Расчета коэффициента сжимаемости природного газа

3 Определение коэффициента сжимаемости

δ эксп — погрешность экспериментальных данных (0,1 %). 3.2.2 Модифицированный метод NX19 мод.

В соответствии с требованиями стандарта Германии [ 17 ] расчет фактора сжимаемости по модифицированному методу NX19 мод. основан на использовании уравнения следующего вида

1 +

0 , 00132

2

3 , 25

p a

z =

T a

B 1

− B 2

+ θ 0

10

B 2

,

(6)

где B 2 = [ B 0 + ( B 0 2

+ B 1 3 ) 0 , 5 ] 1 / 3

,

(7)

B 0

= θ 0 ( θ 1 − θ 0 2 ) + 0,1θ 1 p a ( F − 1 ) ,

(8)

B = 2θ

1

/ 3 − θ

2

,

(9)

1

0

θ 0

= [ T a 2 ( 1 , 77218 − 0 , 8879 T a ) + 0 , 305131 ] θ 1 / T a 4 ,

(10)

θ 1

= T a 5

/ [ T a 2 ( 6 , 60756 T a − 4 , 42646 ) + 3 , 22706 ] ,

(11)

Корректирующий множитель F в зависимости от интервалов параметров р а и ∆ Т а

вычисляют по формулам:

при 0 ≤ р а ≤ 2 и 0 ≤ ∆ Т а ≤ 0,3

75 10 − 5 p 2 , 3

2

F =

a

+ 11 10 − 4 ∆ T a 0 , 5

[ p a

( 2 , 17 − p a + 1 , 4 ∆ T a 0 , 5 ) ]

e

20 ∆ T a

(12)

,

при 0 ≤ р а < 1,3 и -0,25 ≤ ∆ Т а < 0

F = 75 10 − 5 p a 2 , 3 ( 2 − e 20 ∆ T a ) + 1 , 317 p a ( 1 , 69 − p a 2 ) ∆ T a 4 ,

(13)

при 1,3 ≤ р а < 2 и -0,25 ≤ ∆ Т а < 0

F = 75 10 − 5 p a 2,3 ( 2 − e 20 ∆ T a ) + 0,455 ( 1,3 − p a ) ( 1,69 2 1,25 − p a 2 ) ×
×	(14)
,
где ∆ T a = T a — 1,09.
Параметры р a и Т a определяются по следующим соотношениям:
p a = 0 , 6714 ( p/p пк ) + 0 , 0147 ,	(15)
Т а = 0 , 71892 ( Т / Т пк ) + 0 , 0007 ,	(16)

где р пк и Т пк — псевдокритические значения давления и температуры, определяемые по формулам (48) и (49) ГОСТ 30319.1 , а именно:

р пк = 2 , 9585 ( 1 , 608 − 0 , 05994ρ с + х у − 0 , 392 х а ) ,	(17)
Т пк = 88 , 25 ( 0 , 9915 + 1 , 759ρ с − х у − 1 , 681 х а ) .	(18)

В формулах (17 ), (18 ) вместо молярных долей диоксида углерода и азота допускается применять их объемные доли (r y и r a ). Коэффициент сжимаемости природного газа вычисляют по формуле (1 ), при этом фактор сжимаемости при рабочих и стандартных условиях рассчитывают по формулам (6 ) — (18 ). Допускается рассчитывать фактор сжимаемости при стандартных условиях по формуле (24) ГОСТ 30319.1 .

3.2.3 Модифицированное уравнение состояния GERG-91 мод.

Европейская группа газовых исследований на базе экспериментальных данных, собранных в [ 12 ], и уравнения состояния вириального типа [ 18 ], разработала и опубликовала в [ 13 , 14 ] УС

z = 1 + B ρ	м	+ С	m	ρ 2	(19)
m		м ,
где В m и С m — коэффициенты УС;
ρ м — молярная плотность, кмоль/м 3 .
Коэффициенты уравнения состояния определяют из следующих выражений:
B m = x э 2 В 1 + х э х а В* ( В 1 + В 2 ) − 1 , 73 х э х у ( В 1 В 3 ) 0 , 5						+ х а 2 В 2 + 2 х а х у В 23 + х у 2 В 3 ,	(20)
С m = x э 3 С 1 + 3 х э 2 х а С* ( С 1 2 С 2 ) 1 / 3 + 2 , 76 х э 2 х у ( С 1 2 С 3 ) 1 / 3 + 3 х э х а 2 С* ( С 1 С 2 2 ) 1 / 3 +
+ 6 , 6 х э х а х у ( С 1 С 2 С 3 ) 1 / 3 + 2 , 76 х э х у 2 ( С 1 С 3 2 ) 1 / 3 + х а 3 С 2 + 3 х а 2 х у С 223 + 3 х а х у 2 С 233 + х у 3 С 3 ,							(21)
где х э — молярная доля эквивалентного углеводорода
х э = 1 — х а — х у ,			(22)
В = − 0 , 425468 + 2 , 865 10 − 3 Т − 4 , 62073 10 − 6 Т 2 + ( 8 , 77118 10 − 4 − 5 , 56281 10 − 6 Т +
1	( − 8 , 24747 10 − 7 + 4 , 31436 10 − 9 Т − 6 , 08319 10 − 12 Т 2 ) × Н 2 ,
+ 8 , 8151 10 − 9 Т 2 ) Н +							(23)
В 2 = − 0 , 1446 + 7 , 4091 10 − 4 Т − 9 , 1195 10 − 7 Т 2 ,						(24)
В	= − 0 , 339693 + 1 , 61176 10 − 3				Т − 2 , 04429 10 − 6 Т 2	(25)
23		,
В	= − 0 , 86834 + 4 , 0376 10 − 3 Т − 5 , 1657 10 − 6 Т 2					(26)
3	,

С = − 0 , 302488 + 1 , 95861 10 − 3 Т − 3 , 16302 10 − 6 Т 2 + ( 6 , 46422 10 − 4 − 4 , 22876 10 − 6 Т +
1
+ 6 , 88157 10 − 9 Т 2 ) Н + ( − 3 , 32805 10 − 7 + 2 , 2316 10 − 9 Т − 3 , 67713 10 − 12 Т 2 ) × Н 2		, (27)
С 2	= 7 , 8498 10 − 3 − 3 , 9895 10 − 5 Т + 6 , 1187 10 − 8 Т 2 ,	(28)
С 3	= 2 , 0513 10 − 3 + 3 , 4888 10 − 5 Т − 8 , 3703 10 − 8 Т 2 ,	(29)
С 223	= 5 , 52066 10 − 3 − 1 , 68609 10 − 5 Т + 1 , 57169 10 − 8 Т 2 ,	(30)
С 233	= 3 , 58783 10 − 3 + 8 , 06674 10 − 6 Т − 3 , 25798 10 − 8 Т 2 ,	(31)
В* = 0 , 72 + 1 , 875 10 − 5 ( 320 − Т ) 2 ,	(32)
С* = 0 , 92 + 0 , 0013 ( Т − 270 ) .	(33)
В формулах (23 ), (27) Н рассчитывают по выражению
Н = 128 , 64 + 47 , 479 М э ,	(34)

где М э — молярная масса эквивалентного углеводорода, значение которой

определяется из выражения
М э = ( 24 , 05525z c ρ c − 28 , 0135 x a − 44 , 01 x y ) / х э ,	(35)

В выражении (35 ) молярную	долю эквивалентного углеводорода ( x э ) рассчитывают с
использованием формулы (22 ),	а фактор сжимаемости при стандартных условиях (z с )
рассчитывают по формуле (24) ГОСТ 30319.1 , а именно
z c = 1 − ( 0 , 0741ρ c − 0 , 006 − 0 , 063 х а − 0 , 0575 х у ) 2		,	(36)

После определения коэффициентов уравнения состояния (19) В m и С m рассчитывают фактор сжимаемости при заданных давлении ( р , МПа) и температуре ( Т, К) по формуле

z = ( 1 + A 2		+ A 1 / A 2 ) / 3 ,		(37)
где	− А 1 3 ) 0 , 5 ] 1 / 3
А 2 = [ А 0 − ( А 0 2		,	(38)
А 0 = 1 + 1 , 5 ( В 0 + С 0 ) ,			(39)
А 1	= 1 + В 0 ,		(40)
В 0	= bB m ,		(41)
С 0 = b 2 C m ,			(42)
b = 10 3 р/ ( 2 , 7715 Т ) ,			(43)

Коэффициент сжимаемости природного газа рассчитывают по формуле (1 ), а именно

К = z/z c ,

(44)

Фактор сжимаемости при стандартных условиях z с рассчитывают также по формулам (37)-(43) при заданных давлении р c и температуре Т c . Допускается

Источник

Расчета коэффициента сжимаемости природного газа

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 10 ноября 2015 г. N 1744-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 30319.2-2015 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2017 г.

6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Сентябрь 2019 г.

Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта и изменений к нему на территории указанных выше государств публикуется в указателях национальных стандартов, издаваемых в этих государствах, а также в сети Интернет на сайтах соответствующих национальных органов по стандартизации.

В случае пересмотра, изменения или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована на официальном интернет-сайте Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации в каталоге «Межгосударственные стандарты»

1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт предназначен для расчета коэффициента сжимаемости, плотности, показателя адиабаты, коэффициента динамической вязкости природного газа и скорости распространения звука в среде природного газа по измеренным значениям давления, температуры, плотности при стандартных условиях, содержания азота и диоксида углерода.

1.2 Настоящий стандарт применяют для расчета указанных в 1.1 физических свойств природного газа при давлениях до 7,5 МПа включительно и температурах от 250 до 350 К.

1.3 Методы расчета физических свойств, приведенные в настоящем стандарте, могут быть использованы при разработке программного обеспечения вычислителей расхода природного газа.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ 30319.1 Газ природный. Методы расчета физических свойств. Общие положения

ГОСТ 30319.3 Газ природный. Методы расчета физических свойств. Вычисление физических свойств на основе данных о компонентном составе

ГОСТ 31369 (ИСО 6976:1995) Газ природный. Вычисление теплоты сгорания, плотности, относительной плотности и числа Воббе на основе компонентного состава

ГОСТ 31371.1 (ИСО 6974-1:2000) Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 1. Руководство по проведению анализа

ГОСТ 31371.2 (ИСО 6974-2:2001) Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 2. Характеристики измерительной системы и статистические оценки данных

ГОСТ 31371.3 (ИСО 6974-3:2000) Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 3. Определение водорода, гелия, кислорода, азота, диоксида углерода и углеводородов до с использованием двух насадочных колонок

ГОСТ 31371.4 (ИСО 6974-4:2000) Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 4. Определение азота, диоксида углерода и углеводородов и в лаборатории и с помощью встроенной измерительной системы с использованием двух колонок

ГОСТ 31371.5 (ИСО 6974-5:2000) Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 5. Определение азота, диоксида углерода и углеводородов и в лаборатории и при непрерывном контроле с использованием трех колонок

ГОСТ 31371.6 (ИСО 6974-6:2002) Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 6. Определение водорода, гелия, кислорода, азота, диоксида углерода и углеводородов с использованием трех капиллярных колонок

ГОСТ 31371.7 Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 7. Методика выполнения измерений молярной доли компонентов

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов и классификаторов на официальном интернет-сайте Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (www.easc.by) или по указателям национальных стандартов, издаваемым в государствах, указанных в предисловии, или на официальных сайтах соответствующих национальных органов по стандартизации. Если на документ дана недатированная ссылка, то следует использовать документ, действующий на текущий момент, с учетом всех внесенных в него изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то следует использовать указанную версию этого документа. Если после принятия настоящего стандарта в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение применяется без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины, определения и обозначения

3.1 В настоящем стандарте применены термины и определения по ГОСТ 30319.1.

3.2 Основные условные обозначения величин, принятые в стандарте, приведены в таблице 2 ГОСТ 30319.1.

4 Определение коэффициента сжимаемости и плотности

Метод расчета коэффициента сжимаемости и плотности основан на применении уравнения состояния, которое приведено в международном стандарте [1]*, и имеет следующий вид:

* Поз. [1] см. раздел Библиография, здесь и далее по тексту. — Примечание изготовителя базы данных.

, (1)

где и — коэффициенты уравнения состояния.

Коэффициенты уравнения состояния рассчитывают по следующим формулам:

(2)

(3)

где — молярная доля эквивалентного углеводорода;

— молярная доля диоксида углерода.

Молярную долю эквивалентного углеводорода и входящие в формулы (2) и (3) коэффициенты рассчитывают по следующим формулам:

, (4)

(5)

, (6)

, (7)

, (8)

(9)

, (10)

, (11)

, (12)

, (13)

, (14)

. (15)

В формулах (5), (9) значение теплоты сгорания эквивалентного углеводорода () рассчитывают по формуле

, (16)

где — молярная масса эквивалентного углеводорода, значение которой рассчитывают по формуле

, (17)

где — молярная доля эквивалентного углеводорода, см. формулу (4);

— молярная доля диоксида углерода.

Источник