体状态排出的，因此实际工程中常用燃气低热值进行计算。而只
有当烟气冷却至水露点温度以下时，其水蒸气的汽化潜热才能被 利用。
实际使用的燃气是含有多种组分的混合气体。混 合气体的热值可以直接用热量计测定，也可以由各单一 气体的热值根据混合法则进行计算：
H H i yi
五﹑天然气的爆炸极限
可燃气体和空气的混合物遇明火而引起爆炸时的可燃气
混合气体的虚拟临界温度﹑虚拟临界压力﹑虚 拟临界密度可按混合气体中各组分的摩尔分数以及
临界温度﹑临界压力和临界密度求得：
Tc yiTci
Pc yi Pci
c yi ci
2）﹑天然气对比参数
天然气的温度﹑压力﹑密度与其临界温度﹑临界压力﹑临 界密度之比分别称为天然气的对比温度﹑对比压力和对比密度。
燃 气 输 配
主讲人：王若男
二○一一年三月
天津石油职业技术学院
第一章
天然气概论
§1．1天然气资源概况
§1．2我国城市天然气概况
§1．3天然气的基本性质
§ 1． 3 一﹑天然气的组成
天然气的基本性质
天然气是由多种可燃和不可燃的气体组成的混合气体, 以低分子饱和烃类气体为主,并含有少量非烃类气体。
烃类气体中以甲烷为主。非烃类气体一般有二氧化
体浓度范围称为爆炸极限。在这种混合物中当可燃气体的含
量减少到不能形成爆炸混合物时的那一含量，称为可燃气体
的爆炸下限，而当可燃气体含量一直增加到不能形成爆炸混 合物时的含量，称为爆炸上限。
实际使用的燃气是含有多种组分的混合气体。混 合气体的热值可以直接用热量计测定，也可以由各单一 气体的热值根据混合法则进行计算：
(一)﹑RK状态方程
RK状态方程是1949年提出的二参数状态方程：
p
其中a﹑b是常数,
RT a 0.5 V b T V (V b)
对于单组分气体,应用临界点的热力学稳定数据:
(dp / dV )Tc 0
(d 2 p / dV 2 )Tc 0
与上式结合可得到他们临界温度和临界压力的关系:
Tr T / Tc
Pr P / Pc
r / c
三﹑天然气的PVT关系
实际气体状态方程:
PV=ZRT
式中: P——气体的绝对压力(Pa)
ν——气体的比容(m3／kg) Z——压缩因子
R——气体常数[J／(kg· K)]
T——气体的热力学温度(K)
分子是质点；分子间没有作用力。（压力为零的气体）
对于单组分气体：
d / a
d yi di
对于混合气体：
（3）﹑天然气的虚拟临界参数和对比参数
1）﹑天然气的虚拟临界参数
临界参数定义: 温度不超过某一数值，对气体进行加压，
可以使气体液化，而在该温度以上，无论加多大压力都不能使
气体液化，这个温度就叫该气体的临界温度。在临界温度下， 使气体液化所必须的压力叫做临界压力。
碳﹑一氧化碳﹑氮﹑氢﹑硫化氢﹑水蒸气及少量惰性气
体。
天然气中单一气体的特性是计算其混合气体特性的基础数据。 气体的特性与气体所处的状态有关。 气体特性与气体所处的状态有关。气体的标准状态有三种规定： 1)﹑1954年第10届国际计量大会大会（CGPM）协议的标准状态：温
度273.15K即15℃,压力101.325KPa。是广泛应用的标准状态。
燃气的高热值在数值上大于其低热值，差值为水蒸气的汽化 潜热。 高热值是指1立方米燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度， 而其中的水蒸汽以冷凝水状态排出时所放出的热量。 低热值是指1立方米燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度， 但其中的水蒸汽仍为蒸汽状态时所放出的热量。 在工业与民用燃气应用设备中，烟气中的水蒸气通常是以气
a R 2Tc a pc
2
b
b R Tc pc
式中, Ωa=0.42748 ,Ωb=0.086640。 对于混合气体：
a (yi ai )
b yi bi
0.5 2
(二)﹑SRK方程
p
对于单组分气体：
RT a V b V (V b)
R 2Tc a 0.42748 pc
R Tc b 0.08664 pc
2
(三)﹑PR状态方程 SRK方程在预测液体密度时欠准确。对氢烃组分， 预测的液相密度普遍较实验数据小。而PR状态方程：
RT a p V b V (V b) b(V b)
四﹑天然气的热值
1立方米燃气完全燃烧所放出的热量称为该燃气的体积热值， 简称热值。 高热值是指1立方米燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度， 而其中的水蒸汽以冷凝水状态排出时所放出的热量。 低热值是指1立方米燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度， 但其中的水蒸汽仍为蒸汽状态时所放出的热量。
二﹑天然气的平均参数 天然气是由互不发生化学反映的多种单一组 分气体混合而成的。它的平均参数可由单一组分 气体的性质按混合法则求得。
(一)﹑天然气摩尔质量 标准状态下，1mol天然气的质量定义为天然气的 平均摩尔质量。
M yi M i
式中，M—气体的平均摩尔质量（g／mol）；
yi—气体第i组分的摩尔分数； Ｍi—气体第i组分的摩尔质量（g/mol）。
(二)﹑天然气的密度
（1）﹑天然气平均密度
混合气体密度指单位体积混合气体的质量。
0℃标准状态下：
20℃标准状态下：
1 yi M i 22.414 1 yi M i 22.055

任意温度与压力下：


yi M i yiVmi
﹑
（2）﹑天然气相对密度
标准状态下，气体密度与干空气的密度之比。
H H i yi
(一)只含有可燃气体的混合气体的爆炸极限
L
100 yn y1 y2 L1 L2 Ln
(二)含有惰性气体的混合气体的爆炸极限
L
y2 y1 L L 2 1
2)﹑国际标准化组织(ISO)和美国国家标准(ANSI):温度 288.15K(15℃),压力101.325KPa,是计量气体体积流量的标准。 3)﹑国家标准《天然气计量系统要求》（GB/T18603-2001）:温度 293.15K（20℃），压力101.325KPa，是计量气体体积流量的参比
条件。同时规定：“也可采用合同规定的其他参比条件”。