Понятие о температуре точки росы природного газа. Физический принцип определения точки росы конденсационным методом

Точка росы – температура, при которой водяной пар во владном газе, охлаждаемый изобарически (при P=const) становится насыщенным.

Точка росы природного газа — температура (при фиксированном давлении), при которой из газа начинает выделяться конденсированная (жидкая или твердая) фаза. Таким образом, точка росы газа — это минимально возможная температура, когда природная углеводородная система находится в однофазном газообразном состоянии, а при дальнейшем снижении температуры из газа выделяется первая капля (или кристаллик) конденсированной фазы. Применительно к природному газу практический интерес представляют точки росы по углеводородам (углеводородному конденсату) и по водной (неуглеводородной) фазе. Точка росы газа определяется приборами конденсационного типа.

Конденсационный метод – определение влажности газа (метод определения точки росы) основан на измерении температуры начала конденсации влаги на плоской поверхности охлажденного тела при достижении равенства давления насыщенных водяных паров исследуемого газа и рабочего давления.

В гигрометрах, основанных на конденсационном методе определяется температура, до которой необходимо охладить прилегающие к охлаждаемой поверхности слои влажного газа, для того чтобы довести его до состояния насыщения при рабочем давлении.

Важным преимуществом приборов, использующих этот метод, является независимость определяемой температуры точки росы от температуры анализируемого газа.

Зная температуру точки росы и температуру анализируемого газа можно вычислить относительную влажность по формуле: j=P₁/P₂, где P₁ и P₂ – соответствующие значения парциальных давлений ненасыщенного водяного пара в газе и насыщенного при постоянной температуре.

Достоинства этих гигрометров: Низкий предел обнаружения влаги (можно мерить точки росы до -100). Погрешность лучших образцов 0,3-0,5⁰С и как правило не >1⁰С. Длительность измерения от нескольких секунд при высокой влажности до десятков минут на нижних пределах измерения.Недостатки: Невозможно определить содержание влаги в газах (парах), температура конденсации которых выше чем измеряемая температура точки росы (например, пропан).

Над поверхностью зеркала внутри корпуса пропускается исследуемый газ от нагретого конца к холодному.

При соответствующих температурах на поверхности зеркала выпадает налет влаги, углеводородного конденсата и кристаллов гидрата, образуя четкие границы. Температура этих границ соответствующим точкам росы и гидратообразования, определяется по 6 установленными в тело прибора термометрам.

Отсчет на шкале зеркальной поверхности осуществляется визуально через предусмотренное для этой цели окно. Давление газа в корпусе контролируется манометром.

Для охлаждения поверхности конденсации может использоваться:

· Эффект расширения струи газа за дросселем

· Испарение жидких веществ с низкой температурой кипения (эфир, сжиженные углеводороды, жидкий азот и др.)

· Обратный термоэлектрический эффект (холодильники Пелтье)

· Охлаждение с помощью вихревой трубы

Фиксация момента начала конденсации может определяться следующим образом:

· Оптически (визуально или с помощью фотоэлементов)

· Кондуктометрически (сопротивление между электродами)

· Радиоактивно (рассеивание пучка радиоактивнывных частиц сконденсированной пленкой влаги)

· Резонансным (изменение резонансной частоты при осаждении влаги в полости резонатора на сверхвысоких частотах)

Важным преимуществом приборов использующих этот метод является независимость определяемой температуры точки росы от температуры анализируемого газа. Зная точки росы и температуры анализируемого газа можно вычислить относительную влажность по формуле:

φ=Р1/Р2, где Р1 – парциальное давление ненасыщенного водяного пара в газе; Р2 – парциальное давление насыщенного водяного пара при той же температуре