《天然氣物理性質(zhì)》課件

天然氣物理性質(zhì)課程目標(biāo)了解天然氣基本性質(zhì)掌握天然氣基本物理性質(zhì)及其與工程應(yīng)用的關(guān)系。掌握天然氣性質(zhì)應(yīng)用了解天然氣物理性質(zhì)在生產(chǎn)、儲運、加工、利用等方面的應(yīng)用。探究天然氣性質(zhì)與應(yīng)用通過案例分析，深入了解天然氣性質(zhì)對工程應(yīng)用的影響。天然氣概述天然氣是主要由甲烷組成的可燃性氣體混合物，是一種清潔、高效的能源。天然氣廣泛用于發(fā)電、工業(yè)生產(chǎn)、居民生活等領(lǐng)域，為人類社會發(fā)展提供了重要的能源保障。天然氣組分及含量組分含量（%）甲烷70-95乙烷1-10丙烷0.5-5丁烷0.1-2氮氣0-10二氧化碳0-5硫化氫痕量其他痕量天然氣相態(tài)1氣態(tài)最常見的天然氣相態(tài)2液態(tài)在高壓下，天然氣可以液化3固態(tài)在極低溫度下，天然氣可以固化天然氣密度0.7密度天然氣密度通常為0.7千克/立方米0.5體積天然氣密度約為空氣的一半1.0壓力天然氣密度隨壓力變化而變化0.8溫度天然氣密度隨溫度升高而降低天然氣粘度天然氣粘度隨溫度升高而降低。天然氣標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)及常用單位換算標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)定義天然氣標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)通常定義為溫度為0℃，壓力為101.325kPa。常用單位換算常見的單位包括立方米/標(biāo)準(zhǔn)立方米(m3/Nm3)、千克/標(biāo)準(zhǔn)立方米(kg/Nm3)等，需要根據(jù)不同的場景進行單位換算。換算公式根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，可以進行不同單位之間的換算，例如：1m3=1.044Nm3。天然氣壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)氣體在不同壓力下的體積變化情況定義實際氣體體積與理想氣體體積之比影響因素壓力、溫度和組分天然氣焓值天然氣焓值隨溫度變化而變化。天然氣燃燒熱10,000燃燒熱千卡/立方米8,500平均值千卡/立方米5,500最低值千卡/立方米天然氣沸點與露點天然氣沸點是指天然氣由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)時的溫度，露點是指天然氣中水蒸氣達到飽和時的溫度。天然氣汽化潛熱500kcal/kg天然氣汽化潛熱約為500kcal/kg，是指將1公斤液態(tài)天然氣汽化為1公斤氣態(tài)天然氣所需的熱量。0℃天然氣汽化潛熱與溫度有關(guān)，溫度越低，汽化潛熱越高。天然氣熱膨脹系數(shù)定義溫度變化時，天然氣體積變化的程度影響因素溫度、壓力、組分應(yīng)用管道設(shè)計、儲罐設(shè)計、安全評估天然氣熱傳導(dǎo)系數(shù)定義指在單位溫度梯度下，單位時間內(nèi)通過單位面積的熱量。影響因素氣體種類、溫度、壓力和組成等。應(yīng)用熱交換器設(shè)計、管道輸送熱量計算等。天然氣動力黏度0.01厘泊天然氣的動力黏度通常以厘泊為單位0.00001微泊微泊是另一個常用的單位20攝氏度天然氣動力黏度隨溫度升高而降低天然氣動力學(xué)性質(zhì)分子運動天然氣分子在常溫常壓下處于快速無規(guī)則運動狀態(tài)，這影響其流動和擴散性質(zhì)。流動性天然氣具有較高的流動性，這使其易于通過管道輸送，并應(yīng)用于各種工業(yè)過程。擴散天然氣分子能夠迅速擴散，這在燃燒過程中起著至關(guān)重要的作用，確保燃料與氧化劑充分混合。天然氣表界面性質(zhì)表面張力天然氣與液體之間的表面張力影響氣體在液體中的溶解度和擴散速率。界面張力天然氣與固體之間的界面張力影響氣體在固體表面的吸附和流動行為。潤濕性天然氣對固體表面的潤濕性影響氣體的流動和傳輸特性，例如在管道中的流動和儲層中的滲透。天然氣電學(xué)性質(zhì)介電常數(shù)天然氣的介電常數(shù)較低，表示其不易極化，對電場變化反應(yīng)較慢。電導(dǎo)率天然氣的電導(dǎo)率極低，幾乎不導(dǎo)電，因此在電氣設(shè)備中可作為絕緣介質(zhì)。電荷密度天然氣中電荷密度很低，幾乎沒有自由電子或離子，因此不易發(fā)生靜電現(xiàn)象。天然氣熱學(xué)性質(zhì)比熱容表示物質(zhì)溫度升高1℃所需的熱量，是描述物質(zhì)熱性質(zhì)的重要參數(shù)。熱膨脹系數(shù)描述物質(zhì)溫度變化時體積變化程度，與天然氣儲運密切相關(guān)。熱傳導(dǎo)系數(shù)衡量物質(zhì)傳熱能力，影響天然氣管道和設(shè)備的熱量損失。天然氣聲學(xué)性質(zhì)1聲速天然氣聲速是聲音在天然氣中傳播的速度，受溫度、壓力和組分的影響。2聲阻抗聲阻抗是聲波在傳播過程中遇到的阻力，用于描述聲音在不同介質(zhì)中的傳播特性。3聲吸收天然氣對聲音的吸收能力，影響聲波的衰減程度，在聲學(xué)設(shè)計和噪聲控制中起到重要作用。天然氣粒子行為性質(zhì)碰撞氣體分子不斷運動，相互碰撞擴散氣體分子在空間中隨機運動，從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域擴散溫度氣體分子運動速度與溫度有關(guān)，溫度越高，運動速度越快天然氣相圖天然氣相圖展示了天然氣在不同溫度和壓力下的相態(tài)變化。相圖通常以壓力為縱坐標(biāo)，溫度為橫坐標(biāo)，將天然氣在不同狀態(tài)下的相態(tài)劃分，例如氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)。天然氣相圖對于理解天然氣生產(chǎn)、運輸和儲運過程至關(guān)重要，例如，可以通過相圖預(yù)測天然氣在不同條件下的相態(tài)變化，從而優(yōu)化生產(chǎn)工藝或運輸方式。天然氣溶解性天然氣在不同溶劑中的溶解度差異很大天然氣相互作用范德華力天然氣分子之間的主要相互作用力是范德華力，包括倫敦色散力、偶極-偶極力、誘導(dǎo)偶極力。氫鍵天然氣分子中沒有氫鍵，因為沒有高度極性的鍵，例如O-H、N-H、F-H。斥力當(dāng)天然氣分子彼此接近時，由于電子云的排斥，會產(chǎn)生斥力。天然氣相平衡1氣液平衡天然氣在不同壓力和溫度下，氣相和液相達到平衡狀態(tài)。2液態(tài)天然氣(LNG)在低溫高壓下，天然氣會液化，形成液態(tài)天然氣。3相變過程天然氣相變過程涉及氣體、液體和固體的轉(zhuǎn)換，需要考慮壓力、溫度和組分的影響。天然氣臨界參數(shù)臨界溫度臨界壓力臨界密度190.6K(-82.6°C)4.59MPa(45.9atm)0.164g/cm3天然氣狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程適用于低壓條件下的天然氣，忽略分子間相互作用力。范德瓦爾斯方程考慮分子間相互作用力，適用于中高壓條件下的天然氣。彭-羅賓遜方程考慮分子間吸引力和排斥力，適用于更廣泛壓力和溫度范圍的天然氣。天然氣其他性質(zhì)腐蝕性天然氣通常不具有腐蝕性，但某些組分，如硫化氫(H2S)，可能導(dǎo)致腐蝕問題。毒性天然氣本身無毒，但一些組分，如硫化氫(H2S)，具有毒性。環(huán)境影響天然氣燃燒產(chǎn)生二氧化碳，這是一種溫室氣體，會對環(huán)境產(chǎn)生負面影響。天然氣性質(zhì)應(yīng)用管道運輸天然氣作為一種重要的能源，通過管道運輸?shù)礁鞯貐^(qū)供用戶使用。發(fā)電天然氣發(fā)電具有清潔環(huán)保、效率高等優(yōu)勢，是重要的電力來源。汽車燃料天然氣汽車燃料具有清潔環(huán)保、價格低廉等優(yōu)勢，是未來發(fā)展趨勢。本課程小結(jié)本課程介紹了天然氣的物理性質(zhì)，包括密度、粘度、壓縮系數(shù)、焓值、燃燒熱、沸點、露點、汽化潛熱、熱膨脹系數(shù)、熱傳導(dǎo)系數(shù)、動力黏度、動力學(xué)性質(zhì)、表界面性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)、熱學(xué)性質(zhì)、聲學(xué)性質(zhì)、粒子行為性質(zhì)、相圖、