Физико-химические свойства природных газов. Пересчет состава газа и конденсата, страница 16

                                                                          (2.9.6)

Рисунок 2.9.2 – Типичная диаграмма Р – V (давление – объем) для однокомпонентной системы.

Для более полного изучения поведения однокомпонентных двухфазных систем строят диаграммы плотность – температура D-Т, по которой можно установить зависимость средней плотности жидкости и газовой фазы от температуры.

Многокомпонентные системы.

Предварительно рассмотрим диаграмму Р-V для бинарной смеси углеводородов.

Из диаграммы (см. рисунок 2.9.3) видно, что изотермы для паровой и жидкой фаз сходны с аналогичными изотермами для однокомпонентной системы. Различие только для двухфазной зоны, по мере увеличения содержания жидкой фазы давление для двухфазной системы увеличивается. Для однокомпонентной системы в этой зоне давление остается постоянным. Для двухфазной зоны бинарной системы по мере роста давления начиная с точки росы и до точки насыщения состав жидкой и газообразной фаз меняется. В точке росы состав паровой фазы соответствует предельному составу бинарной системы, но бесконечно малое количество сконденсированной жидкости содержит большее количество менее летучего компонента. По мере роста давления – увеличения количества жидкости состав ее обогащается более летучим компонентом. В точке насыщения состав жидкости будет соответствовать составу всей системы.

Для каждой температуры имеются свои точки росы и насыщения. Для различных температур получают кривые точек росы (конденсации) и насыщения. Главная особенность этой диаграммы в том, что ввиду негоризонтальности изотерм для двухфазной области точка встречи кривых насыщения и конденсации не являются вершиной или ликом двухфазной области. В свою очередь, это означает, что при давлениях выше критических может существовать газовая фаза, по аналогии при температурах выше критических существует жидкая фаза.

Диаграмма Р-Т для бинарной смеси можно получить из диаграммы Р-V для различных изотерм, используя кривые давлений точек насыщения и давлений точек росы. На рисунке 2.9.4 приведена типичная диаграмма Р-Т для бинарной смеси.

Рисунок 2.9.3 – Изотерма диаграммы Р–V для двухкомнонентной системы.

Рисунок 2.9.4 – Диаграмма Р-Т для двухкомпонентной системы в области, близкой к критической точке, с показом ретроградных явлений:

1 - кривая точки насыщения; 2 - кривая точки росы.

Кривая точки насыщения - 1 и кривая точки росы - 2 встречаются в критической точке С. Критические давления и температура обозначены соответственно Р_с и Т_с. Точки внутри петли 1С2 соответствуют двухфазным системам. Точки, расположенные ниже кривой точки росы, соответствуют паровой фазе, а точки, лежащие выше кривой точки насыщения, представляют жидкость. Точки, далеко удаленные от двухфазной области, соответствуют, как и в однокомпонентных системах, текучему состоянию вещества. Диаграмма Р-Т, приведенная на рисунке 2.9.4, резко отличается от диаграммы Р-Т для однокомпонентной системы в двухфазной области жидкость – пар. Вспомним, что для последней диаграммы кривая точки насыщения и кривая точки росы совпадают.

Диаграмма Р-Т показывает изменение фазы, происходящие в системе с изменением давления и температуры. Так, если система, находившаяся первоначально в точке U, была подвергнута изотермическому сжатию при температуре ниже Т_с в направлении UM, то произойдут следующие изменения фазы. Система находилась первоначально в состоянии пара. В точке росы О начала образовываться жидкость и при переходе системы от J к L накапливалось все больше конденсата. В точке насыщения L система по существу полностью представлена жидкостью. Сохранилось только бесконечно малое количество пара, и в точке М вся жидкость соответствует жидкости. В некоторых случаях на диаграмме Р-Т можно указать также распределение объема жидкости и пара в двухфазной области при помощи ряда кривых, каждая из которых показывает известный процент жидкости по объему. Так. Пунктирные кривые ХС, YC и ZC показывают соответственно 25, 50 и 75% жидкости по объему. В процессе изотермического сжатия, о чем говорилось выше, точка К показывает 50% жидкости и 50% пара по объему. По-видимому, кривая точки росы и кривая точки насыщения дают соответственно 0 и 100% жидкости.