Диаметр выходного сопла – d = 0,16 м.
Расход ПНГ q = 2,32 м3/сек.
Температура ПНГ Т = 16 град.С.
Состав ПНГ, % об.:
метан – 89,08;
этан – 6,77;
пропан – 1,44;
изо-бутан – 0,13;
н-бутан – 0,23;
пентан – 0,2;
гексан – 0,1;
сероводород – 0,02;
азот – 1,93;
СО2 – 0,1.
Решение
Определяем физико-химические характеристики попутного нефтяного газа.
Расчет плотности ρг, кг/м3 проводится по формуле:
ρг=0,01∙i=1nViρi
где: Vi– объемные доли компонентов ПНГ (% об.);
ρi – плотности компонентов ПНГ (кг/м3), табл.1.
Расчет плотности выполним в виде таблицы 1.
Таблица 1 – Расчет плотности ПНГ
Компонент Метан
СН4
Этан
С2Н6 Пропан
С3Н8 n-, i-бутан
С4Н10 Пентан
С5Н12 Гексан
С6Н14 Гептан
С7Н16 Сероводород
Н2S Диоксид углерода
СO2 Азот
N2
Плотность ρг, кг/м3 0,716 1,342 1,969 2,595 3,221 3,842 4,468 1,522 1,965 1,251
Объемные доли компонентов ПНГ (% об.) 89,08 6,77 1,44 0,13 0,23 0,2 0,1 0,02 1,93 0,1
Viρi 63,781 9,085 2,835 0,337 0,741 0,768 0,447 0,030 3,792 0,125
ρг=0,01∙63,781+9,085+2,835+0,337+0,741+0,768+0,447+0,030+3,792+0,125=0,819 кг/м3
Расчет условной молекулярной массы ПНГ μг, кг/моль производится как средневзвешенное:
μг=0,01∙i=1nVi∙μi,
где: i - молекулярная масса i-го компонента ПНГ,.табл.2.
Таблица 2 – Молекулярные массы основных компонентов ПНГ и коэффициенты пересчета углеводородов (ri ) на метан
Компонент Метан
СН4
Этан
С2Н6 Пропан
С3Н8 n-, i-бутан
С4Н10 Пентан
С5Н12 Гексан
С6Н14 Гептан
С7Н16 Сероводород
Н2S Диоксид углерода
СO2 Азот
N2
Молекулярная масса μi, кг/моль 16,043 30,07 44,097 58,124 72,151 86,066 100,077 34,082 44,011 28,016
ri= μi/ μСН4
1,00 1,87 2,75 3,62 4,50 5,36 6,24
Расчет условной молекулярной массы ПНГ выполним в виде таблицы 3.
Таблица 3 – Расчет условной молекулярной массы ПНГ
Компонент Метан
СН4
Этан
С2Н6 Пропан
С3Н8 n-, i-бутан
С4Н10 Пентан
С5Н12 Гексан
С6Н14 Гептан
С7Н16 Сероводород
Н2S Диоксид углерода
СO2 Азот
N2
Молекулярная масса μi, кг/моль 16,043 30,07 44,097 58,124 72,151 86,066 100,077 34,082 44,011 28,016
Объемные доли компонентов ПНГ (% об.) 89,08 6,77 1,44 0,13 0,23 0,2 0,1 0,02 1,93 0,1
Viμi 1429,110 203,574 63,500 7,556 16,595 17,213 10,008 0,682 84,941 2,802
μг=0,01∙1429,110+203,574+63,500+7,556+16,595+17,213+10,008+0,682+84,941+2,802=18,36 кг/моль
Массовое содержание j-го химического элемента в ПНГ σj рассчитываем по формуле:
σj=i=1nσi∙σij
где: σi- массовая доля i-го компонента в ПНГ;
σij- содержание (% масс.) химического элемента j в i-том компоненте ПНГ.
Таблица 4 – Содержание j-го химического элемента в i-том компоненте
ПНГ (σij )
Компонент Содержание химических элементов в компонентах (% масс.)
С Н S O N
СН4
74,87 25,13 - - -
С2Н6 79,89 20,11 - - -
С3Н8 81,71 18,29 - - -
С4Н10 82,66 17,34 - - -
С5Н12 83,24 16,76 - - -
С6Н14 83,73 16,27 - - -
С7Н16 84,01 15,99 - - -
H2S - 5,92 94,08 - -
CO2 27,29 - - 72,71 -
N2 - - - - 100
Массовая доля i-го компонента в ПНГ σi рассчитывается по формуле:
σi=0,01∙Vi∙ρiρг
где: Vi – объемная долям (% об.) i-го компонента в ПНГ;
ρi- плотность i-го компонента в ПНГ (кг/м3);
ρг - плотность ПНГ, кг/м3.
Расчет массового содержания химических элементов в ПНГ представим в таблице 5.
Определение количества атомов j-го элемента Кj производим по
формуле:
Кj=0,01∙σjμj∙μг,
где: σj - массовое содержание j-го химического элемента в ПНГ (% масс.).
Расчет числа атомов элементов в условной молекулярной формуле представим в виде таблицы 6.
Таблица 6 - Расчет числа атомов элементов в условной молекулярной формуле
Элемент
С Н N O S
Атомная масса 12,011 1,008 14,008 16,000 32,066
Кj=0,01∙σjμj∙μг, 1,124 4,171 0,003 0,038 0,0002
Условная молекулярная формула попутного нефтяного газа:
C1,124H4,171S0,0002N0,003O0,038
Показатель адиабаты К для ПНГ рассчитывается как средневзвешенное значение:
К=0,01∙i=1Vi∙Кi,
где: Vi - объемная доля i-го компонента ПНГ (% об.);
Кi - показателя адиабаты для i-х компонентов, табл
. 7.
Расчет показателя адиабаты К выполним в виде таблицы 7.
Таблица 5 - Расчет массового содержания химических элементов в ПНГ
Компонент Метан
СН4
Этан
С2Н6 Пропан
С3Н8 n-, i-бутан
С4Н10 Пентан
С5Н12 Гексан
С6Н14 Гептан
С7Н16 Серово-дород
Н2S Диоксид углерода
СO2 Азот
N2 ∑
σi=0,01∙Vi∙ρiρг
0,779 0,111 0,035 0,004 0,009 0,009 0,005 0,0004 0,046 0,002
σj=i=1nσi∙σij
С 58,324 8,868 2,860 0,331 0,749 0,754 0,420 - 1,255 - 73,560
Н 1465,675 2,232 0,640 0,069 0,151 0,146 0,080 0,002 - - 1468,997
N - - - - - - - - - 0,200 0,200
O - - - - - - - - 3,345 - 3,345
S - - - - - - - 0,038 - - 0,038
Таблица 7 – Расчет показателя адиабаты К
Компонент СН4
С2Н6 С3Н8 С4Н10 С5Н12 С6Н14 С7Н16 Н2S СO2 N2
Показатель адиабаты Кi
1,31 1,21 1,13 1,10 1,08 1,07 1,06 1,30 1,40 1,34
Объемные доли компонентов ПНГ (% об.) 89,08 6,77 1,44 0,13 0,23 0,2 0,1 0,02 1,93 0,1
ViКi 116,695 8,192 1,627 0,143 0,248 0,214 0,106 0,026 2,702 0,134
К=0,01∙116,695+8,192+1,627+0,143+0,248+0,214+0,106+0,026+2,702+0,134=1,301
Скорость распространения звука в сжигаемой газовой смеси Uзв (м/с) рассчитываем по соотношению:
Uзв=91,5∙К∙(Т+273)μг0,5,
где: Т - температура ПНГ, град
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
