К легким природным углеводородам относятся газовые конденсаты и их фракции в жидкой фазе. Дальнейшее серьезное изучение и проектирование процессов их переработки требует надежных знаний теплофизических свойств данных этих веществ в широком интервале параметров состояния [4].

Нами выполнены экспериментальные исследования удельной теплоемкости газовых конденсатов при различных температурах на псевдокритической изобаре [2]. Опыты проводились с использованием адиабатного калориметра, при разогреве в монотонном режиме, в интервале температуры от минус 40 до 100 °C. Средняя относительная погрешность эксперимента не превышает ±1,5 %, при надежности 0,95.

Всего исследовано семь образцов газовых конденсатов различных месторождений России: Бухарского, Опошнянского, Рыбальского, Солоховского, Ставропольского, Щебелинского и Юбилейного. Физико- химические свойства газовых конденсатов приведены в [4].

Методологическую базу исследования составили: теория термодинамического подобия (Л.П. Филиппов) [6] и расширенный принцип соответственных состояний (И.И. Новиков), метод групповых составляющих – так называемых инкрементов (аддитивные методы: Джонсона и Хуанга, Шоу, Чью – Свенсона, Миссенара, Луриа и Бенсона) [5], а также элементы теории информации и теории масштабной инвариантности (скейлинг).

В результате получено уравнения (2) для расчета молярной теплоемкости газовых конденсатов в жидкой фазе в указанных интервалах температур на псевдокритической изобаре.

На Рисунках 1, 2 приведены рассчитанные по уравнению (2) и экспериментальные зависимости удельной теплоемкости исследованных газовых конденсатов от температуры на псевдокритических изобарах:

На графиках видно, как молярная изобарная теплоемкость монотонно возрастает с увеличением температуры, – что качественно соответствует результатам исследований других авторов [3].

В исследованном интервале, значения удельной теплоемкости описывались уравнением вида: сp, M = a0 + a1 t + a2 t 2,                                                                                  (1)

где сp, M – молярная изобарная теплоемкость, Дж/(моль·K); t – температура, °C; a0, a1, a2 – коэффициенты.

Коэффициенты a0, a1  и a2  приведены в Табл.1. Также в ней представлены средние относительные погрешности расчета удельной теплоемкости по уравнению (1):

 Таблица 1

Индивидуальные константы уравнения (1) для газовых конденсатов

Наименование месторождения	a0	a1	a2	Средняя относительная погрешность, %
Солоховское	2187,5	4,4663	0,0084	0,99
Опошнянское	1868,7	3,3844	0,0023	0,05
Ставропольское	1897	3,3008	0,0035	0,04
Юбилейное	1772,2	2,7939	0,0021	0,05
Щебелинское	1825,6	3,0849	0,0024	0,08
Рыбальское	1807,3	2,8565	0,0029	0,99
Бухарское	1891,4	3,9854	0	0,17

В исследованном интервале температур: от минус 40 °C до 100 °C, удельная изобарная теплоемкость газовых конденсатов изучаемых месторождений изменяется в среднем на 40 – 60 %.

Были выполнены обобщения молярной теплоемкости исследованных газовых конденсатов, с учетом сингулярного поведения теплоемкости жидкости в области критических температур [1]. Как известно, теплоемкость жидкости на критической изобаре в области критической температуры стремится к бесконечности. Обобщения были выполнены в координатах 1/cp – θ. На Рисунке 2 приведены указанные зависимости для исследуемых газовых конденсатов. Здесь же для сравнения представлены данные других авторов для различных углеводородов:

Уравнения 2 – 4 описывают наши опытные данные со средней относительной погрешностью ±1,65 % (с учетом экспериментальной погрешности в ±1,5 %). В этих же приделах описываются и значения теплоемкости углеводородов, полученные другими авторами [3]. Представленная методика расчета может быть использована для прогнозирования удельной теплоемкости газовых конденсатов других месторождений.

Список литературы

1.     Анисимов М.А. Критические явления в жидкостях и жидких кристаллах. – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. – 272 с., ил. – (Соврем. пробл. физики).

2.     Бухович Е.В., Магомадов А.С., «Изучение изобарной теплоѐмкости газовых конденсатов с целью разработки и совершенствования аппаратов, использующих тепло». Электронный научный журнал КубГАУ // №77 (март 2012 г.). http://ej.kubagro.ru/2012/03/pdf/60.pdf.

3.     Герасимов А.А. Калорические свойства нормальных алканов и многокомпонентных углеводородных смесей в жидкой и газовой фазах, включая критическую область: Автореф. дис. …докт. техн. наук. – Калининград, 2000. – 40 с.

4.     Григорьев Б.А. Теплофизические свойства и фазовые равновесия газовых конденсатов и их фракций / Б.А. Григорьев, А.А. Герасимов, Г.А. Ланчаков; под общ. ред. Б.А. Григорьева. – М.: Издательский дом МЭИ, 2007.

5.     Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей. – Л.: Химия, 1982. – 592 с.

6.     Филиппов Л.П. Методы расчета и прогнозирования свойств веществ. – М.: Изд-во МГУ, 1988.