Как определить массу природного газа в трубе

Затраты газа в квартире или частном домостроении рассчитываются для определения расходов на отопление, подогрев воды и приготовление пищи. Расчет производится на проектном этапе или перед приобретением котельного оборудования. Средний и максимальный расход газа в этих случаях подсчитывается по определенной методике, результат дает представление о количестве потребляемого топлива.

Влияние на расход газа

Как определить массу природного газа в трубеНа расход газа влияет мощность котла и качество смеси

Потребление газа зависит от различных факторов. В больших домах ставятся котлы, которые расходуют больше топливной смеси, чем агрегаты в маленьких строениях или квартирах.

На расход топлива влияет:

  • мощность котла;
  • температура на улице;
  • качество газовой смеси.

Некоторые газораспределительные компании подают в трубопровод неосушенные газовые смеси, которые содержат влагу и примеси. Калорийность снижается и увеличивается потребляемый объем.

Расчет расхода газа

Мощность котла или конвектора зависит от потерь тепла в строении. Средний подсчет проводится с учетом общей площади дома.

При расчете расхода газа учитываются нормы прогрева квадратного метра при высоте потолков до 3 м:

  • в южных регионах берется 80 Вт/м²;
  • в северных — до 200 Вт/м².

В формулах учитывается суммарная кубатура отдельных комнат и помещений в здании. На нагревание каждого 1 м³ общего объема выделяется 30 – 40 Вт в зависимости от района.

По мощности котла

Как определить массу природного газа в трубеБаллонный и природный газ рассчитывается в разных единицах

Расчет основывается на мощности и площади отопления. Применяется усредненный показатель расхода — 1 кВт на 10 м². Следует уточнить, что берется не электрическая мощность котла, а тепловая мощность оборудования. Часто такие понятия подменяются, и получается неправильный расчет потребления газа в частном доме.

Объем природного газа измеряется в м³/ч, а сжиженный — в кг/ч. Практика показывает, что на получение 1 кВт тепловой мощности расходуется 0,112 м³/ч магистральной топливной смеси.

По квадратуре

Удельное потребление тепла рассчитывается по представленной формуле, если разница между уличной и внутренней температурой составляет примерно 40°С.

Используется соотношение V = Q / (g · K / 100), где:

  • V — объем природного газового топлива, м³;
  • Q — тепловая мощность оборудования, кВт;
  • g — наименьшая калорийность газа, обычно равняется 9,2 кВт/м³;
  • K — коэффициент полезного действия установки.

В зависимости от давления

Как определить массу природного газа в трубеКоличество газа фиксируется счетчиком

Объем газа, проходящего по трубопроводу, измеряется счетчиком, а расход подсчитывается в виде разницы между показаниями в начале и конце пути. Измерение зависит от порога давления в суживающемся сопле.

Ротационные счетные приборы используются для измерения давления больше 0,1 МПа, а разница уличной и внутренней температуры составляет 50°С.

Показатель расхода газового топлива считывается при нормальном состоянии окружающей среды.

В промышленности пропорциональными условиями считается давление 10 – 320 Па, разница температур 20°С и относительная влажность воздуха 0. Расход топлива выражается в м³/ч.

Расчет по диаметру

Как определить массу природного газа в трубеРасчет диаметра газопровода выполняется перед началом строительства

Скорость газа в газопроводе высокого давления зависит от площади сечения коллектора и составляет в среднем 2 – 25 м/с.

Пропускная способность находится по формуле: Q = 0.67 · D² · p, где:

  • Q — расход газа;
  • D — условный проходной диаметр газопровода;
  • p — рабочее давление в газопроводной трубе или показатель абсолютного давления смеси.

На величину показателя влияет наружная температура, нагрев смеси, избыточное давление, атмосферные характеристики и влажность. Расчет диаметра газопровода делается при составлении проекта системы.

С учетом теплопотерь

Для расчета потребления газовой смеси требуется знать тепловые потери строения.

Используется формула Q = F (T1 – T2) (1 + Σb) · n / R, где:

  • Q — теплопотери;
  • F — площадь утепляющего слоя;
  • Т1 — наружная температура;
  • Т2 — внутренняя температура;
  • Σb — сумма дополнительных потерь тепла;
  • n — коэффициент расположения защитного слоя (в специальных таблицах);
  • R — сопротивление передаче тепла (рассчитывается в конкретном случае).

Определение теплопотерь представляет собой сложный подсчет и проводится специалистами на стадии проекта. Можно заказать нахождение потерь на любом этапе эксплуатации строения.

По счетчику и без

Как определить массу природного газа в трубеРасход газа зависит от утепления стен и климатических условий региона

По прибору определяется расход газа за месяц. Применяются стандартные нормы расхода смеси, если счетчик не установлен. Для каждого региона страны нормативы устанавливаются отдельно, но в среднем принимаются из расчета 9 — 13 м³ в месяц на одного человека.

Показатель устанавливается местными органами самоуправления и зависит от климатических условий. Расчет ведется с учетом числа владельцев помещения и людей, фактически проживающих на указанной жилплощади.

Расчет расхода сжиженного газа

Расчет газа с применением пропана или бутана имеет свои особенности, но не представляет особых сложностей. Имеет значение плотность горючего вещества, которая изменяется с повышением или понижением температуры и зависит от состава газовой смеси. Постоянным остается только вес сжиженного топлива.

Объем используемого газа отличается зимой и летом, поэтому нет смысла применять единицы м³ для определения расхода сжиженного газа на 1 кВт тепла, для обозначения берутся килограммы, которые не меняются при смене сезонов.

Расчет на 1 кВт тепла

Количество рассчитывается на отопление дома и подогрев воды в системе. Если на газе готовится еда, это нужно учитывать дополнительно.

Используется формула Q = (169.95 / 12.88) · F, где:

  • Q — масса топлива;
  • 169,95 — годовая сумма кВт на обогрев 1 м² дома;
  • 12,88 — теплотворная способность пропана;
  • F — квадратура строения.

Полученное значение умножается на стоимость 1 кг сжиженной смеси, чтобы посчитать расход на закупку требуемого количества. Цена обычно дается за 1 кг, а не за 1 м³, что следует учитывать.

Какое количество тепла отдает сжиженный газ и природный

Как определить массу природного газа в трубеСостав природного вида топлива (метан) определяется местом его залегания в земле. Теплота сгорания вещества — от 7 тыс. 600 до 8 тыс. 500 ккал/м³, т. е. такое количество тепла отдает при сжигании 1 м³ газа.

В качестве конденсированного топлива используется смесь бутана и пропана. Аналогичный показатель вещества составляет 9 тыс. 500 ккал/м³. Паровая фаза смеси (сгораемая взвесь в м³) считается при испарении жидких литров (в килограммах или литрах).

Уменьшение потребления газа

Экономия газа напрямую связана с уменьшением потерь тепла. Ограждающие конструкции, такие как стены, потолок, пол в доме обязательно защищаются от влияния холодного воздуха или грунта. Применяется автоматическая регулировка работы отопительного оборудования для результативного взаимодействия наружного климата и интенсивности работы газового котла.

Утепление стен, кровли, потолков

Как определить массу природного газа в трубеУменьшить расход газа можно с помощью утепления стен

Наружный теплозащитный слой создает преграду для охлаждения поверхностей, чтобы потребить наименьшее количество топлива.

Статистика показывает, что часть нагретого воздуха уходит через конструкции:

  • крыша — 35 – 45%;
  • неутепленные оконные проемы — 10 – 30%;
  • тонкие стены — 25 – 45%;
  • входные двери — 5 – 15%.

Полы защищаются материалом, который имеет допустимую влагопроницаемость по норме, т. к. при намокании теряются теплоизоляционные характеристики. Стены лучше изолировать снаружи, потолок утепляется со стороны чердака.

Замена окон

Как определить массу природного газа в трубеПластиковые окна пропускают меньше тепла зимой

Современные металлопластиковые рамы с двух- и трехконтурными стеклопакетами не пропускают воздушных потоков и препятствуют сквознякам. Это ведет к уменьшению потерь через щели, которые были в старых деревянных рамах. Для проветривания предусматриваются поворотно-откидные механизмы створок, способствующие экономному расходованию внутреннего тепла.

Стекла в конструкциях оклеиваются специальной энергосберегающей пленкой, которая пропускает внутрь ультрафиолетовые и инфракрасные лучи, но препятствует обратному их проникновению. Стекла снабжаются сетью элементов, подогревающих площадь для оттаивания снега и льда. Существующие конструкции рам дополнительно утепляются полиэтиленовой пленкой снаружи или используются плотные шторы.

Другие способы

Выгодно применять современные конденсационные котлы на газовом топливе и ставить автоматизированную координационную систему. На все радиаторы устанавливаются термоголовки, а на обвязке агрегата монтируется гидрострелка, что экономит 15 – 20% тепла.

В отопительной системе ставятся детекторы, регуляторы температуры, которые регулируют мощность котла в зависимости от состояния наружного климата. Если на улице теплая погода, результативнее и экономичнее перейти на отопление кондиционерами.

Измерение объема природного газа

Объем природного газа измеряется обычно в кубических футах¹. Поскольку газ всегда распространяется по всему объему резервуара, его количество зависит от температуры и давления. Поэтому измерения количества газа приводятся к постоянным условиям.

В качестве стандартных исходных условий приняты температура 60°F и давление 30 дюймовртутного столба (приблизительно 14,73 фунт/кв. дюйм, или нормальное атмосферное давление); иногда же за эталон принимается температура 20°С (68°F).

Объем газа записывается в виде величины, кратной 1000 единиц измерения, сокращенно обозначаемой буквой М; так, 3 540 000 куб. футов газа записывается как 3540 м куб. футов.

Сконструировано множество различных приборов для измерения количества (объема) газа, проходящего по трубам.

Большинство замеров объема газа, извлекаемого из скважин, производится с помощью диафрагменных счетчиков-расходомеров, определяющих перепад давления между противоположными сторонами установленной в трубопроводе диафрагмы.

Читайте также:  Сварная труба в ижевске

Исходя из получаемых перепадов давления с учетом параметров диафрагмы, представляющей собой круглое отверстие в тонкой пластинке, можно рассчитать скорость истечения газа. При медленном истечении газа и давлении, близком к атмосферному, обычно применяются счетчики объемного типа.

Объем газа в этих случаях определяется по числу регистрируемых счетчиком поочередных заполнений газом и освобождений от него камеры расходомера. Небольшие количества газа, увлекаемого буровым раствором и заключенного в обломках шлама, обычно улавливаются с помощью газоанализаторов.

Измерение объема газа в природном резервуаре в переводе на его объем в условиях дневной поверхности производится одним из двух распространенных методов, несколько напоминающих методы подсчета запасов нефти в природном резервуаре, с приведением их к нормальным условиям.

Объемный метод, или метод насыщения, заключается в умножении объема (в акр-футах) порового пространства, заполненного газом, на отношение между пластовым давлением и давлением на поверхности в атмосферах и на температурную поправку, зависящую от того, насколько температура в природном резервуаре отличается от стандартной, равной 60°F.

Коэффициент давления определяется по газо­вому закону, согласно которому объем идеального газа при постоянной температуре меняется обратно пропорционально давлению (Рисунок 1).

Как определить массу природного газа в трубе

Рисунок 1: Обобщенная диаграмма изменения объема газа при повышении давления и постоянной температуре.

Как определить массу природного газа в трубе

При атмосферном давлении, равном 14,7 фунт/кв. дюйм, для приведения объема пластового газа, находящегося под давлением 3000 фунт/кв. дюйм, к атмосферному необходимо помножить объем газа в природном резервуаре на коэффициент давления, равный:

Как определить массу природного газа в трубе

Как определить массу природного газа в трубеВторой метод подсчета количества газа в природном резервуаре с приведением егс к условиям дневной поверхности основан на том, что при отборе газа из пласта пластовое давление снижается. Падение давления на единицу приведенного к атмосферным условиям объема газа, извлекаемого из природного резервуара, прямо пропорционально соответствующему объему газа, оставшегося в природном резервуаре. Так, например, если первоначальное пластовое давление в газовом резервуаре было 2880 фунт/кв. дюйм, а после отбора в течение нескольких лет 400 млн. куб. футов газа оно упало до 2720 фунт/кв. дюйм, то снижение давления на 100 фунт/кв. дюйм происходило с расходом газа 400 000 000/160, т.е. 2 500 000 куб. футов на единицу падения давления. Номинальный остаточный объем газа в природном резервуаре, приведенный к атмосферным условиям, будет равен тогда 2,5 млн. куб. футов, помноженным на 2720 (остаточное пластовое давление в фунтах на кв. дюйм), т.е. 6,8 млрд. куб. футов. Если принять, что пластовое давление при истощении залежи равно 250 фунт/кв. дюйм, то извлекаемые запасы газа, приведенные к условиям дневной поверхности, будут составлять 2 500 000 куб. футов × (2720-250), или 6 175 000 000 куб. футов. Применение этого метода подсчета запасов газа возможно только спустя некоторое время с начала разработки залежи.

¹В некоторых странах, особенно в СССР, объемное количество природного газа часто переводится в метрические тонны нефти; 1000 мz природного газа приравнивается к 0,824 метрической тонны нефти (обычно 1000 м3 газа считают эквивалентными 1 т/нефти).

Объемный и массовый расход газа

Расход газа – это количество газа, прошедшего через поперечное сечение трубопровода за единицу времени. Вопрос в том, что принять за меру количества газа. В этом качестве традиционно выступает объем газа, а получаемый расход называют объемным.

Не случайно чаще всего расход газа выражают в объемных единицах (см3/мин, л/мин, м3/ч и т.д.). Другой мерой количества газа является его масса, а соответствующий расход называется массовым.

Он измеряется в массовых единицах (например, г/с или кг/ч), которые на практике встречаются значительно реже.

Как объем связан с массой, так и объемный расход связан с массовым через плотность вещества: Как определить массу природного газа в трубе, где  – массовый расход,  – объемный расход,  – плотность газа в условиях измерения (рабочие условия). Пользуясь этим соотношением, для массового расхода переходят к использованию объемных единиц (см3/мин, л/мин, м3/ч и т.д.), но с указанием условий (температуру и давление газа), определяющих плотность газа. В России применяют «стандартные условия» (ст.): давление 101,325 кПа (абс) и температура 20°С. Помимо «стандартных», в Европе используют «нормальные условия» (н.): давление 101,325 кПа (абс) и температура 0°С. В результате, получаются единицы массового расхода н.л/мин, ст.м3/ч и т.д.

Итак, расход газа бывает объемным и массовым.

Какой из них следует измерять в конкретном применении? Как наглядно увидеть разницу между ними? Давайте рассмотрим простой эксперимент, где три расходомера последовательно установлены в магистраль.

Весь газ, поступающий на вход схемы, проходит через каждый из трех приборов и выбрасывается в атмосферу. Утечек или накопления газа в промежуточных точках системы не происходит.

Как определить массу природного газа в трубе

Источником сжатого воздуха является компрессора, от которого под давлением 0,5…0,7 бар (изб) газ подаётся на вход поплавкового ротаметра. Выход ротаметра подключен ко входу теплового регулятора расхода газа серии EL-FLOW, производства компании Bronkhorst. В нашей схеме именно он регулирует количество газа, проходящее через систему.

Далее газ подаётся на вход второго поплавкового ротаметра, абсолютно идентичного первому. При задании расхода 2 н.л/мин с помощью расходомера EL-FLOW первый поплавковый ротаметр дает показания 1,65 л/мин, а второй – 2,1 л/мин. Все три расходомера дают различные показания, причем разница достигает 30%.

Хотя через каждый прибор проходит одно и то же количество газа.

Попробуем разобраться. Какая мера количества газа в данной ситуации остается постоянной: объем или масса? Ответ: масса.

Все молекулы газа, попавшие на вход в систему, проходят через нее и выбрасываются в атмосферу после прохождения второго поплавкового ротаметра. Молекулы как раз и являются носителями массы газа.

При этом удельный объем (расстояние между молекулами газа) в разных частях системы изменяется вместе с давлением.

Здесь следует вспомнить, что газы сжимаемы, чем выше давление, тем меньше объем занимает газ (закон Бойля-Мариотта). Характерный пример: цилиндр емкостью 1 литр, герметично закрытый подвижным поршнем малого веса. Внутри него содержится 1 литр воздуха при давлении порядка 1 бар (абс).

Масса такого объема воздуха при температуре равной 20°С составляет 1,205 г. Если переместить поршень на половину расстояния до дна, то объем воздуха в цилиндре сократится наполовину и составит 0,5 литра, а давление повысится до 2 бар (абс), но масса газа не изменится и по-прежнему составит 1,205 г.

Ведь общее количество молекул воздуха в цилиндре не изменилось.

Как определить массу природного газа в трубе

Возвратимся к нашей системе. Массовый расход (количество молекул газа, проходящих через любое поперечное сечение в единицу времени) в системе постоянен. При этом давление в разных частях системы отличается.

На входе в систему, внутри первого поплавкового ротаметра и в измерительной части расходомера EL-FLOW давление составляет порядка 0,6 бар (изб). В то время, как на выходе EL-FLOW и внутри второго поплавкового ротаметра давление практически атмосферное.

Удельный объем газа на входе ниже, чем на выходе. Получается, что и объемный расход газа на входе ниже, чем на выходе.

Эти рассуждения подтверждаются и показаниями расходомеров. Расходомер EL-FLOW измеряет и поддерживает массовый расход воздуха на уровне 2 н.л/мин. Поплавковые ротаметры измеряют объемный расход при рабочих условиях.

Для ротаметра на входе это: давление 0,6 бар (изб) и температура 21°С; для ротаметра на выходе: 0 бар (изб), 21°С. Также понадобится атмосферное давление: 97,97 кПа (абс). Для корректного сравнения показаний объемного расхода, все показания должны быть приведены к одним и тем же условиям.

Возьмем в качестве таковых «нормальные условия» расходомера EL-FLOW: 101,325 кПа (абс) и температура 0°С.

Пересчет показаний поплавковых ротаметров в соответствии с методикой поверки ротаметров ГОСТ 8.122-99 осуществляется по формуле:

Как определить массу природного газа в трубе , где Q – расход при рабочих условиях; Р и Т – рабочие давление и температура газа; QС – расход при условиях приведения; Рс и Тс – давление и температура газа, соответствующие условиям приведения.

Пересчет показаний ротаметра на входе к нормальным условиям по этой формуле даёт значение расхода 1,985 л/мин, а ротаметра на выходе – 1,990 л/мин. Теперь разброс показаний расходомеров не превышает 0,75%, что при точности ротаметров 3% ВПИ является отличным результатом.

Из приведенного примера видно, что объемный расход сильно зависит от рабочих условий. Мы показали зависимость от давления, но в той же мере объемный расход зависит и от температуры (закон Гей-Люссака).

Даже в технологической схеме, имеющей один вход и один выход, где отсутствуют утечки и накопление газа, показания объемного расходомера будут сильно зависеть от конкретного места установки.

Хотя массовый расход будет одним и тем же в любой точке такой схемы.

Хорошо понимать физику процесса. Но, все же, какой расходомер выбрать: объемного расхода или массового? Ответ зависит от конкретной задачи.

Читайте также:  Сварка вольфрамовым электродом и классификация материала

Каковы требования технологического процесса, с каким газом необходимо работать, величина измеряемого расхода, точность измерений, рабочие температура и давление, особые правила и нормы, действующие в Вашей сфере деятельности, и, наконец, отведенный бюджет.

Также следует учитывать, что многие расходомеры, измеряющие объемный расход, могут комплектоваться датчиками температуры и давления. Они поставляются вместе с корректором, который фиксирует показания расходомера и датчиков, а затем приводит показания расходомера к стандартным условиям.

Но, тем не менее, можно дать общие рекомендации. Массовый расход важен тогда, когда в центре внимания находится сам газ, и необходимо контролировать количество молекул, не обращая внимания на рабочие условия (температура, давление). Здесь можно отметить динамическое смешение газов, реакторные системы, в том числе каталитические, системы коммерческого учета газов.

Измерение объемного расхода необходимо в случаях, когда основное внимание уделяется тому, что находится в объеме газа. Типичные примеры – промышленная гигиена и мониторинг атмосферного воздуха, где необходимо проводить количественную оценку загрязнений в объеме воздуха в реальных условиях.

Как перевести кубометры газа в тонны

Как перевести кубы природного газа в тонны?

Сколько кубов природного газа в 1 тонне?

Природный газ — это смесь углеводородов с непостоянным составом, поэтому точных данных не существует. Однако от 90 до 98 % природного газа занимает метан CH4 с небольшими примесями более тяжёлых предельных углеводородов.

  • Плотность метана при нормальных условиях = 0,67 килограмм на кубометр, а так как он занимает большую часть природного газа, то можно предположить, что усреднённая плотность природного газа — 0,75 — 0,8 килограмм на метр кубический.
  • Тогда найдём количество кубов природного газа в одной тонне:
  • 1000/0,75-0,8= 1250-1330 кубов в тонне газа.
  • Ответ: 1250-1330 кубов.

Кубы природного газа в тонны

Кубический метр — это единица измерения объёма, а тонна — это единица измерения массы. Чтобы соотнести эти единицы измерения между собой следует воспользоваться плотностью.

  1. В нашем случае мы будем выражать массу (в тоннах) через объём (в кубических метрах) и плотность (в кг/м³).
  2. Формула для перевода кубических метров газа в тонны примет следующий вид:
  3. Тонны = Количество кубометров * Плотность газа / 1000.
  4. Здесь 1000 означает, что масса природного газа дана в тоннах, а не килограммах (1 тонна = 1000 килограмм).
  5. Состав природного газа не является постоянным.
  6. Его большую часть составляет метан (до 98%), также природный газ может включать в себя этан, пропан, бутан и некоторые другие вещества.
  7. Плотность газа может варьироваться от 0,68 до 0,85 кг/м³ и зависит не только от состава, но и от давления и температуры в месте расчета плотности газа.
  8. В любом случае, чтобы получить точное значение плотности газа, нужно знать соотношение его компонентов — ведь при стандартных условиях (температура 293К и давление 0,1013МПа) их плотность сильно различается.
  9. Метан — 0,668 кг/м³.
  10. Пропан — 1,872 кг/м³.
  11. После определения плотности газа остаётся подставить её в вышеуказанную формулу.
  12. Если Вы столкнулись с необходимостью измерить пропан-бутан в единицах массы, а по умолчанию указывается объем резервуара, то надо перевести кубические метры в тонны (единицы измерения объема – в единицы измерения массы). Для начала получим объем баллона или газгольдера в нужных нам единицах – кубические метры сжиженного газа из литров:
  13. 1 м 3 = 1000 л,
  14. то есть, баллон на 50 литров имеет объем 0,05 м 3 , а газгольдер на 2700л – 2,7 м 3 .
  15. Теперь приведем в порядок единицы измерения массы газа – из килограммов в тонны:
  16. 1 т = 1000 кг.
  17. Математика перевода массы метров кубических в тонны достаточно проста: масса (тонны) и объем (кубические метры) вещества соотносятся через третью величину – плотность. Масса = плотность * объем, или
  18. m = p * V, где:
  • m – масса вещества,
  • V – его объем,
  • p – плотность.

Чтобы перевести одну величину во вторую, нужно знать плотность пропан-бутановой смеси. Плотность газа непостоянна и зависит от температуры смеси.

Ниже приведена таблица плотности пропан-бутана в зависимости от температуры воздуха (измеряемой в о С) и процентного соотношения пары двух газов в получаемой сжиженной смеси.

В верхней строке приведена температура окружающего воздуха (в о С), в левом столбце – процентное соотношение пропан-бутан (то есть, «90/10» означает, что смесь содержит 90% пропана и 10% бутана). На пересечении значений соотношения и температуры находится плотность смеси.

Как определить массу природного газа в трубе

Например, при переводе метров кубических в тонны при 50%-ном содержании обоих газов и температуре 10 о С, мы имеем плотность, равную 0,549. При наличии 2 м 3 газа мы получим массу, равную:

m = p * V = 0,549 * 2 = 1,098 т.

Удельный вес природного газа, вес 1 м3 природного газа, таблица значений

Как определить массу природного газа в трубе

     Природный газ представляет собой образовавшеюся в недрах Земли смесь газов. Этот газ относят к полезным ископаемым и используется повсеместно. Считается что данное вещество образовывается благодаря разложению остатков живых организмов благодаря большим температурам и давлению.

     Данный вид газов считается самым экологически чистым видом топлива органического типа, ведь при его сгорании образуется гораздо меньше вредных веществ в сравнении с другими видами.

    Природный газ применяется везде. Им отапливаются жилые помещения и дома, подогревается вода. С помощью этого газа готовят еду. Используют как топливо для автомобилей и как сырье в химической промышленности.

Таблица удельного веса природного газа

     Природный газ является веществом сложного типа, поэтому в полевых условиях рассчитать его удельный вес не получится. Эти вычисления производятся в специальных лабораториях с использованием специализированного оборудования. Однако, средний удельный вес природного газа известен равен значениям, представленным в таблице.

     Данная таблица поможет произвести необходимые расчёты.

Удельный вес и вес 1 м3 природного газа в зависимости от единиц измерения

Материал Удельный вес (кг/м3) Вес 1 литра газа (кг) Вес куба природного газа (г)
Природный газ 0.62 0,62 620

     Для того чтобы начать рассчитывать необходимые параметры, необходимо разобраться с самим понятием.

     Удельный вес представляет собой показательную величину соотношения веса искомого вещества к его занимаемому объему. Эти вычисления проводятся с помощью формулы: y=p*g, где y – удельный вес, p – плотность, g – ускорение свободного падения, которое в обычных случаях является константой и равняется 9,81 м/с*с.

     Параметр, поучаемый в итоге, измеряется в Ньютонах, деленных на метр кубический (Н/м3).

Плотность природного газа

     Таким параметром, как плотность обозначают количество массы искомого вещества, которое помещается в метре кубическом. Этот параметр может быть весьма неоднозначным, так как зависит от множества факторов, основным из которых является температура.

     Плотность природного газа составляет значения от 0,68 до 0,85 кг/м3, при условиях газа в сухом газообразном состоянии и 400 кг/м3, при жидком.

Расчет массы вещества в технических устройствах, сосудах и трубопроводах. Расчет количества опасного вещества на опасном производственном объекте

При проектировании и эксплуатации часто стоит задача: определить массу вещества на производственной площадке, цехе, участке, в техническом устройстве, сосуде или трубопроводе. Массу веществ определяют:

Общие сведения

Методика расчета массы вещества зависят от агрегатного состояния:

    • вещество в твердом и жидком состоянии;
    • вещество в газообразном виде;
    • вещество в двухфазовом состоянии.

Расчет массы вещества в твердом и жидком состоянии

Расчет массы вещества в твердом и жидком состоянии. Общий случай

При инженерных расчетах жидкости считаются практически не сжимаемы.

Т. е. плотность веществ в твердом и жидком состоянии зависит только от температуры. Плотность (ρ) веществ можно определить по справочным данным.

В этом случае масса (m) вещества рассчитывается по простой формуле:

m=ρ⋅V,

— объем вещества. Объем вещества определяется согласно  паспортным данным  технического устройства, сосуда или по данным проектной документации. При отсутствии данных объем для существующих устройств можно определить путем замера. Существует несколько методов определения объемов.

Скачать результат расчета массы вещества: Поделится ссылкой на расчет массы:

Расчет массы  жидкости в трубопроводе

  • Для трубопроводов объем вещества определяется, как внутренний объем трубопровода. В этом случае выше приведенная формула примет вид:
  • m=ρ⋅l⋅π⋅Dвн2/4,
  • — длина участка трубопровода диаметром Dвн;
  • Dвн внутренний диаметр трубопровода.

Скачать результат расчета массы жидкости в трубопроводе: Поделится ссылкой на расчет массы:

Расчет массы вещества жидкости в сосуде или объемных технических устройствах

Для сосудов и объемных технических устройствах (далее просто сосуд) возможны два варианта расчета:

    1. объем сосуда полностью занят жидкостью. В этом случае массу можно рассчитать, как показано выше;
    2. объем сосуда частично занят жидкостью. В этом случае надо учитывать:
      • процент (долю) занятую жидкой фазой;
      • массу газа в оставшемся объеме сосуда, в случае если сосуд не является атмосферным (объем сосуда не связан с атмосферой) или газ тяжелее воздуха. Пример сосуда — резервуары СУГ на АГЗС (в которых минимум 15 % от объема должна составлять газовая подушка, жидкости не более 85 % соответственно).
Читайте также:  Течет вода по трубе вытяжки

Расчет массы жидкости сосуде

mж=(d/100)⋅ρ⋅V,

d — процент жидкости в сосуде, %;

Скачать результат расчета массы жидкости в сосуде : Поделится ссылкой на расчет массы:

Расчет массы газа и жидкости в сосуде

Расчет массы газа проводится с помощью уравнения состояния идеального газа. Эту методику нельзя использовать для газа с высоким давлением или при сочетании высокого давления и высокой температуры (например водяной пар, используемый как рабочее тело в машинах). В этих случаях рекомендуется использовать справочные данные и пользоваться формулой, приведенной выше.

mг=mж+((100-d)⋅V⋅P⋅M)/(T⋅R),

где — давление газа в сосуде, M — молярная масса газа, T — температура газа в сосуде, R — универсальная газовая постоянная.

Скачать результат расчета массы газа и жидкости в сосуде: Поделится ссылкой на расчет массы:

Расчет массы газа

Расчет массы газа. Общий случай

  1. Расчет массы газа проводится также с помощью уравнения состояния идеального газа.

  2. mг=(V⋅P⋅M)/(T⋅R),
  3. где — давление газа в сосуде, M — молярная масса газа, T — температура газа в сосуде, R — универсальная газовая постоянная.

Скачать результат расчета массы газа: Поделится ссылкой на расчет массы:

Расчет массы газа в трубопроводе

mг=(3,14⋅L⋅Dвн2⋅P⋅M)/(4⋅T⋅R),

Скачать результат расчета массы газа: Поделится ссылкой на расчет массы:

Расчет массы вещества в двухфазовом состоянии

Точный расчет массы вещества состоящего сразу в двух состояниях является сложной задачей. На практике часто используется упрощенный вариант, предусматривающий использование процента содержания разных фаз вещества, как на примере выше.

Примечание:

Определив количество вещества и если оно относится к опасным согласно ФЗ «О промышленной безопасности» можно провести предварительную идентификацию в онлайн сервисе по идентификации ОПО.

Поделиться ссылкой:

Расчет технологического запаса газа в газопроводе

Зачастую при проведении ремонтных работ на ГРС, на газораспределительных сетях или при возникновении аварийной ситуации на газопроводе возникает необходимость газоснабжения потребителей из запасов природного газа, находящегося в газопроводах.

При проведении вышеуказанных работ необходимо заранее знать объём запаса газа в газопроводах, для этого газораспределительные организации регулярно проводят инвентаризацию имеющихся газопроводов (с учетом выбывших из эксплуатации и вновь построенных газопроводов) и определяют объём запаса газа.

Объём запаса газа в газораспределительных сетях определяется по каждой ГРС (по источнику газоснабжения) с разбивкой по категориям газопроводов (по давлению газа). Существующие категории газопроводов отражены в табл. 23.

Таблица 23

Классификация газопроводов по давлению Категория газопровода Рабочее давление в газопроводе, МПа Скорости движения газа надземных и внутренних газопроводов, м/с Буквенно- цифровые обозначения газопроводов (по ГОСТ 21.609-83)
Высокого 1-а свыше 1,2 Не более 25 ГО (общее обозначение)
I от 0,6 до 1,2 включительно Г4
II от 0,3 до 0,6 включительно гз
Среднего III от 0,005 до 0,3 включительно Не более 15 Г2
Низкого IV До 0,005 включительно Не более 7 Г1

Для локальных участков газопроводов (протяженностью до 5 км) при отсутствии отводов и при небольшой скорости газового потока объём запаса газа рассчитывается по формуле (16)

  • где Уп — геометрический объем пространства (полости) газопровода;
  • Ра -давление газа абсолютное, МПа;
  • Т -температура газа, К;
  • Р — давление газа при стандартных условиях, МПа;
  • Т — температура газа при стандартных условиях, К;
  • Z — коэффициент сжимаемости газа (определяется по формуле 4).

На протяженных участках (свыше 5 км), при многочисленных отводах и при скорости газа более 15 м/с, в расчетах необходимо учитывать падение давления газа в конце участка газопровода и изменение температуры газа в начале участка газопровода и в конце.

Изменение давления газа связано с тем, что на протяжении участка газопровода существуют отводы, по которым производится отбор газа, а также падение давления газа связано с физическими свойствами природного газа — динамической вязкостью газа, что также приводит к падению давления в конце участка.

Причиной изменения температуры газа в газопроводе является внешняя среда. Если в зимнее время газ двигался сначала по надземному газопроводу и затем длительное время по подземному газопроводу, то в конце участка газопровода температура газа может быть выше, чем в начале участка, поэтому необходимо учитывать температуру грунта.

Объём запаса газа на протяженных участках определяется по формуле

Коэффициент сжимаемости газа — Zcp — также будет различным в начале газопровода и в конце. Усредненное значение коэффициента сжимаемости определяется по формуле (13)

Среднее давление, Рср, МПа, определяется по формуле (14)

  1. где Рн — начальное абсолютное давление, МПа;
  2. Рк — конечное абсолютное давление, МПа.
  3. Средняя температура газа, Тср, К, определяется по формуле (15)
  • где Тн — начальная температура газа, К;
  • Т- конечная температура газа, К;
  • Т — температура грунта, К.
  • Пример расчета объёма технологического запаса газа приведен в Приложении 12.

Объем, масса, плотность, удельный объем. Приведение к нормальным и стандартным условиям и пересчет

Единицей измерения объема газа является кубический метр (м³). Измеренный объем приводится к нормальным физическим условиям.

Нормальные физические условия: давление 101 325 Па, температура 273,16 К (0 °С).

Стандартные условия: давление 101 325 Па, температура 293,16 К (+20 °С).

В настоящее время эти обозначения выходят из употребления. Поэтому в дальнейшем следует указывать те условия, к которым относятся объемы и другие параметры газа.

Если эти условия не указываются, то это значит, что параметры газа даны при 0 °С (273,16 °К) и 760 мм рт. ст. (1,033 кгс/см²).

Иногда объем газа (особенно в иностранной литературе и нормах) при пользовании системой СИ приводится к 288,16 °К (+15 °С) и давлению 1 бар (105 Па).

Если известен объем газа при одних условиях, то пересчитать его в объемы при других условиях можно с помощью коэффициентов, приведенных следующей таблице.

Коэффициенты для пересчета объемов газа из одних условий в другие

Температура и даление газа 0 °С и 760 мм рт. ст. 15 °С и 760 мм рт. ст. 20 °С и 760 мм рт. ст. 15 °С (288,16 °К) и 1 бар
0 °С и 760 мм рт. ст. (норм. условия) 1 1,055 1,073 1,069
15 °С и 760 мм рт. ст. (в зар. литературе) 0,948 1 1,019 1,013
20 °С и 760 мм рт. ст. (ст. условия) 0,932 0,983 1 0,966
15 °С (288,16 °К) и 1 бар (СИ) 0,936 0,987 1,003 1

Для приведения объемов газа к 0 °С (273,16 °К) и 760 мм рт. ст.

(1,033 кгс/см²), а также к 20 °С (293,16 °К) и 760 мм рт. ст. (1,033 кгс/см²) могут быть применены следующие формулы:

где V0 °С и 760 мм рт. ст.  — объем газа при 0 °С и 760 мм рт. ст., м³; V20° С и 760 мм рт. ст. — объем газа при 20 °С и 760 мм рт. ст., м³; VP — объем газа в рабочих условиях, м³; р — абсолютное давление газа в рабочих условиях, мм рт. ст.;

Т — абсолютная температура газа в рабочих условиях, °К.

Пересчет объемов газа, приведенных к 0 °С и 760 мм рт. ст., а также к 20 °С и 760 мм рт. ст., в объемы при других (рабочих) условиях можно производить по формулам:

Любой газ способен расширяться. Следовательно, знание объема, который занимает газ, недостаточно для определения его массы, так как в любом объеме, целиком заполненном газом, его масса может быть различной.

Масса — это мера вещества какого-либо тела (жидкости, газа) в состоянии покоя; скалярная величина, характеризующая инерционные и гравитационные свойства тела. Единицы массы в СИ — килограмм (кг).

  • Плотность, или масса единицы объема, обозначаемая буквой p, — это отношение массы тела m, кг, к его объему, V, м³:
  • p = m/V
  • или с учетом химической формулы газа:
  • p = M/VМ = M/22,4,
  • где M — молекулярная масса, VМ — молярный объем.
  • Единица плотности в СИ — килограмм на кубический метр (кг/м³).
  • Зная состав газовой смеси и плотность ее компонентов, определяем по правилу смешения среднюю плотность смеси:
  • pсм = (p1V1 + p2V2 + … + pnVn)/100,

где p1, p2, …, pn — плотность компонентов газового топлива, кг/м³; V1, V2, …, Vn — содержание компонента, об. %.

  1. Величину, обратную плотности, называют удельным, или массовым, объемом (ν) и измеряют в кубических метрах на килограмм (м³/кг).
  2. Как правило, на практике, чтобы показать, на сколько 1 м³ газа легче или тяжелее 1 м³ воздуха, используют понятие относительная плотность d, которая представляет собой отношение плотности газа к плотности воздуха:
  3. d = p/1,293
  4. и
  5. d = M/(22,4×1,293).
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector