Единицы измерения параметров 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 м 2 . 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 м 3 газа, называется удельной теплотой сгорания газового топлива. Теплоту сгорания газа измеряют в ккал/м 3 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:

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.

Объем, масса, плотность, удельный объем. Приведение к нормальным и стандартным условиям и пересчет

Приведение к нормальным и стандартным условиям

Единицей измерения объема газа является кубический метр (м³). Измеренный объем приводится к нормальным физическим условиям.

Читать еще:  Алименты на двоих детей от А до Я

Нормальные физические условия: давление 101 325 Па, температура 273,16 К (0 °С).

Стандартные условия: давление 101 325 Па, температура 293,16 К (+20 °С).

В настоящее время эти обозначения выходят из употребления. Поэтому в дальнейшем следует указывать те условия, к которым относятся объемы и другие параметры газа. Если эти условия не указываются, то это значит, что параметры газа даны при 0 °С (273,16 °К) и 760 мм рт. ст. (1,033 кгс/см²). Иногда объем газа (особенно в иностранной литературе и нормах) при пользовании системой СИ приводится к 288,16 °К (+15 °С) и давлению 1 бар (105 Па).

Если известен объем газа при одних условиях, то пересчитать его в объемы при других условиях можно с помощью коэффициентов, приведенных следующей таблице.

Коэффициенты для пересчета объемов газа из одних условий в другие

Температура и даление газа 0 °С и 760 мм рт. ст. 15 °С и 760 мм рт. ст. 20 °С и 760 мм рт. ст. 15 °С (288,16 °К) и 1 бар
0 °С и 760 мм рт. ст. (норм. условия) 1 1,055 1,073 1,069
15 °С и 760 мм рт. ст. (в зар. литературе) 0,948 1 1,019 1,013
20 °С и 760 мм рт. ст. (ст. условия) 0,932 0,983 1 0,966
15 °С (288,16 °К) и 1 бар (СИ) 0,936 0,987 1,003 1

Для приведения объемов газа к 0 °С (273,16 °К) и 760 мм рт. ст. (1,033 кгс/см²), а также к 20 °С (293,16 °К) и 760 мм рт. ст. (1,033 кгс/см²) могут быть применены следующие формулы:

где V0 °С и 760 мм рт. ст. — объем газа при 0 °С и 760 мм рт. ст., м³;
V20° С и 760 мм рт. ст. — объем газа при 20 °С и 760 мм рт. ст., м³;
VP — объем газа в рабочих условиях, м³;
р — абсолютное давление газа в рабочих условиях, мм рт. ст.;
Т — абсолютная температура газа в рабочих условиях, °К.

Пересчет объемов газа, приведенных к 0 °С и 760 мм рт. ст., а также к 20 °С и 760 мм рт. ст., в объемы при других (рабочих) условиях можно производить по формулам:

Любой газ способен расширяться. Следовательно, знание объема, который занимает газ, недостаточно для определения его массы, так как в любом объеме, целиком заполненном газом, его масса может быть различной.

Масса — это мера вещества какого-либо тела (жидкости, газа) в состоянии покоя; скалярная величина, характеризующая инерционные и гравитационные свойства тела. Единицы массы в СИ — килограмм (кг).

Плотность, или масса единицы объема, обозначаемая буквой p, — это отношение массы тела m, кг, к его объему, V, м³:

или с учетом химической формулы газа:

где M — молекулярная масса,
VМ — молярный объем.

Единица плотности в СИ — килограмм на кубический метр (кг/м³).

Читать еще:  Договор купли продажи машины образец бланка

Зная состав газовой смеси и плотность ее компонентов, определяем по правилу смешения среднюю плотность смеси:

Величину, обратную плотности, называют удельным, или массовым, объемом (ν) и измеряют в кубических метрах на килограмм (м³/кг).

Как правило, на практике, чтобы показать, на сколько 1 м³ газа легче или тяжелее 1 м³ воздуха, используют понятие относительная плотность d, которая представляет собой отношение плотности газа к плотности воздуха:

Данный интернет-сайт носит исключительно информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, определяемой положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Для получения информации об условиях сотрудничества, пожалуйста, обращайтесь к сотрудникам ГК «Газовик».

Бесплатная телефонная линия: 8-200-2000-230

© 2007–2019 ООО «Газ-Сервис». Все права защищены.
Использование материалов сайта без разрешения владельца запрещено и будет преследоваться по закону.

Тема: Параметры состояния газа

Основными параметрами, определяющими состояние газа, являются давление, температура и плотность или удельный объем.

Давлениегаза р обусловлено суммой сил ударов беспоря­дочно движущихся молекул газа о стенки сосуда, занятого этим газом, и численно равно величине нормальной составляющей силы, действующей на единицу поверхности, с которой соприка­сается газ.

где F — нормальная составляющая силы; f — площадь, на ко­торую действует сила.

Основными единицами измерения давления являются: в сиcтеме единиц МКГСС (метр, килограмм-сила, секунда) — кило­грамм-сила на квадратный метр (кгс/м 2 ); в Международной си­стеме единиц СИ — ньютон на квадратный метр (н/м 2 ). Под нью­тоном понимается сила, сообщающая находящейся в состоянии покоя массе в 1 кг ускорение 1 м/сек 2 , т. е. 1 н = 1 кг·1 м/сек 2 . В практике газоснабжения часто применяются внесистемные еди­ницы измерения давления: килограмм-сила на квадратный санти­метр (кгс/см 2 ), миллиметр водяного столба (мм вод. ст.), миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.). 1 кгс/см 2 =10 000 кгс/м 2 = 10 000 мм вод. ст. = 735,56 мм рт. ст. = 98 066,5 н/м 2 .

Воздух земной атмосферы своей массой оказывает на поверх­ность Земли и окружающие предметы давление, называемое атмо­сферным, или барометрическим. Величина его в значительной мере зависит от высоты места измерения и температуры воздуха. На уровне моря при температуре 0° барометрическое давление равно 760 мм.рт.ст. Такое давление называют нормальным атмосферным давлением.

760 мм рт. ст. = 10330 мм вод.=1,033 кгс/см 2 .

Если из сосуда удалять воздух, то в нем создается давлена ниже атмосферного — разрежение. При полном удалении воздуха из сосуда давление становится равным нулю. Давление, от­считываемое от нуля, называется абсолютным (рабс) а давление, превышающее атмосферное (барометрическое), — избыточны (ризб). В уравнениях, связывающих параметры состояния газ; применяют абсолютное давление; манометры показывают избыточное давление.

При измерениях разрежения (вакуума) соотношение (2) принимает вид

Абсолютная температура Т, °К, характеризует степень нагретости тела. Измерение температуры можно производить а основании агрегатных изменений вещества под ее воздействие: В частности, в качестве исходных значений, служащих при построении Международной практической

температурной шкал Цельсия для установления начала отсчета температуры и единицы ее измерения — градуса, приняты температура плавления льда (0° С) и кипения воды (100° С) при нормальном атмосферном давлении. Температуры, лежащие выше 0° С, считают положительными, а лежащие ниже 0° С — отрицательными. В системе единиц СИ расчеты температуры производятся от абсолютного нуля в градусах термодинамической шкалы Кельвина. Абсолютный нуль этой шкалы (0° К) характеризуется прекращение теплового движения молекул вещества и соответствует по шкале Цельсия температуре — 273,15° С. Таким образом, обе шкалы различаются лишь начальной точкой отсчета, а цена деления (градуса) у них одинакова.

Читать еще:  Заявление министру образования образец

Т о К=t о С+273,15 (4)

Плотность ρ – количество массы вещества в единице объема.

где m – масса вещества; V – объем вещества.

В системе СИ плотность измеряется в килограммах – массы на кубический метр (кг/м 3 ). Подставив в формулу (5) выражение массы по закону Ньютона и соответствующие размерности, получим, что размерность плотности в системе единиц МКГСС кгс·сек 2 /м 4 . При расчетах следует помнить, что 1 кгс·сек 2 /м 4 ≈9,8 кг/м 3 .

Относительная плотность газа (по воздуху) s – отношение плотности газа к плотности воздуха при нормальных условиях.

Если считать газ идеальным, то при Т=273,16 К, Р=0,1 МПа и V=22,414 мл масса т равна молекулярной массе М газа. В тех же условиях масса 22,414 мл воздуха составляет 28,9 г, откуда относительная плотность газа или пара относительно воздуха равна

(7)

Абсолютную плотность газов и паров (ρ, кг/м 3 ) при нормаль­ных условиях можно найти, зная массу М и объем 1 моль газа (22,414 л)

(8)

При абсолютной температуре Т (К) и давлении П (10 5 Па) плотность газа (в кг/м 3 ) может быть найдена по формуле

(9)

Используя формулу (8), можно написать

(10)

Средняя плотность смеси идеальных газов

где r1, r2,…. rn – объемное (или молярное) содержание каждого компонента в смеси в долях единицы; ρ1, ρ2,…. ρn – плотности компонентов смеси.

Удельный объем υ – объем единицы массы вещества – величина, обратная плотности.

Критические параметры (табл.1) характеризуют критическое состояние газа, при котором плотность жидкой и паровой фаз газа одинакова. Сжатием и охлаждением до определенной температуры газы могут быть переведены в жидкое состояние. Однако для каждого газа существует определенная критическая температурa, выше которой газ никаким давлением не может быть сжижен. Давление, необходимое для сжижения газа при критической тем­пературе, называют критическим давлением. Чем температура газа ниже критической, тем при меньшем давлении этот газ может быть сжижен. Объем газа, занимаемый при критических давлении температуре, называют критическим объемом.

Отношение фактических параметров газа ρ, Т и υ к критическим ρкр, Ткр и υкр называют приведенными параметрами состояния газа, т.е.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Да какие ж вы математики, если запаролиться нормально не можете. 8349 — | 7281 — или читать все.

188.64.169.166 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector