,).
У нашому випадку:
.
У практиці технологічних розрахунків зберігання газових сумішей, а також, наприклад, для визначення тиску газу при вибуху широко використовуються закони газового стану. У порівнянні з молекулами рідини молекули газів віддалені один від одного на великі відстані, ніж їх власні розміри. З цим пов'язані деякі особливі властивості газів, наприклад здатність до стиснення із значною зміною обсягу, помітне підвищення тиску із зростанням температури і т.д.
Багато реальні гази (вуглеводневі гази і нафтові пари) за певних умов (невисокі тиску і не зовсім низькі температури в малих об'ємах, а також високі тиску у великих обсягах) у першому наближенні можна розглядати як ідеальні. Поведінка газоподібних речовин досить повно пояснює кінетична теорія газів, основу якої складають закони газового стану Бойля-Маріотта, Гей-Люссака, Шарля. Параметри (тиск р, об'єм V, температура T) стану ідеального газу (термодинамічні параметри) пов'язує рівняння Менделєєва-Клапейрона. Використовуючи умови завдання і обчислене значення Мср, можна обчислити масу газової суміші:
, де РХР - тиск зберігання, V - об'єм газової суміші (обсяг резервуара підземного сховища), mгаз.см.- Загальна маса суміші вуглеводнів, R - універсальна газова постійна (8,314 Дж/(моль · К)), Мср - середня молярна маса газової суміші, tхр - температура зберігання вуглеводнів в підземному сховищі.
Що стосується даним курсової роботи розрахуємо масу газової суміші, що зберігається при Тхр=269 К, РХР=1,4? 107 Па в резервуарі об'ємом V=l? h? g=79? 10? 14=11060 м3:
, а також масу кожного компонента розглянутої суміші газів (С2Н4, C2H2)
,
,;
;
,.
Для зберігання газоподібних вуглеводнів використовують сполучені резервуари. Якщо в двох сполучених резервуарах зберігаються газові суміші при різних умовах 1 і 2.
і
то можна визначити загальну масу газів (m1 + m2) при об'єднанні резервуарів, висловлюючи цю величину з рівняння Менделєєва-Клапейрона. Так як при об'єднанні двох сполучених підземних резервуарів (відкривши засувку) і збереженні необхідного тиску, температура газової суміші Т зміниться, то її можна розрахувати так:,.
Згідно з даними маємо резервуар з розглянутою газовою сумішшю при зазначених вище умовах і резервуар V=10000 м3, в якому знаходиться суміш газів такого ж складу, але зберігається при Тхр=288 К і атмосферному тиску. Визначимо температуру газової суміші, усталену при об'єднанні двох резервуарів з кінцевим р=1,4? 107 Па.
Розрахуємо масу газової суміші, що зберігається при Тхр=288 К, РХР=101,325? 103 Па в резервуарі об'ємом V=10000 м3:
,
Вставивши значення у формулу отримаємо:
Закон Бойля-Маріотта свідчить, що при постійній температурі (ізотермічний процес) обсяг даної маси газу (газової суміші) обернено пропорційний тиску:, або при постійній температурі добуток тиску газу на його об'єм є величина постійна: p1 · V1=p2 · V2=const. Враховуючи, що щільність газу (?) Є відношення його маси (m) до займаному обсягу (V):, можна записати, що або.
При постійній температурі тиск газу прямо пропорційно його щільності.
Використовуючи ці співвідношення, можемо визначити зміна щільності, що розглядається в нашому варіанті газової суміші, якщо в підземному резервуарі V=11060 м3 газ знаходиться під буферним тиском рбуф. =1,9 · 106 Па і при температурі зберігання Тхр=269 К, виробляється закачування газу в резервуар до тиску зберігання РХР=1,4? 107 Па. Отримуємо:.
Таким чином, щільність газової суміші в зазначених умовах зміниться в 7,3 рази.
Для нафти, нафтопродукту, газоподібних вуглеводнів щільність, як і маса, є найважливішою фізичною величиною. Щільність газу може бути виражена абсолютним або відносним значенням. Абсолютна щільність газу дорівнює його масі в одиниці об'єму, в системі СІ вона виражається в кілограмах на кубічний метр (кг/м3).
Так як щільність є адитивним властивістю, то при змішуванні різних (газоподібних, рідких, твердих) нафтопродуктів ця величина може бути легко визначена. Залежно від способу вираження складу суміші рівняння виглядає наступним чином:
де mi - маса компонента i суміші,? i - щільність i-ого компонента суміші,? i - масова частка компонента i в суміші.
Якщо записати рівняння Менделєєва-Клапейрона у вигляді, то неважко побачити, що ліва частина являє собою щільність газу (газової суміші)? газ. см., тобто.
Дана формула дає можливість обчислити абсолютну щільність газу (суміші газів) при будь-яких температурі і тиску. Існує інша модифікація рівняння Менделєєва-Клапейрона, також дозволяє визначити щільність газу при будь-яких умовах:
де? газ. см. - дійсна густина газової суміші при умовах, відмінних від нормальних (Т, К; р, кПа); ?...
