Основні поняття витрати газу

Для визначення динамічної характеристики ЗВ на його вхід подають стрибкоподібний сигнал Хдійсн. Як видно із графіку показання приладу Хдин досягають сталого значення Хдійсн лише через певний час i наближаються до нього поступово по експоненціального закону. Різниця між показаннями приладу Хдин i дійсним значенням Хдiйсн вимірюваної величини називається динамічною похибкою:

 

д = Хдiй - Хдин. (1.4)

 

Спочатку, не дивлячись на стрибкоподібну зміну вимірюваної величини Хдійсн на вході приладу, сигнал на його виході Хдин почне змінюватись через певний проміжок часу,який називається - час початку реагування Тпр.

Далі, сигнал Хдин досягне величини 95% свого максимального значення Хдійсн через проміжок часу перехідного процесу Тпп.

Постійна часу Т - час, на протязі якого значення вимірюваної величини досягає 0,632 вiд сталого її значення.

Час установлення повного значення вимірюваної величини Тпз - час, протягом якого значення вимірюваної величини досягне свого сталого значення від початку зміни вхідної величини на вході приладу, а динамічна похибка не досягне нуля.

За способом одержання числового значення вимірюваної величини вимірювання розділяють на два види: прямі та непрямі.

ПРЯМИМИ називаються вимірювання, за якими значення вимірюваної ФВ знаходять без перетворення її роду і це значення визначається безпосередньо за експериментальними даними. При прямих вимірюваннях вимiрювану ФВ визначають або порівнянням її розміру з розміром, що відтворюється мірою (наприклад, вимірювання довжини стола метром), або у вигляді показу ЗВ, що завчасно проградуйований в одиницях вимірюваної ФВ. При здійсненні прямих вимірювань, об'єкт дослiдження приводять до взаємодiї зі ЗВ i по показам останнього вiдраховують значення вимірюваної величини. До прямих належить більшість вимірювань, які використовуються у виробництві, а також вони є основою інших, більш складних, вимірювань.

НЕПРЯМИМИ - є вимірювання, за якими значення вимірюваної ФВ величини визначається після перетворення її роду або визначається шляхом її обчислення за відомою залежністю між цією ФВ та іншими ФВ, які вимірюють прямо і з якими вона звязана відомими математичними (функціональними) залежностями. Будь-яке непряме вимірювання звязане з низкою прямих вимірювань.

Непрямі вимірювання в свою чергу ділять на: опосередковані, сукупнi та сумicнi.

    - Oпосередковані - це вимірювання , за яких значення вимірюваної ФВ Q визначається шляхом її обчислення за відомою залежністю між цією ФВ та іншими ФВ - аргументами (Y, Z, G,...), які вимiрюють прямо і з якими вона звязана вiдомими математичними залежностями. Опосередковані вимірювання найбільш розповсюджені cеред непрямих вимірювань.

      Функціональну залежність результату Q від аргументів Y, Z, G,…, загального виду:Q = F (Y, Z, G, ...), називають формулою (рівнянням) звязку. Приклади опосередкованих вимірювань: визначення об'єму V рiдини у цiлiндричнiй посудинi за висотою h та площею

 

S: V = S * h;

 

 

та густини за масою m та її об'ємом

 

V: = m / V;

 

вимірювання температури за допомогою термоперетворювача опору.

До опосередкованих відносяться тільки такі вимірювання, при яких розрахунок шуканої величини виконується вручну або автоматично, але тільки після отримання окремих результатів прямих вимірювань величин - аргументів.

У сучасних мікропроцесорних ЗВ часто обчислення шуканої вимірюваної величини виконується «в середині» ЗВ і результат отримують способом, характерним для прямих вимірювань. У таких ЗВ немає необхідності окремого врахування методичної похибки розрахунку, так як вона входить у самого ЗВ. Вимірювання, що проведені такими ЗВ, теж відносяться до прямих вимірювань.

- CУКУПНИМИ називаються вимірювання, що складаються з ряду (сукупності) прямих одночасних вимірювань  однієї чи декількох величин - аргументів, виконаних при різних  умовах, або при різній їх комбінації. При цьому числове значення вимiрюваної величини отримують шляхом вирiшення систематизації.

 

 

2.Газ та його властивості.

 

   Газ (рос. газ; англ. gas; нім. Gas n, Erdgas n) — суміш газів, що утворилася в надрах землі при анаеробному розкладанні органічних речовин. Як правило, це суміш газоподібних вуглеводнів (метану, етану, пропану, бутану тощо), що утворюється в земній корі та широко використовується як високоекономічне паливо на електростанціях, у чорній та кольоровій металургії, цементній та скляній промисловості, у процесі виробництва будматеріалів та для комунально-побутових потреб, а також як сировина для отримання багатьох органічних сполук.

  

   Природний газ є корисною копалиною. Часто є побічним газом при видобутку нафти. Природний газ у пластових умовах (умовах залягання в земних надрах) знаходиться в газоподібному стані у вигляді окремих скупчень (газові поклади) або у вигляді газової шапки нафтогазових родовищ — це вільний газ, або в розчиненому стані в нафті або воді (у пластових умовах), а в стандартних умовах (0,101325 МПа і 20 °C) — тільки в газоподібному стані. Також природний газ може знаходитися у вигляді газогідратів.

   Природні гази виділяються з надр Землі під час вулканічної діяльності тектонічними щілинами, пов'язаними з газоносними пластами, виносяться мінеральними джерелами. Їх можна поділити на гази біохімічні, вулканічні, метаморфічні, повітряного і хімічного походження, гази радіоактивних і термоядерних процесів.

  

   Біохімічні гази – продукти життєдіяльності бактерій. Вони виникають при перетвореннях органічних речовин, відновленні сульфатів чи інших мінеральних солей. У результаті таких процесів можуть утворюватися СН4, С2Н6, Н2, Н2S, СО2, N2.

  

    Вулканічні гази виділяються з надр Землі при виверженнях. Вони розчинені у розплавленій магмі, а також утворюються в процесі дії парів води при високих температурах на речовини магми і контактуючих з магмою порід.

  

    Метаморфічні гази утворюються при перетвореннях викопного вугілля та інших гірських порід під дією тепла і тиску; містять СН4, СО2, Н2, різноманітні вуглеводні, Н2S, СО та ін.

   Повітряні гази – гази атмосфери і гази, що знаходяться в надрах Землі. Сухе атмосферне повітря біля поверхні Землі складається з N2 (78,09 об. %), O2 (20,95 об. %), а також невеликих кількостей Ar, CO2, Ne, He, Kr, H2, N2O. Важливим джерелом газів атмосфери служать вулканічні виверження, процеси «дихання Землі» (мікрогазові виділення), радіоактивний розпад та ін. Найбільш легкі гази (наприклад гелій) не накопичуються в атмосфері й відходять у світовий простір. Промислова діяльність людини також впливає на склад атмосфери. Гази, що знаходяться у надрах Землі, складаються з N2 та інертних газів; вільний кисень у них відсутній.

 

2.1.Фізико-хімічні властивості.

 

   Біохімічні гази – продукти життєдіяльності бактерій. Вони виникають при перетвореннях органічних речовин, відновленні сульфатів чи інших мінеральних солей. У результаті таких процесів можуть утворюватися СН4, С2Н6, Н2, Н2S, СО2, N2.

  

   Вулканічні гази виділяються з надр Землі при виверженнях. Вони розчинені у розплавленій магмі, а також утворюються в процесі дії парів води при високих температурах на речовини магми і контактуючих з магмою порід.

 

    Метаморфічні гази утворюються при перетвореннях викопного вугілля та інших гірських порід під дією тепла і тиску; містять СН4, СО2, Н2, різноманітні вуглеводні, Н2S, СО та ін.

   Повітряні гази – гази атмосфери і гази, що знаходяться в надрах Землі. Сухе атмосферне повітря біля поверхні Землі складається з N2 (78,09 об. %), O2 (20,95 об. %), а також невеликих кількостей Ar, CO2, Ne, He, Kr, H2, N2O. Важливим джерелом газів атмосфери служать вулканічні виверження, процеси «дихання Землі» (мікрогазові виділення), радіоактивний розпад та ін. Найбільш легкі гази (наприклад гелій) не накопичуються в атмосфері й відходять у світовий простір. Промислова діяльність людини також впливає на склад атмосфери. Гази, що знаходяться у надрах Землі, складаються з N2 та інертних газів; вільний кисень у них відсутній.

  

   Гази хімічного походження виникають при хімічній взаємодії між газоподібними речовинами, водяними розчинами і гірськими породами як за нормальних умов, так і при підвищених температурах і тисках, що спостерігаються на різних глибинах земної кори. При цьому можуть утворюватися Н2, СО, СО2, H2S, N2, а також СН4 та інші вуглеводні.

   У результаті радіоактивних процесів та термоядерних реакцій утворюються гелій, аргон, ксенон та інші гази.

    До природних газів відносяться також горючі гази, що накопичуються в породах-колекторах у вигляді самостійних газових покладів, і горючі гази, розміщені у вугільних пластах.

   Походження природних горючих газів обумовлене біохімічним розпадом органічної речовини і подальшим метаморфізмом останнього під впливом геохімічних факторів. Крім того, горючі гази утворюються при взаємодії парів води з карбідами металів, а також СО і Н2.

   Найбільше значення має природний газ із газоносних пластів – одна з основних горючих копалин, що займає ключові позиції у паливно-енергетичних балансах багатьох держав, важлива сировина для хімічної промисловості. Більше ніж на 90% воно складається з вуглеводнів, головним чином метану СН4. Містить і більш важкі вуглеводні – етан, пропан, бутан, а також меркаптани і сірководень (зазвичай ці домішки шкідливі), азот і вуглекислий газ ( вони в принципі некорисні, але й не шкідливі), пари води, корисні домішки гелію та інших інертних газів.

   У викопному природному газі містяться вуглеводні з низькою молекулярною масою. Він має приблизно такий склад (за об'ємом):

80–98% метану; 2–3% його найближчих  гомологів – етану, пропану, бутану  і невеликої кількості домішок  – сірководню, азоту, благородних  газів, оксиду вуглецю (IV) і водяної  пари. У табл. 8.4 показано приблизний  склад газових покладів різних  родовищ.

   Основним газом самостійних газових покладів і вугільних пластів є метан. У газах, супутніх нафті, крім метану, містяться значні кількості його гомологів.

   Теплота згоряння сухого природного газу 33,52–35,61 МДж/м3 (8000–8500 ккал/м3). У табл. 8.5 наведено густину і теплоту згоряння газів, які входять до складу газоподібного палива.

   За способом видобутку природні горючі гази поділяються на власне природні гази, що видобуваються із суто газових родовищ, які практично не містять нафти; супутні гази, котрі розчинені у нафті та добуваються разом з нею, і гази газоконденсатних родовищ, що знаходяться в пластах під тиском і містять (у результаті так званого «зворотного» випаровування) керосинові, а іноді й солярові фракції нафти. Власне природні гази і гази газоконденсатних родовищ виходять на поверхню Землі під значним тиском (50–100 ат); супутні гази виділяються з нафти у сепараторах під невеликим надлишковим тиском або при розрідженні. Природні та супутні гази складаються загалом з алканів, незначної кількості цикланів і ароматичних вуглеводнів, невеликих кількостей азоту і аргону, а також містять сліди гелію і водню. Крім того, іноді в газах містяться Н2S, меркаптани і СО2. За складом природні горючі гази іноді поділяють на сухі та жирні. До жирних відносяться гази, що містять 50–100 (і більше) г/м3 вуглеводнів від С3 і вище. Власне природні гази зазвичай відносяться до сухих газів, супутні та газоконденсатні – до жирних.

  

    Майже всі природні горючі гази зовсім не мають запаху або мають вельми слабкий запах, за яким їх складно розпізнати. Внаслідок цього важко своєчасно виявити присутність газу в приміщеннях і вжити заходів щодо запобігання його накопиченню, уникнувши пожеж, вибухів і отруєнь.

  

    Для того, щоб можна було своєчасно виявити газ, який не має власного специфічного запаху, йому штучно додають запаху, тобто одоризують. Речовини, використовувані для штучної одоризації газу, називаються одорантами, а апарати, в яких відбувається одоризація, – одоризаторами.

   Уживані для одоризації газу речовини повинні відповідати ряду вимог, основні з яких наступні:

• запах одоранта має бути різким і специфічним, тобто відрізнятися від інших запахів житлових та інших приміщень;

 одоранти і продукти їх  згоряння мають бути фізіологічно  нешкідливими і не впливати  на газопроводи, прилади та обстановку  приміщень;

• одорант має бути недефіцитним.

   Як одоранти найбільшого поширення набули органічні сірчисті сполуки (меркаптани, сульфіди і дисульфіди). Вони вживаються як у вигляді індивідуальних хімічних речовин (наприклад етилмеркаптан), так і у вигляді технічних промислових продуктів, що містять вказані сірчисті органічні сполуки (колодорант, пенталарм, каптан та ін.).

 

2.2. Отруйні властивості газу.

 

   Здатність природного газу створювати отруйну дію на організм людини. В атмосферному повітрі населених пунктів, у повітрі робочої зони і у воді водоймищ санітарно-побутового водокористування встановлюються гранично допустимі концентрації шкідливих речовин, які затверджуються Міністерством охорони здоров’я України.

   Із газових компонентів природних і нафтових газів особливо токсичним є сірководень, його запах відчувається при вмісті в повітрі 0,0014–0,0023 мг/л. Сірководень – отрута, що викликає параліч органів дихання й серця. Концентрація сірководню 0,06 мг/л викликає головний біль. При концентраціях 1 мг/л і вище настають гостре отруєння і смерть.

   Гранично допустима концентрація сірководню в робочій зоні виробничих приміщень – 0,01 мг/л, а в присутності вуглеводнів С1-С5 – 0,003 мг/л.

   Гранично допустимі концентрації (ГДК) шкідливих речовин, мг/м3:

Етилен С2Н4

В атмосферному повітрі - 3;

У воді водоймищ - 0,5

Бутилен С4Н8

В атмосферному повітрі - 3;

У воді водоймищ - 0,2

n-бутан n-С4Н10

В атмосферному повітрі - 200;

У воді водоймищ -

ізопентан і-С5Н12

В атмосферному повітрі - 100;

У воді водоймищ -

   Характер дії на організм людини вуглекислого газу – наркотичний, при високих концентраціях викликає швидку задуху через нестачу кисню. Вміст 4-5 % вуглекислого газу в повітрі призводить до запаморочення голови, підвищує кров’яний тиск. Вдихання високих концентрацій вуглекислого газу (20 %) спричиняє зупинку дихання і смерть.