燃气的分类及其性质

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1、CHAP1燃气的分类及其性质1.2燃气的基本性质1.2.1混合气体及混合液体的平均分子量、平均密度和相对密度表1－2及表1－3给出了燃气组成中常见的低级烃和某些单一气体的基本性质。如何求解混合气体及混合液体的基本特性呢？一、平均分子量混合气体的平均分子量计算公式如下：式中——混合气体平均分子量；、、——各单一气体分子量；、、——各单一气体分子量。混合液体的平均分子量计算公式如下：式中——混合液体平均分子量；、、——各单一液体分子成分；、、——各单一液体分子量。二、平均密度和相对密度混合气体平均密度计算公式如下：混合气体相对密度计算公式如下：式中——混合气

2、体平均密度（kg/Nm3)——混合气体平均摩尔容积（Nm3/kmol)——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/Nm3)天然气、焦炉煤气都比空气轻，而气态液化石油气约比空气重一倍。混合液体平均密度与101325Pa、277K时的水的密度之比称为混合液体相对密度。常温下，液态液化石油气的密度是500kg/m3,约为水的一半。自学例题1－1、1－21.2.2临界参数及实际气体状态方程一、临界参数临界温度：温度不超过某一数值时，对气体进行加压，可以使气体液化，而在该温度以上，无论加多大压力都不能使气体液化，该温度称为气体的临界温

3、度。临界压力：在临界温度下，使气体液化所必须的压力叫做临界压力。C点为临界点，这时的温度TC、压力PC、比容vc、密度分别叫做临界温度、临界压力、临界比容和临界密度。气体的临界温度越高，越易液化。图1－1所示为在不同温度下对气体压缩时，其压力和体积的变化情况。当从E点开始压缩时至D点开始液化，到B点液化完成；而当气体从F点开始压缩时至C点开始液化，但此时没有相当于BD直线部分，其液化的状态与前者不同。C点为临界点。它既不属于气相，也不属于液相。混合气体的平均临界压力和平均临界温度按公式（1－9）（1－10）计算。同学自学。图1－2中的曲线是蒸汽和液体的分界

4、线，曲线左侧为液态，右侧为气态。由图1－2可知，气体温度比临界温度越低，则液化所需压力越小。由图1－2发现，CH4的临界温度最低，H2O的临界温度最高。天然气主要成分为甲烷，CH4的临界温度很低，故很难液化。液化石油气主要成分是丙烷(C3H8)、丙烯(C3H6)、丁烷(C4H10)和丁烯(C4H8),各种组分的临界温度较高，较易液化。二、实际气体状态方程当燃气压力低于1MPa、温度在10～20℃时，在工程上还可当作理想气体。当压力很高（如天然气的长输管线中）、温度很低时，必须采用实际气体状态方程。式中——气体的绝对压力（Pa）；——气体的比容（m3/kg）

5、；——压缩因子；——气体常熟[J/(KG.K))]——气体的热力学温度（K）。压缩因子的求解方法压缩因子是对比温度和对比压力的函数。——工作温度；——临界温度；——工作压力；——临界压力。由图1－3、1－4可以查得压缩因子混合气体压缩因子的求解方法先计算混合气体的平均临界压力和平均临界温度；利用图1－3、1－4求得压缩因子；例题1－3、1－4自学。1.2.3粘度混合气体的动力粘度近似计算公式如（1－13）所示，这时不考虑温度对粘度的影响。混合气体的动力粘度也可按公式（1－14）计算，这时考虑温度对粘度的影响。混合液体的动力粘度可近似按公式（1－15）计算混

6、合气体及混合液体的运动粘度按公式（1－16）计算。例题1－5自学。1.2.4饱和蒸气压及相平衡常数一、饱和蒸气压与温度的关系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蒸气处于动态平衡时蒸气所表示的绝对压力。蒸气压仅仅取决于温度，与密闭容器的大小及溶液量无关。表1－5为不同温度下部分液态烃的饱和蒸汽压。由表中数据可以看出，温度升高时，蒸气压增大；反之，温度下降时，蒸汽压降低。二、混合液体的蒸气压根据道尔顿定律得：式中为混合液体任一组分的蒸气分压。根据拉乌尔定律得：式中为混合液体任一组分的摩尔成分。为该纯组分在同温度下的蒸气压。因此，混

7、合气体的蒸气压为：举例：居民家中使用的液化石油气主要组成为丙烷及丁烷，当温度一定时，其蒸汽压取决于丙烷、丁烷的含量。当使用容器中的液化石油气时，总是先蒸发出较多的丙烷，而剩余的液体中丙烷的含量渐渐减少。所以，温度虽然不变，容器中的蒸汽压也会逐渐下降。三、相平衡常数根据拉乌尔定律根据混合气体分压力定律由上面两式得：式中为混合液体任一组分的摩尔成分式中为该组分在气相中的摩尔成分。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的比值是一个常数。在一定温度和压力下，气液两相达到平衡状态时，气相中某一组分的摩尔

8、成分与其液相中的摩尔成分的比值，也是一个常数。工程上，常利用平衡常