Состояние реальных газов

При повышенных давлениях поведение нефтяного газа отклоняется от законов идеальных систем. Поведение реальных газов характеризуется межмолекулярным взаимодействием, молекулы газов начинают притягиваться друг к другу за счёт физического взаимодействия.

Для учёта этого взаимодействия уравнение (2.17) на протяжении многих лет модифицировалось голландским физиком Ван-дер-Ваальсом и другими.

, (2.26)

где a, b – коэффициенты;

u – молекулярный объём.

Коэффициенты a, b учитывают силы взаимодействия молекул и объём, занимаемый молекулами.

; . (2.27)

На основе уравнения (2.26) были качественно предсказаны многие закономерности термодинамического поведения реального газа – фазовые переходы, критические явления, эффект Джоуля–Томсона и другие. В количественном отношении уравнение Ван-дер-Ваальса обладало существенными недостатками. Широкое применение в последнее время нашли его модификации и, в частности для углеводородных систем уравнение Пенга–Робинсона (1975 г.)

Однако в инженерной практике для реальных газов используется уравнениеМенделеева–Клапейрона, содержащее коэффициент сверхсжимаемости z, предложенный Д. Брауном и Д. Катцом и, учитывающий отклонения поведения реального газа от идеального состояния:

, (2.28)

где Q – количество вещества, моль;

z – коэффициент сверхсжимаемости газа.

Физический смысл коэффициента сверхсжимаемости заключается в расширении граничных условий для высоких давлений уравнения Менделеева–Клапейрона.

Коэффициент z зависит от давления и температуры, приведенных критических давлений и температур, природы газа:

z = f (Т_прив, Р_прив), (2.29)

где Т_прив – приведенная температура;

Р_прив – приведенное давление.

Приведёнными параметрами индивидуальных компонентов называются безразмерные величины, показывающие, во сколько раз действительные параметры состояния газа: температура, давление, объём, плотность и другие больше или меньше критических.

Т_прив = Т_пл/Т_{ср. кр}; Р_прив = Р_пл/Р_{ср. кр}; V_прив = V_пл/V_{ср. кр}. (2.30)

А для смесей газов они характеризуют отношения действующих (реальных) параметров (температура, давление и др.) к среднекритическим параметрам смеси:

, (2.31)