Gazownictwo
1. Podstawy fizyki
Układy jednostek SI, krotności, jednostki anglosaskie. Przeliczanie
temperatury, ciśnienia, masy, objętości, wydatku masowego i
objętościowego. Praca, moc, energia, ciepło właściwe
 Gazownictwo
Krotności potęgi
Wielokrotność Przedrostek Skrót
1012 tera T
109 giga G
106 mega M
103 kilo k
102 hekto h
101 deka da
100 -- --
10-1 decy d
10-2 centy c
10-3 mili m
10-6 mikro µ
10-9 nano n
10-12 piko p
 Gazownictwo
Uwaga!
ShortScale LongScale
Potęga SI
(USA+ przemysł Oil&Gas) (Europa, Oil&Gas - Polska)
106 M (mega) milion milion (mln)
109 G (giga) billion (B) miliard (mld)
1012 T (tera) trillion (T) bilion (bln)
1015 P (peta) quadrillion biliard
1018 E (eksa) quintillion trilion
 Gazownictwo
Rys. 1. y
ródło: Gas Research Institut, 1996
Zasoby CBM w N.App. 61 Tcf = 1,83 T m3
 Gazownictwo
Rys. 2. y
ródło: Kędzior 2007, za Scott 2002; Przegląd Geologiczny, 2007
Zasoby CBM w N.App. 1,77 bln m3
 Gazownictwo
Specyficzne anglosaskie jednostki wydobycia, nakładów finansowych
(często stosowane w art. naukowych SPE)
Mscfd =103 scf/d (Uwaga, tutaj M = 1000, mille (Å‚ac.))
MMbbl= 106 bbl (1000x1000, MxM)
MM$ = 106 $
Proszę przeczytać
http://en.wikipedia.org/wiki/Standard_cubic_foot
http://en.wikipedia.org/wiki/Long_scale
http://www.spe.org/authors/docs/metric_standard.pdf
Wyjaśnienie short, long scale, jednostek M, MM itp.
 Gazownictwo
Długość, objętość
Jednostka długości SI = 1m
1 ft (foot) = 0,3048 m
1 cf (cubic foot) = 0,30483 = 0,02831 m3
(scf  standardowa stopa szeÅ›cienna => analogia m3 óð mn3 )
1 in (inch) = 2,54cm
bbl = 0,159 m3
 Gazownictwo
Masa ilość substancji, gęstość
Masa
Układ SI = 1 kg
1 t (tona) = 1000 kg (ostatnio popularne 1Mg)
1lb (pound) = 0,4536 kg
Ilość substancji
mol, kmol
Masa cz. (M) CH4 = 16 kmol/kg
Ilość moli n = M*m
Gęstość = masa zawarta w objętości
Á = m/V [kg/m3]
 Gazownictwo
Natężenie przepływu
Masowe (przepływ masy w czasie)
Qm = "m/"t [kg/s]
Objętościowe (przepływ objętości w czasie)
QV = "V/"t [m3/s]
Zauważamy, że
QV = v*A
v  prędkość przepływu [m/s]
A  pole przekroju kanału [m2]
oraz
Qm = Á* QV
 Gazownictwo
Zadanie
Gaz o gęstości 0,7 kg/m3, przepływa przewodem 2 ze stałą prędkością 53 ft/min.
Oblicz strumień masowy [kg/s oraz lb/h] i objętościowy [dm3/min] przepływającego
gazu.
 Gazownictwo
RozwiÄ…zanie
 Gazownictwo
Zadanie
Jaka musi być średnica tego przewodu, by prędkość wzrosła do 1 m/s
 Gazownictwo
RozwiÄ…zanie
 Gazownictwo
Temperatura
 Gazownictwo
Temperatura
 Gazownictwo
Zadanie
Temperatura zera bezwzględnego wynosi 0K, ile to stopni C, F, R
 Gazownictwo
Odpowiedz.
TF = - 459.67 [°F]
C
T = - 273.15[°C]
TR = 0 [°R]
 Gazownictwo
Zadanie
Temperatura ludzkiego ciaÅ‚a wynosi 36.6 [°C]. Ile to R, K, F
 Gazownictwo
Odpowiedz.
TK = 309,75 [K]
T = 97,88 [°F]
F
TR = 557,55 [°R]
 Gazownictwo
Ciśnienie
Ciśnienie bezwzględne p (absolutne)  intensywny parametr stanu, podany jako
wielkość bezwzględna  jest to ciśnienie, jakie wskazywałby manometr, gdyby poza
nim panowała próżnia
 Gazownictwo
Ciśnienie
1 at = 98066,5 Pa = 0,098066 MPa
1 atm = 101325 Pa (760 mm Hg) = 0,101325 MPa
1Tr = 1mmHg = 133.32Pa = 13.595mmH2O
1 bar =105 Pa = 0,1 MPa
1 psi (pound force per square inch) = 6895 Pa
Ciśnienie słupa cieczy można wyrazić:
p = Á*g*h [Pa = N/m2]
g = 9,81 [m/s2 = N/kg]
h  wysokość słupa cieczy [m]
 Gazownictwo
Zadanie
1 atm = 760 mm Hg, jaką gęstość ma rtęć?
 Gazownictwo
RozwiÄ…zanie
 Gazownictwo
Praca, moc, energia, ciepło
Praca (Work, Labor)  iloczyn siły i drogi na jakiej siła działa
W = F*s*cos(F,s) [J = N*m]
1KM = 0.735kW , (KM  koń mechaniczny)
Energia (Energy), Ciepło [J]
1cal = 4,1868 J
1BTU = 1055J , (BTU  British Thermal Unit)
Moc (Power)  szybkość wykonania pracy, przekazania energii
P = W/t [Wat (W) = J/s]
Wniosek => energię można wyrazić, jako iloczyn mocy i czasu
1kWh = (1000*60*60 [W*s]) = 3.6 Å"106J
 Gazownictwo
Zadanie
Wartość opałowa węgla wynosi 20 MJ/kg. Ile uzyskamy energii ze spalenia 350 cf
wÄ™gla o Á = 1500 kg/m3 (kcal, J, kWh).
 Gazownictwo
RozwiÄ…zanie
 Gazownictwo
Zadanie
Q = m*Cp * "T
O ile podniesie siÄ™ temperatura 9 912 550 [dm3] wody po dostarczeniu 71*10^6 kcal
energii w postaci ciepÅ‚a, jeżeli Cp = 4190 [J/kg*K], Á = 1,03 [kg/dm3]
Zadanie
Ile bÄ™dzie wynosić temperatura wody, jeżeli t0 = 12°C,
 Gazownictwo
RozwiÄ…zanie
 Gazownictwo
Zadanie
Ile potrzeba energii, by podgrzać 1g wody o 1°C, Cp = 4190 [J/kg*K],
 Gazownictwo
RozwiÄ…zanie (definicja kalorii)
(tyle energii trzeba dostarczyć 1g wody by podgrzać ją od 14,5C do 15,5C, w innych przedziałach wynik nieznacznie się różni, bo Cp = f(T) )
 Gazownictwo
Zadanie
Ile potrzeba energii, by podgrzać 1 lb wody o 1°F,
 Gazownictwo
RozwiÄ…zanie (definicja BTu)
(tyle energii trzeba dostarczyć 1g wody by podgrzać ją od 63F do 64F, w innych przedziałach wynik nieznacznie się różni, bo Cp = f(T) )
 Gazownictwo
Sprawność procesu (ogólnie) · [-]
Iloraz energii wytworzonej i energii dostarczonej
wielkość fizyczna określająca w jakim stopniu urządzenie, organizm lub proces
przekształca energię występującą w jednej postaci w energię w innej postaci
· = Ewyt./Edost.
 Gazownictwo
Zadanie
Sprawność elektrowni węglowej wynosi 26%. Ile trzeba spalić ton węgla
kamiennego, o wartości opałowej 20 MJ/kg, aby uzyskać 2,5 TJ energii
elektrycznej?
 Gazownictwo
RozwiÄ…zanie
 Gazownictwo
Zadanie
Sprawność czajnika elektrycznego wynosi 80%. Ile pobierze energii, podgrzewając
1L wody z 20C do 95C. Cp=4189 J/kgK, Á = 998 kg/m3 . Ile potrwa podgrzanie
wody, jeżeli jego moc = 0.85 kW
 Gazownictwo
RozwiÄ…zanie
 Gazownictwo
Zadanie
Cena importu gazu do Polski (wartość opałowa 35,5 MJ/m3) wynosi 360$ za 1000 m3
Cena gazu w USA = 3$ za milion BTu
Ile konsument płaci za 1GJ, 1kWh energii w Polsce i w USA, $ = 3,2 PLN
Różnice między wartością opałową, ciepłem spalania, liczbę Wobbego oraz podział paliw gazowych ze
względu na w/w kryteria poznamy na kolejnych zajęciach
 Gazownictwo
RozwiÄ…zanie