Удельной теплоемкостью называется количество теплоты, которое необходимо подвести к единице массы вещества, чтобы изменить его температуру на 1 градус.
Для газов различают удельные теплоемкости: изобарную ср (р=const) и изохорную сv (v=const)
Изобарная молярная теплоемкость природных газов определяется по формуле:
ср0=0,523(8,36+0,00892t)Мi3/4, (2.10)
где t-температура, °С; Мi-молекулярная масса I-го компонента природного газа.
Тогда для смеси газов формула (17) преобразуется следующим образом:
, (2.11)
где yi-молярная доля I-го компонента в смеси, срi-изобарная молярная теплоемкость I-го компонента.
Изобарная молярная теплоемкость реальных природных газов зависит от давления и от температуры ср=ср0(t)+Dcp(P,t), (2.12)
где Dcp (P,t)-изотермическая поправка теплоемкости на давление, ее можно определить по номограмме в зависимости от приведенных параметров.
Для приближенных расчетов при 0,02≤Рпр≤4, 1,3≤Тпр≤2,5
Dc0=32,600Рпр/Тпр4 кДж/(кмоль∙К) (2.13)
Теплоемкость неуглеводородных компонентов (N2, H2S и СО2) примерно равна 0,5 теплоемкости углеводорода с одинаковой молярной массой.
Теплотоворная способность или теплота сгорания – количество тепла, выделяемое при сгорании при определенных условиях (чаще всего при Р=0,013 МПа и Т=288К). Единицы измерения - МДж/кг, МДж/м3 (ккал/кг, ккал/м3). Различают высшую и низшую теплоту сгорания. Для получения низшей теплоты сгорания из высшей вычитают тепло, расходуемое на испарение гигроскопической воды. Присутствие в смеси инертных газов понижает теплоту сгорания. При сгорании 1кг каменного угля выделяется 9 ккал, 1кг нефти – 11 ккал, 1м3 газа - 7 ккал.
Дросселирование – расширение газа при прохождении через дроссель — местное гидравлическое сопротивление (вентиль, кран, сужение трубопровода и т.д.), сопровождающееся изменением температуры. Дросселирование – термодинамический процесс, характеризующийся постоянством энтальпии (i = const). В процессе дросселирования реального природного газа при его движении через штуцер, задвижку, регулятор давления, клапан-отсекатель, колонны труб в скважине, неплотности в оборудовании промыслов уменьшается температура газа.
Изменение температуры газов и жидкостей при изоэнтальпийном расширении называется эффектом Джоуля-Томсона или дроссель-эффектом, а Di часто называют коэффициентом Джоуля-Томсона.
D i = (¶ Т /¶ р) i = [ T (¶ V /¶ Т) p – V ]/ сp, или D i = DТ/ DР, (2.14)
где DТ – изменение температуры, а DР- изменение давления. Среднее значение коэффициента Джоуля—Томсона для природного газа изменяется от 2 до 4 К/МПа в зависимости от составагаза, падения давления и начальной температуры газа. Для приближенных расчетов среднее значение коэффициента Джоуля—Томсона можно принимать равным 3 К/МПа. У жидкостей D i, <;0, поэтому при дросселировании они нагреваются. Для наибольшего снижения температуры газа в штуцере необходимо удалять жидкость из газового потока до его поступления в штуцер.Среднее значение коэффициента Джоуля—Томсона для нефти изменяется от 0,4 до 0,6 К/МПа, для воды оно составляет 0,235 К/МПа.