1-燃气性质

-20 -15 -10 -5
0
5
10
15
20
399.8 396.1 387.7 383.9 379.7 368.9 364.3 355.5 345.4
400.2 397.3 392.7 388.5 384.3 380.2 376 37.5 366.8
混合液体潜热计算
混合液体气化潜热
r giri
相的绝对压力，就是该温度下的饱和蒸汽压 饱和蒸气压与容器的大小及其中的液量多少无关，与物
质的种类和温度有关 是温度的单值函数，随温度升高而升高
常见低碳烃蒸气压与温度的关系
2）混合液体的蒸汽压
道尔顿分压定律
在一定温度下，当密闭容器中的混合液体及其蒸气处于 相平衡时，气相符合道尔顿分压定律，混合气体的蒸气 压P等于各组分蒸气分压Pi之和。
Tr

T Tc
Pr
P
Pc
r

c
ZC

PC C
R 0TC
Z
Zc
Pr r
Tr
气体的通用压缩系数 Zc=0.27
六.粘度
粘度
动力粘度
μ 100
gi μi
运动粘度
100
γi
i
μ ρν
3
μt
μ0

273 C TC

T 273
2
标准状态 273.15K、101325Pa，Nm3
1.体积分数
在相同温度、压力下，燃气中各单一组分的体积占燃气总体
积的比值
γi

Vi V
2.质量分数
在相同温度、压力下，燃气中各单一组分的质量占燃气总质
量的比值
gi

mi m
3.摩尔分数 在相同温度、压力下，燃气中各单一组分的摩尔数占燃气总 摩尔数的比值
先假定该压力下露点 根据给定压力和假定温度，计算相平衡常数
ki pi' / p
计算出各组分的液相摩尔分数
xi yi / ki
检验是否符合相平衡条件，不符合再假设
xi 1
液化石油气管道供气的工程中所处理的气态液化石油气或液 化石油气-空气混合气

td 55 cP
相对密度 0.58-0.62 0.3-0.4 1.5-2.0
四.临界参数
临界温度 当温度不超过某一数值，对气体进行加压可以使气体液 化。在该温度以上，无论施加多大压力都不能使之液化。 平均临界温度
临界压力 在临界温度下,使气体液化所需的压力 平均临界压力
临界比容
几种单一气体的气-液平衡曲线
计算 利用各组分的体积分数计算
燃气的平均分子量，等于各组分的分子量与其体积分 数乘积之和 利用各组分的质量分数计算 燃气的平均分子量是各组分的质量分数与其分子量之 商总和的倒数 燃气的平均气体常数可用各气体常数与质量分数乘积之 和
三.燃气密度和相对密度
燃气密度
单位体积燃气具有的质量，Kg/m3
燃气气源
天然气 人工燃气 液化石油气 生物气
第一章 燃气性质与分类
第一节 燃气物理性质
一. 燃气组成及其表示方法
指可以作为燃料的气体。城镇燃气是指符合一定质量要求，供 给居民生活、商业和工业企业生产作燃料用的公用性质的燃气。
混合气体 可燃组分 低级烃（甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、丙烯、丁烯）、氢气、 一氧化碳 不可燃组分 二氧化碳、氧气和氮气 杂质 焦油,萘,水蒸气,灰尘,氨,硫化氢
yi

ni n
三分数之间的关系
摩尔分数与体积分数
阿伏加德罗定律
同温度压力下任何理想气体的摩尔体积相等
摩尔分数=体积分数
质量分数与体积分数
燃气的摩尔分数与质量分数成正比，其比例常数为平均 分子量与该组分分子量之商
γi

yi
gi
M Mi
二.燃气平均相对分子质量
燃气平均分子质量 燃气平均相对分子质量 M=G/N
2.根据烃类组分分类
干气 C5及其以上烃类<13.5cm3/Sm3.NG 湿气 C5及其以上烃类>13.5cm3/Sm3.NG 富气 C3及其以上烃类>94cm3/Sm3.NG 贫气 C3及其以上烃类<94cm3/Sm3.NG 酸性气体 含大量H2S、CO2，需净化后才能使用 洁气 含少量H2S、CO2，不需净化可直接使用
定压比热容Cp 压力不变
Cp=Cv+8.31/M=Cv+R=Cv+R0/M
真实比比热
kJ/ kg.K
某温度下的比热 平均比比热
C yiCi giCi
温度范围的比热
kJ/Nm3.K
四.华白数和燃烧势
反映燃气质量的一个特性参数，是判定燃气互换性的重要 依据之一
基方：1atm 20℃(standard cubic meter, 简写：Sm3） 标方：1atm 0℃(normal cubic meter, 简写：m3）
3.根据储运方式分类
管输天然气 液化天然气（Liquified Natural Gas，简称LNG)
气田生产的天然气净化处理，经一连串超低温液化后，利用液 化 天然气船（车）运输，其体积约为同量气态天然气体积的1/600， 可作为大、中城镇燃气气源。 压缩天然气（ Compressed Natural Gas,简称CNG ） 指压缩到压力大于或等于10MPa且不大于25MPa的气态天然气。 它与管道天然气的组分相同，主要成分为甲烷，用作车用燃料或供 小规模城镇燃气用户使用。
粘度的影响因素
压力 随压力的升高动力粘度增大；但影响较小，可忽略。
温度 气体： 温度越高，动力粘度增大。 液体： 温度越高，动力粘度越小。
分子量 气体：分子量越大，动力粘度越小。 液体：分子量越大，动力粘度越大 。
七.饱和蒸汽压和相平衡常数
1 .饱和蒸汽压
1）单一液体的蒸汽压 在一定温度下，密闭容器中的纯组分液体与蒸汽共存时，气
pi yiP
拉乌尔定律
如果液体为理想液体，则符合拉乌尔定律，即各组分蒸
气分压Pi等于此纯组分在该温度下t的蒸气压Pi’乘以其在 混合液体中的分子成分xi。
n
n
p pi xipi'
i1
i1
2. 相平衡常数
在一定温度、组成的气液平衡系统，某一组分在该温度下
的饱和蒸汽压pi‘与混合液体蒸汽压p的比值为常数
C2H6 2.9/ 13.0
C3H8 2.1/ 9.5
C3H6 2.0/ 11.7
C4H10 1.5/ 8.5
C4H8 1.6/ 10.0
燃气爆炸极限计算
对于不含氧或惰性气体的燃气爆炸极限
L
100 yi Li
对于含惰性气体的燃气爆炸极限
Li
L
1
Bi 1 Bi
100
%
五.实际气体状态方程
理想气体状态方程 压力不太高，温度不太低 PV mRT
实际气体状态方程 压缩因子 温度、压力有关系 其偏离1的大小表示气体偏离理想气体状态方程的程度
Pv ZRT
对比态定律 对比温度 对比压力 对比比容 临界压缩系数Zc 0.23-0.33 0.27
ρ
m V

n i 1
yiρi

1 n gi
ρ i1 i
相对密度 燃气平均密度与相同状态下的空气平均密度之比值
s ρ0 1.2931
1.2931,标准状态下的空气平均密度
常见燃气的密度和相对密度
燃气 天然气 焦炉煤气 液化石油气
平均密度kg/m3 0.75-0.8 0.4-0.5 1.9-2.5
高热值燃气 (HCV GAS)： 液化石油气( High caloric value) 中等热值燃气( MCV GAS)：天然气 低热值燃气 (LCV GAS)： 人工燃气
城镇燃气分类及基本特性
一. 天然气
广义天然气是指埋藏于地层中自然形成的气体，通用的“天 然气“是指天然蕴藏于地层中的烃类和非烃类气体的混合物， 即以甲烷为主的气态化石燃料。
1
0
0

L
1
Bi Bi

对含有氧气的可燃混合气体的爆炸极限
可视为混入空气
先扣除氧含量及按空气组成的氮含量
重新调整可燃混合气体个组分的容积成分,使容积成分之和为100%
第三节 燃气分类
燃气分类
1）按来源或生产方式
天然气 人工燃气 液化石油气 生物气
2）按热值
1m3干燃气 指燃气成分的体积是1m3，而与其共存的还有若干水蒸 气，因此1m3干燃气的实际体积是大于1m3的。
w ( d ) 0.833
0.833 d 干湿燃气容积成分换算：y w kyi k 换算系数：k 0.833
0.833 d
九. 露点
饱和蒸气经冷却或加压即处于过饱和状态，遇到接触面或 凝结核便液化成露，这时的温度称为露点
非常规天然气
天然水化物 煤层气、矿井气 页岩气 致密砂岩气
1.根据矿藏特点分类
气田气 纯度较高，甲烷含量80-98%，乙烷、丁烷含量不大，低热值36MJ/Nm3
石油伴生气 与石油共生的气体，分为气顶气和溶解气，乙烷及其以上的含量较大， 低热值48MJ/Nm3
凝析气田气 深层天然气，戊烷及其以上含量较高，含有汽油和煤油成分
低热值
单位数量的燃气完全燃烧后，其燃烧产物被冷却到原始温度，其 中水蒸气仍为蒸汽状态时，所放出的热量
差值的实质
水蒸气的气化潜热
热值计算 已知燃气成分
H yiHi
实验测定高、低热值
三.比热容
比热容
单位数量的物质温度升高或降低1℃所吸收或放出的热量
定容比热容Cv 容积不变
一般华白数，广义华白数
w Hh s
w H Hg S
燃烧势
燃气互换性与燃具适配性
五.着火温度
燃气开始着火时的温度
主要与可燃气体在空气中的浓度、混合程度、压力、燃烧室 热力条件和是否有催化作用等有关
一般可燃气体在空气中的着火温度比在纯氧中的着火温度高 50~100℃。
气体
H2 CO CH4 C着火温度 400 605 540 335 515 450 460 365/400 385
六.爆炸极限
爆炸极限 上限、下限
气体 H2 CO CH4 C2H2
爆炸 4.0/ 12.5/ 5.0/ 2.5/ 极限 75.9 72.2 15.0 80.0
在一定温度、组成的气液平衡系统，气相中某一组分的摩
尔分数yi与其在液相中的摩尔分数xi比值为常数
pi' P

yi xi
ki
查图计算相平衡常数
1-甲烷； 2-乙烷； 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
八. 干燃气与湿燃气
1m3湿燃气 指燃气的总体积为1m3，其中包含水蒸气所占体积（实 际的燃气成分小于1m3）。
yi
i
1
td -露点温度
十. 膨胀系数
体积膨胀系数，是指温度每升高1℃，液态物质增加的体积 与原体积的比值。
第二节 燃气热力性质
一.气化潜热
液体沸腾时1kg液体变成同温度下饱和蒸汽所吸收的热量， 气化潜热, kJ/kg
气化潜热与温度、压力有关
温度 C3H8 C4H10
不同温度下液体的气化潜热
0.38
rT2

rT1
TC Tc
T2 T1

Tc临界温度
图1-7 液化石油气各组分的气化潜热
二.燃气热值
单位燃气完全燃烧所释放出来的热量 高热值
单位数量的燃气完全燃烧后，其燃烧产物被冷却到原始温度，其 中水蒸气被凝结成同温度的水时，所放出的热量。
是通过生物化学作用及地质变质作用,在不同地质条件下生成、 运移，在一定压力下储集的可燃气体。
天然气主要存在于油田和气田中，也有储集在煤层和页岩中。 天然气是一种混合气体，主要成分是低分子烷烃，也含有少
量的二氧化碳、硫化物和氮气等。
天然气分类
常规天然气
按矿藏特点分类 按烃类组分分类 按储运方式分类
气体在某一压力下的露点也就是该物质液态在同一压力下 的沸点
烃类混合气体的露点
与组分、混合比和总压力有关 气液平衡状态时，多种碳氢化合物的混合物中，各组分在
气相或液相中的摩尔分数之和都等于1，满足相平衡条件
yi ki xi xi 1
碳氢化合物露点的确定
条件是：气相摩尔分数yi 确定给定压力p下的露点 计算步骤