Эффект Джоуля-Томпсона. Способы определения дифференциального и интегрального дроссель эффекта. Диапазон возможных значений и его зависимость от состава газа и термобарических условий.

Дросселирование — расширение газа при прохождении через дроссель — местное гидравлическое сопротивление, сопровождающееся изме­нением температуры. Дросселирование — термодинамический процесс, характеризующийся постоянством энтальпии (i=const).

Эффект Джоуля—Томсона - изменение температуры газов, (жидкостей) при изоэнтальпийном расширении, e_i — коэффициентом Джоуля—Томсона:

e_i=(¶T/¶p)_i=[T(¶V/¶T)-V]/C_p (1)

Остаточный объем газа V_o, т. е. разность между объемами идеального V_и=R×T/р и реального V газов, составит V_о=R×T/р-V (2)

где V_o=f(p,T). Дифференцирем уравнение (2) по Т при p=const и под­ставим результат дифференцирования V из (2) в (1):

e_i=[V_o-T(¶V_o/¶T)_p]/C_p (3) e_i=Т_кр×f(p_пр,Т_пр)/(р_кр×Cp) (4)

где f(p_пр,Т_пр)=1,44×[V_oпр-Т_пр(¶V_oпр/¶Т_пр)_Рпр]

V_oпр=V_o/V_oкр (5)

Значение f(р_пр,Т_пр) можно определить с помощью графиков, рассчитать по корре­ляционной зависимости Л. М. Гухмана и Т. В. Нагаревой (погрешность<7%): f(р_пр,Т_пр)=2,343×Т_пр^-2,04-0,071×(р_пр-0,8) (6)

при 1,6£Т_пр£2,1 и 0,8£р_пр£3,5.

Для реальных природных газов коэффициент Джоуля—Томсона e_i можно выразить через коэффициент сверхсжимаемости z:

e_i=А_м×R×T×(¶z²/¶T)_p/(C_p×p) (7)

(¶z/¶T)_p можно определить из уравнения состояния (Пенга—Робинсона).

При (¶z/¶T)_p>0, e_i>0, газ в процессе дросселирования охлаждается. При (¶z/¶T)_p<0, e_i<0 - нагревается. При (¶z/¶T)_p=0, e_i=0, на гра­фике имеем точку инверсии. В большинстве слу­чаев газ в процессе дросселирования охлаждается, жидкость нагревается. Изменение температуры газа (жидкости) в процессе изоэнтальпийного расширения при значительном DP на дросселе называется интегральным дроссель-эффектом определяется: Т₁-Т₂=ò_p2^p1e_idp (8)

или по энтальпийным диаграммам.

Приближенная конечная температура газа в процессе дрос­селирования:

T₁^-1-T₂^-1=3,57× [0,005×10^-3×ln(p₁/p₂)+0,29×10^-7×(p₁²-p₂²-209×10^-7×(p₁-p₂))]/( ×T_пр1) (9)

где р_пр=(р₁+р₂)/2р_кр; Т_пр1=Т₁/Т_кр; С_р=С_р(р_пр,T_np1).

Интегральный коэффициент Джоуля—Томсона для ПГ 2-4 К/МПа. нефти 0,4–0,6

К/МПа, воды - 0,235 К/МПа

Для приближенных расчетов среднее значение коэффици­ента Джоуля—Томсона можно принимать равным 3 К/МПа. Для наибольшего снижения температуры газа в штуцере необходимо удалять жидкость из газового потока до его поступления в штуцер.

С помощью аналитических выражений частных производ­ных (¶z/¶T)_p и (¶z/¶р)_Т можно рассчитать изменение темпе­ратур ПГ при изоэнтальпийном, изоэнтропийном и политропном процессах, т. е. изменение температур природных газов в процессе дросселирования, охлаждения и сжатия в идеальных детандере и компрессоре.

Дифференциальный коэффициент Джоуля—Томсона (i=const)

(¶Т/¶р)=А_м×R×T²/(C_p×p)×(¶z/¶T) (10)

Изменение температуры природного газа в идеальном де­тандере или компрессоре (S=const)

(¶T/¶p)_s=A_м×R×T/(C_p×T)[z+T(¶z/¶T)_p] (11)

21 Влагосодержание природных газов. Номограмма Маккебы-Уэхе. Метод Шармы-Кэмбелла и Букачека.

Насыщение ПГ парами воды обусловливает образование гидратов. Объемная скорость накопления гидратов зависит от скорости изменения влагосодержания с изменением Р, t°. Для определения влагосодержания применяются экспериментальные, аналитические методы. Наиболее распространенным является метод визуального определения точки росы, (при отсутствии конденсации углеводородов). Точность ± 0,1 °С.

Для определения влагосодержания применяется абсорбционный метод при помощи ДЭГ с последующим титрованием раствора до полного отделения воды. Точность 0,01 г/м³.

Влагосодержание ПГ при н. у. определяют по номограмме. На ней нанесена равновесная кривая гидратообразования, ограничивающая определенную область, в которой влагосодержание газов должно определяться из условия равновесия паров воды над гидратами. Точность <4 %.

Влагосодержание ПГ ­ с ­ t°, ¯ с ­ P, ¯ с ­ молекулярного веса, с ­ солености воды.

Коэффициент C_r (учитывает плотность газа) применим для любых компонентов природного газа. C_r=W_r/W_0,6, г/м³. Поправочный коэффициент С_s=W_s/W_0,6, г/м³. W_0,6 - влагосодержание ПГ с плотностью по воздуху 0,6, находящегося в контакте с пресной водой; W_r - влагосодержание ПГ с плотностью по воздуху r; W_s - влагосодержание ПГ, находящегося в контакте с рассолом.

Коэффициент С_s учитывается при определении влагосодержания ПГ в пластовых условиях, где газ находится в контакте с минерализованной водой. При контакте с пресной водой C_s=1.

Присутствие СО₂ и Н₂S ­ влагосодержание, N₂ - ¯.

При разработке месторождения P_пл ¯ по мере отбора газа, влажность ­.

 

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: