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一、天然气组成与表示方法 1.天然气组成 天然气是一种多组分的混合气体，主要成分是可燃烃类气体，包括甲烷，乙烷，丙烷，丁烷等，其中甲烷占绝对优势。例如：四川气田天然气甲烷含量不低于90%，陕甘宁气田则达95%左右。此外可能含有少量二氧化碳，硫化氢，氮气，水蒸汽以及少量的氦，氖，氩等气体。 2.天然气组成的表示方法 质量分数 体积分数： 摩尔分数 二、天然气物性参数 1．天然气分子量 标准状态下，1kmol天然气的质量定义为天然气的平均分子量，简称分子量。 2.天然气的密度 天然气的密度与压力和温度有关，在低温高压下也与天然气的压缩因子有关。因此，说明密度时必须指明它的压力和温度。 工程标准状态下 一般温度与压力下 3.气体标准状态 1954年第十届国际计量大会协议的标准状态：温度273.15K(0℃)，压力101. 253MPa。世界各国科技领域广泛采用这一标准状态。 国际标准化组织(ISO)和美国国家标准(ANSI)：温度288.15K(0℃)，压力101. 253MPa。 我国《天然气流量的标准孔板计量方法》(SYL04):温度293.15K(20℃)，压力101. 253MPa。 相对密度：在标准状态下，天然气的密度与干空气的密度之比。 3．天然气虚拟临界参数与对比参数 可以使气体压缩成液态的最高极限温度称为该气体的临界温度。 当温度等于临界温度时，使气体压缩成液体所需压力称为临界压力，此时状态称为临界状态。 对比参数：天然气的压力、温度与其临界压力、临界温度之比称为天然气对比压力、对比温度。 三、天然气PVT关系 1．理想气体状态方程 理想气体的分子本身不占有体积,分子之间没有内聚力。 2．实际气体状态方程式 （1）RK状态方程 （2）SRK方程 （3）BWRS状态方程 3.对比态原理 压缩系数，表示实际气体与理想气体的偏离程度。 范得瓦尔对比态原理 ：相同的对比压力和对比温度下，不同介质的对比密度近似相同 。 由 得到 4．压缩系数的计算 （1）图解法 通用压缩系数图： 用对比压力和对比 温度为坐标绘出Z 的曲线图。 （2）压缩系数的公式计算法 ①美国加利福尼亚天然气协会（CNGA）公式 ②前苏气体研究所（BHll：I4ry3）公式 ③BWRS方程 ④经验公式 例题1 已知天然气的组分、各组分的物理常数及摩尔组分（见下表1、2、3和4栏）。试求天然气在压力0.8MPa和温度280K时的视临界参数、对比状态参数和压缩系数。 5.状态方程的应用 P1V1/Z1T1=P2V2/Z2T2 常温低压下： P1V1/T1=P2V2/T2 例1:一管长10km，529x7的输气管，两端阀门关闭，管内压力6kgf/cm2，温度30度，后压力降至4kgf/cm2,温度25度,问漏失了多少方天然气？ 例2:一管长10km，529x7的输气管，两端阀门关闭，管内压力30kgf/cm2，温度30度不变，若靠管内余气供某厂使用，该厂用气量5000Nm3/d,用气压力5kgf/cm2, 问能供该厂多长时间的天然气？ 例3:一管长20km，529x7的输气管，首站需检修停输，但需保持下游用气。下游用气量1000Nm3/h,用气压力1MPa,全线温度30度不变，试问若抢修需12小时，则刚停输时管内平均压力至少为多少才能保持不中断下游的供气。 四、节流效应(焦-汤效应) 爆炸极限 可燃气体在空气中的浓度低于某一极限时，氧化反应产生的热量不足以弥补散失的热量，使燃烧不能进行；当其浓度超过某—极限时，由于缺氧也无法燃烧。前一浓度极限称为着火下限，后—浓度极限称为着火上限。着火极限又称爆炸极限。 天然气爆炸极限：5%-15% 燃烧热值 lm3燃气完全燃烧所放出的热量称为燃气的热值，单位为KJ／m3。天然气的燃烧热值包 括高热值和低热值。 高热值是指压力在101.325kPa，温度在25℃，燃烧所生成的水蒸气完全冷凝成水。 低热值是指天然气初始温度与燃烧后所生成产物的温度相同，燃烷生成的水蒸气保持气相。 * 瓦是功率的单位，焦耳是功的单位，两个不能换算的 功率=功*时间 焦耳（简称焦，英文缩写为J）是国际单位的热量和作功的单位。焦耳的定义是 1 千克·米平方·每秒平方 = 1 N·m = 1 W·s。 瓦特的定义是1焦耳/秒（1 J/s）， 一焦耳能量相等于在一任意物件上加上一牛顿的力，使之移动一米距离；也等于在地心吸力影响下举起一个重102克的苹果。 从原理上来说，天然气的能量就是天然气流量和单位发热量的乘积。也就是说，天然气的能量取决于两个因素：天然气流量和单位发热量。