Параметры газовых смесей

Массовая доля — масса i-го компонента, отнесенная к общей массе системы:

. (3.3)

Молярная (мольная) доля – число молей i-го компонента, отнесенное к общему числу молей в системе:

. (3.4)

Моль – количество вещества в граммах, численно равное его молекулярной массе.

Число молей равно массе вещества , деленной на молекулярную массу :

. (3.5)

Тогда:

. (3.6)

Объемная доля – отношение объема i-го компонента в системе к общему объему системы:

. (3.7)

Тогда: . (3.8)

По закону Авогадро при одинаковых давлении и температуре 1 моль любого газа занимает одинаковый объем:

при Н.У. — 273 К и 0.101 МПа — 22.414 л,

при С.У. — 293 К и 0.101 МПа — 24.055 л,

отсюда для газовых смесей

(3.9)

объемный состав является и молярным составом.

Средняя молекулярная масса газовой смеси может быть вычислена по составу:

, (3.10)

где или в долях единицы и

, (3.11)

где или в процентах.

Тогда весовая доля компонента:

. (3.12)

Кроме того:

. (3.13)

Плотность газовой смеси, как аддитивное свойство, можно рассчитать по составу газа и плотности каждого компонента:

, (3.14)

где или в долях единицы; — плотность компонента.

Плотность компонентов газа можно взять из справочников или рассчитать через молярный объем — объем 1 моля газа:

при нормальных условиях (Н.У.):

(3.15)

при стандартных условиях (С.У.):

(3.16)

относительная плотность газа представляет собой отношение массы газа к массе такого же объема воздуха:

, (3.17)

где 1.293 и 1.205 плотность воздуха, кг/м³, при НУ и СУ, соответственно.

3.2.3. Критические и приведённые термодинамические параметры

Критическим состоянием называется такое состояние вещества, при котором плотность вещества и его насыщенного пара равны друг другу. Параметры, соответствующие этому состоянию, называются критическими параметрами.

Критической называется такая температура, выше которой газ под действием давления любого значения не может быть превращён в жидкость.

Критическое давление — это давление необходимое для сжижения газа при критической температуре.

Критическим объёмом называют объём, равный объёму одного моля газа при критических значениях давления и температуры.

Для природных газов значения и при известных параметрах компонент х_i, , определяются как среднекритические (псевдокритические).

, . (3.18)

Если известна относительная плотность газа ` , то средние значения критических давления и температуры природного газа можно определить по графикам. При содержании в природном газе N₂, СО₂ или Н₂S в значения и вводятся соответствующие поправки.

Когда содержание N₂, СО₂ или Н₂S превышает 15 % об., вместо графиков для определения и следует пользоваться формулой (3.18).

Часто в расчетах, например при определении вязкости и коэффициента сверхсжимаемости газа, пользуются так называемыми приведенными давлениями и температурами.

Приведенным давлением называется отношение давления газа к его критическому давлению : .

Приведенной температурой газа называется отношение абсолютной температуры газа к его критическому значению: .