天然气的物理化学性质

天然气的物理化学性质1第一页，共一百一十一页，2022年，8月28日第一节天然气的组成

一、天然气的特点与组成天然气广义指自然界的一切气体，狭义则指采自地层的可燃气体。石油工业中称采自气田或凝析气田的可燃气体为天然气，又称气田气；在油田中与石油一起开采出来的可燃气体称为石油伴生气或油田伴生气。2第二页，共一百一十一页，2022年，8月28日

天然气是一种多组分的混合气体，主要成分为烷烃，其中CH4占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般还含有H2S、CO2、N2和水蒸气，以及微量的惰性气体，如氦（He）和氩（Ar）等。在标准状况（0℃，101325Pa）下，甲烷至丁烷（C1～C4）以气体状态存在，戊烷以上为液态。3第三页，共一百一十一页，2022年，8月28日气田气特点：甲烷含量特别多，占90％以上。油田伴生气特点：含乙烷和乙烷以上的烃类较多。就组成而言，不但各气田、油田的气体组成相差较大，即使同一产地的气体也因时期不同略有差异。4第四页，共一百一十一页，2022年，8月28日二、混合气体组成的表示方法

天然气是一种气体混合物，要了解它的性质，必须知道各组分性质间的关系。混合物的组成可用体积分数、摩尔分数、质量分数或它们的百分数来表示。5第五页，共一百一十一页，2022年，8月28日1.容积分数和摩尔分数如果混合物中各组分的体积为V1、V2、V3……，它们之和为总体积V。其中某一组分

i的分体积为Vi，则其体积分数

(1-1)6第六页，共一百一十一页，2022年，8月28日根据定义可知，混合物所有组分的体积分数之和为1，即同理，可以定义摩尔分数，它是i组分的物质的量ni与混合物总物质的量n的比值：（1-2）7第七页，共一百一十一页，2022年，8月28日混合物所有组分的摩尔分数之和亦为1从混合气体分压定律知道，i组分的分压为pi时，则存在

piV=niRMT(RM—通用气体常数）对整个气体混合物，有

pV=nRMT8第八页，共一百一十一页，2022年，8月28日上两式相除得由上式可见，任一组分的摩尔分数也可以用该组分的分压与混合物总压的比值表示。

（1-3）9第九页，共一百一十一页，2022年，8月28日由混合气体的分体积定律可以得到分体积Vi为混合物的总体积V为两式相除得

（1-4）10第十页，共一百一十一页，2022年，8月28日式(1-4)说明理想气体混合物的体积分数和摩尔分数相等。后面我们不再区分两者，都用表示。11第十一页，共一百一十一页，2022年，8月28日2.质量分数和气体混合物的相对分子质量混合物总质量为m，等于各组分质量之和。其中i组分的质量为mi，则其质量分数为同理（1-5）12第十二页，共一百一十一页，2022年，8月28日对于质量为mi，分体积为Vi，千摩尔质量为Mi的气体，同理，对于混合物的总体有两式相除得

13第十三页，共一百一十一页，2022年，8月28日由于任何物质的千摩尔质量，在数值上都等于它的相对分子质量，故上式可写作由上式得所以

（1－6）（1-7）气体混合物的相对分子质量气体混合物中i组分的相对分子质量14第十四页，共一百一十一页，2022年，8月28日

式（1-7）表明：气体混合物的相对分子质量（又称视相对分子质量）等于各组分的相对分子质量与其摩尔分数乘积之和。注意：上述关系只对理想气体成立，在高压下这些组分的相互关系不能用式（1-4）、（1-6）来计算。15第十五页，共一百一十一页，2022年，8月28日第二节气体的状态方程式气体状态方程：描述气体压力、比体积（比容）和温度之间相互关系的方程。把压力、比体积和温度这三者之间的关系称之为“PVT特性”。16第十六页，共一百一十一页，2022年，8月28日一、理想气体状态方程理想气体：

理想气体又称“完全气体”，是一种假想的气体，认为它的分子本身不占体积，分子之间没有吸引力。理想气体是理论上假想的一种把实际气体性质加以简化的气体。人们把假想的，在任何情况下都严格遵守气体三定律的气体称为理想气体。即遵守玻意耳（Boyle）定律、盖—吕萨克（GayLussac）和查理（Charles）定律。17第十七页，共一百一十一页，2022年，8月28日

一切实际气体并不严格遵循这些定律，只有在温度较高，压力不大时，偏离才不显著。所以一般可认为温度不低于0℃，压强不高于1.01×105Pa时的气体为理想气体。当实际气体的状态变化规律与理想气体比较接近时，在计算中常把它看成是理想气体。这样，可使问题大为简化而不会发生大的偏差。

18第十八页，共一百一十一页，2022年，8月28日理想气体状态方程式为：对1kg气体pv=RT（1-8）对1kmol气体pvM=RMT（1-8a）对mkg或nmol气体pV=mRT=nRMT（1-8b)R—每千克气体的气体常数

RM—每千摩气体的气体常数

V—m千克或n千摩气体的体积19第十九页，共一百一十一页，2022年，8月28日RM是每千摩气体的气体常数，对于各种气体有一个共同的数值，又称通用气体常数。

由于在标态（T0＝273.15K，p0＝101325Pa）下，各种气体的千摩尔体积理论上均相等，且VM0=22.414m3/kmol，所以kJ/(kmol·K)20第二十页，共一百一十一页，2022年，8月28日气体常数R与通用气体常数RM的关系为

M—1千摩尔气体的质量，kg/kmol,其数值等于气体的相对分子量µR—单位为kJ/（kg·K)（1-9）21第二十一页，共一百一十一页，2022年，8月28日

实际上没有一种气体完全符合理想气体状态方程，但在压力足够低，温度足够高，即密度足够小的情况下，例如在常温低压下，CH4分子本身体积小，分子间距大，分子间引力小，因而其PVT特性接近理想气体的规律。思考22第二十二页，共一百一十一页，2022年，8月28日在输气干线中压力高达几个甚至几十个兆帕（106Pa）时，天然气与理想气体之间的性质差别较大，在工程上用压缩因子Z来表示真实气体与理想气体PVT特性的差别。其状态方程写作对1kg气体：

pv＝ZRT（1-10）23第二十三页，共一百一十一页，2022年，8月28日

设理想气体的比体积为，在相同的压力和温度条件下

上式表明，压缩因子Z即真实气体与理想气体比体积的比值，是表征这两种气体性质差异的参数。在数值上其值大小与气体的组成和状态有关，工程上常用图1-1所示通用压缩因子图查得。该图是根据适合于任何一种气体的对比态原理而制作的。

24第二十四页，共一百一十一页，2022年，8月28日

图1-1通用压缩因子图25第二十五页，共一百一十一页，2022年，8月28日对比态原理是被广泛应用于推算流体热力学性质的方法之一。由于各种物质在临界状态都具有相似的性质，范德瓦尔斯（VanDerWeals）选取临界点为参考点，以临界性质为对比基础，这时流体的温度、压力和比容分别用对比参数值来表示。物质的参数与同名临界参数的比值称为对比参数：；；（1-21）26第二十六页，共一百一十一页，2022年，8月28日范德瓦尔斯1837年11月23日生于荷兰的莱顿，于1880年发表了第二项重大发现，当时他称之为“对应态定律”。这个定律指出：如果压强表示成临界压强的单调函数，体积表示成临界体积的单调函数，温度表示成临界温度的单调函数，就可得到适用于所有物质的物态方程的普遍形式。27第二十七页，共一百一十一页，2022年，8月28日

pr、Tr、vr分别为对比压力、对比温度、对比容积。对比参数都是无因次量。将具有相同对比压力和对比温度的不同物质的状态称为对应状态。实验证明：处于对应状态的各种流体具有相同的对比容积，这就是对应态定律。其数学表达式为

F(pr、Tr、vr)=0（1-22）

28第二十八页，共一百一十一页，2022年，8月28日

F(pr、Tr、vr)=0（1-22）

式（1-22）是用对比参数表达的状态方程式，其中不包括与物质种类有关的参数，因而它对各种物质是通用的。29第二十九页，共一百一十一页，2022年，8月28日由（1-10）式

Zc为临界状态时的压缩因子，两式相除得

；30第三十页，共一百一十一页，2022年，8月28日按对应态定律，上式中的pr、Tr和vr只有两个独立变量，因此可写为

Z=f（pr、Tr、Zc）（1-23）实际上大多数物质Zc的数值变化不大，在0.23～0.31左右，因而可近似认为是一常数，故式（1-23）简化为

Z＝f（pr，Tr）（1-24）上式说明各种物质对应态的压缩因子相等，可根据对比参数用图解或计算的方法求得压缩因子Z。31第三十一页，共一百一十一页，2022年，8月28日32第三十二页，共一百一十一页，2022年，8月28日

从图1-1可以看出，对于所有的等温线，压力趋于零时，Z都趋于1（接近理想气体）。在临界点附近（pr≈1，Tr≈1），Z值都远小于1，说明这些气体偏离理想气体很远。当压力超过临界压力10倍（pr≥10时），所有的Z值都大于1。Z＜1可解释为分子间的吸引力影响占有优势，Z＞1则是在高压下，分子间的间隙已经很小，分子本身的体积已经影响到气体的压缩性。不同气体的压缩因子虽然不同，但上述特点是一致的，它反映了物质热力学性质的相似性。33第三十三页，共一百一十一页，2022年，8月28日求气体混合物的压缩因子时，还要知道它的视临界参数：视临界压力pcm和视临界温度Tcm，确定它们最简便的方法是使用凯（Kay）法则。即pcm=∑yi·pci;Tcm=∑yi·Tci（1-25）凯法则仅适用于混合气体中各组分的临界压力和临界比容比较接近，且任意二组分的临界温度满足0.5＜

＜2的条件。34第三十四页，共一百一十一页，2022年，8月28日混合气体中，任意二组分之间临界压力相差超过20％时，为了提高精度，视临界压力可用下式计算：

式中Zci、vci为组分的临界压缩因子和临界比体积，RM为通用气体常数。(1-26)35第三十五页，共一百一十一页，2022年，8月28日例题1-1求运行的输气管的气体体积（工程标准状态：p＝101325Pa，T＝293.15K）已知输气管长125km，内径700mm，平均压力为44.13×105Pa，温度为5℃，气体的容积分数是：甲烷97.5％，乙烷0.2％，丙烷0.2％，氮1.6％，二氧化碳0.5％。36第三十六页，共一百一十一页，2022年，8月28日解：1.求气体的视临界参数pcm＝∑yipci＝44.85×105PaTcm＝∑yiTci＝191.16K2.求对比态参数pr＝＝0.984Tr＝＝1.4553.查图1-1得Z＝0.894.求气体体积输气管容积V1＝×0.72×125000=48081.25m337第三十七页，共一百一十一页，2022年，8月28日

pV0＝ZmRT0p1V1＝Z1mRT1V0＝＝2479784m3＝注：Z＝138第三十八页，共一百一十一页，2022年，8月28日通用图给计算带来了方便，但其精度不高。由于现代计算技术的发展，选用适合于天然气的状态方程，用计算机求解可得到精度较高的结果。例如根据BWRS方程可以求解Z的方程式为Z＝1＋（1-34）39第三十九页，共一百一十一页，2022年，8月28日工业上还用一些经验公式来计算气体的压缩因子：

1.全苏气体研究所公式对干燥天然气Z＝（1-30a）对脱去轻油的石油伴生气Z＝（1-30b）式中T—气体温度，K;P—气体平均压力，105Pa。40第四十页，共一百一十一页，2022年，8月28日2.美国加利福尼亚天然汽油协会（CNGA）公式

Z＝（1-31）该式适用于气体的相对密度△*=0.55~0.7，

p＝0～68.94×105Pa，T＝272.2～333.3K的天然气。41第四十一页，共一百一十一页，2022年，8月28日范德瓦尔斯方程丹麦物理学家VanDerWaals（VDW）范德瓦尔斯于1873年提出的用于真实气体的状态方程：42第四十二页，共一百一十一页，2022年，8月28日第三节天然气的物性及其计算一、气体的密度定义：单位体积气体的质量称为密度。注：气体的体积和压力与温度有关，说明密度时就必须指明它的压力、温度状态。如果不指明压力、温度状态，通常就是指标准状况下的参数。43第四十三页，共一百一十一页，2022年，8月28日1千摩气体的质量为M，体积为VM，所以气体的密度又可写为1千摩气体的质量M（千克）的值就是它的分子量µ，理想气体的VM＝22.414m3/kmol，所以对于理想气体

（1－29）（1－30）44第四十四页，共一百一十一页，2022年，8月28日对气体混合物，密度可写为

（1－31）45第四十五页，共一百一十一页，2022年，8月28日气体密度的倒数称为比容

v＝比容的定义：单位质量气体的容积，单位为m3/kg。它也是温度、压力的函数。相对密度：同一温度、压力下气体的密度与干空气的密度之比。△*=(1-32)46第四十六页，共一百一十一页，2022年，8月28日根据得式中ρa、Ma、Vma和µa分别为空气的密度、千摩尔质量、千摩尔体积和分子量。近似计算中可以认为Vma＝VM，则

（1-33）（1-34）47第四十七页，共一百一十一页，2022年，8月28日空气的分子量为一常数，µa

＝28.966，故混合气体的相对密度可由下式求得

（1-35）（1-36）天然气的相对密度一般为0.58～0.62，石油伴生气为0.7～0.8548第四十八页，共一百一十一页，2022年，8月28日二、天然气的粘度气体和液体一样，在运动时都表现出一种叫做粘度或内摩擦的性质。牛顿内摩擦定律：流体两层之间的摩擦力F与垂直于流体流动方向的速度梯度、接触面积成正比，即

（1-36）49第四十九页，共一百一十一页，2022年，8月28日式中F——内摩擦力，N；A——流层间的接触面积，m2；——速度梯度，1/s；

η——与流体种类有关的比例系数，叫做动力粘滞系数，简称动力粘度，Pa·s。50第五十页，共一百一十一页，2022年，8月28日内摩擦力除以接触面积得切应力

★由上式可看出，动力粘度的物理意义是：速度梯度为1时，单位面积上的内摩擦力。动力粘度的单位为Pa·s，1Pa·s=103cP。

（1-40）51第五十一页，共一百一十一页，2022年，8月28日气体动力粘度定义和表示方法与液体一样，但形成的内摩擦的原因却不相同：当两层气体有相对运动时，气体的分子之间不仅具有与运动方向一致的相对移动而造成的内摩擦，而且由于气体分子无秩序的热运动，两层气体分子之间可以互相扩散和交换。当流动速度较快的气层分子跑到流速较慢的一层里面去时，这些具有较大动能的气体分子，将使较慢的气层产生加速作用，反之，流动速度较慢的气层的分子跑进较快的气层里时，则对气层产生一种阻滞气层运动的作用，结果两层气体之间就产生了内摩擦。52第五十二页，共一百一十一页，2022年，8月28日温度升高，气体的无秩序热运动增强，气层之间的加速和阻滞作用跟着增加，内摩擦也就增加。所以，气体的粘度随着温度的升高而加大，与液体的粘度随温度升高而降低不同。随着压力升高，气体的性质逐渐接近液体，温度对粘度的影响，也越来越接近于液体。53第五十三页，共一百一十一页，2022年，8月28日

表1-8为甲烷在不同压力、温度下的动力粘度。从表中可以看出：气体的粘度随压力增高而增高。在低压时，气体粘度随温度升高而增加，随着压力的增加，温度升高对粘度增大的影响越来越小，当压力很高时（100×105Pa以上），气体粘度随温度升高而降低，明显表现出类似于液体的性质。54第五十四页，共一百一十一页，2022年，8月28日绝对压力，105帕0℃25℃75℃1.0131.0271.1081.26020.2651.0681.1351.29060.7951.2201.2601.355101.3251.4201.3701.455151.9881.7951.6801.635202.6502.1651.9901.810303.9762.8002.5102.230405.3013.3603.0052.620607.9513.8903.330表1-8甲烷的动力粘度高压低压55第五十五页，共一百一十一页，2022年，8月28日低压时，可根据下式来估计温度对动力粘度的影响，（1－41）

——在温度T0＝273.15K时的动力粘度m——经验指数，见表1-1056第五十六页，共一百一十一页，2022年，8月28日甲烷乙烷丙烷丁烷戊烷一氧化碳二氧化碳氮氦0.760.90.920.970.990.6950.820.680.68表1-10指数m的值57第五十七页，共一百一十一页，2022年，8月28日运动粘度：为动力粘度与密度的比值，单位为m2/s（1-47）三、天然气的湿度1.湿天然气：天然气与水蒸气的混合气体2.绝对湿度：每立方米湿天然气中所含有的水蒸气量。单位为kg/m3或g/m3。58第五十八页，共一百一十一页，2022年，8月28日根据气体分压定律得绝对湿度

（1-76）59第五十九页，共一百一十一页，2022年，8月28日式中Wa——天然气的绝对湿度，kg/m3；

m——气体中所含的水蒸气量，kg；

V——湿气的体积，m3；

µ——水蒸气的分子量，µ＝18；

p——湿气中的水蒸气分压，Pa；

RM——通用气体常数，RM＝8314J/(kmol·K）；

T——气体的温度，K。60第六十页，共一百一十一页，2022年，8月28日将µ=18×10-3kg/mol，RM=8314J/kmol代入（1-76）得（1-77）61第六十一页，共一百一十一页，2022年，8月28日3.饱和时的绝对湿度

天然气中水分较少时，水分以过热蒸气状态存在。当水分逐渐增多，在一定温度下，水分只能增加至某一个最大值，即天然气已被水蒸气所饱和，气体中的水蒸气分压也达到该温度下的最大值——饱和蒸气压。62第六十二页，共一百一十一页，2022年，8月28日饱和时的绝对湿度由于水的饱和蒸气压是温度的函数，所以饱和时的绝对湿度Wa0也只随温度而变化。（1-78）63第六十三页，共一百一十一页，2022年，8月28日4.相对湿度定义：湿天然气的实际绝对湿度与同温度下饱和时的绝对湿度之比。定义式：（1-79a）64第六十四页，共一百一十一页，2022年，8月28日当气体饱和时，由得（1-79b）即：相对湿度等于气体中水蒸气分压与同温度下水的饱和蒸气压之比。65第六十五页，共一百一十一页，2022年，8月28日未饱和的湿天然气，在一定压力下冷却时，随着温度的降低，水的饱和蒸气压逐步下降，湿天然气中的水蒸气分压就逐步接近水的饱和蒸气压。当降低某一温度时，p＝p0，＝1，湿天然气处于饱和状态。如果继续降温，将从气体中析出水滴。使气体在一定压力下处于饱和并将析出水滴的温度称为气体在该压力下的露点。66第六十六页，共一百一十一页，2022年，8月28日含水量：湿天然气中，单位体积干气所含的水蒸气量，单位：kg/m3或g/m3。若有1m3湿天然气，其中：干气含量为wg，干气体积为Vg，水蒸气含量为ww。67第六十七页，共一百一十一页，2022年，8月28日含水量

…①…②…③（1-80）联立①②③得含水量公式68第六十八页，共一百一十一页，2022年，8月28日以上公式中：W——天然气的含水量，kg/m3V——湿天然气体积，m3；Vg——干天然气体积，m3；Wg——干天然气的质量，kg；Ww——水蒸气的质量，kg；

——水的分子量；——干天然气的分子量；P——湿气的总压力，Pa；P0——水的饱和蒸气压，Pa；——天然气的相对湿度；——干天然气的密度，kg/m3注意参数的单位哦69第六十九页，共一百一十一页，2022年，8月28日由于天然气的密度在标准状况下ρg=µg/22.414kg/m3，若W的单位取g/m3,则气体饱和时，＝1，故气体饱和时的含水量（1-81）（1-82）★式中p0仅仅是温度的单值函数。若不考虑实际气体与理想气体的差别，则任何气体的饱和含水量只是总压力与温度的函数。相同压力、温度下，饱和含水量是一样的。70第七十页，共一百一十一页，2022年，8月28日

实际上，由于气体组成不同，与理想气体偏差不同，当压力较大时，就必须使用图1-4的经验数据。该图表示了天然气（按标准状态计算体积）的饱和含水量与天然气温度、压力的关系。该图的值一般大于公式（1-82）的计算值。压力愈高、温度愈低，与理想气体偏差愈大。很明显，在同样条件下，含有重烃较多的天然气的饱和含水量要大于含重烃较少的天然气。图1-4只能作一般估算使用。71第七十一页，共一百一十一页，2022年，8月28日★天然气脱水：在高压低温下脱水最有利。72第七十二页，共一百一十一页，2022年，8月28日第四节气体的热物性及其计算1.气体的比热容和绝热指数

比热：是指单位质量物质的热容量，或者就我们所讨论的情况而言，比热是指：在不发生相变的条件下传给单位质量气体的热量dQ对由此引起的温度变化dt之比。单位是

kJ/（kg·K）。

(1-89)73第七十三页，共一百一十一页，2022年，8月28日

对于气体通常要研究两种情况，一种是在定压下的温度变化，另一种是在定容下的温度变化。因此可定义两种不同的比热，即定压比热cp和定容比热cv。

cp>cv，这是因为在等压状态下加给系统的部分热量要消耗于气体膨胀。对于理想气体来说，这两种比热之差等于气体常数R，即

cp-cv=R74第七十四页，共一百一十一页，2022年，8月28日

对于真实气体来说cp-cv≠R。注意75第七十五页，共一百一十一页，2022年，8月28日气体混合物在低压下的定压比热为：式中

——气体混合物低压下的定压比热，J/（mol·K）；

——组分i的摩尔分数；

——组分i低压下的定压比热，J/（mol·K）(1-91)76第七十六页，共一百一十一页，2022年，8月28日计算低压下的定压比热也可用下述拟和方程：式中——气体低压下的定压比热，J/（mol·K）；

T——气体的温度，K。式（1－92）中的B，C，D，E，F为计算常数，不同气体的各常数值见表1-18（教材P59）。(1-92)77第七十七页，共一百一十一页，2022年，8月28日在同一温度下高压定压比热与低压定压比热之间有如下关系：这一关系对单一组分或气体混合物都适用。可由图1-8查得。比热和摩尔比热的单位换算公式为

(1-93)78第七十八页，共一百一十一页，2022年，8月28日79第七十九页，共一百一十一页，2022年，8月28日例题1-2求甲烷在T＝133.735K，p=4.04×105Pa下的定压比热。甲烷的相对分子质量µ＝16.043解：1.由公式（1-92）求80第八十页，共一百一十一页，2022年，8月28日2.求对比参数：查表1-4知：Tc=191.05K，Pc=46.41×105Pa

（教材P20）

由图1-8查得81第八十一页，共一百一十一页，2022年，8月28日求cp在高压下真实气体的定容和定压比热与理想气体的值差别很大，根据热力学分析，高压下的定容比热为(1-95)82第八十二页，共一百一十一页，2022年，8月28日高压下定压比热与定容比热之差为(1-80)83第八十三页，共一百一十一页，2022年，8月28日在低压下作热力计算时，通常所用的气体绝热指数在高压下求解绝热过程中的状态参数，需要使用不同状态下的状态指数，如温度绝热指数或容积绝热指数。此时，只能称为定压、定容比热比，而不能称为绝热指数。(1-81)84第八十四页，共一百一十一页，2022年，8月28日由绝热过程中PVT三者关系，如或或对上述两式取对数并求微分，经热力学推导得到(1-82)(1-83)85第八十五页，共一百一十一页，2022年，8月28日对上述两式取对数并求微分，经热力学推导得到(1-84)(1-85)86第八十六页，共一百一十一页，2022年，8月28日2.热值热值：每m3或每kg天然气燃烧所发出的热量称为天然气的热值。高热值：燃烧生成的水全部冷凝为液体，此时测定的热值。低热值：燃烧生成的水保持气相，此时测定的热值称为低热值或净热值。注：高、低热值二者相差一个汽化潜热，约差7～10％，可用热值测定仪测天然气热值。87第八十七页，共一百一十一页，2022年，8月28日各燃料热值的粗略范围：气田气：32～42MJ/m3伴生气：36～67MJ/m3（重组分多）城市煤气：13～14MJ/m388第八十八页，共一百一十一页，2022年，8月28日四、气体的导热系数导热系数λ是在温差1K时，每秒通过面积为1m2、厚度为1m物料层的热量。热量的单位是J。因此λ的单位为J/(m·s·K），即W/(m·K)。89第八十九页，共一百一十一页，2022年，8月28日λ的计算方法(低压、高压)详见教材。在输气管压力下（75atm以下），导热系数随压力的变化甚小，可以按照低压下的计算公式（1-55）~（1-57）求解。90第九十页，共一百一十一页，2022年，8月28日1.低压气体的导热系数

低压单组分气体的导热系数可用Misic和Thodos基于量纲分析而提出的经验公式计算。对于甲烷、环烷烃、芳香烃，在Tr<1时(1-55)91第九十一页，共一百一十一页，2022年，8月28日对于其它碳氢化合物，及其它的对比温度范围上两式中(1-56)(1-57)92第九十二页，共一百一十一页，2022年，8月28日式中：

λ——低压气体的导热系数，W/(m·K）；Tc——临界温度，K；pc——临界压力，105帕；µ——分子量；Tr——对比温度；cp——定压比热，J/(kg·K）93第九十三页，共一百一十一页，2022年，8月28日2.温度对低压气体导热系数的影响

以T0＝273.15K时的导热系数λ来计算其它温度下的导热系数，此时

λ——温度T时的导热系数；n——指数，见表1-12；

λ0——温度T0时的导热系数.94第九十四页，共一百一十一页，2022年，8月28日3.压力对气体导热系数的影响低压和中压下，压力对气体导热系数的影响较小，但在高压下气体导热系数是随压力而增加的，可依对比密度ρr不同，按下式公式计算：ρr<0.5时0.5<ρr<2.0时2.0<ρr<2.8时（1-60）（1-59）（1-61）95第九十五页，共一百一十一页，2022年，8月28日4.低压气体混合物的导热系数1）Ribblett公式

此经验公式适用于一般常见气体及碳氢化合物，平均误差为3％左右，最大误差达7.6％，对单原子气体（Ar、He、Ne、Kr等），特别对氦不适用。（1-62）96第九十六页，共一百一十一页，2022年，8月28日2）简化预计公式（1-63）（1-64）（1-65）97第九十七页，共一百一十一页，2022年，8月28日式（1－64）至式（1－68）中的符号意义同式（1－62），简化预计公式计算比较费事，但精确度较高。平均误差为2.7％。对于含有强极性气体，如氨、水蒸气的混合物，误差在4～5％。(1-67)(1-68)98第九十八页，共一百一十一页，2022年，8月28日5.温度和压力对气体混合物导热系数的影响1）温度影响Ulybin经验公式：用已知的组分i在T1、T2温度下的导热系数λi（T1）、λi（T2）和T1温度下混合物的导热系数λm（T1）来计算T2温度下的混合气体的导热系数λm（T2）、。此式对于轻气体混合物尤其适合。（1-65）99第九十九页，共一百一十一页，2022年，8月28日2）压力影响可以使用混合气体的视临界参数代入计算纯气体高压导热系数公式（1－59）、（1－60）和（1－63）来计算高压混合气体的导热系数。但此时的视临界参数要根据下面的规则确定，即(1-70)(1-71)(1-72)(1-73)100第一百页，共一百一十一页，2022年，8月28日3.爆炸性（可燃性极限）

天然气和空气混合，当天然气浓度在一定范围内时，遇明火就会发生燃烧和爆炸。燃烧时，燃烧波的传播速度较慢，约0.3～2.4m/s，而爆炸时，会迅即产生高压高温，波速达到1000～3000m/s，对管线和容器的破坏力很大。天然气产生爆炸的浓度范围为5～15％，随温度、压力升高，爆炸浓度的上限提高，爆炸范围扩大。101第一百零一页，共一百一十一页，2022年，8月28日102第一百零二页，共一百一十一页，2022年