定義
燃氣是混合氣體,其臨界參數隨組分的變化而變化,沒有恆定的臨界參數值,對不同組成的燃氣一般需要通過試驗的方法才能比較準確地測定。工程上廣泛採用Kay提出的虛擬臨界參數(也稱擬臨界參數)法來計算混合氣體的臨界參數。所謂虛擬臨界參數法是將混合物視為假想的純物質,從而可將純物質的對比態計算方法套用到混合物上。 用純組分的臨界常數來計算混合氣的虛擬臨界常數時,有各種近似規則。
混合規則
對於理想氣體的混合物,其壓力和體積與組成的關係分別表示成Dalton分壓定律和Amagat分體積定律。但對於真實氣體,由於氣體純組分的非理想性及混合引起的非理想性,使得分壓定律和分體積定律無法準確地描述真實氣體混合物的P-V-T關係。
研究真實氣體混合物關係思路
(1)狀態方程是針對純物質提出的;
(2)只要把混合物看成一個虛擬的純物質,算出虛擬的特徵參數,並將其代入純物質的狀態方程中,就可以計算混合物性質了;
(3)計算混合物虛擬特徵參數的方法是計算混合物性質中最關鍵的一步,該方法被稱為混合規則;
(4)廣泛採用的混合規則是將虛擬特徵參數表示成組成y以及純物質參數項的函式。
藉助於混合規則,純氣體的關係式便可推廣到氣體混合物。
混合規則研究的重要性
混合規則的研究在化工熱力學研究中具有相當高的地位,原因是:若混合規則能準確描述混合物p-V-T-y之間的關係,實際上也就解決了混合物的相平衡問題,它是化工生產中最為關鍵的一環一混合物分離的關鍵。混合規則的不斷發展,使得狀態方程可以在高度非極性體系中使用,而且計算精度和使用範圍在逐漸提高。
使用標準
對於不同的狀態方程,應採用不同的混合規則。因此尋找適當的混合規則是關鍵,混合規則尚難完全從理論上得到,絕大部分還停留在經驗式。較常見的是虛擬臨界參數法和氣體混合物的第二Virial係數和立方型狀態方程等。
計算規則
已知燃氣容積成分
已知燃氣容積成分時,燃氣的虛擬臨界壓力和虛擬臨界溫度的計算公式為:
其中:
(1) 表示混合氣體的虛擬臨界壓力和虛擬臨界溫度;
(2) 表示混合氣體各組分的臨界壓力;
(3) 表示混合氣體各組分的臨界溫度;
(4) 表示混合氣體各組分的容積成分。
已知燃氣相對密度
已知燃氣的相對密度時,燃氣的虛擬臨界壓力和虛擬臨界溫度的計算公式為:
1.對於天然氣。
(1)當S≥0.7時,有;
(2)當S<0.7時,有。
2.對於凝析氣。
(1)當S≥0.7時,有;
(2)當S<0.7時,有。
3.對於含量小於3%,含量小於5%或非烴類氣體總含量不超過7%時,對於凝析氣可採用計算公式: