Удельная теплоемкость природного газа – Таблицы удельной теплоемкости веществ: газов, жидкостей, металлов, продуктов

Таблицы удельной теплоемкости веществ: газов, жидкостей, металлов, продуктов

АБС пластик 1300…2300
Аглопоритобетон и бетон на топливных (котельных) шлаках 840
Алмаз 502
Аргиллит 700…1000
Асбест волокнистый 1050
Асбестоцемент 1500
Асботекстолит 1670
Асбошифер 837
Асфальт 920…2100
Асфальтобетон 1680
Аэрогель (Aspen aerogels) 700
Базальт 850…920
Барит 461
Береза 1250
Бетон 710…1130
Битумоперлит 1130
Битумы нефтяные строительные и кровельные 1680
Бумага 1090…1500
Вата минеральная 920
Вата стеклянная 800
Вата хлопчатобумажная 1675
Вата шлаковая 750
Вермикулит 840
Вермикулитобетон 840
Винипласт 1000
Войлок шерстяной 1700
Воск 2930
Газо- и пенобетон, газо- и пеносиликат, газо- и пенозолобетон 840
Гетинакс 1400
Гипс формованный сухой 1050
Гипсокартон 950
Глина 750
Глина огнеупорная 800
Глинозем 700…840
Гнейс (облицовка) 880
Гравий (наполнитель) 850
Гравий керамзитовый 840
Гравий шунгизитовый 840
Гранит (облицовка) 880…920
Графит 708
Грунт влажный (почва) 2010
Грунт лунный 740
Грунт песчаный 900
Грунт сухой 850
Гудрон 1675
Диабаз 800…900
Динас 737
Доломит 600…1500
Дуб
2300
Железобетон 840
Железобетон набивной 840
Зола древесная 750
Известняк (облицовка) 850…920
Изделия из вспученного перлита на битумном связующем 1680
Ил песчаный 1000…2100
Камень строительный 920
Капрон 2300
Карболит черный 1900
Картон гофрированный 1150
Картон облицовочный 2300
Картон плотный 1200
Картон строительный многослойный 2390
Каучук натуральный 1400
Кварц кристаллический 836
Кварцит 700…1300
Керамзит 750
Керамзитобетон и керамзитопенобетон 840
Кирпич динасовый 905
Кирпич карборундовый 700
Кирпич красный плотный 840…880
Кирпич магнезитовый 1055
Кирпич облицовочный 880
Кирпич огнеупорный полукислый 885
Кирпич силикатный 750…840
Кирпич строительный 800
Кирпич трепельный 710
Кирпич шамотный 930
Кладка «Поротон» 900
Кладка бутовая из камней средней плотности 880
Кладка газосиликатная 880
Кладка из глиняного обыкновенного кирпича 880
Кладка из керамического пустотного кирпича 880
Кладка из силикатного кирпича 880
Кладка из трепельного кирпича 880
Кладка из шлакового кирпича 880
Кокс порошкообразный 1210
Корунд 711
Краска масляная (эмаль) 650…2000
Кремний 714
Лава вулканическая 840
Латунь 400
Лед из тяжелой воды 2220
Лед при температуре 0°С 2150
Лед при температуре -100°С 1170
Лед при температуре -20°С 1950
Лед при температуре -60°С 1700
Линолеум 1470
Листы асбестоцементные плоские 840
Листы гипсовые обшивочные (сухая штукатурка) 840
Лузга подсолнечная 1500
Магнетит 586
Малахит 740
Маты и полосы из стекловолокна прошивные 840
Маты минераловатные прошивные и на синтетическом связующем 840
Мел 800…880
Миканит 250
Мипора 1420
Мрамор (облицовка) 880
Настил палубный 1100
Нафталин 1300
Нейлон 1600
Неопрен 1700
Пакля 2300
Парафин 2890
Паркет дубовый 1100
Паркет штучный 880
Паркет щитовой 880
Пемзобетон 840
Пенобетон 840
Пенопласт ПХВ-1 и ПВ-1 1260
Пенополистирол 1340
Пенополистирол «Пеноплекс» 1600
Пенополиуретан 1470
Пеностекло или газостекло 840
Пергамин 1680
Перекрытие армокерамическое с бетонным заполнением без штукатурки 850
Перекрытие из железобетонных элементов со штукатуркой 860
Перекрытие монолитное плоское железобетонное 840
Перлитобетон 840
Перлитопласт-бетон 1050
Перлитофосфогелевые изделия 1050
Песок для строительных работ 840
Песок речной мелкий 700…840
Песок речной мелкий (влажный) 2090
Песок сахарный 1260
Песок сухой 800
Пихта 2700
Пластмасса полиэфирная 1000…2300
Плита пробковая 1850
Плиты алебастровые 750
Плиты древесно-волокнистые и древесно-стружечные (ДСП, ДВП) 2300
Плиты из гипса 840
Плиты из резольноформальдегидного пенопласта 1680
Плиты из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем 840
Плиты камышитовые 2300
Плиты льнокостричные изоляционные 2300
Плиты минераловатные повышенной жесткости 840
Плиты минераловатные полужесткие на крахмальном связующем 840
Плиты торфяные теплоизоляционные 2300
Плиты фибролитовые и арболит на портландцементе 2300
Покрытие ковровое 1100
Пол гипсовый бесшовный 800
Поливинилхлорид (ПВХ) 920…1200
Поликарбонат (дифлон) 1100…1120
Полиметилметакрилат 1200…1650
Полипропилен 1930
Полистирол УПП1, ППС 900
Полистиролбетон 1060
Полихлорвинил
1130…1200
Полихлортрифторэтилен 920
Полиэтилен высокой плотности 1900…2300
Полиэтилен низкой плотности 1700
Портландцемент 1130
Пробка 2050
Пробка гранулированная 1800
Раствор гипсовый затирочный 900
Раствор гипсоперлитовый 840
Раствор гипсоперлитовый поризованный 840
Раствор известково-песчаный 840
Раствор известковый 920
Раствор сложный (песок, известь, цемент) 840
Раствор цементно-перлитовый 840
Раствор цементно-песчаный 840
Раствор цементно-шлаковый 840
Резина мягкая 1380
Резина пористая 2050
Резина твердая обыкновенная 1350…1400
Рубероид 1500…1680
Сера 715
Сланец 700…1600
Слюда 880
Смола эпоксидная 800…1100
Снег лежалый при 0°С 2100
Снег свежевыпавший 2090
Сосна и ель 2300
Сосна смолистая 15% влажности 2700
Стекло зеркальное (зеркало) 780
Стекло кварцевое 890
Стекло лабораторное 840
Стекло обыкновенное, оконное 670
Стекло флинт 490
Стекловата 800
Стекловолокно 840
Стеклопластик 800
Стружка деревянная прессованая 1080
Текстолит 1470…1510
Толь 1680
Торф 1880
Торфоплиты 2100
Туф (облицовка) 750…880
Туфобетон 840
Уголь древесный 960
Уголь каменный 1310
Фанера клееная 2300…2500
Фарфор 750…1090
Фибролит (серый) 1670
Циркон 670
Шамот 825
Шифер 750
Шлак гранулированный 750
Шлак котельный 700…750
Шлакобетон 800
Шлакопемзобетон (термозитобетон) 840
Шлакопемзопено- и шлакопемзогазобетон 840
Штукатурка гипсовая 840
Штукатурка из полистирольного раствора 1200
Штукатурка известковая 950
Штукатурка известковая с каменной пылью 920
Штукатурка перлитовая 1130
Штукатурка фасадная с полимерными добавками 880
Шунгизитобетон 840
Щебень и песок из перлита вспученного 840
Щебень из доменного шлака, шлаковой пемзы и аглопорита 840
Эбонит 1430
Эковата 2300
Этрол 1500…1800

thermalinfo.ru

Удельная теплота сгорания топлива и горючих материалов

В таблицах представлена массовая удельная теплота сгорания топлива (жидкого, твердого и газообразного) и некоторых других горючих материалов. Рассмотрено такое топливо, как: уголь, дрова, кокс, торф, керосин, нефть, спирт, бензин, природный газ и т. д.

При экзотермической реакции окисления топлива его химическая энергия переходит в тепловую с выделением определенного количества теплоты. Образующуюся тепловую энергию принято называть теплотой сгорания топлива. Она зависит от его химического состава, влажности и является основным показателем топлива. Теплота сгорания топлива, отнесенная на 1 кг массы или 1 м3 объема образует массовую или объемную удельную теплоты сгорания.

Удельной теплотой сгорания топлива называется количество теплоты, выделяемое при полном сгорании единицы массы или объема твердого, жидкого или газообразного топлива. В Международной системе единиц эта величина измеряется в Дж/кг или Дж/м3.

Удельную теплоту сгорания топлива можно определить экспериментально или вычислить аналитически.

Экспериментальные методы определения теплотворной способности основаны на практическом измерении количества теплоты, выделившейся при горении топлива, например в калориметре с термостатом и бомбой для сжигания. Для топлива с известным химическим составом удельную теплоту сгорания можно определить по формуле Менделеева.

Различают высшую и низшую удельные теплоты сгорания. Высшая теплота сгорания равна максимальному количеству теплоты, выделяемому при полном сгорании топлива, с учетом тепла затраченного на испарение влаги, содержащейся в топливе. Низшая теплота сгорания меньше значения высшей на величину теплоты конденсации водяного пара, который образуется из влаги топлива и водорода органической массы, превращающегося при горении в воду.

Для определения показателей качества топлива, а также в теплотехнических расчетах обычно используют низшую удельную теплоту сгорания, которая является важнейшей тепловой и эксплуатационной характеристикой топлива и приведена в таблицах ниже.

Удельная теплота сгорания твердого топлива (угля, дров, торфа, кокса)

В таблице представлены значения удельной теплоты сгорания сухого твердого топлива в размерности МДж/кг. Топливо в таблице расположено по названию в алфавитном порядке.

Наибольшей теплотворной способностью из рассмотренных твердых видов топлива обладает коксующийся уголь — его удельная теплота сгорания равна 36,3 МДж/кг (или в единицах СИ 36,3·106 Дж/кг). Кроме того высокая теплота сгорания свойственна каменному углю, антрациту, древесному углю и углю бурому.

К топливам с низкой энергоэффективностью можно отнести древесину, дрова, порох, фрезторф, горючие сланцы. Например, удельная теплота сгорания дров составляет 8,4…12,5, а пороха — всего 3,8 МДж/кг.

Удельная теплота сгорания твердого топлива (угля, дров, торфа, кокса)
Топливо Удельная теплота сгорания, МДж/кг
Антрацит 26,8…34,8
Древесные гранулы (пиллеты) 18,5
Дрова сухие 8,4…11
Дрова березовые сухие 12,5
Кокс газовый 26,9
Кокс доменный 30,4
Полукокс 27,3
Порох 3,8
Сланец 4,6…9
Сланцы горючие 5,9…15
Твердое ракетное топливо 4,2…10,5
Торф 16,3
Торф волокнистый 21,8
Торф фрезерный 8,1…10,5
Торфяная крошка 10,8
Уголь бурый 13…25
Уголь бурый (брикеты) 20,2
Уголь бурый (пыль) 25
Уголь донецкий 19,7…24
Уголь древесный 31,5…34,4
Уголь каменный 27
Уголь коксующийся 36,3
Уголь кузнецкий 22,8…25,1
Уголь челябинский 12,8
Уголь экибастузский 16,7
Фрезторф 8,1
Шлак 27,5

Удельная теплота сгорания жидкого топлива (спирта, бензина, керосина, нефти)

Приведена таблица удельной теплоты сгорания жидкого топлива и некоторых других органических жидкостей. Следует отметить, что высоким тепловыделением при сгорании отличаются такие топлива, как: бензин, авиационный керосин, дизельное топливо и нефть.

Удельная теплота сгорания спирта и ацетона существенно ниже традиционных моторных топлив. Кроме того, относительно низким значением теплоты сгорания обладает жидкое ракетное топливо и этиленгликоль — при полном сгорании 1 кг этих углеводородов выделится количество теплоты, равное 9,2 и 13,3 МДж, соответственно.

Удельная теплота сгорания жидкого топлива (спирта, бензина, керосина, нефти)
Топливо Удельная теплота сгорания, МДж/кг
Ацетон 31,4
Бензин А-72 (ГОСТ 2084-67) 44,2
Бензин авиационный Б-70 (ГОСТ 1012-72) 44,1
Бензин АИ-93 (ГОСТ 2084-67) 43,6
Бензол 40,6
Дизельное топливо зимнее (ГОСТ 305-73) 43,6
Дизельное топливо летнее (ГОСТ 305-73) 43,4
Жидкое ракетное топливо (керосин + жидкий кислород) 9,2
Керосин авиационный 42,9
Керосин осветительный (ГОСТ 4753-68) 43,7
Ксилол 43,2
Мазут высокосернистый 39
Мазут малосернистый 40,5
Мазут низкосернистый 41,7
Мазут сернистый 39,6
Метиловый спирт (метанол) 21,1
н-Бутиловый спирт 36,8
Нефть 43,5…46
Нефть метановая 21,5
Толуол 40,9
Уайт-спирит (ГОСТ 313452) 44
Этиленгликоль 13,3
Этиловый спирт (этанол) 30,6

Удельная теплота сгорания газообразного топлива и горючих газов

Представлена таблица удельной теплоты сгорания газообразного топлива и некоторых других горючих газов в размерности МДж/кг. Из рассмотренных газов наибольшей массовой удельной теплотой сгорания отличается водород. При полном сгорании одного килограмма этого газа выделится 119,83 МДж тепла. Также высокой теплотворной способностью обладает такое топливо, как природный газ — удельная теплота сгорания природного газа равна 41…49 МДж/кг (у чистого метана 50 МДж/кг).

Удельная теплота сгорания газообразного топлива и горючих газов (водород, природный газ, метан)
Топливо Удельная теплота сгорания, МДж/кг
1-Бутен 45,3
Аммиак 18,6
Ацетилен 48,3
Водород 119,83
Водород, смесь с метаном (50% H2 и 50% CH4 по массе) 85
Водород, смесь с метаном и оксидом углерода (33-33-33% по массе) 60
Водород, смесь с оксидом углерода (50% H2 50% CO2 по массе) 65
Газ доменных печей 3
Газ коксовых печей 38,5
Газ сжиженный углеводородный СУГ (пропан-бутан) 43,8
Изобутан 45,6
Метан 50
н-Бутан 45,7
н-Гексан 45,1
н-Пентан 45,4
Попутный газ 40,6…43
Природный газ 41…49
Пропадиен 46,3
Пропан 46,3
Пропилен 45,8
Пропилен, смесь с водородом и окисью углерода (90%-9%-1% по массе) 52
Этан 47,5
Этилен 47,2

Удельная теплота сгорания некоторых горючих материалов

Приведена таблица удельной теплоты сгорания некоторых горючих материалов (стройматериалы, древесина, бумага, пластик, солома, резина и т. д.). Следует отметить материалы с высоким тепловыделением при сгорании. К таким материалам можно отнести: каучук различных типов, пенополистирол (пенопласт), полипропилен и полиэтилен.

Удельная теплота сгорания некоторых горючих материалов
Топливо Удельная теплота сгорания, МДж/кг
Бумага 17,6
Дерматин 21,5
Древесина (бруски влажностью 14 %) 13,8
Древесина в штабелях 16,6
Древесина дубовая 19,9
Древесина еловая 20,3
Древесина зеленая 6,3
Древесина сосновая 20,9
Капрон 31,1
Карболитовые изделия 26,9
Картон 16,5
Каучук бутадиенстирольный СКС-30АР 43,9
Каучук натуральный 44,8
Каучук синтетический 40,2
Каучук СКС 43,9
Каучук хлоропреновый 28
Линолеум поливинилхлоридный 14,3
Линолеум поливинилхлоридный двухслойный 17,9
Линолеум поливинилхлоридный на войлочной основе 16,6
Линолеум поливинилхлоридный на теплой основе 17,6
Линолеум поливинилхлоридный на тканевой основе 20,3
Линолеум резиновый (релин) 27,2
Парафин твердый 11,2
Пенопласт ПХВ-1 19,5
Пенопласт ФС-7 24,4
Пенопласт ФФ 31,4
Пенополистирол ПСБ-С 41,6
Пенополиуретан 24,3
Плита древесноволокнистая 20,9
Поливинилхлорид (ПВХ) 20,7
Поликарбонат 31
Полипропилен 45,7
Полистирол 39
Полиэтилен высокого давления 47
Полиэтилен низкого давления 46,7
Резина 33,5
Рубероид 29,5
Сажа канальная 28,3
Сено 16,7
Солома 17
Стекло органическое (оргстекло) 27,7
Текстолит 20,9
Толь 16
Тротил 15
Хлопок 17,5
Целлюлоза 16,4
Шерсть и шерстяные волокна 23,1

Источники:

  1. Абрютин А. А. и др. Тепловой расчет котлов. Нормативный метод.
  2. ГОСТ 147-2013 Топливо твердое минеральное. Определение высшей теплоты сгорания и расчет низшей теплоты сгорания.
  3. ГОСТ 21261-91 Нефтепродукты. Метод определения высшей теплоты сгорания и вычисление низшей теплоты сгорания.
  4. ГОСТ 22667-82 Газы горючие природные. Расчетный метод определения теплоты сгорания, относительной плотности и числа Воббе.
  5. ГОСТ 31369-2008 Газ природный. Вычисление теплоты сгорания, плотности, относительной плотности и числа Воббе на основе компонентного состава.
  6. Земский Г. Т. Огнеопасные свойства неорганических и органических материалов: справочник М.: ВНИИПО, 2016 — 970 с.

thermalinfo.ru

Физико-химические свойства природных газов. Пересчет состава газа и конденсата, страница 7

, мкПа∙с                                     (2.5.18)

где , , ρкр – соответственно плотность газа при Р и Т и критическая плотность.

Теплоемкость газа.

Теплоемкостью называется количество теплоты, необходимой для нагрева вещества на один градус. Мерой теплоемкости служит удельная теплоемкость, которая определяет количество теплоты единицы массы, моля и объема вещества для нагрева на один градус. Удельная теплоемкость бывает массовая, мольная и объемная. Для газов в зависимости от термодинамического процесса различают изобарную Ср и изохорную Сv удельные теплоемкости

,                                                                  (2.5.19)

Единицей измерения удельных теплоемкостей являются кДж/кМольК; кДж/кгК; кДж/м3К.

Изобарная мольная теплоемкость СР0 зависит от температуры, которая может быть выражена приближенно следующей формулой:

СР0=(1,936+0,00892∙Т)∙М0,75, кДж/кМольК                                      (2.5.20)

где М – молекулярная масса углеводорода, погрешность расчетов не превышает в интервале температур от 233 до 393 К 5% для углеводородов от метана до пентана и 10% для углеводородов С6Н147Н16).

Для смесей идеальных газов изобарная мольная теплоемкость определяется по правилу аддитивности:

, кДж/кМольК                         (2.5.21)

где yi – мольная доля i-го компонента.

Удельная изобарная мольная теплоемкость реальных природных газов зависит от давления и температуры.

СРсмР0см(Т)+∆СР(Р,Т),  кДж/кМольК                                            (2.5.22)

Значение ∆СР(Р,Т) определяется по графику в зависимости от приведенных параметров.

Для приближенных расчетов только в диапазоне 0,02<Рпр≤4 и 1,3<Тпр≤2,5 поправку ∆СР(Р,Т) можно рассчитать с погрешностью не более 10%:

∆СР(Р,Т)=32,6∙Рпрпр4 , кДж/кМольК                                              (2.5.23)

Для более точных значений теплоемкости можно воспользоваться двух- и трехпараметрическими уравнениями состояния.

Коэффициент адиабаты можно определить приближенно – К

                                                                (2.5.24)

Для условий сеноманских залежей севера Тюменской области Л.М. Тухманом и Т.В. Нагаревой предложена формула расчета изобарной молярной теплоемкости СР:

, (2.5.25)

Теплопроводность газа.

Теплопроводность – один из видов переноса теплоты от более нагретых частей тела к менее нагретым, приводящий к выравниванию температуры. Одним из  показателей интенсивности передачи тепла является коэффициент теплопроводности, который определяет количество теплоты, проходящей через единицы площади за единицу времени при разности температур в один градус. Единицей измерения теплопроводности является  Вт/м∙К или Дж/м∙с∙К.

Коэффициент теплопроводности природных газов зависит от давления, температуры и состава газа. 

Коэффициент теплопроводности природных газов можно определить по следующей формуле:

λат=[а+b(Т–273,15)+с(Т–273,15)2]∙0,001163, Вт/м∙К                        (2.5.26)

где λат – коэффициент теплопроводности при давлениях до 0,3МПа и в интервалах температур 273÷423 К; коэффициенты а, b и с определяются по нижеприведенной таблице 2.5.1 в зависимости от К, значение которого рассчитывается по известному составу газа:

                                                                                 (2.5.27)

где Кi – значение эмпирического коэффициента для i-го компонента газа приведено в таблице 2.5.2, ni – мольное содержание  i-го компонента.

Средняя ошибка по формуле (2.5.26) составляет около 2% при содержании в природном газе неуглеводородных компонентов не более 15%.

Таблица 2.5.1

vunivere.ru

Удельная теплоемкость газов

Газ

ср ,  Дж / (кг ·К)

сv ,  Дж / (кг ·К)

Азот

1051

745

Аммиак

2244 1675

Водород

14269 10132

Воздух

1009 720

Гелий

5296 3182

Кислород

913 653

Метан

2483 1700

Пропан

1863 1650

Хлор

520 356

Этан

1729 1444

Этилен

1528 1222

 

Удельная теплоемкость жидкостей.

 

Жидкость Температура с, Дж / (кг ·К)

Азотная кислота (100%)

20 1720

Ацетон

20 2160

Бензин

50 2090

Вода

20 4182

Вода морская

17 3936

Вода тяжелая

20 4208

Глицерин

20 2430

Керосин

20-100 2085

Масло подсолнечное рафинированное

20 1775

Масло трансформаторное

0-100 1880

Мед

20 2428

Молоко сгущенное с сахаром

15 2261

Молоко цельное

20 3936

Нафталин расплавленный

80-90 1683

Ртуть

20 139

Серная кислота (100%)

20 1380

Фреон-12

20 2010

 

Удельная теплоемкость

некоторых химических элементов.

 

Элемент Температура с, Дж / (кг ·К)

Алюминий

20 896

Бериллий

20 1750

Висмут

20 123

Вольфрам

20 134

Железо

20 452

Золото

20 129

Кремний

0 678

Медь

20 383

Натрий

0 1189

Никель

0 442

Олово

0 225

Платина

0 133

Свинец

0 128

Сера

0 699

Серебро

0 233

Тантал

0 137

Уран

25 134

Хром

0 427

Цезий

20 230

Цинк

20 385

Цирконий

20 289

 

Удельная теплоемкость

некоторых твердых веществ

 при температуре 200С.

Вещество с, Дж / (кг ·К) Вещество с, Дж / (кг ·К)

Асфальт

920

Мел

880

Бетон

880

Парафин

2890

Бумага

1510

Песок (20-1000С)

790

Воск

2930

Пробка

2050

Глина

840-1050

Резина

2090

Гранит

800

Сталь (20-2000С)

460

Дерево

2390-2720

Стекло оконное

670

Железобетон

800

Торф

1880

Камень

800

Уголь древесный

960

Кирпич красный

880

Уголь каменный

1000

Кирпич силикатный

840

Лед  (-40-00С)

2090

Латунь

390-410

Фосфор (20-4000С)

840-1050

Лед (-200С)

1580

Шифер

750

Лед  (-100С)

2200

Чугун

540

Лед  (00С)

2122

Эбонит

1380

nika-fizika.narod.ru

Теплофизические свойства пластовых жидкостей, газов и горных пород

Теплофизическими параметрами пластовых жидкостей, газов и горных пород являются: коэффициенты теплоемкости, теплопроводности и температуропроводности.

Теплоемкость газа

Теплоемкость газа это отношение теплоты, подведенной к газу в определенном термодинамическом процессе, к соответствующему изменению температуры газа. В зависимости от вида процесса различают изобарную теплоемкость , когда процесс происходит при постоянном давлении , или изохорную , когда процесс происходит при постоянном объеме .

Отношение теплоемкости к единице количества газа называется удельной (массовой или молярной) теплоемкостью. Единицы измерения удельной теплоемкости: – Дж/кг·°С; ккал/кг·°С; кал/г ×°С. Соотношение между единицами выражается равенством 1кал/кг×°С = 4,1868 Дж/кг·°С.

Для практических расчетов используют массовую или молярную теплоемкость при постоянном давлении (изобарная теплоемкость). Изобарная теплоемкость газа при заданных и определяется по формуле:

, (3.1)

где – изобарная теплоемкость при атмосферном давлении и заданной температуре, ккал/кмоль·°С;

– поправка на давление, ккал/кмоль·°С.

Величина для природного газа известного состава определяется по формуле:

, (3.2)

где изобарная теплоемкость при температуре и атмосферном давлении;

– массовая доля i-го компонента, д.е.

Величина определяется по графику (рис. 3.1), или рассчитывается по формуле:

, (3.3)

где – коэффициенты, определяемые для каждого компонента, табл. 3.1;

.

Поправка на давление определяется в зависимости от состава газа по двум или трем параметрам. Для определения по двум параметрам используется график на рис. 3.2.

Таблица 3.1

Коэффициенты уравнения 3.3

Компонент Молярный вес
Метан 16,04 224,23 58,29 -11,29 71,17
Этан 30,07 449,293 184,32 258,56 24,01
Пропан 44,09 698,483 345,06 656,01 -8,23
Бутан 58,12 913,595 460,63 822,49 0,05
Изобутан - 946,072 504,90 1053,67 23,39
Пентан 72,15 1133,26 582,72 1153,75 -1,93
Изопентан - 1151,82 597,75 1198,66 -26,37
Сероводород 64,86 292,234 236,92 672,51 78,25
Азот 28,01 145,53 107,94 302,28 103,25
Двуокись углерода 44,01 270,64 204,22 563,32 72,79

Так как теплоемкости и (рис. 3.1 и 3.2), приведены в ккал/кмоль×°С, для получения в ккал/(кг×°С) значение теплоемкости следует разделить на молекулярную массу газа .

 

 

 
 
Рис. 3.1. Зависимость изобарной и молярной теплоемкости углеводородов при атмосферном давлении от температуры.

Теплоемкость жидкости и породы

Теплоемкость жидкости или породы - это количество тепла, которое необходимо для нагревания 1 кг жидкости или породы на один градус. Исходными данными для расчета изобарной теплоемкости нефтей при атмосферном давлении являются: молярная масса , плотность , показатель преломления .

Расчет температурной зависимости изобарной теплоемкости в интервале температур от 0 до 200 °С проводится по формуле:

, (3.4)

 

где – удельная теплоемкость при температуре ,°С, кДж/кг·°К;

– удельная теплоемкость при некоторой фиксированной температуре °С, кДж/кг·К;

– температурный коэффициент теплоемкости, град-1.

В качестве фиксированной температуры применены:

1. 20°С – для нефтей и нефтепродуктов с температурой застывания 20°С;

2. 70°С – для тяжелых высокопарафинистых нефтей с температурой застывания 20°С.

Показатель преломления рассчитывается по выражению:

, (3.5)

где для базовой температуры , для базовой температуры .

Величины, входящие в формулу 3.3, рассчитываются с помощью зависимостей:

, (3.6)

, (3.7)

при температуре застывания:

1. коэффициенты равны соответственно:

2,3504; 4,6588; -1,2306; -5,344;

15,730; 0,6114×10-4; 8,645; -114,2;

2. при температуре застывания ³ 20°С = 70°С

= 2,897; = 0,2991; = 0,1611; = -1,7524;

= 7,8392; = -0,5233×10-4; = 5,0285; = -54,32.

Удельная изобарная теплоемкость водонефтяной смеси определяется по формуле:

, (3.8)

где – истинное объемное содержание нефти и воды в жидкой фазе, соответственно – плотность нефти и воды.

Для жидкостей различие между теплоемкостью при постоянном давлении и теплоемкостью при постоянном объеме незначительно.

Для технических расчетов изобарную теплоемкость нефти можно вычислить по упрощенной формуле:

где – изобарная теплоемкость в Дж/кг·К,

– плотность нефти при фиксированной температуре, кг/м3.

Величина удельной изобарной теплоемкости осадочных горных пород зависит от его литологического состава, пористости и колеблется в пределах 0,8 ¸ 2,3 кДж/кг×°С.

Коэффициент Джоуля -Томсона

Отношение изменения температуры газа в результате его адиабатического расширения (дросселирования) к изменению давления называется дроссельным эффектом или эффектом Джоуля-Томсона.

Изменение температуры при снижении давления на 1 атм называется коэффициентом Джоуля-Томсона, который изменяется в широких пределах и может быть положительным или отрицательным.

Коэффициент Джоуля-Томсона для природных газов определяется из выражения:

, (3.9)

где – изобарная теплоемкость, ккал/кг·°С;

– функция, определяемая по графику, рис. 3.3 или по формуле Гухмана­‑Нагаревой:

(3.10)

При дросселировании газа происходит снижение температуры, а при дросселировании жидкостей, наоборот, ее увеличение. Значения коэффициента Джоуля-Томсона находится в пределах:

для газов -0,3 ¸ 0,6 °С/атм, для нефти = 0,02 ¸ 0,04 °С/атм.

Коэффициент Джоуля-Томсона для газов – по абсолютной величине в 10 раз больше, чем для жидких углеводородов.



infopedia.su

Тепловые свойства природных газов


⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 15Следующая ⇒

Теплоемкость природного газа

Удельной теплоемкостью называется количество теплоты, которое необходимо подвести к единице массы вещества, чтобы изменить его температуру на 1 градус.

Для газов различают удельные теплоемкости: изобарную ср (р=const) и изохорную сv (v=const)

Изобарная молярная теплоемкость природных газов определяется по формуле:

ср0=0,523(8,36+0,00892t)Мi3/4, (2.10)

где t-температура, С; Мi-молекулярная масса I-го компонента природного газа.

Тогда для смеси газов формула (17) преобразуется следующим образом:

, (2.11)

где yi-молярная доля I-го компонента в смеси, срi-изобарная молярная теплоемкость I-го компонента.

Изобарная молярная теплоемкость реальных природных газов зависит от давления и от температуры срр0(t)+cp (P,t), (2.12)

где cp (P,t)-изотермическая поправка теплоемкости на давление, ее можно определить по номограмме в зависимости от приведенных параметров.

Для приближенных расчетов при 0,02≤Рпр≤4, 1,3≤Тпр≤2,5

c0=32,600Рпрпр4 кДж/(кмоль∙К) (2.13)

Теплоемкость неуглеводородных компонентов (N2, H2S и СО2) примерно равна 0,5 теплоемкости углеводорода с одинаковой молярной массой.

Теплотоворная способность или теплота сгорания – количество тепла, выделяемое при сгорании при определенных условиях (чаще всего при Р=0,013 МПа и Т=288К). Единицы измерения - МДж/кг, МДж/м3 (ккал/кг, ккал/м3). Различают высшую и низшую теплоту сгорания. Для получения низшей теплоты сгорания из высшей вычитают тепло, расходуемое на испарение гигроскопической воды. Присутствие в смеси инертных газов понижает теплоту сгорания. При сгорании 1кг каменного угля выделяется 9 ккал, 1кг нефти – 11 ккал, 1м3 газа - 7 ккал.

Дросселирование – расширение газа при прохождении через дроссель — местное гидравлическое сопротивление (вентиль, кран, сужение трубопровода и т.д.), сопровождающееся изменением температуры. Дросселирование – термодинамический процесс, характеризующийся постоянством энтальпии (i = const). В процессе дросселирования реального природного газа при его движении через штуцер, задвижку, регулятор давления, клапан-отсекатель, колонны труб в скважине, неплотности в оборудовании промыслов уменьшается температура газа.

Изменение температуры газов и жидкостей при изоэнтальпийном расширении называется эффектом Джоуля-Томсона или дроссель-эффектом, а Di часто называют коэффициентом Джоуля-Томсона.

Di = (Т/р)i = [T (V/Т)p V]/сp, или Di = Т/ Р, (2.14)

где Т – изменение температуры, а Р- изменение давления. Среднее значение коэффициента Джоуля—Томсона для природ­ного газа изменяется от 2 до 4 К/МПа в зависимости от составагаза,падения давления и начальной температуры газа. Для приближенных расчетов среднее значение коэффициента Джоуля—Томсона можно принимать равным 3 К/МПа. У жидко­стей Di, <;0, поэтому при дросселировании они нагреваются. Для наибольшего снижения температуры газа в штуцере необходимо удалять жидкость из газового потока до его поступления в штуцер.Среднее значение коэффициента Джоуля—Томсона для нефти изменяется от 0,4 до 0,6 К/МПа, для воды оно составляет 0,235 К/МПа.

 

Опасные свойства природного газа

Токсичность

С увеличением молекулярной массы предельных углеводоро­дов их токсические свойства возрастают. Санитарными нормами проектирования промышленных предприятий предусмотрена в рабочей зоне производственных помещений предельно допустимая концентрация углеводородов (паров бензина), равная 0,3 мг/дм3. Из газовых компонентов природных и нефтяных газов осо­бенно токсичен сероводород. Сероводород бесцветный газ. Относительная плотность его по воздуху 1,19. Человек чувст­вует сероводород (запах тухлых яиц) даже при содержании его в воздухе 0,0014—0,0023 мг/дм3. Однако даже при непро­должительном пребывании человека в сероводородной среде его обоняние притупляется. Сероводород является ядом, вызы­вающим паралич органов дыхания и сердца. Предельно допустимая концентрация се­роводорода в рабочей зоне производственных помещений —0,01 мг/дм3. Углекислый газ — бесцветный, практически без запаха. Об­щий характер действия на организм — наркотический и раздра­жающий кожу и слизистые оболочки. В высоких концентраци­ях вызывает быстрое удушье вследствие недостатка кислорода. При содержании 4—5% углекислого газа в воздухе у чело­века раздражается слизистая оболочка дыхательных путей и глаз, появляются кашель, головокружение, повышается кровя­ное давление. При вдыхании весьма высоких концентраций уг­лекислого газа наступает смерть от остановки дыхания (при 20% газа в воздухе смерть наступает через несколько секунд).

Способность к об­разованию взрывоопасных смесей

Природные углеводородные газы образуют взры­воопасные смеси с воздухом. Для каждых данных условий существуют два предела взрываемости газовоздушных смесей:

1) нижний предел соответствует минимальной концентрации горючего газа, при которой горение еще возможно;

2) верхний предел соответствует максиму­му этой концентрации.

С повышением давления смеси значительно возрастают пре­делы ее взрываемости. Горение и взрыв — однотипные химиче­ские процессы, но резко отличающиеся по интенсивности проте­кающей реакции. При взрыве реакция происходит очень быстро в замкнутом пространстве без доступа воздуха к очагу вос­пламенения взрывоопасной газовоздушной смеси. Скорость распространения детонационной волны горения при взрыве (900—3000 м/с) в несколько раз превышает ско­рость звука в воздухе при комнатной температуре. Сила взры­ва максимальна, когда содержание воздуха в смеси становится теоретически необходимым для полного сгорания. При концентрации газа в воздухе в пределах воспламенения и при наличии источника воспламенения произойдет взрыв; если же содержание газа в воздухе меньше нижнего и больше верхнего пределов воспламенения, то смесь не способна взорваться.


Рекомендуемые страницы:

lektsia.com

Теплотворная способность различных видов топлива. Сравнительный анализ

(рис. 14.1 – Теплотворная
способность топлива)

Обратите внимание на теплотворную способность (удельную теплоту сгорания) различных видов топлива, сравните показатели. Теплотворная способность топлива характеризует количество теплоты, выделяемое при полном сгорании топлива массой 1 кг или объёмом 1 м³ (1 л). Наиболее часто теплотворная способность измеряется в Дж/кг (Дж/м³; Дж/л). Чем выше удельная теплота сгорания топлива, тем меньше его расход. Поэтому теплотворная способность является одной из наиболее значимых характеристик топлива.

Удельная теплота сгорания каждого вида топлива зависит:

  • От его горючих составляющих (углерода, водорода, летучей горючей серы и др.).
  • От его влажности и зольности.
Таблица 4 - Удельная теплота сгорания различных энергоносителей, сравнительный анализ расходов.
Вид энергоносителяТеплотворная способностьОбъёмная
плотность вещества
(ρ=m/V)
Цена за единицу
условного топлива
Коэфф.
полезного действия
(КПД) системы
отопления, %
Цена за
1 кВт·ч
Реализуемые системы
МДжкВт·ч
(1Мдж=0.278кВт·ч)
Электричество-1,0 кВт·ч-3,70р. за кВт·ч98%3,78р.Отопление, горячее водоснабжение (ГВС), кондиционирование, приготовление пищи
Метан
(Ch5, температура
кипения: -161,6 °C)
39,8 МДж/м³11,1 кВт·ч/м³0,72 кг/м³5,20р. за м³94%0,50р.Отопление, горячее водоснабжение (ГВС), приготовления пищи, резервное и постоянное электроснабжение, автономный септик (канализация), уличные инфракрасные обогреватели, уличные барбекю, камины, бани, дизайнерское освещение
Пропан
(C3H8, температура
кипения: -42.1 °C)
46,34
МДж/кг
23,63
МДж/л
12,88
кВт·ч/кг
6,57
кВт·ч/л
0,51 кг/л18,00р. за л94%2,91р.Отопление, горячее водоснабжение (ГВС), приготовления пищи, резервное и постоянное электроснабжение, автономный септик (канализация), уличные инфракрасные обогреватели, уличные барбекю, камины, бани, дизайнерское освещение
Бутан
C4h20, температура
кипения: -0,5 °C)
47,20
МДж/кг
27,38
МДж/л
13,12
кВт·ч/кг
7,61
кВт·ч/л
0,58 кг/л14,00р. за л94%1,96р.Отопление, горячее водоснабжение (ГВС), приготовления пищи, резервное и постоянное электроснабжение, автономный септик (канализация), уличные инфракрасные обогреватели, уличные барбекю, камины, бани, дизайнерское освещение
Пропан-бутан
(СУГ - сжиженный
углеводородный газ)
46,8
МДж/кг
25,3
МДж/л
13,0
кВт·ч/кг
7,0
кВт·ч/л
0,54 кг/л16,00р. за л94%2,42р.Отопление, горячее водоснабжение (ГВС), приготовления пищи, резервное и постоянное электроснабжение, автономный септик (канализация), уличные инфракрасные обогреватели, уличные барбекю, камины, бани, дизайнерское освещение
 Дизельное топливо42,7
МДж/кг
11,9
кВт·ч/кг
0,85 кг/л30,00р. за кг92%2,75р.Отопление (нагрев воды и выработка электричества – очень затратны)
Дрова
(берёзовые, влажность - 12%)
15,0
МДж/кг
4,2
кВт·ч/кг
0,47-0,72 кг/дм³3,00р. за кг90%0,80р.Отопление (неудобно готовить пищу, практически невозможно получать горячую воду)
Каменный уголь22,0
МДж/кг
6,1
кВт·ч/кг
1200-1500 кг/м³7,70р. за кг90%1,40р.Отопление
МАРР газ (смесь сжиженного нефтяного газа - 56% с метилацетилен-пропадиеном - 44%) 89,6
МДж/кг
24,9
кВт·ч/м³
0,1137 кг/дм³-р. за м³0% Отопление, горячее водоснабжение (ГВС), приготовления пищи, резервное и постоянное электроснабжение, автономный септик (канализация), уличные инфракрасные обогреватели, уличные барбекю, камины, бани, дизайнерское освещение

(рис. 14.2 – Удельная теплота сгорания)

Согласно таблице «Удельная теплота сгорания различных энергоносителей, сравнительный анализ расходов», пропан-бутан (сжиженный углеводородный газ) уступает в экономической выгоде и перспективности использования только природному газу (метану). Однако следует обратить внимание на тенденцию к неизбежному росту стоимости магистрального газа, которая на сегодняшний день существенно занижена. Аналитики предрекают неминуемую реорганизацию отрасли, которая приведёт к существенному удорожанию природного газа, возможно, даже превысит стоимость дизельного топлива.

Таким образом, сжиженный углеводородный газ, стоимость которого практически не изменится, остаётся исключительно перспективным – оптимальным решением для систем автономной газификации.

antonio-merloni.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *