Tehniki fakultet Mihajlo Pupin u Zrenjaninu Industrijsko inenjerstvo

Tehnički fakultet „Mihajlo Pupin“ u Zrenjaninu Industrijsko inženjerstvo u eksploataciji nafte i gasa Osnove tehnologije i tehnološki kompleksi (koji su uključeni u struku) 5. Viskozitet, vlažnost i tačka rose Predavanja: Doc. dr. sc. Radoslav D. Mićić 1 rmicic@beotel. rs

Viskoznost (μ) Viskoznost fluida je osobina koja se manifestuje samo pri kretanju fluida, a javlja se kao posledica unutrašnjeg trenja izmenu čestica fluida. Kretanju delova fluida suprotstavlja se delovanje susednih čestica koje usporavaju to kretanje. 2

Viskoznost (μ) • Prenos količine kretanja iz sloja 1 u sloj 2. Kao rezultat javlja se sila smicanja (trenja), koja je analogna Njutnovoj sili trenja (F). Slika 1. – Ilustracija za prenos količine kretanja 3

Njutnovski fluidi pokoravaju se Njutnovom izrazu za silu trenja: Gde su: τ – napon smicanja, Pa µ - dinamička viskoznost, Pa·s, je konstantna veličina pri t =const. Porast temperature izaziva opadanje za tečnosti i porast za gasove. 4

Slika – Zavisnost napona smicanja od brzine smicanja 5

Ne-njutnovski fluidi • Dele se na dve osnovne grupe fluida: 1. Viskoznost fluida zavisi od sile smicanja a) Binghamovi fluidi b) Pseudoplastični fluidi c) Dilatantni fluidi. 2. Viskoznost fluida zavisi od sile smicanja ali i od vremena dejstva sile na fluid. d) Reopektični fluidi e) Tiksotropni fluidi. 6

a) Binaghamovi fluidi moraju dobiti početni napon smicanja da bi počelo njihovo proticanje: gde su: τo - početni napon smicanja, Pa; µB- koeficijent proporcionalnosti, Pa s. Primeri tipičnih Binghamovih fluida su: zubne paste i čokoladne mase. b) Pseudoplastični fluidi su po ponašanju slični Binghamovim fluidima, ali je analitički oblik zavisnosti drugačiji: gde je μP – koeficijent proporcionalnosti. Tipični primeri: majonez, gumarabika. 7

c) Dilatantni fluidi imaju isti analitički oblik zavisnosti napona smicanja od brzine smicanja, ali je eksponent n > 1: gde je: μD – koeficijent proporcionalnosti. Primeri: PVC pasta, supenzija skroba u vodi. 8

9

d) Tiksotropni fluidi (masne boje, geli želatina), postaje to manje viskozan što ga više mešamo. Napravljene su tako da slobodnije teku kad se 10 razmazuju ili valjaju.

e) Reopekticni fluidi (suspenzija bentonitne gline) 11

Viskoznost gasova 12

13

Temperaturna zavisnost viskoznosti pri atmosferskom pritisku 14

Grafik- Zavisnost viskoznosti gasa od molarne masa pri različitim temperaturama 15

Viskoznost gasne smeše Herring i Zipperer: 16

Viskoznost prirodnog gasa Viskoznost gasne smeše Viskoznost prirodnog gasa zavisi od pritiska, temperature i sastava gasa. Autori Kobajaši i Berouz su razvili korelacione dijagrame. Dijagram sa slike daje vrednosti viskoznosti gasa na atmosferskom pritisku, μ 1 iz podataka o relativnoj gustini ili molekulskoj masi gasa. Ukoliko gas sadrži CO 2, N 2 ili H 2 S potrebno je korigovati vrednost μ 1. Tako dobijena vrednost viskoznosti se množi sa odnosom viskoznosti μ/μ 1 koja se dobija sa dijagrama sa slike na sledecem slajdu, kada se izracunaju pseudoredukovani parametri gasa. Dijagram viskoznosti ugljovodoničnih gasova na 17 atmosferskom pritisku i ležišnoj temperaturi

Viskoznost prirodnog gasa Viskoznost gasne smeše Odnos viskoznosti u funkciji pseudoredukovane temperature i pritiska 18

Тoplota sagorevanja �Toplota saporevanja naftnih gasova iz gasnih ležišta može da se kreće u granicama 31 - 44 MJ/m 3 (7. 400 - 10. 500 kcal/m 3), a ogrevna vrednost kaptažnih gasova znatno je viša i kreće se u granicama 46 -50 MJ/kg, odnosno, 11. 000 - 12. 000 kcal/m 3. �Obično se traži da gasovi, koji se koriste kao gorivo, imaju ogrevnu vrednost u granicama 33, 5 - 46 MJ/m 3 (8. 000 - 11. 000 kcal/m 3) i što manji sdržaj nepoželjnih primesa. - neugljovodonika. 19

Vlažnost �Vlažnost prirodnih naftnih gasova. Redovni je pratilac prirodnih naftnih gasova. Za karakterizaciju gasova po vlažnosti koriste se pojmovi: - apsolutna i relativna vlažnost. �Apsolutna vlažnost (često se koristi samo izraz vlažnost), definiše se kao broj kilograma vodene pare koja se nalazi u 1 m 3 vlažnog gasa. 20

Relativna vlažnost definiše se kao odnos stvarne mase vodene pare koja se nalazi u 1 m 3 vlažnoga gasa na određenoj temperaturi i pritisku i maksimalno moguće mase vodene pare u istoj zapremini gasa pod istim uslovima. Relativna vlažnost (Rv) određuje se i kao odnos parcijalnog pritiska prisutne vodene pare u gasu (Ppvp) i parcijalnog pritiska zasićene vodene pare (Ppzvp) u istom gasu na istoj temperaturi: Rv = Ppvp / Ppzvp 21

Tačka rose �Tačka rose takođe je važna karakteritika PNG. To je temperatura do koje vlažni gas, sa konstantnim sadržajem vlage, treba ohladiti da postane zasićen vodenom parom. �Pri normalnim uslovima vlažnost ugljovodoničnih gasova može biti viša od vlažnosti vazduha. Sa povišenjem temperature ta razlika se smanjuje. 22

Оd čega zavisi vlažnost? �Vlažnost naftnih gasova zavisi od ugljovodoničnog sastava - opada sa porastom sadržaja ugljovodonika C 2 i viših. �Ako su u gasu prisutni CO 2 i H 2 S, vlažnost obično raste, a ako je prisutan azot ona opada. 23