota plynu je referenčná hodnota, zvyčajne sa meria pri tlaku vzduchu. u.
V súvislosti s plynmi sa často používa pojem „relatívna hustota“. Táto hodnota je pomer hmotnosti daného plynu k hmotnosti iného plynu odobratého v rovnakom objeme, pri rovnakej teplote a rovnakom tlaku, ktorý sa nazýva relatívna hustota prvého plynu k druhému.
Napríklad za normálnych podmienok je hmotnosť oxidu uhličitého v objeme 1 liter 1,98 g a hmotnosť vodíka v rovnakom objeme a za rovnakých podmienok je 0,09 g, z čoho bude hustota oxidu uhličitého vodíkom byť: 1,98 / 0,09 = 22.
Relatívna hustota plynu
Označme relatívnu hustotu plynu m 1 / m 2 písmenom D. Potom
Preto sa molárna hmotnosť plynu rovná jeho hustote vo vzťahu k inému plynu, vynásobenej molárnou hmotnosťou druhého plynu.
Hustoty rôznych plynov sa často určujú vo vzťahu k vodíku ako najľahšiemu zo všetkých plynov. Pretože molárna hmotnosť vodíka je 2,0158 g/mol, rovnica na výpočet molárnych hmotností má v tomto prípade tvar:
alebo ak zaokrúhlime molárnu hmotnosť vodíka na 2:
Napríklad pomocou tejto rovnice vypočítame molárnu hmotnosť oxidu uhličitého, ktorého hustota pre vodík, ako je uvedené vyššie, je 22, zistíme:
M(C02) = 2 x 22 = 44 g/mol.
Hustotu plynu v laboratórnych podmienkach možno nezávisle určiť takto: musíte si vziať sklenenú banku s uzatváracím kohútikom a odvážiť ju na analytických váhach. Počiatočná hmotnosť je hmotnosť banky, z ktorej bol odčerpaný všetok vzduch, konečná hmotnosť je hmotnosť banky naplnenej testovaným plynom na špecifický tlak. Rozdiel v hmotnosti by sa mal vydeliť objemom banky. Vypočítaná hodnota je hustota plynu za týchto podmienok.
p1/pNxV1/mxm/VN = Ti/Tn;
pretože m/V1 = r1 a m/VN = rN, zistíme, že
rN = r1xpN/p1xTi/TN.
V tabuľke nižšie sú uvedené hustoty niektorých plynov.
Tabuľka 1. Hustota plynov za normálnych podmienok.
Príklady riešenia problémov
PRÍKLAD 1
| Cvičenie | Relatívna hustota plynu pre vodík je 27. Hmotnostný podiel vodíkového prvku v ňom je 18,5 % a bórového prvku je 81,5 %. Určite vzorec plynu. |
| Riešenie | Hmotnostný podiel prvku X v molekule zloženia NX sa vypočíta podľa tohto vzorca: ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100 %. Označme počet atómov vodíka v molekule „x“ a počet atómov bóru „y“. Nájdite zodpovedajúce relatívne atómové hmotnosti prvkov vodíka a bóru (hodnoty relatívnych atómových hmotností prevzaté z periodickej tabuľky D.I. Mendelejeva sú zaokrúhlené na celé čísla). Ar(B) = 11; Ar(H) = 1. Percentuálny obsah prvkov rozdelíme na zodpovedajúce relatívne atómové hmotnosti. Nájdeme teda vzťah medzi počtom atómov v molekule zlúčeniny: x:y = co(H)/Ar(H): co(B)/Ar(B); x:y = 18,5/1: 81,5/11; x:y = 18,5 : 7,41 = 2,5 : 1 = 5 : 2. To znamená, že najjednoduchší vzorec pre zlúčeninu vodíka a bóru je H 5 B 2 . Molárnu hmotnosť plynu možno určiť pomocou jeho hustoty vodíka: M plyn = M(H2) x DH2 (plyn); M plyn = 2 x 27 = 54 g/mol. Aby sme našli skutočný vzorec zlúčeniny vodíka a bóru, nájdeme pomer výsledných molárnych hmotností: M plyn/M(H5B2) = 54/27 = 2. M(H5B2) = 5 x Ar(H) + 2 x Ar(B) = 5 x 1 + 2 x 11 = 5 + 22 = 27 g/mol. To znamená, že všetky indexy vo vzorci H 5 B 2 by sa mali vynásobiť 2. Vzorec látky teda bude vyzerať ako H 10 B 4. |
| Odpoveď | Vzorec plynu - H 10 B 4 |
PRÍKLAD 2
| Cvičenie | Vypočítajte relatívnu hustotu oxidu uhličitého CO 2 vo vzduchu. |
| Riešenie | Na výpočet relatívnej hustoty jedného plynu od druhého sa musí relatívna molekulová hmotnosť prvého plynu vydeliť relatívnou molekulovou hmotnosťou druhého plynu. Relatívna molekulová hmotnosť vzduchu sa považuje za 29 (berúc do úvahy obsah dusíka, kyslíka a iných plynov vo vzduchu). Treba poznamenať, že pojem „relatívna molekulová hmotnosť vzduchu“ sa používa podmienečne, pretože vzduch je zmesou plynov. D vzduch (C02) = Mr (C02) / Mr (vzduch); D vzduch (C02) = 44/29 = 1,52. Mr (C02) = Ar (C) + 2 x Ar (0) = 12 + 2 x 16 = 12 + 32 = 44. |
| Odpoveď | Relatívna hustota oxidu uhličitého vo vzduchu je 1,52. |
Hustota plynov– je hmotnosť látky na jednotku objemu – g/cm3. Pre praktické účely sa používa relatívna hustota plynu voči vzduchu, t.j. pomer hustoty plynu k hustote vzduchu. Inými slovami, toto je ukazovateľ toho, o koľko je plyn ľahší alebo ťažší ako vzduch:
kde ρ v štandardných podmienkach sa rovná 1,293 kg/m 3 ;
Relatívna hustota metánu je 0,554, etánu – 1,05, propánu – 1,55. Preto sa domáci plyn (propán) v prípade úniku hromadí v pivniciach domov a vytvára tam výbušnú zmes.
Výbuchy môžu vyvolať výrazné rázové vlny, ktoré zvyčajne zničia miesto, kde k nim dôjde. V prípade úniku plynu na voľnom priestranstve sa tiež môže stať, že sa plyn zmieša so vzduchom v pomere v rámci limitu horľavosti. Ak sa tak stane, iskra môže spôsobiť lokálny požiar. Toto sa nazýva deflagrácia. Na rozdiel od výbuchu je tlaková vlna malá a nemá takmer žiadne deštruktívne účinky, pokiaľ sa neskôr neobjaví veľký požiar, ak sa v blízkosti nájdu horľavé látky.
Deflagrácia sa zvyčajne vyskytuje vonku, na chodníkoch, uliciach atď. a môžu byť spôsobené prasklinami v potrubí rozvodnej siete. Vietor môže presunúť oblak plynu niekam ďalej alebo hlboko do susedného domu, kde môže každá iskra zapáliť oheň.
Spaľovacie teplo alebo výhrevnosť - množstvo tepla, ktoré sa uvoľní pri úplnom spaľovaní 1 m 3 plynu. V priemere je to 35160 kJ/m3 (kilojoulov na 1 m3).
Rozpustnosť plynu v rope závisí od tlaku, teploty a zloženia ropy a plynu. So zvyšujúcim sa tlakom sa zvyšuje aj rozpustnosť plynu. So zvyšujúcou sa teplotou klesá rozpustnosť plynu. Plyny s nízkou molekulovou hmotnosťou sa v olejoch rozpúšťajú ťažšie ako tučnejšie.
K deflagrácii však nedochádza vždy tam, kde dochádza k strate plynu v potrubí. Môže sa tiež stať, že nahromadený plyn sa rýchlo rozptýli do atmosféry a nevznieti sa. Počas priemyselnej revolúcie na konci osemnásteho storočia bolo uhlie hlavným primárnym zdrojom energie. Naďalej zohrávali hlavnú úlohu na energetickej scéne ďalších 150 rokov. Až v dvadsiatom storočí ropné produkty a zemný plyn postupne vytlačili uhlie z rôznych odvetví. Dnes sa oblasť zemného plynu neustále rozširuje, napriek hrozným predpovediam o jeho celosvetovom vyčerpaní.
So zvyšujúcou sa hustotou oleja, t.j. So zvyšujúcim sa obsahom vysokomolekulárnych zlúčenín v ňom klesá rozpustnosť plynu v ňom.
Ukazovateľom rozpustnosti plynu v oleji je plynový faktor - G, ktorý udáva množstvo plynu v 1 m 3 (alebo 1 tone) odplyneného oleja. Meria sa v m 3 /m 3 alebo m 3 /t.
Podľa tohto ukazovateľa sa vklady delia na:
Hlavným dôvodom pre zavedenie zemného plynu ako zdroja energie je jeho šetrnosť k životnému prostrediu. V čase, keď sa všeobecný trend globálneho priemyselného rozvoja sústreďuje na investície do ekologických výrobných technológií, sa zemný plyn stáva preferovaným zdrojom primárnej energie. Samozrejme, keď hovoríme o globálnom trhu s plynom, nemožno zabudnúť ani na ďalší trend, ktorý nie je len krátkodobým, ale aj dlhodobým aspektom, ktorým je neustále zvyšovanie jeho ceny.
Široké využitie zemného plynu je dôvodom rozvoja celého odvetvia, ktoré pokrýva nielen technológie na výrobu, skladovanie a prepravu zemného plynu, ale aj na meranie parametrov a množstva energetického zdroja. Výskum v Nemecku napríklad naznačuje, že ak by sa presnosť merania zemného plynu zlepšila len o 1 %, makroekonomické prínosy pre priemysel by boli rádovo v miliónoch eur.
1) olej - G
2) olej s plynovým uzáverom – G- 650 – 900 m 3 / m 3;
3) plynový kondenzát - G>900 m 3 /m 3.
Rozpustnosť vody v stlačenom plyne.
Voda sa rozpúšťa v stlačenom plyne pri vysokom tlaku. Tento tlak umožňuje premiestňovať vodu v hĺbkach nielen v kvapalnej, ale aj plynnej fáze, čo zabezpečuje jej väčšiu pohyblivosť a priepustnosť horninami. So zvyšujúcou sa mineralizáciou vody klesá jej rozpustnosť v plyne.
Cieľom tohto článku je poskytnúť vám systematický prehľad hlavných metód používaných na určenie výhrevnosti a hustoty zemného plynu. Dôvodom je skutočnosť, že v posledných rokoch sa zemný plyn čoraz viac využíva v priemyselných aj domácich aplikáciách.
Požiadavky na výhrevnosť paliva. Je známe, že zemný plyn spaľuje spôsobom šetrným k životnému prostrediu za vzniku oxidu uhličitého a vody. Podľa definície pojem výhrevnosť zahŕňa všetku energiu, ktorá sa vypúšťa počas spaľovacieho procesu. Typicky sa na výpočet prirodzenej výhrevnosti používajú automatické kalorimetre a procesné plynové chromatografy. Tento typ meradla podlieha schváleniu typu Štátnym úradom pre metrológiu a technický dozor.
Rozpustnosť kvapalných uhľovodíkov v stlačených plynoch.
Kvapalné uhľovodíky sa dobre rozpúšťajú v stlačených plynoch a vytvárajú zmesi plynu a kondenzátu. To vytvára možnosť presunu (migrácie) kvapalných uhľovodíkov v plynnej fáze, čím sa zabezpečí jednoduchší a rýchlejší proces ich pohybu cez horninový masív.
So zvyšujúcim sa tlakom a teplotou sa zvyšuje rozpustnosť kvapalných uhľovodíkov v plyne.
V zásade platí, že najväčšia dovolená chyba pri stanovení výhrevnosti zemného plynu je 8 %. Na zabezpečenie správnosti meraní je potrebné zabezpečiť špeciálne definované podmienky pre proces merania. Existujú aj požiadavky na inštaláciu a pravidelné skúšanie kalibračných plynomerov. Na porovnanie získaných výsledkov sa stanoví normálny objem zemného plynu.
Následne sa všetky parametre zemného plynu pri výpočte ich objemu robia na základe takzvaného normálneho objemu, t.j. objem plynu pri určitých hodnotách teploty a tlaku. Bez ohľadu na ich konštrukčné rozdiely, všetky kalorimetre fungujú na rovnakom fyzikálnom princípe. Schematický diagram konštrukcie kalorimetra je znázornený na obr. Vo všeobecnosti sa v spaľovacej komore kalorimetra spaľuje presne definované množstvo zemného plynu. Teplo uvoľnené pri spaľovaní zemného plynu sa odovzdáva cez výmenník tepla určitému množstvu chladiacej kvapaliny, najčastejšie vzduchu alebo plynu.
Stlačiteľnosť zásobných plynov- Toto je veľmi dôležitá vlastnosť zemných plynov. Objem plynu v podmienkach zásobníka je o 2 rády (t.j. približne 100-krát) menší ako jeho objem za štandardných podmienok na zemskom povrchu. K tomu dochádza, pretože plyn má vysoký stupeň stlačiteľnosti pri vysokých tlakoch a teplotách.
Stupeň stlačiteľnosti je znázornený objemovým koeficientom zásobníkového plynu, ktorý predstavuje pomer objemu plynu v zásobníkových podmienkach k objemu rovnakého množstva plynu za atmosférických podmienok.
Výhrevnosť paliva je určená zmenou teploty chladiacej kvapaliny. Alebo presnejšie povedané, existuje priamy vzťah medzi teplotou chladiacej kvapaliny a výhrevnosťou paliva. Aj keď sa princíp kalorimetrie od ich vzniku nezmenil, funkčnosť moderných prístrojov na meranie výhrevnosti paliva prešla výrazným vývojom. Moderná kalorimetria je presnejšia so zvýšeným spracovaním, ukladaním a analýzou nameraných hodnôt a ešte väčšími komunikačnými schopnosťami.
Tento typ merača sa používa na stanovenie výhrevnosti zmesí plynov na základe výhrevnosti jednotlivých zložiek zmesi. Samozrejme, predpokladom pre štúdium výhrevnosti zmesí plynov pomocou plynového chromatografu sú predbežné informácie o ich zložení. Plynový chromatograf je medzi metrológmi dobre známy nástroj na analýzu plynov. V laboratórnom výskume sa používa už desaťročia. Hlavnou nevýhodou plynových chromatografov je ich ručná obsluha, ktorá limituje rozsah ich použitia v závislosti od výhrevnosti zemného plynu.
Tvorba kondenzácie úzko súvisí s javom stlačiteľnosti plynu a rozpustnosti kvapalných uhľovodíkov v nich. V podmienkach zásobníka sa so zvyšujúcim sa tlakom kvapalné zložky premieňajú na plynné skupenstvo a vytvárajú „ropu rozpustenú v plyne“ alebo plynový kondenzát. Keď tlak klesne, proces ide opačným smerom, t.j. Čiastočná kondenzácia plynu (alebo pár) nastáva do kvapalného stavu. Preto pri produkcii plynu sa na povrch odvádza aj kondenzát.
S rozvojom technologickej chromatografie v priebehu rokov sa presné meranie výhrevnosti zemného plynu na tomto princípe stalo realitou. Je známe, že hlavným konštrukčným prvkom plynového chromatografu je separačná kolóna naplnená zrnitým materiálom. Jednotlivé zložky plynných zmesí sa pohybujú v rôznych časových úsekoch od základne po hornú časť separačnej kolóny. Meraním času, za ktorý jednotlivé látky obsiahnuté v plynnej zmesi dosiahnu senzor inštalovaný na výstupe zo separačnej kolóny, sa meria množstvo látok podieľajúcich sa na zložení plynnej zmesi.
Faktor kondenzácie– KF je množstvo surového kondenzátu v cm3 na 1m3 separovaného plynu.
Rozlišuje sa mokrý a stabilný kondenzát. Surový kondenzát je kvapalná fáza, v ktorej sú rozpustené plynné zložky.
Stabilný kondenzát sa získava zo surového kondenzátu jeho odplynením. Pozostáva len z kvapalných uhľovodíkov - pentánu a vyšších.
Na základe vypočítaného kalorického obsahu jednotlivých zložiek sa vypočíta výhrevnosť plynnej zmesi. Metódy určovania hustoty zemného plynu. Existuje mnoho spôsobov, ako určiť hustotu zemného plynu. Medzi najpoužívanejšie princípy určovania hustoty zemného plynu patrí pôsobenie zdvíhacej sily. Tieto meracie prístroje analyzujú zdvíhaciu silu pôsobiacu na teleso presne definovaného objemu a hustoty v plynnom prostredí. Je známe, že veľkosť zdvihu závisí od hustoty plynu.
Plynové kondenzáty sú za štandardných podmienok bezfarebné kvapaliny s hustotou 0,625 - 0,825 g/cm 3 s počiatočným bodom varu od 24 0 C do 92 0 C. Väčšina frakcií má bod varu do 250 0 C.
- etán (C2H6),
- propán (C3H8),
- bután (C4H10).
ako aj iné neuhľovodíkové látky:
Indukčná cievka sa bežne používa na určenie zdvihu v priemyselných aplikáciách. Množstvo elektrického prúdu potrebného na kompenzáciu hnacej sily pôsobiacej na teleso v plynnom prostredí je úmerné hustote plynu. Meracie prístroje založené na opísanom princípe nie sú vhodné na určovanie hustoty prúdenia plynu. Táto metóda poskytuje vysokú presnosť pri určovaní hustoty stacionárneho množstva zemného plynu. Používa sa hlavne na meranie normálnej hustoty.
Ďalší princíp na určenie hustoty zemného plynu je založený na budení vibračného procesu. Táto metóda je široko používaná na určenie hustoty prúdenia plynu. V meracej komore prístrojov je inštalovaný špeciálny prvok, ktorého činnosť je založená na tomto princípe. Vibruje na určitej, predtým známej frekvencii. Keď plyn prechádza meracou komorou, frekvencia, pri ktorej prvok bliká, je narušená. Zistilo sa, že existuje nelineárny vzťah medzi hustotou prúdu plynu a frekvenčným posunom vibračného prvku.
Čistý zemný plyn je bez farby a bez zápachu. Aby bolo možné odhaliť únik čuchom, do plynu sa pridáva malé množstvo látok, ktoré majú silný nepríjemný zápach (hnilá kapusta, zhnité seno) (tzv. odoranty). Najčastejšie sa ako odorant používa etylmerkaptán (16 g na 1000 metrov kubických zemného plynu).
Existuje technika na veľmi presné určenie hustoty toku plynu zodpovedajúcej každému frekvenčnému posunu. Na výpočet normálnej hustoty plynu sa používajú dva snímače vibrácií. Prvý snímač je inštalovaný v kontrolnej meracej komore naplnenej presne definovaným množstvom zemného plynu. Druhá meracia komora, v ktorej je umiestnený ďalší snímač vibrácií, je naplnená vzorkovým plynom. Nevyhnutnou podmienkou správnosti nameraných výsledkov je, aby teplota plynu v oboch komorách bola rovnaká.
Hustota zemného plynu v druhej komore sa odhaduje na základe rozdielu frekvencií, pri ktorých tieto dva snímače vibrujú. Dôvodom rozšíreného používania takéhoto zariadenia na meranie hustoty zemného plynu je vysoká presnosť, s ktorou možno merať a ďalej spracovávať frekvenciu kmitov snímača vibrácií.
Na uľahčenie prepravy a skladovania zemného plynu sa skvapalňuje chladením pri zvýšenom tlaku.
Fyzikálne vlastnosti
Približné fyzikálne vlastnosti (v závislosti od zloženia; za normálnych podmienok, pokiaľ nie je uvedené inak):
Tretí princíp, založený na použití odstredivého procesu, sa používa aj na stanovenie hustoty zemného plynu. Konštrukcia tohto typu meracieho zariadenia obsahuje osovo symetrickú meraciu komoru, v ktorej je inštalovaný rotor s konštantnou rýchlosťou otáčania. Plyn, ktorý sa má analyzovať, sa privádza do mixéra v komore. V dôsledku odstredivej sily vytvorenej na molekuly plynu pri otáčaní mixéra sa zvyšuje tlak v komore. Existuje lineárny vzťah medzi hustotou plynu a zvýšením tlaku v dávkovacej komore.
- Hustota:
- od 0,68 do 0,85 kg/m³ vzhľadom na vzduch (suchý plyn);
- 400 kg/m³ (kvapalina).
- Teplota samovznietenia: 650 °C;
- Výbušné koncentrácie zmesí plynu a vzduchu od 5 % do 15 %
- Špecifické spalné teplo: 28-46 MJ / m³ (6,7-11,0 Mcal / m³);
- Oktánové číslo pri použití v spaľovacích motoroch: 120-130.
- 1,8-krát ľahší ako vzduch, takže ak dôjde k úniku, nezhromažďuje sa v nížinách, ale stúpa nahor
Zemný plyn, ťažený z hlbín zeme, nemá žiadnu chuť, farbu ani vôňu. Na odovzdanie zápachu, aby sa v prípade úniku rozpoznal vo vzduchu, sa používa odorizácia - vnášanie silne zapáchajúcej látky do plynu. Ako odorant sa používa etylmerkaptán v množstve 16 g na 1 000 m3 zemného plynu. To umožňuje detekovať zemný plyn v koncentrácii 1% vo vzduchu, čo je 1/5 spodného limitu výbušnosti™.
Opísaná metóda je vhodná na meranie hustoty prúdenia plynu, ale nelíši sa od vyššie opísaných princípov vysokej presnosti. V českých krajinách v Prahe sa po celý rok objavilo nové vozidlo, auto s benzínovým motorom. Plyn v doprave sa začal v Českej republike využívať do roka. Najmä používanie skvapalneného plynu na pohon áut, autobusov a traktorov. V tých rokoch premávali plynové autobusy aj v Krnove, Olomouci a Mladej Boleslavi.
V tom čase v Prahe bola na čerpacej stanici Michli inštalovaná kompresorová stanica na plnenie fliaš stlačeným plynom. Za normálnych atmosférických podmienok sa propán-bután vyskytuje v plynnej forme. Pomerne ľahko sa ochladením alebo stlačením môže premeniť na kvapalné skupenstvo. Jednoduchý prechod medzi dvoma stavmi je veľmi užitočný pre praktické využitie. Propán-bután je v súčasnosti najpoužívanejším plynom v doprave, ktorý sa už desaťročia používa ako palivo pre vozidlá.
Najdôležitejšou tepelnotechnickou charakteristikou zemného plynu je spalné teplo - množstvo tepla uvoľneného pri spaľovaní 1 m3 suchého plynu a v závislosti od stavu agregácie v produktoch spaľovania: voda uvoľnená z paliva a vytvorená počas spaľovania. spaľovanie vodíka a uhľovodíkov - v pare alebo kvapaline . Ak všetka vodná para v produktoch horenia kondenzuje a tvorí kvapalnú fázu, potom sa spaľovacie teplo nazýva najvyššie Q v s. Ak nedôjde ku kondenzácii vodnej pary, potom sa spaľovacie teplo nazýva najnižšie Q n c = 35,8.
Produkty spaľovania zvyčajne opúšťajú kotolne pri teplote, pri ktorej nedochádza ku kondenzácii vodnej pary, preto sa v tepelnotechnických výpočtoch používa hodnota Q n c, ktorá je pre zemný plyn blízka spaľovaciemu teplu metánu a predstavuje 35,8 MJ/m 3 (8 550 kcal/ m 3).
Hustota zemného plynu (metánu) za normálnych podmienok (0°C a 0,1 MPa, t.j. 760 mm Hg) рг = 0,73 kg/m3. Hustota vzduchu za rovnakých podmienok je p = 1,293 kg/m3. Zemný plyn je teda približne 1,8-krát ľahší ako vzduch. Preto, keď plyn uniká, bude stúpať a hromadiť sa v blízkosti stropu, stropov a hornej časti ohniska.
Teplota samovznietenia zemného plynu = 645... 700 °C. To znamená, že akákoľvek zmes plynu a vzduchu sa po zahriatí na túto teplotu sama zapáli bez zdroja vznietenia a zhorí.
Koncentračné limity vznietenia (výbuchu) zemného plynu (metánu) sú v rozmedzí 5... 15 %. Mimo týchto hraníc nie je zmes plynu a vzduchu schopná šíriť plameň. Pri výbuchu tlak v uzavretom objeme stúpne na 0,8... 1 MPa.
Medzi výhody zemného plynu v porovnaní s inými druhmi palív (predovšetkým tuhých) patrí vysoká výhrevnosť; relatívne nízke náklady; nedostatok skladových priestorov na skladovanie; relatívne vysoká šetrnosť k životnému prostrediu, charakterizovaná absenciou pevných inklúzií v produktoch spaľovania a menším množstvom škodlivých plynných emisií; jednoduchosť automatizácie spaľovacieho procesu; možnosť zvýšenia faktora účinnosti kotlovej jednotky; uľahčenie práce obslužnému personálu.
ρ = m (plyn) / V (plyn)
D podľa Y (X) = M (X) / M (Y)
Preto:
D letecky = M (plyn X)/29
Dynamická a kinematická viskozita plynu.
Viskozita plynov (fenomén vnútorného trenia) je prejavom trecích síl medzi vrstvami plynu, ktoré sa navzájom pohybujú paralelne a rôznymi rýchlosťami.
Interakcia dvoch vrstiev plynu sa považuje za proces, počas ktorého sa hybnosť prenáša z jednej vrstvy do druhej.
Trecia sila na jednotku plochy medzi dvoma vrstvami plynu, ktorá sa rovná impulzu prenášanému za sekundu z vrstvy na vrstvu cez jednotku plochy, je určená Newtonov zákon:
- gradient rýchlosti v smere kolmom na smer pohybu vrstiev plynu.
Znamienko mínus znamená, že hybnosť sa prenáša v smere klesajúcej rýchlosti.
- dynamická viskozita.
, Kde
- hustota plynu,
- aritmetická priemerná rýchlosť molekúl,
- priemerná voľná dráha molekúl.
- kinematický viskozitný koeficient.
Kritické parametre plynu: Tcr, Pcr.
Kritická teplota je teplota, nad ktorou sa plyn pri akomkoľvek tlaku nemôže premeniť na kvapalné skupenstvo. Tlak potrebný na skvapalnenie plynu pri kritickej teplote sa nazýva kritický. Dané parametre plynu. Uvedené parametre sú bezrozmerné veličiny, ktoré ukazujú, koľkokrát sú skutočné parametre stavu plynu (tlak, teplota, hustota, špecifický objem) väčšie alebo menšie ako kritické:
Ťažba vrtu a podzemné skladovanie plynu.
Hustota plynu: absolútna a relatívna.
Hustota plynu je jednou z jeho najdôležitejších vlastností. Keď hovoríme o hustote plynu, zvyčajne máme na mysli jeho hustotu za normálnych podmienok (t. j. pri teplote a tlaku). Okrem toho sa často používa relatívna hustota plynu, čo znamená pomer hustoty daného plynu k hustote vzduchu za rovnakých podmienok. Je ľahké vidieť, že relatívna hustota plynu nezávisí od podmienok, v ktorých sa nachádza, pretože podľa zákonov plynného stavu sa objemy všetkých plynov menia rovnako so zmenami tlaku a teploty.
Absolútna hustota plynu je hmotnosť 1 litra plynu za normálnych podmienok. Zvyčajne sa pre plyny meria v g/l.
ρ = m (plyn) / V (plyn)
Ak vezmeme 1 mól plynu, potom:
a molárnu hmotnosť plynu možno zistiť vynásobením hustoty molárnym objemom.
Relatívna hustota D je hodnota, ktorá ukazuje, koľkokrát je plyn X ťažší ako plyn Y. Vypočítava sa ako pomer molárnych hmotností plynov X a Y:
D podľa Y (X) = M (X) / M (Y)
Často sa na výpočty používajú relatívne hustoty plynu vodíka a vzduchu.
Relatívna hustota plynu X vzhľadom na vodík:
D pomocou H2 = M (plyn X) / M (H2) = M (plyn X) / 2
Vzduch je zmes plynov, preto sa preň dá vypočítať iba priemerná molárna hmotnosť.
Jeho hodnota sa považuje za 29 g/mol (na základe približného priemerného zloženia).
Preto:
D letecky = M (plyn X)/29
