Динамический коэффициент вязкости природного газа

§ 8. Вязкость газов и углеводородных конденсатов

Вязкость газа в зависимости от изменения параметров, ха­рактеризующих его состояние, изменяется сложным образом. При низких давлениях и температурах свойства реальных га­зов приближаются к идеальным. Закономерности изменения вязкости газов при различных давлениях и температурах можно объяснить, исходя из некоторых положений кинетиче­ской теории газов. Динамическая вязкость газа связана с его плотностью , средней длиной свободного пробега молекул  и средней скоростью молекул v соотношением . (Ш.64)

По формуле (Ш.54) определяется зависимость динамиче­ской вязкости газа от давления и температуры. С повышением давления плотность газа возрастает, но при этом уменьшается средняя длина свободного пробега молекул, а скорость их не изменяется. Поэтому с увеличением давления динамическая вязкость газа вначале практически остается постоянной. Из формулы (III.54) также следует, что с увеличением темпера­туры вязкость_газа должна возрастать, так как средняя ско­рость молекул v увеличивается, а  и , остаются постоянными при постоянном объеме газа. Отмеченный характер изменения вязкости газов объясняется спецификой проявления внутрен­него трения. Количество движения из слоя в слой передается вследствие перелета молекул газа в движущиеся друг относи­тельно друга слои. При этом возникают силы, тормозящие дви­жение одного слоя и увеличивающие скорость движения дру­гого. С повышением температуры увеличиваются скорость и количество движения, передаваемое в единицу времени, и, следовательно, больше будет вязкость. Вязкость газов мало зави­сит от давлений, если они близки к атмосферному. Однако с повышением давления эти закономерности нарушаются — с увеличением температуры понижается вязкость газа, т. е. при высоких давлениях вязкость газов изменяется с повышением температуры аналогично изменению вязкости жидкости. Газы с более высокой молекулярной массой, как правило, имеют и большую вязкость. В сжатом газе перелет молекул в движу­щиеся друг относительно друга слои затруднен и передача ко­личества движения из слоя в слой происходит в основном, как у жидкостей, за счет временного объединения молекул на гра­нице слоев. При повышении температуры ухудшаются условия для объединения молекул вследствие увеличения скоростей их движения и поэтому вязкость сильно сжатых газов уменьша­ется с повышением температуры. На рис. III.4 приведена за­висимость динамической вязкости метана от давления и тем­пературы, а на рис. III.5 — вязкости различных газов при ат­мосферном давлении в зависимости от температуры. В широ­ком диапазоне давлений и температур вязкости смесей углево­дородных (неполярных) газов можно определить по графикам на рис. III.6, составленным в приведенных координатах на ос­нове закона соответственных состояний (по вертикальной оси отложено отношение вязкости  при различных давлениях к вязкости (₀ при атмосферном давлении).

Р ис. II1.4. Зависи­мость коэффициента динамической вязко­сти метана от дав­ления и температуры.

Р ис. II1.5. Динамическая вязкость газов при атмосферном давлении в зависимости от температуры: 1 — гелий; 2 — воздух; 3 — азот; 4 — угле­кислый газ; 5 — сероводород; 6 — метан; 7 — этилен; 8 — этан; 9 — пропан; 10 — n-бутан; 11 — i-бутан; 12 — пентан; 13 — гексан; 14 — гептан; 15 — октан; 16 — нонан; 17 — декан

Рис. II1.6, Зависимость отноше­ния вязкости /₀ от приведен­ных давлений и температур.

При содержании в газе более 5 % азота следует учитывать его влияние на вязкость газа и определять средневзвешенную вязкость смеси по формуле

г де  — динамическая вязкость смесей углеводородных газов и азота; _a и _у — динамические вязкости азота (рис. Ш.7) и углеводородной части смеси газов; у_а — молярная доля азота в составе газа.

Рис. III.7. Зависимость динамической вязкости азота от давления и температуры

Для экспериментального определения вязкости газов при различных условиях разработано много методов. Основные из них — метод, основанный на измерении скорости падения ша­рика в исследуемом газе, методы, основанные на регистрации скорости вращения цилиндров и затухания вращательных колебаний диска, подвешен­ного в исследуемом газе.

Коэффициент динамиче­ской вязкости природных газов можно рассчитать по приведенным параметрам [25].

Например, при высоких давлениях (р>5 МПа) ко­эффициент динамической вязкости газа можно под­считать по формуле

Здесь ₀ — коэффициент динамической вязкости га­зов при давлении р=0,1 МПа, мПас

К оэффициент динамической вязкости стабильного конден­сата многих газоконденсатных месторождений при различ­ных давлениях и температурах (при 30t200 °С; 1р50,0 МПа) можно приближенно рассчитать по формуле

Зависимость вязкости жидких углеводородов при атмосфер­ном давлении от температуры и молекулярной массы показана на рис. III.8.

Рис. III.8. Зависимость коэффициента динамической вязкости жидких углево­дородов при атмосферном давлении от молекулярной массы при различных температурах

Источник

Динамический коэффициент вязкости природного газа

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственная система обеспечения единства измерений

Коэффициент динамической вязкости сжатого газа с известным компонентным составом.

Метод расчетного определения

State system for ensuring the uniformity of measurements. Natural gas. The coefficient of dynamic viscosity of compressed gas with a known component composition. The method of calculation

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием «Российский научно-технический центр информации по стандартизации, метрологии и оценке соответствия» (ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМ»)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 180 «Государственная служба стандартных справочных данных»

5 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Сентябрь 2019 г.

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает метод расчетного определения динамической вязкости природного газа, подготовленного для транспортирования и распределения по магистральным газопроводам, при условии его нахождения только в газовой фазе.

Стандарт распространяется на подготовленные для транспортирования по магистральным газопроводам газы в диапазонах давления и температуры , при которых на практике осуществляют транспортирование и распределение газов.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 8.417 Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин

ГОСТ Р 8.662 (ИСО 20765-1:2005) Государственная система обеспечения единства измерений. Газ природный. Термодинамические свойства газовой фазы. Методы расчетного определения для целей транспортирования и распределения газа на основе фундаментального уравнения состояния AGA8

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины, определения и обозначения

3.1 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 8.662 и ГОСТ 8.417.

3.2.1 Условные обозначения

Условные обозначения величин и обозначения их единиц приведены в таблице 1.

Таблица 1 — Условные обозначения величин

Источник