Физика пласта: Курс лекций по одноименной дисциплине, страница 19. Термодинамические свойства нефти


Курс лекций по одноименной дисциплине, страница 19

Колориметрические (оптические) свойства нефтизависят от содержания асфальтно-смолистых веществ, изменение концентрации которых изменит вязкость, плотность и другие свойства нефти. В связи с этим в практике исследований свойств нефти широко применяются фотоколориметрические методы. Суть метода заключается в определении коэффициента светопоглощения  Ксп нефтью, который зависит от длины волны падающего света, состава нефти и ее температуры. Длину волны света и температуру нефти устанавливают одинаковой для любых нефтей и их растворов. Фотоколориметрические методы широко используются на практике ввиду их простоты и быстроты определения коэффициента поглощения света.

Люминесценция. Нефти при попадании на них света  часть его отражают, другую часть поглощают, и сами начинают светиться, люминесцировать характерным свечением. Применяя ультрафиолетовое освещение можно обнаружить даже тысячные доли процента нефти в горных породах и растворах. Люминесцентный анализ широко применяется при поисках и разведке нефтяных месторождений для исследования присутствия нефти в буровом растворе, шламе и керне. Этот метод применяют и для определения состава, структуры и количества смолисто-асфальтеновых компонентов.

Оптическая активность нефти. При прохождении через нефть поляризованного луча света его плоскость поляризации смещается под действием полициклических нафтенов. Нефти более древних отложений менее оптически активны, чем нефти молодых отложений.

Термодинамические свойства нефти

Температура кипения. Температура кипения углеводородов зависит от их строения. Чем больше атомов углерода входит в состав молекулы, тем выше температура их кипения. Первые углеводороды (С1 – С5) находятся в газообразном состоянии в обычных атмосферных условиях. Фракции, выкипающие до 60 0С, называются петролейным эфиром, до 200 0С – бензиновыми, до 300 0С – керосиновыми, до 400 0С – газойлевыми, до 500 0С смазочными маслами, выше 500 0С –  асфальтовыми.

Теплота сгорания Теплотой сгорания называется количество теплоты, выделяемое 1 кг нефти при сгорании до образования углекислоты и воды. Теплота сгорания нефти составляет 10915 – 10430 ккал. С увеличением плотности нефти теплота сгорания уменьшается.

Теплоемкость нефти зависит от температуры, давления и количества растворенных газов. Теплоемкость нефти и газа значительно выше теплоемкости горных пород. Величина теплоемкости однофазовой нефти меньше, чем газа и нефтегазовой смеси. Теплоемкость нефти увеличивается с увеличением температуры и давления, при этом изменение температуры оказывает большее влияние на теплоемкость, чем изменение давления.

Теплопроводностьнефти находится в пределах l= (15 – 83), газа – (0,0016 – 0,116) Вт/(м град), что в несколько раз меньше, чем теплопроводность горных пород. Для нефти и газа большое значение имеет конвекционная теплопроводность в результате их движения и переноса ими тепловой энергии.

Энтальпия(нагревание) – тепловая энергия, которая затрачивается на увеличение внутренней энергии системы. Энтальпия –  это функция состояния системы, её полная энергия, Энтальпию можно определить как количество тепла, которое нужно затратить для перехода тела бесконечно малого объема к данному состоянию при постоянном давлении.

Энтропия (превращение) – это мера обесцененной энергии, бесполезного тепла рассеянного в окружающем пространстве не превращенного в полезную работу. Энтальпия  и энтропия измеряется  в ккал/кг.

С повышением энтальпии и энтропии нефтегазовой системы улучшается термодинамическое состояние залежи и увеличивается нефтеотдача коллекторов.

Свойства нефти в пределах залежи. В залежи свойства нефти изменяются особенно значительно с ростом глубины, растет плотность и содержание смол. Вязкость нефти увеличивается от купола к крыльям залежи. Давление насыщения газом и количество растворенного газа уменьшаются к водо-нефтяному контакту. К крыльям складки уменьшается объемный коэффициент нефти. В приконтурных частях в нефти содержится меньше азота и легких углеводородов.

vunivere.ru

Свойства нефтей и нефтепродуктов » СтудИзба

Лекция №1

Свойства нефтей и нефтепродуктов

Основные физико-химические и термодинамические свойства нефтей

В настоящее время промысловая подготовка нефти и газа представляет сложные физико-химические процессы с применением достижений науки и техники, для управления которыми и выполнения технологических расчетов необходимо иметь основные данные о физико-химических свойствах нефти, ее характеристике и попутных газов.

1 Плотность.

Очень часто нефти одного и того же месторождения имеют разную плотность, что объясняет характер их залегания и фракционный состав. С появлением возможности испарения легких фракций в естественных условиях плотность нефти возрастает. Нефти с парафиновым основанием имеют меньшую плотность, чем с нефтеновым. Наибольшая плотность у нефтей с большим содержанием ароматических углеводородов.

Как и для природного газа плотностью нефти является масса единицы ее объема.

где m – масса жидкости, кг, V – объем жидкости, м3.

Определение плотности смеси при стандратных условиях, если известны составы смеси нефтепродукта определяется по алгоритму аналогичному для природного газа.

Существенно влияет на плотность нефти температура:

где ρtи ρ20 – плотность газа при искомой температуре и стандартных условиях, кг/м3, t – температура перекачивания продукта, 0С, α – коэффициент объемного расширения, зависящий от температуры нефтепродукта.

2 Молекулярная масса (молекулярный вес).

Одна из основных физико-химических величин, характеризирующих нефть и нефтепродукт.

Молекулярная масса сырой нефти является средней величиной молекулярных масс компонентов смеси. Молекулярная масса возрастает с повышением температуры кипения фракций.

Если известны молекулярные концентрации компонентов, входящие в состав нефтяной смеси, то молекулярную массу находят по уравнению:

где Мі – молекулярная масса і-компонента, хі – молекулярная концентрация компонента в смеси.

Для определения молекулярной массы пользуются эмпирической формулой Б.П. Воинова:

,

а для нефтепродуктов парафинового ряда:

где t – средняя температура кипения, зависящая от температуры кипения отдельных компонентов нефтяной смеси, а,b,c  - постоянные химической природы рассматриваемых фракций.

Постоянная

Характеризирующий фактор К

10,0

10,5

11,0

11,5

12,0

а

56

57

59

63

99

b

0,23

0,24

0,24

0,225

0,18

с

0,0008

0,0009

0,001

0,00115

0,0014

Характеризирующий фактор принимают по формуле:

где ρ – плотность нефтепродукта, кг/м3, Т – средняя молекулярная температура кипения нефтепродукта, К.

Средняя молекулярная температура кипения нефтепродукта (0С) определяется по формуле:

где m – молекулярная масса компонента нефти, t – температура кипения соответствующего компонента.

3 Вязкость.

Один из главных праметров, характеризирующий газ или жидкость – свойство всякой среды оказывать сопротивление при движении одной ее части относительно другой.

В технологических расчетах оперируют понятиями динамической (измеряется в пуазах) и кинематической вязкостей (отношение динамической вязкости к плотности смеси, измеряется в стоксах (сотая часть – сантистокс)).

Для сравнительной характеристики нефтей отдельных месторождений, скважин или нефтепродуктов применяют понятие условной вязкости по Энглеру – отношения времени истечения определенного объема рассматриваемой жидкости ко времени истечения такого же объема воды (выражается в градусах 0ВУ).

С повышением температуры вязкость  жидкости уменьшается, а с повышением давления – увеличивается.

4 Упругость паров

Упругостью паров жидкости называют давления паров данной жидкости, находящихся в равновесии с ней. При двухфазной системе в условиях равновесия не происходит ни конденсации паров в жидкость, ни испарения последней, т.е. при динамическом равновесии число молекул, переходящих в единицу времени из жидкой фазы в паровую, равно числу молекул, перешедших из паровой фазы в жидкую.

С повышением температуры упругость паров повышается и достигает своего максимума, когда содержание паров в единице объема доходит до предельной величины, т.е. при условии насыщенности.

Увеличение числа молекул, стремящихся выйти из связанного состояния, вызывает увеличение числа их ударов об ограничивающие поверхности, что вызывает повышение давления. Это наблюдается, когда жидкость находится в закрытой емкости. Когда нет жидкости, увеличение давления газов с повышением их температуры является следствием объемного расширения. Жидкость закипает, когда упругость паров оказывается равной внешнему давлению. Каждой температуре соответствует определенная упругость паров.

Давление, развиваемое парами нефти, определяют как сумму парциальных давлений отдельных компонентов, входящих в ее состав. Поэтому на практике упругость паров нефти и нефтепродуктов определяют экспериментальным путем по одному из существующих способов:

- статическому;

- динамическому;

- методом изотерм.

Для углеводородных компонентов чаще всего используют формулу Ашворта для определения давления упругости паров:

где

где Т, Т0 – температура кипения при определенном давлении и атмосферном давлении, 0С, Р – упругость насыщенных паров при температуре Т, кгс/см2.

- или формулу Кокса:

где t – необходимая температура, 0С, А и С – эмпирические константы.

5 Летучесть (фугетивность).

Упругость паров зависит не только от температуры, но и от давления.

Такая корректировка упругости паров на давление в литературе приобрела название фугетивности (летучести). Летучесть характеризирует стремление компонента смеси в зависимости от давления и температуры перейти из одной фазы в другую. Кроме того эта величина характеризирует отклонение поведения реального газа от законов идеального.

Реальные газы по своим свойствам приближаются к идеальным в процессах, происходящих при высоких температурах и очень низких давлениях, близких к вакууму. И, наоборот, с повышением давления и понижением температуры отклонение возрастает, что объясняется тем, что газы и пары стремятся занять как можно больший объем. Если же такой возможности нет, газ стремиться занять меньший объем, что сопровождается повышением давления, отсюда следует, что летучесть как и упругость паров, определяют в единицах давления.

Для компонента жидкой фазы летучесть определим по формуле:

где f/ - летучесть компонента в жидкой фазе при данном давлении,f0 – летучесть того же компонента при давлении рі/ и определенной температуре насыщенного пара компонента і, Vж– объем одного моля компонента в жидком состоянии при данной температуре

где М – молекулярная масса компонента, ρt – плотность компонента в жидком состоянии при определенной температуре t.

Термодинамические свойства нефти и нефтепродуктов

Основу большинства технологических расчетов нефтезаводской и нефтепромысловой аппаратуры составляют данные о тепловых свойствах нефтей и ее продуктов: теплоемкости, теплосодержании, скрытой теплоте парообразования, теплопроводности, теплоты сгорания и др.

1 Теплоемкость

Теплоемкостью называют отношения количества тепла, поглощенного системой при каком-либо процессе, к соответствующему повышению температуры. Удельной теплоемкостью называют количество тепла (в ккал), необходимое для подогрева 1 кг вещества на 10С. Значение теплоемкостей отдельных нефтей довольно близки между собой. С изменением температуры теплоемкость изменяется, поэтому в практике отличают истинную теплоемкость при данной температуре и среднюю в интервале температур от t1 до t2. Зависимость истинной теплоемкости от температуры и плотности описывает формула Крэга:

где сt – теплоемкость при температуре t в ккал/кг∙0С; ρ – плотность нефти или ее продукта при 150С.

Если при нагревании 1 кг нефти от температуры t1 до t2 было затрачено q ккал, то теплоемкость:

, ккал/кг∙0С.

2 Теплота парообразования

Теплотой парообразования называется количество тепла, которое необходимо сообщить 1 кг жидкости, чтобы превратить ее в пар. При этом часть энергии расходуется на преодоление межмолекульных сил взаимного притяжения в жидкости, а другая – на преодоление работы, совершаемой выделяющимися парами. Теплоту парообразования для углеводородов определяют по правилу Трутона:

где М – молекулярная масса жидкости, l – скрытая теплота парообразования, Т – абсолютная температура кипения жидкости, К – константа Трутона, величина которой для большинства углеводородов и смесей находится в пределах 20-22.

3 Внутренняя энергия. Энтальпия.

Полный запас энергии, заключенной в твердом, жидком или газообразном теле, называется его внутренней энергией, представляющей собой сумму внутренней кинетической энергии и внутренней потенциальной энергии.

Часть внутренней энергии одного тела может быть передана другому, например: от рабочего тела к внешней среде или обратно. Процесс может быть представлен в форме теплоты или в форме работы. Под теплотой понимают энергию, передаваемую от одного тела к другому теплопроводностью, конвекцией и излучением.

Энтальпию (теплопередачу или теплосодержание) выражают уравнением:

u– внутренняя энергия 1 кг вещества, р – давление, V – объем 1 кг вещества.

Энтальпия жидкости может быть определена по эмпирической формуле:

где і  - энтальпия жидкости, ккал/кг, ρ – плотность жидкости при 150С, кг/м3, t – температура, 0С.

Для определения энтальпии нефтяных паров используют формулу Воинова:

где t – температура паров, 0С, ρ – плотность паров при 150С, кг/м3.

4 Коэффициент теплопроводности.

Коэффициентом теплопроводности называется количество тепла, проходящее за 1 час через слой материала толщиной 1 м, площадью 1 м 2 при разности температур по обеим сторонам слоя 10С. Теплопроводность зависит от химической природы вещества и температуры. Для жидких нефтепродуктов этот коэффициент колеблется в пределах 0,09-0,12 ккал/м∙ч∙0С.

Если не учитывать природы нефтепродукта, теплопроводность его может быть определена по формуле Гретца

где λt – искомая теплоемкость при определенной температуре, ккал/м∙ч∙0С, λ0=0,000311 – коэффициент теплопроводности при 00С, α=0,011 температурный коэффициент.

5 Теплота сгорания.

Для различных нефтей теплота сгорания колеблется в достаточно узком диапазоне от 10400 до 11000 ккал/кг и зависит от плотности, при чем, чем меньше плотность тем выше теплота сгорания.

Различают высшую теплоту сгорания – количество тепла, выделяемое при сгорании 1 кг топлива при наличии в нем воды в жидком состоянии, и низшую – количество тепла, выделяемое при полном сгорании 1 кг топлива, за вычетом тепла на испарение влаги и воды, образующейся при сжигании водорода.

В технологических расчетах для определения теплоты сгорания используют формулу Менделеева:

где Qв, Qн – соответственно высшая и низшая теплота сгорания, ккал/кг, С, Н, S, W – процентное содержание углерода, водорода, серы и влаги в топливе соответственно.

6 Взрываемость газов.

Горючие газы и пары нефти и нефтепродуктов с кислородом из воздуха образуют гремучую смесь, взрывающую с большой силой. Горение и взрыв – это по существу одинаковые химические процессы, резко отличающиеся по интенсивности протекающей реакции. При взрыве реакция происходит очень быстро в замкнутом пространстве без доступа воздуха к очагу взрыва.

Сила взрыва максимальна, когда содержание воздуха в смеси приближается к количеству, теоретически достаточному для полного сгорания. Газы и пары нефти взрываются при определенной концентрации, характеризирующейся низшим и высшим пределом:низший предел, когда незначительное уменьшение газа делает смесь невзрывоопасной, высший – когда дальнейшее увеличение концентрации газа делает смесь взрывоопасной (таблица 1).

Таблица 1 – Пределы взрываемости горючих газов

Газ

Пределы взрывоопасной концентрации, %

Газ

Пределы взрывоопасной концентрации, %

низший

высший

низший

высший

Метан

5,0

15,0

Гептан

1,0

6,0

Этан

3,0

12,5

Этилен

2,5

80,0

Пропан

2,4

9,5

Углекислота

12,5

75,0

Изо-бутан

1,9

8,5

Водород

4,1

75,0

Н-бутан

1,5

8,5

Пары:

Изо-пентан

1,3

8,0

бензола

1,4

6,5

Н-пентан

1,4

8,0

бензина

1,5

7,5

Гексан

1,25

6,9

толуола

1,3

7,0

studizba.com

Термодинамические свойства - Справочник химика 21

    Теплофизические свойства пара (удельный объем, удельный вес, энтальпия, скрытая теплота парообразования и др.) приведены в таблицах термодинамических свойств воды и водяного пара. [c.271]

    Настоящая книга в основном посвящена разработке модели ступени центробежного компрессора, которая является ключевой при создании модели компрессорной системы и позволяет рассчитать ее характеристики при сжатии реальных газов с различными термодинамическими свойствами для различных режимов работы и способов регулирования производительности. Особенно большое значение это имеет при проектировании центробежных компрессоров для химической и нефтеперерабатывающей промышленности, где используются смеси реальных газов произвольного состава. Для полученных алгоритмов разработана и отлажена на ЭВМ система процедур для расчета термических и калорических параметров реальных газов, которая используется при обработке опытных данных и математическом моделировании характеристик центробежных компрессоров. Приведены эффективные методы аппроксимации и интерполяции для использования опытных данных в математической модели. В виде отработанных программ они могут сразу применяться в расчетной практике. [c.4]

    ФИЗИЧЕСКИЕ И ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГАЗОВЫХ И ЖИДКИХ СМЕСЕЙ [c.19]

    Сведения о порядке изменения величины Ср для различных газов и газообразных топлив приводятся в работе [63], в которой наряду с другими термодинамическими свойствами газов представлены теплоемкости продуктов сгорания доменного газа, газа подземной газификации и природного газа Саратовского месторождения при значительном разбросе опытных точек [c.39]

    Важную роль при расчете процессов перегонки и ректификации нефтей и нефтяных фракций играют данные по физико-химическим и термодинамическим свойствам нефтяных смесей, такие как плотность, молекулярная масса, давление насыщенных паров, летучесть и энтальпия. [c.38]

    Без знания термодинамических свойств фильтрационного потока нефти и газа в пластовых условиях невозможно составить правильную технологическую схему проведения теплового воздействия на залежь. Таким образом возникла необходимость в специальной книге, в которой были бы приведены термодинамические свойства фильтрационного потока нефти и газа при различных пластовых давлениях и температурах. [c.5]

    Диаграммы и таблицы позволяют получить информацию о термодинамических свойствах насыщающих коллектор флюидов, а также установить надежный контроль за процессом выработки нефтяного или газового месторождения. [c.2]

    ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕФТИ И ГАЗА [c.191]

    Но, надо полагать, что в самое ближайшее время литература пополнится рядом интереснейших работ по термодинамическим свойствам углеводородных систем, залегающих в нефтяных и газовых месторождениях. [c.14]

    Эти диаграммы имеют большое практическое значение, поскольку позволяют наилучшим образом получить достоверную информацию о термодинамических свойствах коллекторов и насыщающих их жидкостей, а также установить надежный контроль за процессом выработки месторождения. [c.130]

    Итак, по предлагаемым диаграммам и таблицам приложения можно получить сведения о термодинамических свойствах нефтегазового потока в пластовых условиях с достаточной точностью. [c.133]

    Термодинамические свойства нефтегазового потока, переведенные в международную систему единиц си  [c.166]

    Однако фазовый интеграл Гиббса можно заменить суммой по состояниям, которая при вычислении термодинамических свойств в квантовой статистике играет ту же самую роль, что и фазовый интеграл в классической статистике. Сумма по состояниям О определяется так  [c.183]

    Сходство химического состава сырых нефтей может привести к гипотезе, что углеводороды сырой нефти, достигшие равновесия в определенных условиях температуры и давления их образования, более или менее одинаковы для всех сырых нефтей. Вообще говоря, эта гипотеза несовместима с термодинамическими свойствами углеводородов. Известно, что все углеводороды сырых нефтей термически нестабильны и могут быть превращены в такие стабильные системы, как, например, метан или этан и углерод. Такие реакции, однако, характеризуются высокими значениями энергии активации и поэтому невозможны при тех низкотемпературных условиях, которые соответствуют образованию и залеганию сырой нефти. Реакции изомеризации протекают значительно легче, в частности в присутствии некоторых гетерогенных катализаторов, таких, как алюмосиликатные системы, обычно имеющиеся в нефтяных пластах. Следовательно, равновесие между изомерами таких углеводородов более вероятно, чем равновесие, рассмотренное выше. [c.23]

    Т р и в у с И. А., Белкина Н. А. Определение констант равновесия метана в газоконденсатных системах по некоторым термодинамическим свойствам в смеси с жидким растворителем. Азербайджанское нефтяное хозяйство , 1968, № 10. [c.137]

    Полученное соотношение известно как уравнение Гюгонио для ударных волн. Теперь можно вычислить температуры сжатых газов, если известны их термодинамические свойства. Для идеальных газов [c.408]

    РАСЧЕТ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГАЗОВЫХ, [c.35]

    Обратимые реакции. Если продукты химической реакции могут сами реагировать, воспроизводя первоначальные вещества, то наблюдаемая скорость реакции будет уменьшаться по мере накопления продуктов реакции. В конце концов должно быть достигнуто состояние динамического равновесия. В этом состоянии обе реакции, как прямая, так и обратная, имеют равные скорости. Такие системы относятся к типу обратимых реакций. Их изучение представляет большой интерес, поскольку можно кинетическое поведение подобных систем связать с термодинамическими свойствами (равновесием) конечной системы. [c.32]

    Если для простоты рассмотреть некоторое количество газа в жестко 1 сосуде с совершенно не пропускающими стенками, то очевидно, что он будет равномерно распределен по всему сосуду и система будет характеризоваться состоянием равновесия, т. е. определенной энергией и одинаковыми давлением и температурой по всему сосуду. С молекулярной точки зрения давление возникает в результате хаотических отклонений молекул со стенками, и энергия системы просто равна сумме энергий отдельных молекул. Если бы мы каким-либо путем получили сведения не об отдельных молекулах, а о числе молекул, имеющих данную скорость , то, используя несколько простых предположений, нетрудно было бы показать, что, исходя из этого, можно вычислить термодинамические свойства газа. [c.114]

    И изолирована (т. е. нет обмена энергией между газом и окружающей средой), то общая энергия газа будет просто равна кинетической энергии беспорядочно движущихся молекул. Следовательно, термодинамические свойства газа будут полностью определяться этой общей энергией и его объемом. В этом случае, зная функцию распределения для скоростей молекул (при равновесии), можно было бы однозначно определить свойства системы. [c.128]

    Эти предположения и допущения позволяют исключить все кинетические факторы и таким образом свести теоретический анализ константы скорости реакций к анализу лишь термодинамических функций. Из последних только термодинамические свойства X недоступны для независимого определения и должны быть определены из экспериментальных данных о скоростях. [c.438]

    Несмотря на то что для обоих эмпирических уравнений было найдено некоторое теоретическое обоснование, уравнение Лейдлера более точно соответствует модели Борна и поэтому более интересно. К сожалению, эти соотношения не могут быть успешно применены в случае других термодинамических свойств без значительного видоизменения, учитывающего электростатическое притяжение [48] в растворителе и диэлектрическое насыщение. В результате до сих пор не получена полная количественная картина ионных растворов. [c.462]

    ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРОСТЫХ МОЛЕКУЛ [c.574]

    Термодинамические свойства данного вещества зависят от распределения молекул по уровням энергии в соответствии с законом распределения Больцмана. Из статистической механики известно, что термодинамические функции могут быть представлены в виде логарифма суммы по состояниям, которая в свою очередь подчиняется закону Больцмана [2, 141. Эта функция записывается в виде [c.308]

    Книга содержит сведения о термодинамических свойствах фильтрационного потока нефти, газа и нефтегазовых систем (бинарных смесей). На диаграммах и в таблицах приведены важнейшие термодинамические функции пластовой жидкости (теплоемкости, энтальпии и энтропии, изобарно-изотермического потенциЛга, константы равновесия, плотности и др.) в процессе фильтрации в диапазоне давлений от 30 до 300 кГ см и при температурах до 80° С.,  [c.2]

    Приведенные процедуры совместно с процедурами определения параметров насыщенной жидкости, давления и температуры насыщения составляют основной пакет процедур термодинамических свойств реальных газов. С их помощью реализуются процедуры определения нужных термодинамических параметров по любым двум известным. Такие процедуры непосредственно используются при решении систем уравнений термодинамических процессов в элементах проточных частей ступеней центробежных компрессоров. [c.35]

    Ряд важнейших термодинамических свойств описали недавно Холь-комб и Дорсей [162]. Дипольный момент мононитропарафинов лежит примерно в пределах 3,2. [c.319]

    В качестве горючего для ЖРД может быть использован жидкий аммиак. Очень выгодно применять жидкий аммиак в сочетании с жидким фтором. Такое топливо дает возможность получить высокую удельную тягу двигателя (340—350 кг-сек1кГ). Выигрыш в эффективности при использовании аммиака как горючего связан с лучшими термодинамическими свойствами продуктов сгорания топлива (малый молекулярный вес, значительное содержание Двухатом ного газа). [c.123]

    Исследования процессов перегонки и ректификации нефтяных смесей показывают, что среди различных физикохимических и термодинамических свойств наиболее сильное влияние на разделение оказывают константы фазового равновесия компонентов смеси. В ряде случаев, например, при четкой ректификации бензиновых фракций, относительная ошибка в расчете констант фазового равновесия компонентов до 20—30% приводит к изменению требуемого флег-мового числа в 1,5—2 раза [36], а прн низкотемпературном разделении природных газов ошибка в 4,5% требует увеличения числа теоретических тарелок на 10% и орошения на 5%, ошибка же в 15% приводит к снижению производительности на 2,4% [37]. Поэтому расчету констант фазового равновесия компонентов должно уделяться самое серь-10 г % езное внимание. [c.42]

    Очень редко приводят значения важнейших термодинамических параметров (энтальпия и энтропия, теплоемкость, изобарно-изотермический потенциал и койстанты равновесия и др.) в условиях пористой среды пласта и в процессе фильтрации по нему нефтегазовых потоков (бинарных сдстем) при различных давлениях и температурах. Исключением являются работы (10, 29, 32, 47, 81), в которых рассмотрены некоторые термодинамические свойства различных углеводородных систем. [c.5]

    Самые различные процессы в природе сопровождаются выделением или поглощением тепла, количество которого определяется характером процесса и калорическими свойствами исследуемого вещества (твердого тела, жидкости, газа и др.). Важнейшим из термодинамических свойств является теплоемкость, которая позволяет исследовать структуру образца и силы взаимодействия атомов и атомных групп в молекуле детально изучить и выявить энтропию системы, фазовые переходы, критические явления, состояние адсорбированного вещества определить количество примесей в веществе или растворе многокомпонентной жидкости вычислить характеристические термодинамичеокие функции различных систем и сред и констант равновесия их и др. [c.29]

    Однако, учитывая то обстоятельство, что решением Государственного Комитета стандартов при Совете Министров СССР с 1 января 1963 г. в СССР введена как предпочтительная, международная система единиц СИ (ГОСТ 9876—61), предлагаемые таблицы важнейших термодинамических свойств различных пластовых нефтегазовых сред составлены в этой системе единиц. Считаем целесообразным дать подробные таблицы в отдельности для каждой какой-либо конкретной нефте-[ азовой системы, чтобы можно было вести расчеты термодинамических процессов с учетом специфических особенностей и своеобразия изучаемых Пластовых компонентов. [c.132]

    В заключение отметим, что предлагаемые в атласе таблицы и диаграммы термодинамических свойств нефтегазового потока смесей могут быть широко использованы на различных нефтяиых и газовых месторождениях при условии физико-химического подобия изучаемых флюидов. [c.132]

    Марктович А. Б. Установка для исследования термодинамических свойств пластовых нефтей. Нефтяник , 1966, № 8. [c.136]

    Физические и термодинамические свойства многскомпонентных систем зависят от параметров состояния (давление и температура), состава фаз и природы компонентов. [c.23]

    Получение г/)анс-олефинов химическим восстановлеиием основано на большей стабильности т/ анс-изомера но сравнению с г мс-изомером [159], но в некоторых случаях, несомненно, стереохимическое направление химического восстановления не является функцией термодинамических свойств олефинов. Так, например, константа цис-транс-равв.оь -сия для этилена равна единице [37, 123]. [c.264]

Переработка нефтяных и природных газов (1981) -- [ c.29 , c.36 ]

Справочник азотчика Том 1 (1967) -- [ c.0 ]

Методы сравнительного расчета физико - химических свойств (1965) -- [ c.0 ]

Нестехиометрические соединения (1971) -- [ c.64 , c.446 ]

Тугоплавкие материалы в машиностроении Справочник (1967) -- [ c.0 ]

Краткий справочник физико-химических величин Издание 8 (1983) -- [ c.0 ]

Курс физической химии Том 1 Издание 2 (1969) -- [ c.117 , c.566 ]

Курс физической химии Том 1 Издание 2 (копия) (1970) -- [ c.117 , c.566 ]

Химическая термодинамика Издание 2 (1953) -- [ c.12 ]

Этилен (1977) -- [ c.0 ]

Физическая химия для биологов (1976) -- [ c.60 ]

Справочник по производству хлора каустической соды и основных хлорпродуктов (1976) -- [ c.0 ]

Краткий курс физической химии Издание 3 (1963) -- [ c.0 ]

Справочник азотчика Т 1 (1967) -- [ c.0 ]

Гиперзвуковые течения вязкого газа (1966) -- [ c.0 ]

Справочник химика Издание 2 Том 1 1963 (1963) -- [ c.0 ]

Справочник химика Том 1 Издание 2 1962 (1962) -- [ c.0 ]

Справочник химика Том 1 Издание 2 1966 (1966) -- [ c.0 ]

Справочник химика Изд.2 Том 1 (1962) -- [ c.0 ]

chem21.info

Термодинамическое свойство - углеводород - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Термодинамическое свойство - углеводород

Cтраница 1

Термодинамические свойства углеводородов и продуктов их окисления представляют особый интерес ввиду того, что ценность углеводородов как горючего зависит от разности между величиной их внутренней энергии и соответствующими величинами продуктов сгорания. Животные также получают необходимые им тепло и энергию за счет процесса окисления, сопровождающегося попутным образованием многочисленных нестойких и устойчивых промежуточных продуктов. Растения завершают вторую часть этого цикла. Используя солнечный свет в качестве первичного источника энергии для процесса фотосинтеза, растения жадно поглощают двуокись углерода из атмосферы, связывают ее с водой и синтезируют соединения, менее деградированные в энергетическом отношении. После того как этот процесс образования менее деградированных соединений пройдет через целый ряд стадий, определенное промежуточное соединение ( например, сахар) может являться вполне подходящим горючим для осуществляемого в организмах животных цикла деградации. Таким образом, процессы, ведущие к рассеиванию энергии или к накоплению ее, постоянно протекают с образованием многочисленных общих промежуточных соединений, содержащих углерод, водород и кислород.  [1]

Очень важно сначала рассмотреть термодинамические свойства углеводородов, поскольку они создают основу для сопоставления свойств других органических соединений. На изучение углеводородов было затрачено больше усилий, нежели на изучение всех остальных органических соединений; следствием этого явилось то, что этот основной раздел термодинамики органических соединений, к счастью, оказался самым пространным и наиболее разработанным разделом.  [2]

Во второй главе выпуска рассматриваются тепловые и термодинамические свойства углеводородов ( автор - проф. Ряд разделов ( летучесть, теплосодержание, коэфициент Джоуля-Томсона, свободные энергии образования углеводородов и др.) не успел войти во вторую главу первого выпуска и будет помещен в последующих выпусках Справочника.  [3]

Рассмотрение общих закономерностей, присущих термодинамическим свойствам углеводородов как представителям класса нормальных веществ, мы не случайно начинаем с вопроса о важнейших линиях РК7 - поверхности: бинодали и спинодали.  [4]

Рассмотрение общих закономерностей, присущих термодинамическим свойствам углеводородов как представителям класса нормальных веществ, мы не случайно начинаем с вопроса о важнейших линиях Р / Г - поверхности: бинодали и спинодали.  [5]

В нефтеперерабатывающей промышленности данные о физико-химических и термодинамических свойствах углеводородов, их смесей, нефтей, нефтяных фракций - являются одними из огределяющих при решении проектно-конструкторских и технологических: адач. От их точности и достоверности во многом зависит научная обоснованность принятых технических решений, металлоемкость и конструктивное оформление технологических аппаратов.  [6]

Приводимые в этой главе данные по тепловым и термодинамическим свойствам углеводородов являются первой частью собранного и обработанного автором материала в этой области.  [7]

В главе 8 даны те разделы по тепловым и термодинамическим свойствам углеводородов, которые не успели войти в 1 - й выпуск Справочника, а именно теплосодержания ( энтхалпии), теплоты испарения и Джоуль-Томсоновские коэфици-енты. Кроме того, в той же главе даны дополнения к 1-му выпуску по энтропии и теплоемкости углеводородов.  [8]

Объяснение указанных выше закономерностей следует искать в термодинамических свойствах углеводородов различного строения.  [10]

В заключение глав VII и VIII, посвященных термодинамическим свойствам углеводородов под давлением, приводим сводную табл. 169, в которой собраны вычисленные Левченко [28] свойства метана.  [11]

В последнюю, восьмую, главу включены те разделы о тепловых и термодинамических свойствах углеводородов, которые не вошли в первый выпуск Справочника, а именно: теплосодержание, теплота испарения и Джоуль-Томсоновские коэфициенты.  [12]

В заключение настоящего выпуска приведены дополнения к главе II первого выпуска Справочника ( Тепловые и термодинамические свойства углеводородов - А. В. Фрост), куда вошли главным образом новые данные, появившиеся в свет после сдачи в печать 1-го выпуска Справочника.  [13]

В конце настоящего выпуска даны дополнения к первому и вторзму выпускам Справочника по термодинамическим свойствам углеводородов, основанные на работах, опубликованных после сдачи в печать второго выпуска.  [14]

В конце настоящего выпуска даны дополнения к первому и второму выпускам Справочника по тепловым и термодинамическим свойствам углеводородов, основанные на работах, опубликованных после сдачи в печать второго выпуска.  [15]

Страницы:      1    2

www.ngpedia.ru

Термодинамика пласта в добыче нефти

Предотвращение намечающегося сокращения нефтяной добычи в старых нефтегазоносных местах является основной задачей ТЭК Российской Федерации.

Новые мощности в нефтяной и газовой сфере требует не только громадных финансовых вложений, но еще и большого количества времени. Сложность усугубляется тем, что для наращивания в дальнейшем, или как минимум стабилизации добычи углеводородов будет в перспективе нужно осваивать новые месторождения в труднодоступных областях РФ, не имеющих развитую инфраструктуру. Однако и «забывать» о старых также было бы большой ошибкой.

Извлечь максимально.

Срок использования старых месторождений РФ есть возможность продлить, при проведении для них новой интерпретации геолого-геохимических данных, опираясь на термодинамический подход образования залежей нефти и газа в ловушках нефтегазоносного бассейна. Следует предложить новую термобарическую методику косвенной экспресс-оценки добываемых запасов для старых, еще находящихся на балансе использования в геологическом фонде нефтяных и газонефтяных месторождений. Это возможно делать построением карты распределения термобарического миграционно-аккумуляционного показателя на обычной структурной геологической карте, взятого в разработку месторождения. По уровню залегания кровли его продуктивных отложений и теоретически подсчитанным минимальным значениям фонда эксплуатационных скважин возможно фактографически вычислить в максимальной степени продуктивность участков для любого месторождения разрабатываемого истощенного нефтяного пласта.

Построение геологических К(ма) по истощенным, но еще продуктивным нефтегазоносным пластам, стало возможным благодаря обратной линейной зависимости К(ма) от коэффициента заполнения ловушки по месторождениям Саратовской обл. В роли примера для этой тексты взяты 2 «старожила» «Саратовнефтегаза»: Соколовогорское нефтяное и Урицкое газоконденсатонефтяное месторождения, эксплуатирующихся с 50-х гг. предыдущего столетия и по сегодняшний день, невзирая на неоднократно звучавшие прогнозы об их быстром истощении.

Термобарическая имитация нефтяной залежи.

В собственном классическом учебнике «Физические основы технологии добычи нефти» д. ф. н. М. Маскет, проводя характеристику нефтеносных пород подземных резервуаров, написал: «Общее содержание нефтяного резервуара изначально являет собою комплекс, по крайней мере 2-х, а чаще 3-х фаз: нефти, воды и газа. Все эти 3 фазы обязаны рассматриваться как составные доли той и одной же системы. Исследование данного комплекса и, соответственно, его закономерностей составляет предмет науки о нефтедобычи«. В то же время Моррис Маскет в нем не рассматривает термобарические и геолого-геохимические вопросы, которые относятся к происхождению нефти, и вовсе не затрагивает миграцию и аккумуляцию нефти в осадочно-породном бассейне. Он считает ее противоречивой. Попытаемся системно выделить то, что не стал рассматривать М. Маскет.

Сейчас в нефтегазовой геологии под миграцией и аккумуляцией углеводородов понимается весь трудный натуральный комплекс переноса рассеянных в осадочной толще горных пород их микромассы, которая через реализацию нефтегазоматеринских свойств породы оканчивается формированием макроуглеводородного накопления.

Отталкиваясь от существования в недрах планеты залежей углеводородов, любая двухфазная углеводородная система представляется в виде геолого-термодинамической модели.

Изучая в подобной модели фазовое поведение и состояние пластовых флюидов через их термобарическую и физико-химическую параметры, возможно косвенно оценить как емкостные, так и миграционно-аккумуляционные свойства самой углеводородной системы в геологической ловушке.

Согласно с основными положениями классической гипотезы фазовых равновесий — каждая фаза имеет четкие признаки определенной функциональной зависимости между параметрами ее состояния

Это определение дает возможность четко обозначить ее свойства, даже если само вещество находится в раздробленном состоянии в любой сложной углеводородной системе. Если принять данную теоретическую позицию, то можно определить дополнительно кое-какие общие характеристические параметры природных моделируемых УВ фаз. Жидкая фазы (Макронефть) характеризуется подобным общим показателем как динамическая вязкость пластовой нефти.

Газообразная фаза (Нефтяной газ) характеризуется подобным общим показателем — давление насыщения газа, которое согласно гипотезам фазовых равновесий, связано со значениями химических потенциалов газообразных компонентов данной УВ-системы. Учитывая изложенное, можно получить качественно новую геолого-термобарическую модель УВ-системы (допустим, газоконденсатной или газонефтяной залежи).

(Ма) показатель нефтяной залежи.

Решая обозначенную теоретически миграционно-аккумуляционную задачу согласно принципам системного подхода, следует применить математическое моделирование с определением для модели четких границ входа и выхода, элементов образующих систему, свойства подсистем, их сопряжение. Для этого преобразуем модель в структурно — системный вид, взяв для этого в роли условного входа и выхода гипотетический старт и теоретический конец процесса образования УВ-системы в приемниках нефтегазоносного бассейна.

Структура двухфазной углеводородной системы в геологической ловушке.Практика — основа истины

Сейчас, имея математическое выражение для (Ма) показателя углеводородной системы, можно провести широкую экспериментальную проверку его сопряжения с иными геолого-геохимическими данными, а именно: с распределением параметров структурных ловушек, коэффициентом заполнения ловушек, запасами углеводородов, распространенностью разных литологических типов пород, временным сроком ловушек, историей их возникновения и иными показателями.

Для этого по тремстам стандартным данным пластовых нефтей из месторождений Саратовской обл., выполненным в разное время в нефтегазоаналитической базе Нижневолжского НИИ геологии и геофизики, были произведены расчеты значения Кmа. Затем их сопоставили с вышеобозначенными геологическими показателями. В приобретенных зависимостях все залежи УВ по месторождениям Саратовской обл. различны по геологическому возрасту, входящих в них отложений.

Следовательно, распределение Кма не зависит от геологического времени образования структур (ловушек), а определяется иными показателями.

Доступные итоги практической апробации в пределах выполненного авторами исследования взаимосвязи Кма с большим набором геологических данных показали, что максимально тесно обозначенный (Ма) показатель связан с коэффициентом наполнения ловушки, запасами газа и амплитудой структур. Отсюда возможно сделать общее заключение: практика подтвердила правильность выбранного метода геолого-термодинамической модели двухфазной углеводородной системы по данной методологии.

Обобщая доступные закономерности миграционно-аккумуляционного показателя в теории и практике на основе нефтегазовой геологии, возможно, сформулировать пути и направления его использования:

1. Решение различных задач разработки и расчет нефтегазоносных месторождений.

2. Получение количественных данных степени латеральной и вертикальной миграции и аккумуляции УВ в литолого-стратиграфических комплексах газонефтяного бассейна при выборе тактики геологоразведочных работ, в особенности при доразведке залегающих глубоко ограниченных структур осадочного чехла.

3. Рассмотрение развития углеводородных систем с выяснением временных закономерностей размещения УВ-накоплений в недрах любых нефтегазоносных бассейнов планеты.

novostienergetiki.ru

1. Физико-химические свойства нефти, природного газа, углеводородного конденсата и пластовых вод

Нефть – горючая, маслянистая жидкость, преимущественно темного цвета, представляет собой смесь различных углеводородов. В нефти встречаются следующие группы углеводородов: метановые (парафиновые) с общей формулой СnН2n+2; нафтеновые – СnН2ni; ароматические – Сnh3n-6. Преобладают углеводороды метанового ряда (метан СН4, этан С2Н6, пропан С3Н8 и бутан С4Н10), находящиеся при атмосферном давлении и нормальной температуре в газообразном состоянии. Пентан С5Н12, гексан С6Н14 и гептан С7Н16 неустойчивы, легко переходят из газообразного состояния в жидкое и обратно. Углеводороды от С8Н18 до С17Н36 – жидкие вещества. Углеводороды, содержащие больше 17 атомов углерода – твердые вещества (парафины). В нефти содержится 8287 % углерода, 1114 % водорода (по весу), кислород, азот, углекислый газ, сера, в небольших количествах хлор, йод, фосфор, мышьяк и т.п.

Основной показатель товарного качества нефти – ее плотность () (отношение массы к объему), по ней судят о ее качестве. Легкие нефти наиболее ценные.

Плотность (объемная масса) – масса единицы объема тела, т.е. отношение массы тела в состоянии покоя к его объему. Единица измерения плотности в системе СИ выражается в кг/м3. Измеряется плотность ареометром. Ареометр – прибор для определения плотности жидкости по глубине погружения поплавка (трубка с делениями и грузом внизу). На шкале ареометра нанесены деления, показывающие плотность исследуемой нефти.

Вязкость – свойство жидкости или газа оказывать сопротивление перемещению одних ее частиц относительно других. Зависит она от силы взаимодействия между молекулами жидкости (газа). Для характеристики этих сил используется коэффициент динамической вязкости (). За единицу динамической вязкости принят паскаль-секунда (Па·с), т.е. вязкость такой жидкости, в которой на 1 м2 поверхности слоя действует сила, равная одному ньютону, если скорость между слоями на расстоянии 1 см изменяется на 1 см/с. Жидкость с вязкостью 1 Па·с относится к числу высоковязких.

В нефтяном деле, так же как и в гидрогеологии и ряде других областей науки и техники, для удобства принято пользоваться единицей вязкости, в 1000 раз меньшей – мПа·с. Так, пресная вода при температуре 200С имеет вязкость 1 мПа·с, а большинство нефтей, добываемых в России, - от 1 до 10 мПа·с, но встречаются нефти с вязкостью менее 1мПа·с и несколько тысяч мПа·с. С увеличением содержания в нефти растворенного газа ее вязкость заметно уменьшается. Для большинства нефтей, добываемых в России, вязкость при полном выделении из них газа (при постоянной температуре) увеличивается в 24 раза, а с повышением температуры резко уменьшается.

Вязкость жидкости характеризуется также коэффициентом кинематической вязкости, т.е. отношением динамической вязкости к плотности жидкости. За единицу в этом случае принят м2/с. На практике иногда пользуются понятием условной вязкости, представляющей собой отношение времени истечения из вискозиметра определенного объема жидкости ко времени истечения такого же объема дистиллированной воды при температуре 200С.

Цвет нефти варьирует от светло-коричневого до темно-бурого и черного, плотность от 730 до 9801050 кг/м3 (плотность менее 800 кг/м3 имеют газовые конденсаты). По плотности нефти делятся на 3 группы: на долю легких нефтей (с плотностью до 870 кг/м3) в общемировой добыче приходится около 60% (в России – 66%), на долю средних нефтей (871970кг/м3) в России – около 28%, за рубежом – 31%; на долю тяжелых (свыше 970 кг/м3) – соответственно около 6% и 10%. Вязкость изменяется в широких пределах (при 500С 1,2  55·10-6м2/с) и зависит от химического и фракционного состава нефти и смолистости (содержания в ней асфальтеново-смолистых веществ).

Другое основное свойство нефти – испаряемость. Нефть теряет легкие фракции, поэтому она должна храниться в герметичных сосудах.

В пластовых условиях свойства нефти существенно отличаются от атмосферных условий.

Движение нефти в пласте зависит от пластовых условий: высокие давления, повышенные температуры, наличие растворенного газа в нефти и др. Наиболее характерной чертой пластовой нефти является содержание в ней значительного количества растворенного газа, который при снижении пластового давления выделяется из нефти (нефть становится более вязкой и уменьшается ее объем).

В пластовых условиях изменяется плотность нефти, она всегда меньше плотности нефти на поверхности.

При увеличении давления нефть сжимается. Для пластовых нефтей коэффициенты сжимаемости нефти н колеблются в пределах 0,414,0ГПа-1, коэффициент н определяют пересчетом по формулам, более точно получают его путем лабораторного анализа пластовой пробы нефти.

Из-за наличия растворенного газа в пластовой нефти, она увеличивается в объеме (иногда на 5060%). Отношение объема жидкости в пластовых условиях к объему ее в стандартных условиях называют объемным коэффициентом «в». Величина, обратная объемному коэффициенту, называется пересчетным коэффициентом  = . Этот коэффициент служит для приведения объема пластовой нефти к объему нефти при стандартных условиях.

Используя объемный коэффициент, можно определить усадку нефти, т.е. на сколько изменяется ее объем на поверхности по сравнению с глубинными условиями.

Усадка – И = · 100%.

Важной характеристикой нефти в пластовых условиях является газосодержание – количество газа, содержащееся в одном кубическом метре нефти. Для нефтяных месторождений России газовый фактор изменяется от 20 до 1000 м3/т. По закону Генри растворимость газа в жидкости при данной температуре прямо пропорциональна давлению. Давление, при котором газ находится в термодинамическом равновесии с нефтью, называется давлением насыщения. Если давление ниже давления насыщения, из нефти начинает выделяться растворенный в ней газ. Нефти и пластовые воды с давлением насыщения, равным пластовому, называются насыщенными. Нефти в присутствии газовой шапки, как правило, насыщенные.

studfiles.net

Высокотемпературные термодинамические свойства - Справочник химика 21

    Измерения теплоемкости в области очень низких температур представляют особый интерес в связи с определением коэффициента электронной теплоемкости у и дебаевской температуры 0д. Знать величины у очень важно при интерпретации электронной структуры соединений, химической связи в них и факторов, ответственных за сверхпроводимость обычно на высокотемпературные термодинамические свойства электронная теплоемкость оказывает слабое влияние. Дебаевская температура иногда также используется для оценок энтальпий и энтропий при 298,15 К. Ошибки в [c.103]     Перейдем к рассмотрению экспериментов. Нам уже известны свойства плазмы с точностью до порядка величины. При определении термодинамических свойств возможная точность расчета не выходит за пределы 2%. При расчетах коэффициентов переноса точность много хуже. Кроме того, чтобы избавиться от практически непреодолимых математических трудностей, мы ввели при расчетах довольно грубые допущения, обычно принимаемые и в других работах. Мы усредняли многие непостоянные величины, причем это делалось так, что оценить ошибки в конечных результатах невозможно. Возможна ошибка в 2 раза, хотя многие считают используемую нами теорию не такой уж плохой. В какой степени положение может быть исправлено экспериментом Если бы мы имели материал, способный работать при 20 000 К, то все эксперименты были бы чрезвычайно просты. Измерив градиент давления при изотермическом ламинарном течении плазмы в трубе, можно определить вязкость. Эксперименты по теплообмену позволили бы определить теплопроводность и электропроводность, измеряя другие параметры. Из-за отсутствия необходимых для этого высокотемпературных материалов мы воспользуемся другим методом, который, возможно, позволит нам использовать наш теоретический аппарат для предсказания результатов эксперимента. В этом методе в сущности нет ничего нового. Еще до постановки экспериментов по определению вязкости обычных жидкостей (например воды) была принята гипотеза о прямой пропорциональности величины касательных напряжений градиенту скорости. Затем на основании этой гипотезы была получена теоретическая формула, описывающая ламинарное течение в трубе. Совпадение полученных теоретических результатов с экспериментом позволило считать вязкость физической константой, имеющей вполне определенный смысл. Этим же путем следовало бы идти и в случае плазмы, но отсутствие подходящих конструкционных материалов не позволяет осуществить изотермические условия. Тем не менее мы попытаемся воспользоваться этим же методом, ставя простые эксперименты, результаты которых можно предсказать теоретически, а затем попытаемся скорректировать теорию. Оказывается, что лучше всего использовать обычную струю плазмы, получаемую в определенных условиях. В струе плазмы, вытекающей из сопла плазматрона, температура очень сильно изменяется и по длине и по сечению струи. Если же взять трубу и разместить электроды на ее торцах, то осевого градиента температуры быть не должно. Следовательно, задача из двумерной превращается в одномерную. Для получения стационарной дуги необходимо охлаждать стенки трубы водой, поддерживая их температуру постоянной. Для плазмы при атмосферном давлении трудно придумать эксперимент проще. Теперь надо решить, какое вещество использовать в качестве рабочего тела. Конечно, для наших целей не годятся воздух, вода и даже водород, так как в водородной плазме содержится слишком много компонент На, Н, Н+ и е . Если не удастся достигнуть локального равновесия, то необходимо рассматривать по крайней мере четыре независимые группы уравнений с соответствующим числом соотношений для скорости реакций. Лучше с этой точки зрения применить гелий при 6 83 [c.83]

    Приближенные методы расчета. Имеющийся фонд данных о высокотемпературных термодинамических свойствах разных веществ и высокотемпературных термодинамических параметрах реакций в настоящее время уже весьма значителен и продолжает быстро расширяться, одпако он никогда не смо жет удовлетворить полностью все вновь возникающие запросы. При отсутствии данных для каких-нибудь компонентов рассматриваемой реакции необходимые сведения часто можно получить на основании имеющихся данных для другой реакции, аналогичной рассматриваемой, или для других веществ, однотипных с компонентами данной реакции, на основе методов сравнения. Этим методам посвящены следующие главы книги. [c.84]

    IV. ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА [c.115]

    Различают низкотемпературный физический (обратимый) и высокотемпературный химический (необратимый) процессы структурообразования. Принципиальная схема изменения термодинамических свойств системы при кристаллизационном и коагуляционном фазовых переходах приведена на рис. 3. [c.35]

    Широкое внедрение термодинамических методов и открывающиеся в этой области перспективы требуют накопления данных о термодинамических свойствах индивидуальных веществ, причем круг рассматриваемых веществ, а также диапазон температур, для которых необходимы соответствующие данные, непрерывно расширяются. Так, если до конца тридцатых годов для практических расчетов были необходимы главным образом данные о термодинамических свойствах обычных газов и простейших углеводородов в интервале температур от комнатной до 1500—3000° К, то к началу пятидесятых годов потребовались сведения о термодинамических свойствах десятков неорганических соединений при температурах до 5000—6000° К, а в последующие годы для расчетов высокотемпературных процессов оказались необходимыми данные для температур до 20 000—25000° К. [c.19]

    Для расчета равновесных составов сложных смесей, устанавливающихся в системе в результате того или иного процесса, необходимы сведения о константах равновесия всех независимых реакций, возможных в данной системе. Число таких реакций равно числу веществ, входящих в систему, минус число элементов, образующих эти вещества (и электрон, если в реакции участвуют ионизованные газы). При составлении таблиц термодинамических свойств для большого круга веществ целесообразно вычислять константы равновесия всех соединений для одного из двух типов реакции для реакций образования (или диссоциации) этих соединений из элементов в стандартных состояниях или для реакций диссоциации на атомы. В первом случае существенным преимуществом является то, что тепловой эффект соответствующей реакции равен теплоте образования вещества из элементов в стандартном состоянии и не зависит от данных для других веществ. Однако использование констант равновесия такого типа в высокотемпературных расчетах, когда элементы находятся в состояниях, отличных от их стандартного состояния, требует дополнительных данных о давлении насыщенных паров таких элементов. Кроме того, при расчете составов сложных смесей на электронных счетных машинах удобнее использовать константы равновесия реакций атомизации. Поэтому в настоящем Справочнике для всех двух- и многоатомных газов (кроме заряженных газов) приводятся константы равновесия их реакций диссоциации на атомы, тепловые эффекты которых равны теплотам диссоциации (или атомизации) молекул соответствующих газов. Для заряженных одноатомных и двухатомных газов приводятся константы ионизации соответствующего нейтрального или отрицательно заряженного газа, а для веществ в конденсированном состоянии — давления паров, являющиеся константой равновесия реакции сублимации или испарения. Очевидно, что в последнем случае [c.31]

    Применение реактора типа баллистического плунжера в высокотемпературных исследованиях для измерения термодинамических свойств и скоростей реакции ограничивается существенным недостатком для определения искомых данных требуются обширные вычисления. Для возможности решения баллистических уравнений, описывающих движение поршня, и определения термодинамических состояний сжатого и рабочего газов необходимо принять ряд упрощающих допущений. Очевидно, что эти допущения снижают достоверность вычисленных температур по сравнению с расчетными значениями, найденными [c.337]

    К квазиравновесным плазмохимическим процессам относятся такие высокотемпературные процессы, как пиролиз углеводородов, хлоруглеводородов, фторуглеводородов получение окислов азота восстановления элементов из руд, окислов, хлоридов получения тугоплавких соединений (карбидов, нитридов, окислов). Эти процессы проводят обычно при 1000—5000 К и близких к атмосферному давлениях. Конечный результат и характер химических превращений, происходящих при температурах порядка нескольких тысяч градусов в квазиравновесных условиях, в значительной степени определяются термодинамическими свойствами веществ, участвующих в той или иной из ее стадий [3 4, с. 411—433]. [c.52]

    Решение конкретных задач, выдвигаемых практикой перед химической термодинамикой, невозможно без наличия надежных данных о термодинамических свойствах большого круга веществ в достаточно широких интервалах изменения температуры и давления. Такие данные приводятся в справочниках по термодинамическим и термохимическим свойствам веществ. Однако даже наиболее обширные из них не в состоянии предусмотреть все расширяющиеся интересы науки, техники и промышленности, в особенности в области изучения и освоения высокотемпературных процессов. Для последних основное значение имеют данные о термодинамических свойствах веществ в газовом состоянии, которые могут [c.4]

    Введение. Настоящая глава касается гиперзвуковой газовой динамики, имеющей дело с газовыми смесями при высоких температурах. При некоторых условиях такой смесью является высокотемпературный воздух. При более сложных условиях, которые существуют в большом числе случаев, описанных в предыдущих главах настоящей книги, газовая смесь состоит из продуктов реакций и реагирующих веществ, включающих компоненты воздуха и компоненты, инжектируемые в пограничный слой при различных обстоятельствах. Внутри этой смеси могут происходить химические реакции, и определение термодинамических свойств для равновесной смеси становится затруднительным. Требуется разработать метод для определения функций состояния внутренней энергии, энтальпии, энтропии и равновесного состава высокотемпературных газовых смесей. [c.325]

    В поисках доказательств абиогенного синтеза нефти некоторые исследователи обращались к промышленным процессам получения синтетических топлив (типа синтеза Фишера — Тропша). Однако по мере углубления знаний о составе нефти отчетливо выявились глубокие различия в составе природных и синтетических углеводородных смесей. Последние практически не содержат широко представленных в нефтях сложнопостроенных углеводородных молекул, насыщенных структурных аналогов компонентов живого вещества — жирных кислот, терпенов, сте-ролов и т. д. Ряд аргументов сторонников минерального происхождения нефти основан на термодинамических расчетах. Э. Б. Чекалюк попытался определить температуру нефтеобра-зования по соотношениям между некоторыми изомерными углеводородами, допуская, что высокотемпературный синтез приводит к образованию термодинамически равновесных смесей. Рассчитанная таким образом температура нефтеобразования составила 450—900 °С, что соответствует температуре глубинной зоны 100—160 км в пределах верхней мантии Земли. Однако для тех же нефтей расчет по другим изомерным парам дает другие значения температуры (от —100 до 20 000°С), совершенно нереальные в условиях земной коры и мантии. В настоящее время доказано, что изомерные углеводороды нефтей являются неравновесными системами. С другой стороны, расчеты термодинамических свойств углеводородов в области очень высоких давлений (десятки тысяч паскалей) весьма условны из-за необходимости прибегать к сверхдальним экстраполяциям. [c.40]

    В результате изучения термодинамических свойств индивидуальных веществ с помощью современных спектроскопических, масс-спектроскопических, радиационных и других методов исследования появились новые, более точные данные для расчета высокотемпературных процессов [37]. С учетом их был выполнен более детальный термодинамический анализ процесса получения цианисто- [c.170]

    Подготовка IX выпуска проводилась одновременно с подготовкой в АН СССР фундаментального справочника Термодинамические свойства индивидуальных веществ , в том числе его III тома /4798/, включающего бериллий, магний, кальций, стронций, барий и ряд соединений. Многие редакторы и авторы этого справочника одновременно являются редакторами и авторами IX выпуска справочника Термические константы веществ . Поэтому подготовка обоих справочников проводилась в тесном контакте. Справочник Термодинамические свойства индивидуальных веществ включает таблицы термодинамических свойств веществ в конденсированном и газообразном состояниях, а также газообразных ионов в широком интервале температур. Эти таблицы представляют особую ценность при вычислении на основании экспериментальных данных по методу III закона термодинамики энергий диссоциации, энтальпий испарения и сублимации и энтальпий образования компонентов высокотемпературных равновесий. Поэтому в этом отношении IX выпуск справочника Термические константы веществ выгодно отличается от многих его предыдущих выпусков, где расчеты по методу III закона проводились значительно реже и иногда с использованием менее надежных термодинамических функций. Несмотря на [c.7]

    Необходимой базой для расчета состава и свойств высокотемпературных смесей является информация о термических константах и термодинамических свойствах индивидуальных веществ, входящих в состав топлива и продуктов сгорания. Сложная и трудоемкая теоретическая и экспериментальная работа по получению широкой, и надежной информации такого рода проводится в системе Академии, Наук СССР, начиная с пятидесятых годов. Ее результатами являются фундаментальные справочные издания. Информация о термических свойствах компонентов топлива и продуктов Сгорания в исходном (стандартном) состоянии обеспечивается Справочником Термические константы веществ [417], выпуск ко- [c.9]

    Последнее позволяет сделать вывод о том, что высокотемпературная асимптотика поведения термодинамических свойств на линии плавления для веш,еств типа аргона близка к плавлению в системе твердых сфер и определяется отталкивательной частью потенциала межатомного взаимодействия. [c.51]

    Во второй и третьей частях, посвященных реакционной способности веществ, главное внимание уделено их химическому сродству. Разумеется, вопросы кинетики не менее (а зачастую даже более) важны, чем вопросы статики процессов. Однако, если принять во внимание специфичность и большое разнообразие скоростных факторов и также огромную сложность учета их влияния на реакционную способность веществ, изменение представлений о механизме протекания процессов по мере углубления знаний и, наконец, то обстоятельство, что большинство подлежащих рассмотрению вопросов связано со статикой различных процессов, то этот выбор вряд ли можно счесть спорным. Действительно, и закон действующих масс, и принцип Ле Шателье, и многие свойства растворов (в их числе растворимость, температуры отвердевания и кипения, давление пара), и процессы в них (диссоциация, нейтрализация, сольватация, комплексообразование, гидролиз и т.д.)—это прежде всего проблемы равновесия. Вместе с тем надо отчетливо показать, что вопросы статики и кинетики это проблемы возможности и действительности и что значение энергетического (термодинамического) и кинетического факторов неодинаково для различных типов процессов для реакций в растворах электролитов (например, при нейтрализации), для высокотемпературных реакций и других быстрых процессов кинетические соотношения не существенны наоборот, для медленных реакций и таких, продукты которых гораздо устойчивее исходных веществ (например, при горении), не играют ощутимой роли равновесные соотношения. [c.4]

    Статистические расчеты удобны в том случае, когда нет возможности определить термодинамические параметры реагентов, но известны или постулированы свойства молекул. Этим и определяется область применимости статистических расчетов. В настоящее время такие расчеты незаменимы в ряде случаев а) для реакций с участием нестойких соединений б) для высокотемпературных реакций в газах в) для оценки любых возможных изменений в структуре молекул и их влиянии на положение равновесия г) для описания реакций изотопного обмена. Анализ подобных эффектов естественно проводить с учетом молекулярных параметров веществ. [c.248]

    Физические и химические свойства кремния. Термодинамически стабильная при нормальных условиях кубическая алмазоподобная модификация кремния серо-стального цвета со смолистым блеском, характеризуется значительной твердостью и хрупкостью. Высокотемпературная гексагональная разновидность кремния неустойчива и практического значения не имеет. Как показали исследования последних десятилетии, аморфный кремний в действительности состоит из мелких кристалликов кубической формы и некоторых примесей. В алмазоподобной кубической структуре кремния его атомы находятся в 5/9 -гибридном [c.200]

    Вышел справочник Уикса и Блока содержащий данные о термодинамических свойствах 65 элементов, их окислов, галогенидов, карбидов и нитридов при обычных и высоких температурах. В справочнике приведены уравнения для расчета или непосредственно значения теплоемкости (С ), энтропии (5г), высокотемпературной составляющей энтальпии [Нт — Яадз), теплоты образования [АН].т) и энергии Гиббса образования (ДО/, г) при разных температурах, а также параметры фазовых переходов. Вышел русский перевод этого справочника .  [c.79]

    И разности X рассматривавшихся там термодинамических свойств становятся более постоянными. Это сохраняется как одна из основных тенденций и при высоких температурах до области перехода рассматриваемых частиц в возбужденные состояния или их ионизации. В результате для достаточно однотипных веществ в газообразном состоянии наблюдается хорошее постоянство и разностей, и отношений не только высокотемпературных составляющих эн-тальиии и энтропии, но и значений их, отсчитываемых от О К. [c.175]

    Для некоторых веществ, рассматриваемых в Справочнике, в литературе отсутствовали полностью или частично данные, необходимые для расчетов таблиц термодинамических свойств. В связи с этим в ряде лабораторий Советского Союза был проведен широкий комплекс исследований величин, необходимых для расчета таблиц термодинамических свойств веществ, рассматриваемых в настоящем Справочнике. В проведении этих исследований участвовали лаборатория молекулярной спектроскопии химического факультета МГУ (руководитель проф. В. М. Татевский), лаборатория молекулярной спектроскопии Государственного оптического института (руководитель проф. Б. С. Непорент), лаборатория электронографических исследований химического факультета МГУ (руководитель П. А. Акишин), лаборатория термодинамики и химии высокотемпературных процессов Института горючих ископаемых АН СССР (руководитель канд. техн. наук К. А. Никитин), лаборатория химической термодинамики химического факультета МГУ (руководитель чл.-корр. АН СССР Я. И. Герасимов), термохимическая лаборатория им. Лугинина химического факультета [c.13]

    Для термодинамического анализа свойств материалов необходимы три типа данных теплоемкость от О до 298,15 К, теплота образования при 298,15 К и высокотемпературная энтальпия (отнесенная к 298,15 К или к какой-то другой определенной температуре). В этой главе основное внимание будет уделено недавним высокотемпературным термодинамическим расчетам Стормса [3]. Причина такого предпочтения в следующем. Во-первых, этот автор связан с большой группой исследователей (Лос-Аламос), которой принадлежат многие высокотемпературные данные. Во-вторых, эти расчеты являются самыми современными автор провел тщательный отбор новых экспериментальных данных в связи с публикацией монографии Тугоплавкие карбиды , в которой впервые приведены новые таблицы значений изотермно-изобар-ных потенциалов. И в-третьих, в работах Стормса детально рассматривается влияние нестехиометричности тугоплавких соединений. [c.103]

    За последнее десятилетие интенсивно развивается направление в неорганической химии, связанное с изучением химических превращений при высоких температурах. Ведущую роль здесь играют методы высокотемпературной масс-спектрометрии. Естественным дополнением этих методов являются тензиметрические методы и в первую очередь статический метод и метод потока. Они позволяют исследовать процессы до температур 1100—1200°С при суммарном давлении от нескольких десятых долей кПа до нескольких сотен кПа. Детальное описание техники эксперимента и результаты исследований тензиметрическими методами можно найти в [1—3]. Хотя с помощью этих методов накоплен обширный материал о термодинамических свойствах продуктов реакций при высоких температурах, сложившаяся практика термодинамических расчетов тензиметрического эксперимента не дает адекватного описания сложных химических равновесий в газовой фазе [4—8]. В работах [9—13] предложен новый метод анализа тензимет-рических данных аналогичные методы развиваются в последние годы в [14—16], а также при изучении равновесий комплексообразования в растворах [17—19]. [c.232]

    В результате изучения термодинамических свойств индивидуальных веществ с помощью современных спектроскопических, масспектрометрических, радиационных и других методов, появились новые, более точные данные для расчета высокотемпературных процессов [27]. На основании этих данных авторы осуществили термодинамический анализ процесса получения цианистого водорода из углеводородов и азота при температурах 1000 Ч- 6000° к. в расчете учтены молекулы, атомы и радикалы, концентрации которых при равновесии имеют величину более 10-= С, С , Сз, N, N Н, СИ, СН , СН3, СН , С,Н, С Н , С2Н4, СзН, С4Н, С4Н2, NH, КНг, КНз, N, 2N , H N. В принципе можно предположить образование целого ряда других более сложных веществ и радикалов, содержащих большее число атомов углерода, водорода и азота. Однако, как показали предварительные расчеты, концентрации последних невелики и д я технологических расчетов могут не учитываться. В то же время многоатомные частицы углерода (Сд и С3) могут оказывать существенное влияние на равновесие. [c.147]

    Банк данных ИВТАНТЕРМО создан в Институте высоких температур АН СССР (ИВТАН) и предназначен для обеспечения расчетов высокотемпературных процессов численными данными о термодинамических свойствах веществ [28]. [c.152]

    Большое значёние моноокиси кремния в высокотемпературной химии силикатов и многих металлургических процессах делает понятным появление многих работ, посвященных исследованию свойств газообразной моноокиси кремния. Определение термодинамических свойств SiO при высоких температурах облегчается тем обстоятельством, что это вещество представляет газ, и потому могут быть использованы методы спектроскопии. [c.161]

    Справочники Термические константы веществ и Термодинамические свойства индивидуальных веществ являются согласованными, дополняющ ими друг друга изданиями. Справочник Термодинамические и теплофизические свойства продуктов сгорания , содержащий свойства систем продуктов сгорания различных известных высокоэнергетических топлив, призван логически завершить комплекс трех взаимно согласованных и органически связанных справочников. Его основное назначение— обеспечить науку и промышленность данными, необходимыми для исследования высокотемпературных процессов и для проектирования установок и аппаратов, использующих в качестве рабочих тел сложные смеси продуктов сгорания. Значительное место среди установок подобного рода занимают тепловые двигатели различных схем. Справочник найдет применение в научно-исследовательских и проектных работах институтов, конструкторских бюро, предприятий и высших учебных заведений, а также при подготовке специалистов по термодинамике, теплофизике, химическому и энергетическому машиностроению, двигателестроению. [c.9]

    В работах [48, 75] обсуждается высокотемпературная асимптотика поведения термодинамических свойств на линии плавления для веш,еств с плотно упакованными и близкими к ним структурами. В них предложен ряд соображений по термодинамике плавления подобных веш,еств. Имеюш,ийся экспериментальный материал позволяет сделать вывод о том, что поведение линий плавления веш,еств типа аргона остается неизменным до самых высоких давлений — температура плавления монотонно возрастает с увеличением давления. Прерывный характер изменения энтропии и объема указывает на то, что плавление сохраняет признаки фазового перехода первого рода на всем экспериментально изученном диапазоне давления. Величины / sslIR и быстро убывают на начальном участке линии плавления и стремятся к своим постоянным значениям с ростом давления и температуры. Экстраполяция данных в область высоких давлений приводит для аргона к следуюш,им асимптотическим значениям для изменения энтропии и относительного скачка объема при [c.51]

    Ряд аргументов сторонников минерального происхождения нефти основан на термодинамических расчетах. Чекалюк Э. Б. попытался определить температуру нефтеобразования по соотношениям между некоторыми изомерными углеводородами, допуская, что высокотемпературный синтез приводит к образованию термодинамически равновесных смесей. Рассчитанная таким образом температура нефтеобразования составила 450—900°С, что соответствует температуре глубинной зоны 100—160 км в пределах верхней мантии Земли. Однако для тех же нефтей расчет по другим изомерным парам дает другие значения температуры (от —100 до 20000°С), совершенно нереальные в условиях земной коры и мантии. В настоящее время доказано, что изомерные углеводороды нефтей являются неравновесными системами. С другой стороны, расчеты термодинамических свойств углеводородов в области очень высоких давлений (десятки тысяч паскалей) весьма условны, из-за необходимости прибегать к сверхдальним экстраполяциям. [c.4]

    Проблемы переменной гибкости, сегрегации, равновесий при высоких давлениях и соответствующих внезапных изменений релаксационных свойств неминуемо упираются в вопрос о переходе 2-го рода, обсужденный в гл. II и V. Мы приводили аргументы в пользу того, что он может — обходным путем —быть достигнут в высокотемпературной области при высоких давлениях. Можно упомянуть и о работах Аржакова в которых наблюдались -необычные эффекты как при высоких давлениях, так и в области заведомо низких температур. Не исключено, что эти эффекты имеют термодинамическую, а не кинетическую природу внешне же они проявляются как своего рода статический эквивалент вынужденной эластичности. [c.284]

    Сушка, обжиг, спекание, катализ, саморазвивающийся высокотемпературный синтез, охлаждение расплава, криохимическая обработка сопровождаются химическими взаимодействиями или полиморфными превраш,ениями твердых простых веществ и соединений, входящих в обрабатываемую систему. Термодинамическими методами [199] устанавливают вероятность и параметры твердофазных и гетерогенных взаимодействий и превращений, выявляют вклад в константу равновесия твердых индивидуальных компонентов, твердых и жидких растворов, газовой фазы, а также оценивают свойства образующихся продуктов. [c.45]

    Физические и химические свойства кремкия. Термодинамически стабильная при нормальных условиях кубическая алмазоподобная модификация кремния серо-стального цвета со смолистым блеском, характеризуется значительной твердостью и хрупкостью. Высокотемпературная гексагональная разновидность кремния неустойчива и практического значения не имеет. [c.371]

chem21.info