Теплоемкости газовых конденсатов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Теоретические и экспериментальные исследования теплофизических свойств жидкостей дает возможность качественной и количественной оценки результатов теории конденсированного состояния, фазовых переходов и критических явлений.

Мы знаем, что в жидкостях молекулы как целое колеблются некоторое время (время оседлой жизни) в узлах кристаллической решетки, а затем совершают перескоки в другое положение (узла кристаллической решетки). При низких температурах жидкость по своим свойствам достаточна близка к твердым телам. конденсат теплоемкость углеводород изобарный

По результатам проверки полученных нами экспериментальных данных, проведен анализ рекомендуемых различными авторами методик расчета удельной изобарной теплоемкости. Вычислены среднеквадратические (СКО) и среднеарифметические (САО) отклонения рассчитанных по различным единым уравнениям состояния величин удельной изобарной теплоемкости газовых конденсатов в жидкой фазе, от полученных экспериментально.

Нами были продолжены обобщения удельной изобарной теплоемкости экспериментально исследованных ранее газовых конденсатов Опошнянского, Солоховского, Бухарского, Рыбальского, Ставропольского, Щебелинского и Юбилейного месторождений в жидкой фазе [2 - 4].

Для экспериментальных исследований удельной теплоемкости газовых конденсатов и их фракций, был выбран метод монотонного разогрева в калориметре с адиабатной оболочкой. В методике должны быть учтены следующие физические свойства исследуемых углеводородов - относительно низкая температура начала кипения, повышенная летучесть, повышенные теплоты парообразования и другие [5]. Эти факторы могут существенно влиять на погрешность и надежность эксперимента.

К числу достоинств предлагаемой методики относится достаточно высокая скорость выполнения опытов - что позволяет изучить большее количество природных углеводородов и тем самым охватить большее их разнообразие по химическому составу [6]. Это, в свою очередь, в дальнейшем - при обобщении опытных данных - позволит создать более адекватные математические модели изучаемых газовых конденсатов.

Исследования газовых конденсатов в жидком состоянии проводились в интервале температур от минус 40 до 100 C при давлениях равных псевдокритическим. Относительная погрешность опытов в среднем 1,5 %; надежность составляет 0,95.

Групповой углеводородный состав определялся методом анилиновых точек, при удалении серной кислотой ароматических углеводородов.

Индивидуальный углеводородный состав, выкипающих в пределах от НК до 150єC, бензиновых фракций исследуемых газовых конденсатов определялся при помощи хроматографа (температуры составляли 48 и 90єC; давление газоносителя - азота - 0,5 атм). Разделяли углеводороды на колонне длиной 50 м при внутреннем диаметре 0,35 мм. В роли неподвижной жидкой фазы применялся сквалан. Как результат - идентификация в бензиновых фракциях газовых конденсатов Опошнянского и Солоховского месторождений около 70 углеводородов.

Для бензиновых фракций газовых конденсатов Опошнянского и Солоховского месторождений октановые числа определялись моторным методом (ГОСТ 511-52), без добавок ТЭС, в чистом виде. Для Солоховского месторождения октановое число составило 65,7; для Опошнянского - 65,1.

Как говорилось выше, в установке реализован метод монотонного разогрева.

Были выполнены обобщения полученных экспериментальных данных и установлено, что они могут быть описаны уравнением вида:

, (1)

где c_p - удельная изобарная теплоемкость, Дж/(кг·K); t - температура, °C; a₀, a₁, a₂ - индивидуальные для каждого конденсата коэффициенты.

В исследованном интервале температур - от минус 40 до 100 °C, - удельная изобарная теплоемкость газовых конденсатов изучаемых месторождений изменяется в среднем на 40 - 60 % [10].

В результате дальнейших математических обработок, с использованием методов термодинамического подобия, для расчета удельной теплоемкости на псевдокритической изобаре предлагается уравнение вида:

, (2)

где - обратная величина удельной изобарной теплоемкости; - приведенная температура; T - температура, K; T_pc - псевдокритическая температура, K; A и B - индивидуальные коэффициенты представляющие собой функции от молярной массы газового конденсата.

Уравнение (2) описывает удельную изобарную теплоемкость при псевдокритических давлениях для исследуемых природных углеводородов в интервале приведенной температуры = 0,3 0,7 со средней относительной погрешностью ± 1,65 % (включающую в себя экспериментальную в ± 1,5 %), при надежности 0,95.

Таким образом, с учетом разнообразия исследованных газовых конденсатов, уравнение (2) может быть рекомендовано для расчета изобарной теплоемкости в изучаемых интервалах параметров состояния газовых конденсатов данных месторождений, а возможно - и других веществ в жидкой фазе [11].

Литература

1. Григорьев Б.А. Теплофизические свойства и фазовые равновесия газовых конденсатов и их фракций / Б.А. Григорьев, А.А. Герасимов, Г.А. Ланчаков; под общ. ред. Б.А. Григорьева. - М.: Издательский дом МЭИ, 2007.

2. Бухович Е.В., Магомадов А.С. Изучение изобарной теплоёмкости газовых конденсатов с целью разработки и совершенствования аппаратов, использующих тепло // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2012. - №77(03), 2012. - Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2012/03/pdf/60.pdf.

3. Бухович Е.В., Магомадов А.С. «Исследование изобарной теплоёмкости фракций газового конденсата Солоховского месторождения». Материалы IV Международной научной конференции «Технические и технологические системы», г. Краснодар, 10-12 октября 2012 г. С. 299 - 301.

4. Магомадов А.С., Бухович Е.В., Мальцев Р.Г. Изобарная теплоемкость легких природных углеводородов в конденсированном состоянии // Современные проблемы математических и естественных наук в мире / Сборник научных трудов по итогам международной научно-практической конференции. № 2. - Казань, 2015. 85 с. С. 43 - 46.

5. Герасимов А.А., Григорьев Б.А. Экспериментальное исследование изобарной теплоемкости н-гексана // Изв. ВУЗов. Нефть и газ. - 1978. - № 5. - С. 46-48.

6. Eicken A., Eugen M., ZS. f. Elektrochemie und angewandte physik. Chemie. - 1951. - Bd.55. - S.343.

7. Магомадов А.С., Рудаков Г.Я. Установка для измерения теплоемкости газовых конденсатов // Переработка газа и газового конденсата. - 1974. - № 8.

8. Рудаков Г.Я., Магомадов А.С. Теплоемкость газовых конденсатов // Известия вузов СКНЦВШ. Технические науки. - 1975. - № 1.

9. Магомадов А.С. Теплофизические свойства высоковязких нефтей: Монография. - Краснодар: Изд-во КубГТУ, 2000. - 118 с.

10. Исследование удельных теплоемкостей газовых конденсатов и их фракций в широком интервале температур: Отчет о НИР / КубГТУ; Руководитель А.С. Магомадов. Тема № 8.64.09.01-12. Краснодар, 2014.

11. Экспериментальное исследование теплофизических свойств стабильных газовых конденсатов и их фракций в жидкой фазе: Отчет о НИР / КубГТУ; Руководитель А.С. Магомадов. Тема №112.04.14. Краснодар, 1994.

Размещено на Allbest.ru