Единицы измерения газа

Единицы измерения параметров газа

Измерение давления газа. Величину избыточного давления газа измеряют манометрами, а для получения абсолютного давления необходимо к избыточному давлению прибавить атмосферное давление.

В системе СИ единица измерения давления — паскаль (Па), которая обозначает давление, вызываемое силой 1 ньютон (Н), равномерно распределенной по нормальной к ней поверхности площадью 1 м2. Соотношения между единицами измерения давления приведены в таблице ниже.

Соотношение между единицами давления газа

Измерение температуры. При нагревании тела расширяются и увеличиваются в объеме. Больше всего расширяются газообразные тела, меньше — твердые. Например, газопровод длиной 100 м при нагревании до 100 °С увеличит свою длину только на 12 см; 100 л воды при нагревании до 100 “С увеличат свой объем на 4 л. При нагревании газа от 0 до 273 °С его объем увеличивается в два раза.

Температуру газа измеряют жидкостными термометрами, шкала которых имеет две постоянные точки: таяния льда (0 °С) и кипения воды (100 °С). Наиболее точны и просты в обращении ртутные термометры. Применяют также и шкалу Кельвина, в которой точка 0 соответствует абсолютному нулю, то есть такой степени охлаждения тела, при которой прекращается всякое движение молекул любого вещества. Абсолютный нуль, принимаемый за начало отсчета температур в системе СИ, в технической системе равен 273,16 °С. Таким образом, показания абсолютной шкалы больше на 273,2 °С.

Пример. Если продукты сгорания газа имеют температуру по Цельсию 200 °С, то по абсолютной шкале Кельвина та же температура равна 200 + 273,16 = 473,16 К.

Измерение количества теплоты. В качестве основной единицы измерения количества теплоты ранее принималась калория (кал) — это количество теплоты, которое необходимо сообщить 1 г дистиллированной воды для повышения ее температуры с 19,5 до 20,5 °С при давлении 101,325 кПа.

В теплотехнике применяется укрупненная единица измерения — килокалория (ккал), равная 1000 кал. Килокалория — это количество теплоты, которое необходимо сообщить 1 кг дистиллированной воды для повышения ее температуры на 1 °С.

В системе единиц СИ теплота выражается универсальной единицей — джоулем (Дж). Джоуль — это работа, которую совершает сила в 1 Н на пути в 1 м. Можно применить и более крупную и удобную единицу (килоджоуль, кДж), равную 1000 Дж, 1 Дж = 0,239 кал.

Количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании 1 м3 газа, называется удельной теплотой сгорания газового топлива. Теплоту сгорания газа измеряют в ккал/м3 при температуре 20 °С и давлении 760 мм рт. ст. Различают низшую теплоту сгорания QH и высшую QB.

Высшую и низшую теплоту сгорания природного газа подсчитывают по следующим формулам:

QB = 95СН4 + 167C2H6 + 237C3H8 + 307C4H10

QH = 85,5CH4 + 152C2H6 + 218C3H8 + 284С4Н10 ,

где CH4, C2H6, С3Н8, C4H10 — содержание в природном газе метана, этана, пропана и бутана в процентах по объему. Цифровые значения обозначают низшие и высшие теплоты сгорания метана, этана и т. д., пересчитанные на 1 % горючего компонента.

Перевод физических единиц количества теплоты в систему СИ приведен в таблице ниже.

Перевод количества теплоты, выраженной в калориях, на джоули

Для удобства сравнения различных видов топлива введено понятие условного топлива, теплоту сгорания которого принимают равной 7000 ккал/кг, или 29288 кДж/кг.

Чтобы привести любое топливо к условному, необходимо значение его низшей теплоты сгорания разделить на эту величину. Величина, показывающая, во сколько раз теплота сгорания данного топлива больше теплоты сгорания условного топлива, называется тепловым эквивалентом.

Для метана тепловой эквивалент

Ккал = QH/7000 = 8558/7000 = 1,22,

где QH — низшая теплота сгорания метана, ккал/м3; 7000 — теплота сгорания условного топлива. 1 м3 метана эквивалентен 1,22 кг условного топлива.

Измерение объема и плотности газов. Объем газа измеряют в кубических метрах (м3). В связи с тем, что объем газов значительно изменяется при нагревании, охлаждении и сжатии, для сравнения объемных количеств газа их приводят к нормальным и стандартным условиям.

Нормальными условиями принято считать температуру 0 °С (273,2 К) и давление 101,325 кПа. На практике за единицу измерения количества газа принимают 1 м3 газа, взятого при давлении 101,325 кПа, температуре 20 °С и нулевой влажности. Эти условия принято считать стандартными. Для пересчета параметров, характеризующих состояние газа, на нормальные или стандартные условия можно использовать следующие формулы:

  • приведение газа к нормальным условиям
  • приведение газа к стандартным условиям

где V0 — объем газа при нормальных условиях; Vt — объем газа при заданном давлении и температуре t, °С; Рt — давление газа в момент измерения объема газа при температуре 1, °С; Р0 — нормальное давление газа (101,325 кПа); 273,2 — нормальная температура, К; V20 — объем газа при стандартных условиях, то есть при t = 273,2 + 20 = = 293,2 К и давлении Р0.

Масса газа в единице объема называется плотностью. Применительно к газам плотность имеет размерность кг/м3 и определяется обычно при температуре 0 °С и давлении 101,325 кПа.

Чтобы показать, насколько 1 м3 данного газа легче или тяжелее 1 м3 воздуха, определяют относительную плотность. Для этого необходимо плотность газа разделить на плотность воздуха при нормальных условиях.

Измерение объема природного газа

Измерение объема природного газа

Объем природного газа измеряется обычно в кубических футах¹. Поскольку газ всегда распространяется по всему объему резервуара, его количество зависит от температуры и давления. Поэтому измерения количества газа приводятся к постоянным условиям. В качестве стандартных исходных условий приняты температура 60°F и давление 30 дюймовртутного столба (приблизительно 14,73 фунт/кв. дюйм, или нормальное атмосферное давление); иногда же за эталон принимается температура 20°С (68°F). Объем газа записывается в виде величины, кратной 1000 единиц измерения, сокращенно обозначаемой буквой М; так, 3 540 000 куб. футов газа записывается как 3540 м куб. футов.

Сконструировано множество различных приборов для измерения количества (объема) газа, проходящего по трубам. Большинство замеров объема газа, извлекаемого из скважин, производится с помощью диафрагменных счетчиков-расходомеров, определяющих перепад давления между противоположными сторонами установленной в трубопроводе диафрагмы. Исходя из получаемых перепадов давления с учетом параметров диафрагмы, представляющей собой круглое отверстие в тонкой пластинке, можно рассчитать скорость истечения газа. При медленном истечении газа и давлении, близком к атмосферному, обычно применяются счетчики объемного типа. Объем газа в этих случаях определяется по числу регистрируемых счетчиком поочередных заполнений газом и освобождений от него камеры расходомера. Небольшие количества газа, увлекаемого буровым раствором и заключенного в обломках шлама, обычно улавливаются с помощью газоанализаторов.

Измерение объема газа в природном резервуаре в переводе на его объем в условиях дневной поверхности производится одним из двух распространенных методов, несколько напоминающих методы подсчета запасов нефти в природном резервуаре, с приведением их к нормальным условиям. Объемный метод, или метод насыщения, заключается в умножении объема (в акр-футах) порового пространства, заполненного газом, на отношение между пластовым давлением и давлением на поверхности в атмосферах и на температурную поправку, зависящую от того, насколько температура в природном резервуаре отличается от стандартной, равной 60°F. Коэффициент давления определяется по газо­вому закону, согласно которому объем идеального газа при постоянной температуре меняется обратно пропорционально давлению (Рисунок 1).

Рисунок 1: Обобщенная диаграмма изменения объема газа при повышении давления и постоянной температуре.

При атмосферном давлении, равном 14,7 фунт/кв. дюйм, для приведения объема пластового газа, находящегося под давлением 3000 фунт/кв. дюйм, к атмосферному необходимо помножить объем газа в природном резервуаре на коэффициент давления, равный:

Объем газа меняется также прямо пропорционально абсолютной температуре. Так, объем газа, находящегося в природном резервуаре при температуре140°F, сократится при достижении температуры дневной поверхности, равной60°F, пропорционально температурному поправочному коэффициенту, равному:

Второй метод подсчета количества газа в природном резервуаре с приведением егс к условиям дневной поверхности основан на том, что при отборе газа из пласта пластовое давление снижается. Падение давления на единицу приведенного к атмосферным условиям объема газа, извлекаемого из природного резервуара, прямо пропорционально соответствующему объему газа, оставшегося в природном резервуаре. Так, например, если первоначальное пластовое давление в газовом резервуаре было 2880 фунт/кв. дюйм, а после отбора в течение нескольких лет 400 млн. куб. футов газа оно упало до 2720 фунт/кв. дюйм, то снижение давления на 100 фунт/кв. дюйм происходило с расходом газа 400 000 000/160, т.е. 2 500 000 куб. футов на единицу падения давления. Номинальный остаточный объем газа в природном резервуаре, приведенный к атмосферным условиям, будет равен тогда 2,5 млн. куб. футов, помноженным на 2720 (остаточное пластовое давление в фунтах на кв. дюйм), т.е. 6,8 млрд. куб. футов. Если принять, что пластовое давление при истощении залежи равно 250 фунт/кв. дюйм, то извлекаемые запасы газа, приведенные к условиям дневной поверхности, будут составлять 2 500 000 куб. футов × (2720-250), или 6 175 000 000 куб. футов. Применение этого метода подсчета запасов газа возможно только спустя некоторое время с начала разработки залежи.

¹В некоторых странах, особенно в СССР, объемное количество природного газа часто переводится в метрические тонны нефти; 1000 мz природного газа приравнивается к 0,824 метрической тонны нефти (обычно 1000 м3 газа считают эквивалентными 1 тнефти).

Метан

Метан
Общие
Химическая формула CH4
Физические свойства
Молярная масса 16,04 г/моль
Плотность газ (0 °C, 1013 гПа) 0,72 кг/м³;
жидкость (−161,6 °C) 0,42 г/см³
Термические свойства
Температура плавления -182,5 °C
Температура кипения -161,6 °C
Химические свойства
Растворимость в воде 0,35 г/100 мл
Классификация
Рег. номер CAS 74-82-8
SMILES C
Безопасность
Токсичность

У этого термина существуют и другие значения, см. Метан (значения).

Мета́н (лат. Methanum) — простейший углеводород, бесцветный газ (в нормальных условиях) без запаха, химическая формула — CH4. Малорастворим в воде, легче воздуха. При использовании в быту, промышленности в метан обычно добавляют одоранты (обычно меркаптаны) со специфическим «запахом газа». Метан нетоксичен и неопасен для здоровья человека. Однако имеются данные, что метан относится к токсическим веществам, действующим на центральную нервную систему. Накапливаясь в закрытом помещении, метан взрывоопасен. Обогащение одорантами делается для того, чтобы человек вовремя заметил утечку газа. На промышленных производствах эту роль выполняют датчики и во многих случаях метан для лабораторий и промышленных производств остается без запаха.

Метан — первый член гомологического ряда насыщенных углеводородов (алканов), наиболее устойчив к химическим воздействиям. Подобно другим алканам вступает в реакции радикального замещения (галогенирования, сульфохлорирования, сульфоокисления, нитрования и др.), но обладает меньшей реакционной способностью. Специфична для метана реакция с парами воды, которая протекает на Ni/Al2O3 при 800—900 °C или без катализатора при 1400—1600 °C; образующийся синтез-газ может быть использован для синтеза метанола, углеводородов, уксусной кислоты, ацетальдегида и других продуктов.

Взрывоопасен при концентрации в воздухе от 4,4 % до 17 %. Наиболее взрывоопасная концентрация 9,5 %. Является наркотиком; действие ослабляется ничтожной растворимостью в воде и крови. Класс опасности — четвёртый.

  • 1 Источники
  • 2 Получение
  • 3 Химические свойства
  • 4 Соединения включения
  • 5 Применение метана
  • 6 Физиологическое действие
    • 6.1 Хроническое действие метана
  • 7 Метан и экология
  • 9 Примечания

Основной компонент природных (77—99 %), попутных нефтяных (31—90 %), рудничного и болотного газов (отсюда другие названия метана — болотный или рудничный газ). В анаэробных условиях (в болотах, переувлажнённых почвах, рубце жвачных животных) образуется биогенно. Получается также при коксовании каменного угля, гидрировании угля, гидрогенолизе углеводородов в реакциях каталитического риформинга.

Классификация по происхождению:

  • абиогенный — образован как результат химических реакций неорганических соединений;
  • биогенный — образован как результат химической трансформации органического вещества;
  • бактериальный (микробный) — образован в результате жизнедеятельности бактерий;
  • термогенный — образован в ходе термохимических процессов.

Предположительно, что на поверхности Титана (спутник Сатурна) в условиях низких температур (−180 °C) существуют целые озёра и реки из жидкой метано-этановой смеси.

Получение

В лаборатории получают нагреванием натронной извести (смесь гидроксидов натрия и кальция) или безводного гидроксида натрия с ледяной уксусной кислотой.

Для этой реакции важно отсутствие воды, поэтому и используется гидроксид натрия, так как он менее гигроскопичен.

Возможно получение метана сплавлением ацетата натрия с гидроксидом натрия:

Также для лабораторного получения метана используют гидролиз карбида алюминия или некоторых металлорганических соединений (например, метилмагнийбромида).

Химические свойства

Горит в воздухе голубоватым пламенем, при этом выделяется энергия около 39 МДж на 1 м³. С воздухом образует взрывоопасные смеси при объёмных концентрациях от 5 до 15 процентов. Точка замерзания −184oС (при нормальном давлении)

Вступает с галогенами в реакции замещения, которые проходят по свободно радикальному механизму:

Выше 1400 °C разлагается по реакции:

Окисляется до муравьиной кислоты при 150—200 °C и давлении 30—90 атм. по цепному радикальному механизму:

Соединения включения

Метан образует соединения включения — газовые гидраты, широко распространенные в природе.

Применение метана

  • Топливо.
  • Сырьё в органическом синтезе.

Физиологическое действие

Метан является самым физиологически безвредным газом в гомологическом ряду парафиновых углеводородов. Физиологическое действие метан не оказывает и не ядовит (из-за малой растворимости метана в воде и плазме крови и присущей парафинам химической инертности). Погибнуть человеку в воздухе, с высокой концентрацией метана можно только от недостатка кислорода в воздухе для дыхания при очень высоких концентрациях метана. Так, при содержании в воздухе 25—30 % метана появляются первые признаки асфиксии (учащение пульса, увеличение объёма дыхания, нарушение координации тонких мышечных движений и т. д.). Более высокие концентрации метана в воздухе вызывают у человека кислородное голодание — головную боль, одышку, — симптомы, сходные с горной болезнью.

Так как метан легче воздуха, он не скапливается в проветриваемых подземных сооружениях. Поэтому весьма редки случаи гибели людей от вдыхания смеси метана с воздухом, от асфиксии.

Первая помощь при тяжелой асфиксии: удаление пострадавшего из вредной атмосферы. При отсутствии дыхания немедленно (до прихода врача) искусственное дыхание изо рта в рот. При отсутствии пульса — непрямой массаж сердца.

Хроническое действие метана

У людей, работающих в шахтах или на производствах, где в воздухе присутствуют в незначительных количествах метан и другие газообразные парафиновые углеводороды, описаны заметные сдвиги со стороны вегетативной нервной системы (положительный глазо-сердечный рефлекс, резко выраженная атропиновая проба, гипотония) из-за весьма слабого наркотического действия этих веществ, сходного с наркотическим действием диэтилового эфира.

Метан и экология

Является парниковым газом, в этом отношении, более сильным, чем углекислый газ, из-за наличия глубоких вращательных полос поглощения его молекул в инфракрасном спектре. Если степень воздействия углекислого газа на климат условно принять за единицу, то парниковая активность метана составит 21 единицу.

ПДК метана в воздухе рабочей зоны составляет 7000 мг/м3.

Ссылки

  • Чем метан лучше пропана
  • Термодинамические свойства метана.
  • Свойства метана

Примечания

  1. Обзор: Растворимость некоторых газов в воде
  2. Статья «Метан» на сайте «Химик»
  3. З. Гауптман, Ю. Грефе, Х. Ремане «Органическая химия», М. «Химия», 1979, стр. 203.
  4. Куценко С. А. Основы токсикологии / С.А. Куценко. — СПб.: Фолиант, 2004.
  5. ГОСТ Р 52136-2003
  6. Газохроматографическое измерение массовых концентраций углеводородов: метана, этана, этилена, пропана, пропилена, н-бутана, альфа-бутилена, изопентана в воздухе рабочей зоны. Методические указания. МУК 4.1.1306-03 (УТВ. ГЛАВНЫМ ГОСУДАРСТВЕННЫМ САНИТАРНЫМ ВРАЧОМ РФ 30.03.2003)
  7. Б. А. Павлов, А. П. Терентьев. Курс органической химии. — Издание шестое, стереотипное. — M.: Химия, 1967. — С. 58.
  8. EBRD Methodology for Assessment of Greenhouse Gas Emissions, Version 3 February 2009 (англ.)
  9. Гигиенические нормативы ГН 2.2.5.1313-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны»

Углеводороды

Алканы

Метан • Этан • Пропан • Бутан • Пентан • Гексан • Гептан • Октан • Нонан • Декан • Ундекан • Додекан • Тридекан • Тетрадекан • Гексадекан • Эйкозан …

Алкены

Этилен • Пропен • Бутен • Пентен • Гексен • Гептен • Октен …

Алкины

Ацетилен • Пропин • Бутин

Диены

Пропадиен • Бутадиен • Изопрен

Другие ненасыщеные

Винилацетилен • Диацетилен

Циклоалканы

Циклопропан • Циклобутан • Циклопентан • Циклогексан • Декалин • Индан

Ароматические

Бензол • Толуол • Диметилбензолы • Этилбензол • Пропилбензол • Кумол • Стирол • Фенилацетилен • Индан • Циклобутадиен • Дифенил • Дифенилметан • Трифенилметан • Тетрафенилметан

Полициклические

Нафталин • Антрацен • Пентацен • Фенантрен • Пирен • Бензпирен • Азулен • Хризен

Единицы измерения природного газа

Единицы измерения сырой нефти

Вопрос 73. Единицы измерения, применяемые в торговле отдельными группами товаров.

Масса брутто-это масса упаковки и продукции в ней. Используется это определение в таможенном деле(и является общей массой декларируемых товаров) Масса нетто – это масса продукции в единице упаковки. В этой упаковке товары поставляются в розничную сеть/торговлю.

1я метрическая система(официально признанная)-Франция, 1799, Для всех народов на все времена

Единицы измерения, в соответствии с общероссийским классификатором единиц измерения (ОКЕИ),подразделяются на семь групп.

1. Единицы длины.

2. Единицы площади.

3. Единицы объема.

4. Единицы массы.

5. Технические единицы.

6. Экономические единицы.

7.Единицывремени.

Примеры этих единиц:(Примеры единиц измерения в соответствии с ОКЕИ)

Экономические единицы-Гросс (gr) (144 шт.); большой гросс (12 гроссов) (1728 шт.); короткий стандарт (7200 единиц); международная единица; сто международных единиц. США (1980-е гг.) и Соединенное Королевство Великобритании (2000 г.) официально приняли метрическую систему мер. Однако в торговой практике до сих пор распространены три системы измерений:

1. Метрическая система (Metric System).

2. Английская система Эвердьюпойс (Avoirdupois Weight).

К числу единиц английской системы относятся:

1 ounce (02) (унция) = 28,35 г

1 pound (Ib) (фунт) = 0,454 кг71

1 hundred weight (cwt) = 50,8 кг

1 short cwt = 45.4 кг

1 short ton (короткая тонна) = 0,907 т

1longton(длиннаятонна)=1,016т

3. Тройская система (Troy Weight).

К числу единиц этой системы относятся:

1 ounce (унция) = 31,1 г

1 pound (5760 grains) (фунт) = 0,373 кг

1 inch (in) (дюйм) = 25,3995 мм

1 foot (ft) (фут) = 30,479 см

1 yard (yd) (ярд) = 0,9144 м

1 quart (qt) (кварта) = 1,1359 л

1gallon(gal)(галлон)=4,5435л

Для измерения количества нефти в мире сложилось два стандарта . В США, где транспортировка сначала осуществлялась по железной дороге в бочках, а впоследствии – по нефтепроводу, проще всего было измерять нефть по объему. Для транспортировки нефти использовали 50 -тигаллонные винные бочки (1 галлон в США равен 3,785 л). Чтобы учесть потери во время транспортировки, в пункте назначения оплачивалось только 42 галлона. Оплата и теперь производится из того же расчета. В других странах, преимущественно в Европе, нефть в основном транспортировали по морю. В этом случае более удобно определять вес (водоизмещение). В результате в США коммерческие операции с нефтью производятся в баррелях, а в Европе – чаще в тоннах.

Природный газ измеряется в США и многих других странах в тысячах кубических футов. В России и многих европейских странах используют метрические массовые единицы (кубометры). Продукты сжижения природного газа (NGL) учитываются и продаются барре лями. Составные части этих смесей имеют в жидком виде разную плотность, а общая плотность зависит от относительного содержания каждого компонента. Плотность сжиженной смеси этан -бутанов – 510-540 кг/м3. Исходя из того что большая доля NGL приходится на пропан-бутаны, их среднюю плотность можно принять за 500 кг/м3. Таким образом, 1 баррель сжиженного природного газа весит 80 кг. В торговле газом учитывают теплоту сгорания данного энергоносителя. Применяются способы сравнения по условному топливу, по барреля м и тоннам нефтяного эквивалента и другие. Так, статистику общего мирового производства природного газа можно представить в миллионах тонн нефтяного эквивалента, нефтяной эквивалент составляет 10 000 ккал/кг. Наиболее объективной является оценка в британских тепловых единицах (BTU). В частности, эту систему используют при оценке затрат энергии на производство валового продукта. В TU равна 0,252 ккал, т. е. 1 ккал = 3,97BTU. Физически 1000 BTU — теплота сгорания 1 кубического фута метана. Известно, что тонн а условного топлива равняется 7 –10 в6степени ккал, или 27,7-10в6 BTU

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *