燃气输配-01第一章-燃气的分类及其性质

T——混合气体的热力学温度(K)； C——混合气体的无因次实验系数，可用混合法则求得。 单一气体的C值可以查表得到。
液态碳氢化合物的动力粘度随分子量的增 加而增大，随温度的上升而急剧减小。气态碳 氢化合物的动力粘度则正相反，分子量越大， 动力粘度越小，温度越上升，动力粘度越增大， 这对于一般的气体都适用。
式中:
M——混合气体平均分子量 y1、y2……yn——各单一气体容积成分(％)
M1、M2……Mn——各单一气体分子量 混合液体的平均分子量可按下式计算： M=
式中:
1 （x1M1+x2M2+……+xnMn） 100
M——混合液体平均分子量 x1、x2……xn ——各单一液体分子成分(％) M1、M2……Mn——各单一液体分子量
当Pr ＜5.6， Tr=1.0～2.0
气体的压缩因子Z与对比温度Tr、对比压力Pr的关系
所谓对比温度Tr，就是工作温度T与临界温度Tc的比值，而对 比压力Pr，就是工作压力P与临界压力Pc的比值。此处温度为热
力学温度，压力为绝对压力。
例: 有一内径为900mm、长为115km的天然气管道。当天
然气的平均压力为3.04MPa、温度为278K，求管道中的
沸点（℃） （101325Pa） 162.6
88.5
42.1
0.5
10.2
103.7
47.0
6.26
3.72
0.88
6.9
36.2
气化潜热 （KJ/kg）510Leabharlann 8485.7422.9
383.5
366.3
481.5
439.6
391.0
416.2
405.7
394.4
355.9
七、容积膨胀
液态碳氢化合物的容积膨胀系数很大，约比水
yi——该组分在气相中的分子成分(等于容积成分)
x—— 该组分在液相中的分子成分。 i
相平衡常数表示在一定温度下，一定组成的气液平衡
系统中，某一组分在该温度下的饱和蒸气压与混合液体蒸
气压的比值是一个常数。并且，在一定温度和压力下，气
液两相达到平衡状态时，气相中某一组分的分子成分与其
液相中的分子成分的比值，同样是一个常数。
如图所示是随着丙烷、正丁烷混合物的消耗，当15℃时 容器中不同剩余量气相组成和液相组成的变化情况。
（a）气相组成的变化
（b）液相组成的变化
相平衡常数 概念： Pi xi Pi
Pi yi P
式中：
Pi y i ki P xi
k i ——相平衡常数；
P ——混合液体的蒸气压；
Pi ——混合液体任一组分饱和蒸气压；
合物组成的混合气体，则取22m3／kmol。
混合气体平均密度还可按下式计算： 1 ( y1 1 y2 2 ...... yn n ) 100 燃气通常含有水蒸气，则湿燃气密度可按下式计算： 0.833 w ( d ) 0.833 d
式中 :
w——湿燃气密度(kg／m3)
xi Pi yi P
2.当已知气相分子组成，需确定液相组成时，也是先确 定系统的压力，即
yi P xi Pi
yi xi 1 1 xi Pi P P P
P
1 yi P i

1 yn y1 y 2 P1 P2 Pn
例：已知液化石油气由丙烷C3H8，正丁烷 nC4H10和异丁烷iC4H10组成，其液相分子 组成为=70％，=20％，=10％，求温度 为20℃时系统的压力和达到平衡状态时气 相分子组成。
几种气体的液态-气态平衡曲线
气体的临界温度越高，越易液化。气体温度比临
界温度越低，则液化所需压力越小。
实际气体状态方程:
Pν=ZRT
式中: P——气体的绝对压力(Pa) ν——气体的比容(m3／kg)
Z——压缩因子
R——气体常数[J／(kg· K)] T——气体的热力学温度(K)
当Pr ＜1， Tr=0.6～1.0
工程上，常利用相平衡常数来计算液化石油气 k 值可由图1—8查得。 的气相组成或液相组成。
1—甲烷 2—已烷
3—丙烷
4—正丁烷 5—异丁烷
6—正戊烷
7—异戊烷 8—乙烯 9—丙烯
图 1 —8
一些碳氢化合物的相平衡常数计算图
液化石油气的气相和液相组成之间的换算还可按下
列公式计算： 1.当已知液相分子组成，需确定气相组成时，先计算系 统的压力，然后确定各组分的分子成分，即
式中：

——混合气体或混合液体的运动粘度(m2／s)
s) ——相应的动力粘度(Pa·
——混合气体或混合液体的密度(kg／m3)
四、饱和蒸气压及相平衡常数
饱和蒸气压概念：
液态烃的饱和蒸气压，简称蒸气压，就是在一定 温度下密闭容器中的液体及其蒸气处于动态平衡时蒸
气所表示的绝对压力。
注：蒸气压与密闭容器的大小及液量无关，仅取决 于温度。温度升高时，蒸气压增大。
——t1至t2温度范围内的容积膨胀系数平均值 对于混合液体:
V2 V1k1 1 1 t 2 t1 V1k 2 1 2 t 2 t1 V1k n 1 n t 2 t1
八、爆炸极限
概念：
可燃气体和空气的混合物遇明火而引起爆炸 时的可燃气体浓度范围称为爆炸极限。在这种 混合物中当可燃气体的含量减少到不能形成爆 炸混合物时的那一含量，称为可燃气体的爆炸 下限，而当可燃气体含量一直增加到不能形成 爆炸混合物时的含量，称为爆炸上限。
天然气
凝析气田气
矿井气
低发热值约为48360 kJ／m3
低发热值约为18840 kJ／m3
焦炉煤气 固体燃料干馏煤气 连续式直立炭化炉煤气 立箱炉煤气 固体燃料气化煤气 压力气化煤气
人工燃气
油制气
高炉煤气
水煤气
发生炉煤气
重油蓄热热裂解气
重油蓄热催化裂解气
二、按燃烧特性分类
国际煤气联盟(IGU) 燃气分类 分 一类燃气 二类燃气 L族 H族 类 华白指数（MJ/m3） 17.8～35.8 35.8～53.7 35.8～51.6 51.6～53.7 典型燃气 人工燃气 天然气
yi t d 55 cP 1 a i
六、液化石油气的气化潜热
气化潜热就是单位质量(1kg)的液体变成与其处 于平衡状态的蒸气所吸收的热量。
部分碳氢化合物的沸点及沸点时的气化潜热
名称 甲烷 乙烷 丙烷 正丁 烷 异丁烷 乙烯 丙烯 丁烯1 顺丁烯 -2 反丁 烯-2 异丁 烯 正戊 烷
三类燃气
71.5～87.2
液化石油气
§1.2 燃气的基本性质
一、混合气体及混合液体的平均分子量、平均密度和相对密度 二、临界参数及实际气体状态方程
三、粘度
四、饱和蒸气压及相平衡常数 五、沸点和露点 六、液化石油气的气化潜热 七、容积膨胀 八、爆炸极限 九、水化物
十、液化石油气的状态图
一、混合气体及混合液体的平均分子量、平均密度和相对密度 混合气体的平均分子量可按下式计算： 1 M= （y1M1+y2M2+……+ynMn） 100
n
式中:
、
——混合气体在0℃时的动力粘度（Pa•s）
g1
g2
g—— n 各组分的质量成分（％）
1
2
—— n 相应各组分在0℃时的动力粘度（Pa•s）
t(℃)时混合气体的动力粘度按下式计算：
273 C T t T C 273
式中
3 2
s)； t ——t(℃)时混合气体的动力粘度(Pa·
混合气体平均密度和相对密度按下式计算：
M VM

S= 1.293
M 1.293 VM
式中: ρ——混合气体平均密度(kg／m3) VM ——混合气体平均摩尔容积(m3／kmol) S——混合气体相对密度(空气为1) 1.293——标准状态下空气的密度(kg／m3)
注: 对于由双原子气体和甲烷组成的混合气体，标准 状态下的VM可取22.4m3／kmol，而对于由其他碳氢化
《燃气输配》
《Gas transmission & distribution》
第一章
燃气的分类及其性质
§1.1 燃气的分类 §1.2 燃气的基本性质
§1.3 城镇燃气的质量要求
§1.1 燃气的分类
一、按气源分类
天然气 人工燃气
液化石油气
生物气（沼气）
纯天然气 石油伴生气
低发热值约为33360～36300kJ／m3 低发热值约为41900 kJ／m3
混合液体的动力粘度可以近似地按下式计算：
1

式中:

1
xn
x1

2
x2

xn
n
x1 x 2
、
……
——各组分的分子成分（％）；
1 2
、
……
n ——各组分的动力粘度（Pa•s）；
——混合液体的动力粘度（Pa•s）。
混合气体和混合液体的运动粘度为：

天然气在标准状态下(101325Pa、273.15K)的体积。已
知天然气的容积成分为甲烷97.5％，乙烷0.2％，丙烷
0.2％，氮气1.6％，二氧化碳0.5％。
三、粘度
混合气体的动力粘度可以近似地按下式计算：
g1 g 2 g n gn g1 g2
1
2
（三）含有氧气的混合气体爆炸极限
L L 100 y Air
T
nA
yCO2
yC H = 例：已知燃气的容积成分为 y =5.7％， yCO = 8.4％， y H = 20.93％， y O =1.7％， 5.3％，