Студопедия — Законы фазовых превращений многофазных систем
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Законы фазовых превращений многофазных систем






Нефть и газ в залежи в зависимости от давления Р, температуры Т и состава может находиться в разных агрегатных состояниях. В одних случаях газовая (паровая) фаза полностью растворена в жидкой фазе, а в других – залежь имеет газовую шапку, т.е. над поверхностью жидкой нефти имеются газы, находящиеся в фазовом равновесии с нефтью.

Известно, что индивидуальное вещество (метан, этан, углекислый газ и т.д.) может одновременно находиться во всех трех фазах. Чтобы определить или предсказать, в каких именно фазовых состояниях находится то или иное вещество и вся система в целом, можно воспользоваться правилом фаз Гиббса, справедливое для любой системы в состоянии термодинамического равновесия:

n-k+2=f,

где п— число компонентов; k— число фаз; f —число независимых степеней свободы системы.

Под степенями свободы подразумеваются такие независимые переменные, как температура, давление и состав фаз. Так, индивидуальные вещества, находящиеся в двухфазном состоянии (например, пар и жидкость), имеют одну степень свободы (n=1; k+2; f=1). Для определения всех свойств фаз достаточно задаться одним лишь значением температуры. Индивидуальные вещества, находящиеся в трехфазном состоянии, не имеют степеней свободы (это состояние выражается тройной точкой на соответствующей диаграмме).

Двухкомпонентные системы, находящиеся в двухфазном состоянии, имеют две степени свободы, т. е. состояние такой системы будет определяться температурой и давлением. Если в двухфазном состоянии находится трехкомпонентная система, то число степеней свободы будет равно 3. Состояние такой системы определяется температурой, давлением и каким-либо параметром, выражающим состав фаз, например концентрацией одного компонента в какой-либо фазе или отношением концентрации одного компонента к концентрации другого в той же фазе.

Фазовое равновесие каждого углеводородного компонента многокомпонентной смеси характеризуется уравнением:

y =kx,

где y - мольная концентрация данного компонента в паровой фазе,

x - мольная концентрация этого компонента в жидкой фазе,

k - константа фазового равновесия.

Константа равновесия определяется экспериментально, т.к. при большом числе компонентов расчеты их весьма сложны. Однако обычно можно ограничиться учетом основных углеводородных компонентов в данной залежи и, зная давление и температуру, установить расчетным путем, в каком фазовом состоянии находится смесь (и, например, на основе этого сделать вывод о высоте газовой шапки, предсказать ее изменение при изменении термодинамических параметров, т.е. изменении фазового состояния).

В общем виде зависимость температуры фазового перехода от давления дается уравнением Клаузиуса-Клапейрона:

,

где Т и Q – соответственно температура и теплота фазового перехода; - производная, которая показывает наклон кривой на фазовой диаграмме в координатах «Р – Т»; DV – изменение объема системы в результате фазового перехода.

Растворение данного газообразного компонента в жидкости будет происходить до тех пор, пока парциальное давление его в газовой фазе не сравнится с парциальным давлением в жидкости (закон Рауля), т.е.

Р1=xР2,

где Р1 – парциальное давление газообразного компонента, растворенного в жидкости; Р2 – давление насыщенных паров этого компонента при данной температуре; x - мольная концентрация данного компонента в жидкости.

При установившемся равновесии фаз парциальные давления каждого компонента в газовой и жидкой фазах равны. Константа фазового равновесия зависит от давления и температуры: с повышением температуры растворимость газа уменьшается, и, следовательно, снижается мольная концентрация его в жидкой фазе.

Для прогнозирования фазовых превращений углеводородов используют приближенные (идеализированные) расчеты, в основе которых лежит закон Дальтона-Рауля

,

где P – общее давление смеси; yi - молярная концентрация компонентов в газовой фазе; Qi – давление насыщенных паров компонентов в чистом виде; х i – молярная концентрация компонентов в жидкой фазе. Причем, очевидно, что Pyi –парциальное давление i-го компонента в паровой фазе; Qiхi – парциальное давление того же компонента в жидкой фазе.







Дата добавления: 2015-08-12; просмотров: 675. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...

Композиция из абстрактных геометрических фигур Данная композиция состоит из линий, штриховки, абстрактных геометрических форм...

Важнейшие способы обработки и анализа рядов динамики Не во всех случаях эмпирические данные рядов динамики позволяют определить тенденцию изменения явления во времени...

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА Статика является частью теоретической механики, изучающей условия, при ко­торых тело находится под действием заданной системы сил...

Билет №7 (1 вопрос) Язык как средство общения и форма существования национальной культуры. Русский литературный язык как нормированная и обработанная форма общенародного языка Важнейшая функция языка - коммуникативная функция, т.е. функция общения Язык представлен в двух своих разновидностях...

Патристика и схоластика как этап в средневековой философии Основной задачей теологии является толкование Священного писания, доказательство существования Бога и формулировка догматов Церкви...

Основные симптомы при заболеваниях органов кровообращения При болезнях органов кровообращения больные могут предъявлять различные жалобы: боли в области сердца и за грудиной, одышка, сердцебиение, перебои в сердце, удушье, отеки, цианоз головная боль, увеличение печени, слабость...

Дизартрии у детей Выделение клинических форм дизартрии у детей является в большой степени условным, так как у них крайне редко бывают локальные поражения мозга, с которыми связаны четко определенные синдромы двигательных нарушений...

Педагогическая структура процесса социализации Характеризуя социализацию как педагогический процессе, следует рассмотреть ее основные компоненты: цель, содержание, средства, функции субъекта и объекта...

Типовые ситуационные задачи. Задача 1. Больной К., 38 лет, шахтер по профессии, во время планового медицинского осмотра предъявил жалобы на появление одышки при значительной физической   Задача 1. Больной К., 38 лет, шахтер по профессии, во время планового медицинского осмотра предъявил жалобы на появление одышки при значительной физической нагрузке. Из медицинской книжки установлено, что он страдает врожденным пороком сердца....

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.008 сек.) русская версия | украинская версия