输气管道设计与管理（李玉星）第一章 天然气的性质.pptVIP

三、湿度和露点(dew point) 天然气在地层中与地下水接触，采出的天然气中有水蒸气，是天然气和水蒸气的混合物，也称湿天然气。 绝对湿度：单位体积湿天然气中所含的水蒸气量，kg/m3 m：水蒸气量，kg μ：水蒸气分子量，18 v：湿气体积，m3 Pw：湿气中水蒸气分压，pa 把Rm、μ的数值代入上式得： 饱和湿天然气：随着天然气中水蒸气量得增多，水蒸气分压P逐渐增大。当天然气被水饱和时，此时的天然气称饱和天然气。水蒸气分压P达到天然气所处温度下的最大值――饱和蒸汽压。饱和湿天然气的绝对湿度为： P0——在T下，水的饱和蒸汽压，Pa 由热力学可知，对于像水这样的纯化合物，饱和蒸汽压的大小仅和温度有关。 T↑，饱和时的绝对湿度愈大,可以容纳更多的水分。 相对湿度 湿天然气的绝对湿度与同温度下饱和天然气的绝对湿度之比，称相对湿度。 把湿天然气看成理想气体混合物，符合理想气体状态方程： 上式表明，相对湿度等于气体中水蒸气分压与同温度下水的饱和蒸汽压之比。 天然气中没有水蒸气 饱和湿天然气 露点 未饱和天然气（ ）在一定压力下冷却时， （P=const，组成不变，H2O分压P不变）。当恰好等于1时的温度，称天然气在该压力下的露点温度。继续降温，就会有液态水析出。或者说：气体被水蒸气所饱和，开始产生水滴时的最高温度称气体在该压力下的露点温度，简称露点。露点从另一侧面反映气体中的含水量。 输气温度高于露点时，管道中不会由凝析水析出。当低于露点时，由水析出。析出水与H2S、CO2作用加剧内壁设备的腐蚀，减少管道内流通面积，在一定压力、温度下，将形成水合物堵塞管线。因此，天然气进入大型输气管前要深度脱水，降低露点，使露点温度低于最低管输温度5?C。 一定压力下，降低温度时，天然气中的重烃组分也会凝析出来，把开始有液态烃凝析时的温度也称露点。为使两者有所区别，分别称为水露点和烃露点。 含水量(water content) 单位体积干气中所含的水蒸气量称为天然气的含水量W，kg/m3。 若有1m3湿天然气，其中：干气含量Wg kg，水气含量Ww kg，Φ——相对湿度 含水量公式： 当处于饱和状态时： 上式说明：天然气的饱和含水量与P,T有关。同样，上式由理想气体状态方程推出，计算天然气饱和含水量时也不用上式，而采用图1－3所示的以实验为基础的图表。图上共有三个参数p ,t ,饱和含水量。 图的曲线是按天然气不含酸气、相对密度0.60，与纯水接触条件下绘制的。相对密度0.6、气体与含盐水接触都会降低气体的饱和水含量，可乘以盐和相对密度的修正系数进行修正。 第四节 气体的热物性 一、导热系数(heat conductivity) 温差为1k，单位时间内，通过单位面积和单位厚度物质的热量。单位J/(m.s.k)， w/(m.k) 计算方法见书。在输气管压力下，（75atm以下），导热系数随压力的变化甚小，可按书上的低压力下的公式计算。 二、比热 (specific heat value) 单位质量气体升温1?C所需的热量（J/kg. ?C）。 气体加热过程不同，升高1?C所需的热量也不相同。 定容过程：在加热过程中，气体不向外作功，吸收的热量全部用于增加气体内能，也就是升高温度。 定压过程：加给气体的热量除增加气体内能外，气体还要膨胀，对外作功。 对理想气体：Cp-Cv=R Cp/Cv=K 天然气的定压摩尔热容： 三、热值(heat value) 每m3或每kg天然气燃烧所发出的热量称天然气的燃烧热值，MJ/m3，MJ/kg 高热值：燃烧生成的水全部冷凝为液体，此时测定的热值为高热值。 低热值：燃烧生成的水保持气相，这时测定的热值为低热值或净热值。 可用热值测定仪天然气热值，低高热值间约差7～10％。 各种燃料粗略的热值范围为： 气田气：32~42MJ/m3 伴生气：36~67MJ/m3 城市煤气：13~14MJ/m3 原油：42MJ/kg 四、爆炸性（可燃性极限） 天然气和空气混合，当天然气浓度在一定范围内时，遇明火就会发生燃烧和爆炸。 燃烧时，燃烧波的传播速度较慢，约0.3～2.4m/s，而爆炸时，会迅即产生高压高温波速达到1000～3000m/s，对管线和容器的破坏力很大，天然气产生爆炸的浓度范围为5～15％。 随温度、压力升高，爆炸浓度的上限提高，爆炸范围扩大。例如，50个大气压时，天然气的爆炸浓度范围为6～30％，设计和生产中应特别注意安全防爆问题。 第五节 天然气的节流效应 气体通过突然缩小的断面，如针形阀