Нормальные, стандартные и рабочие условия при измерении газа
Любой газ, в том числе воздух являются сжимаемой средой, в связи с чем изменение таких параметров, как давление и температура, приводит к изменению объема одного и того же количества частиц газа. По этой причине измеренный в рабочих условиях объем газа приводится к стандартным условиям, в соответствие с ГОСТ 2939-63, устанавливающим условия для определения объема газа при взаимных расчетах с потребителями:
Необходимо отметить, что приведение измеренного расхода газа к стандартным условиям прописано в «Правилах учета газа», утвержденных приказом Минэнерго России от 30 октября 2013 года № 961. Данным приказом были отменены действующие с 1996 года правила, в соответствии с которыми ранее учет газа в расчетных целях осуществлялся путем перерасчета расхода при нормальных условиях.
При обозначении параметров расхода газа прописывается: «нм 3 /ч» для нормальных условий, «ст.м 3 /ч» для стандартных и просто «м 3 /ч» для рабочих, при этом следует учитывать, что ГОСТ рассчитан на стандартные условия.
Однако, из-за упомянутой выше смены нормативно-правовых актов и терминов, определяемых ими, понятия «нормальные метры кубические» и «стандартные метры кубические» стали восприниматься и использоваться как синонимические, вследствие чего при заполнении опросных листов очень часто вместо стандартных условий измерений указывают нормальные. При этом, соответственно, бывают случаи, когда, прописывая в опросном листе расход в нормальных условиях, заказчик подразумевает стандартные. В этой связи логичным будет уточнение физических величин при нормальных условиях: давление 101 325 Па, температура 0°С (273,16 К). Кроме того, смешение понятий стандартные и нормальные условия может стать причиной некорректного подбора измерительного оборудования. Особенно подобная ошибка критична при заказе ротаметров, шкала которых градуируется на заводе-изготовители на конкретные параметры среды. При этом выбор типоразмера прибора также зависит от реальных значений (рабочего) расхода в трубопроводе.
На рисунке 1 мы можем видеть характерный пример опросного листа на ротаметр «ЭМИС-МЕТА 215», где заказчик указал нормальные метры кубические в час в графе расхода в стандартных условиях.
Пересчет объемов газа, приведенных к нормальным условиям 0°С и 760 мм рт. ст., а также к стандартным 20°С и 760 мм рт. ст., в объемный при других (рабочих) условиях можно производить по формулам:
- V0 – объём газа при нормальных условиях (P0, T0), м 3 ;
- V – объём газа при давлении P и температуре Т °С, м 3 ;
- P0 – нормальное давление газа, P0 = 101.325 кПа = 0.101325 МПа, (760 мм рт.ст.);
- 273.2 – нормальная температура, то есть T0, К;
- V20 – объём газа при стандартных условиях (температуре T20 = 273.2 + 20 = 293.2 и давлении P0), м 3 .
Для примера, ниже сравним пересчет расхода из стандартных и нормальных условий в рабочие, при указанной в опросном листе величине расхода 7 м 3 /ч избыточном давлении 0,15 МПа и температуре +50°С.
Если расход 7 м 3 /ч задан в нормальных условиях, то в рабочих условиях это будет 3,34м 3 /ч. Но если в стандартных условиях, то в рабочих условиях это будет 3,11м 3 /ч. Таким образом, разница в результате расчета расхода в рабочих условиях составляет 0,23 м 3 /ч или 7,4%! Таким образом, на данном примере мы видим, насколько важно правильно указывать параметры расхода для корректного подбора оборудования.
Отметим, что при заказе счетчиков и расходомеров для измерения газа необходимо корректно указывать условия процесса, то есть значения давления и температуры, при которых фактически осуществляются измерения, при этом расход может быть указан как в стандартных, так и в рабочих условиях.
Также бывают и случаи, когда происходит подмена понятий рабочих условий и нормальных либо стандартных, что также является существенной ошибкой при заказе средств измерения.
Например, в опросном листе для вихревого расходомера Ду 25 заказчик указывает расход 1000 м 3 /ч в рабочих условиях при температуре 80°С и давлении 1,3 МПа, что в реальности соответствует диаметру трубопровода 80 мм. При обработке такого опросного листа специалисты отдела технической поддержки продаж однозначно понимают, что указанный расход не может соответствовать указанному в опросном листе диаметру и, вероятно, заказчик имел ввиду стандартные условия. В результате чего при пересчете из стандартных условий в рабочие заявленный расход в 1000 м 3 /ч превращается в 87 м 3 /ч, что соответствует диапазону расхода, например, вихревого преобразователя «ЭМИС-ВИХРЬ 200» Ду 25. Однако, описанные выше смешения понятий, небрежность и неточность при заполнении опросных листов, хоть, и являются существенными, но в большинстве случаев являются читаемыми и почти со стопроцентной вероятностью выявляются специалистами отделов технической поддержки продаж приборостроительных компаний на этапе обработки опросных листов и подбора конкретного средства измерения.
Заказать продукцию торговой марки «ЭМИС» можно через форму обратной связи на сайте или отправив заполненный опросный лист на почту sales@emis-kip.ru.
Источник
Объем, масса, плотность, удельный объем. Приведение к нормальным и стандартным условиям и пересчет
Единицей измерения объема газа является кубический метр (м³). Измеренный объем приводится к нормальным физическим условиям.
Нормальные физические условия: давление 101 325 Па, температура 273,16 К (0 °С).
Стандартные условия: давление 101 325 Па, температура 293,16 К (+20 °С).
В настоящее время эти обозначения выходят из употребления. Поэтому в дальнейшем следует указывать те условия, к которым относятся объемы и другие параметры газа. Если эти условия не указываются, то это значит, что параметры газа даны при 0 °С (273,16 °К) и 760 мм рт. ст. (1,033 кгс/см²). Иногда объем газа (особенно в иностранной литературе и нормах) при пользовании системой СИ приводится к 288,16 °К (+15 °С) и давлению 1 бар (105 Па).
Если известен объем газа при одних условиях, то пересчитать его в объемы при других условиях можно с помощью коэффициентов, приведенных следующей таблице.
Коэффициенты для пересчета объемов газа из одних условий в другие
| Температура и даление газа | 0 °С и 760 мм рт. ст. | 15 °С и 760 мм рт. ст. | 20 °С и 760 мм рт. ст. | 15 °С (288,16 °К) и 1 бар |
| 0 °С и 760 мм рт. ст. (норм. условия) | 1 | 1,055 | 1,073 | 1,069 |
| 15 °С и 760 мм рт. ст. (в зар. литературе) | 0,948 | 1 | 1,019 | 1,013 |
| 20 °С и 760 мм рт. ст. (ст. условия) | 0,932 | 0,983 | 1 | 0,966 |
| 15 °С (288,16 °К) и 1 бар (СИ) | 0,936 | 0,987 | 1,003 | 1 |
Для приведения объемов газа к 0 °С (273,16 °К) и 760 мм рт. ст. (1,033 кгс/см²), а также к 20 °С (293,16 °К) и 760 мм рт. ст. (1,033 кгс/см²) могут быть применены следующие формулы:
где V0 °С и 760 мм рт. ст. — объем газа при 0 °С и 760 мм рт. ст., м³;
V20° С и 760 мм рт. ст. — объем газа при 20 °С и 760 мм рт. ст., м³;
VP — объем газа в рабочих условиях, м³;
р — абсолютное давление газа в рабочих условиях, мм рт. ст.;
Т — абсолютная температура газа в рабочих условиях, °К.
Пересчет объемов газа, приведенных к 0 °С и 760 мм рт. ст., а также к 20 °С и 760 мм рт. ст., в объемы при других (рабочих) условиях можно производить по формулам:
Любой газ способен расширяться. Следовательно, знание объема, который занимает газ, недостаточно для определения его массы, так как в любом объеме, целиком заполненном газом, его масса может быть различной.
Масса — это мера вещества какого-либо тела (жидкости, газа) в состоянии покоя; скалярная величина, характеризующая инерционные и гравитационные свойства тела. Единицы массы в СИ — килограмм (кг).
Плотность, или масса единицы объема, обозначаемая буквой p, — это отношение массы тела m, кг, к его объему, V, м³:
или с учетом химической формулы газа:
где M — молекулярная масса,
VМ — молярный объем.
Единица плотности в СИ — килограмм на кубический метр (кг/м³).
Зная состав газовой смеси и плотность ее компонентов, определяем по правилу смешения среднюю плотность смеси:
Величину, обратную плотности, называют удельным, или массовым, объемом (ν) и измеряют в кубических метрах на килограмм (м³/кг).
Как правило, на практике, чтобы показать, на сколько 1 м³ газа легче или тяжелее 1 м³ воздуха, используют понятие относительная плотность d, которая представляет собой отношение плотности газа к плотности воздуха:
Источник
Перевод объема газа в стандартные (нормальные) условия
Состояние газа однозначно задается тремя макроскопическими параметрами: давлением, объемом и температурой. Данный калькулятор закона идеального газа поможет вам определить объем Вашего газа в стандартных условиях.
Cтандартные условия — это стандартный набор условий (температура, давление) для измерений, позволяющий проводить сравнения между наборами данных. Принятые в разных отраслях значения давления и температуры в стандартных условиях различны, поэтому при пересчете необходимо уточнение условий, в которых проходит процесс.
273.15 K (0 C)
293.15 K (20 С)
288.15 K (15 С)
298.15 K (25 С)
Стандартные условия IUPAC также называют просто «химическими» нормальными условиями
Стандартные условия по ГОСТ 2939–63 в газовой отрасли
Стандарт применяется при расчете летательных аппаратов и авиационных двигателей
Используются, в основном, на западе, в промышленности
Калькулятор использует уравнение Менделеева – Клапейрона, чтобы найти значение переменной уравнения идеального газа. Идеальный газ представляет собой множество бессистемно движущихся частиц, которые взаимодействуют друг с другом посредством упругого столкновения и подчиняются определенному закону, элементарному уравнению и поддаются исследованию. В общем, газ может действовать как идеальный, если температура высока, а давление низкое, поскольку в таких условиях потенциальная энергия становится менее значительной по сравнению с кинетической энергией.
Как упоминалось выше, уравнение состояния идеального газа, устанавливает связь между объемом газа (V), давлением (P) и температурой (Т). Закон идеального газа был сформулирован французским физиком Эмилем Клапейроном ещё в 1834 году путем объединения уравнений, характеризующих газовые законы Бойля-Мариотта и Гей-Люссака. Выглядит это уравнение следующим образом: .
Менделеева фамилия появилась в названии этого уравнения благодаря его вкладу в преобразование исходного выражения к современному виду. В 1874 г. русский химик, воспользовавшись законом Авогадро, предоставил уравнение Клапейрона в более удобном для использования виде. А также Менделеев ввел такое понятие, как универсальная газовая постоянная.
Уравнение Менделеева-Клапейрона: .
где: P — давление газа, Па; V — объем газа, м³; T — т емпература газа, К; v- количество вещества, моль; m — масса газа, кг; M — молярная масса газа, кг/моль; R -универсальная постоянная идеального газа R=8,31431 Дж/(моль·К).
Источник