Расчетная объемная теплота сгорания природного газа
ГОСТ 31369-2008
(ИСО 6976:1995)
ВЫЧИСЛЕНИЕ ТЕПЛОТЫ СГОРАНИЯ, ПЛОТНОСТИ, ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ И ЧИСЛА ВОББЕ НА ОСНОВЕ КОМПОНЕНТНОГО СОСТАВА
Natural gas. Calculation of calorific values, density, relative density and Wobbe index from composition
Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-97 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Порядок разработки, принятия, применения, обновления и отмены»
1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом «Газпром» и Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И.Менделеева» (ФГУП «ВНИИМ им. Д.И.Менделеева») на основе собственного аутентичного перевода стандарта, указанного в пункте 4
2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии
3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 33 от 06 июня 2008 г.)
За принятие стандарта проголосовали:
Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97
Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Госстандарт Республики Беларусь
Госстандарт Республики Казахстан
Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии
4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО 6976:1995 «Газ природный. Вычисление теплоты сгорания, плотности, относительной плотности и числа Воббе на основе компонентного состава» (ISO 6976:1995 «Natural gas — Calculation of calorific values, density, relative density and Wobbe index from composition»). При этом дополнительные положения в тексте стандарта выделены курсивом, приложения М, N и Р дополняют стандарт с целью учета потребностей национальной экономики указанных выше государств и/или особенностей межгосударственной стандартизации
5 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 17 декабря 2008 г. N 422-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 31369-2008 (ИСО 6976:1995) введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2010 г.
Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта публикуется в указателе «Национальные стандарты».
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в указателе «Национальные стандарты», а текст изменений — в информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в информационном указателе «Национальные стандарты»
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на физико-химические показатели качества природного газа и устанавливает алгоритмы вычисления значений высшей теплоты сгорания, низшей теплоты сгорания, плотности, относительной плотности и числа Воббе природных газов*, имитаторов природного газа и других горючих газообразных топлив по известному компонентному составу газа при стандартных условиях измерений.
* В международном стандарте ИСО 6976 используют термин «сухие природные газы». Определение «сухие» исключено, так как стандарт распространяется на реальные природные газы с содержанием паров воды вплоть до уровня, соответствующего состоянию насыщения.
Для вычисления физико-химических показателей качества природного газа используют значения различных физических величин чистых компонентов, приведенные в таблицах 1-5 (раздел 10).
В настоящем стандарте приведены методы оценки точности вычисленных значений основных показателей качества природного газа*.
* В приложении М приведены требования к точности определения компонентного состава природного газа и расширенная неопределенность для значений теплоты сгорания и плотности. В приложении N приведен алгоритм оценки неопределенности для значений теплоты сгорания, плотности и числа Воббе природного газа.
Методы вычисления значений показателей качества на основе молярной доли или массовой концентрации применимы к любому составу природного газа*, имитатора природного газа или другого горючего топлива, которое обычно находится в газообразном состоянии. Для вычисления значений показателей качества газа, состав которого известен в объемных долях, эти методы применимы только для газов, состоящих, в основном, из метана (молярная доля метана не менее 0,5).
* В международном стандарте ИСО 6976 используют термин «сухие природные газы». Определение «сухие» исключено, так как стандарт распространяется на реальные природные газы с содержанием паров воды вплоть до уровня, соответствующего состоянию насыщения.
Примеры вычислений приведены в приложении D в соответствии с рекомендуемыми методами расчетов.
Примечание 1 — Обозначения и единицы измерений физических величин, используемые в настоящем стандарте, приведены в приложении А.
Примечание 2 — Слова «верхний (higher)», «верхний (upper)», «полный (total)» и «валовой (gross)» в настоящем стандарте являются синонимами слова «высший (superior)». Аналогично, слова «нижний (lower)» и «чистый (net)» являются синонимами слова «низший (inferior)». Термин «теплотворная способность (heating value)» является синонимом термина «теплота сгорания (calorific value)»; «специфическая плотность (specific gravity)» является синонимом «относительной плотности (relative density)»; «индекс Воббе (Wobbe index)» — синонимом «числа Воббе (Wobbe number)»; «фактор сжатия (compression factor)» — синонимом «коэффициента сжимаемости (compressibility factor)».
Примечание 3 — Если состав газа известен в единицах объемной доли, их следует пересчитать в единицы молярной доли (приложение С). Однако следует учитывать, что рассчитанные значения молярной доли будут иметь большие значения неопределенности, чем неопределенности исходных значений объемной доли.
Примечание 4 — Сумма значений содержания компонентов в единицах молярной доли не должна отличаться от единицы более чем на 0,0001, и при вычислениях должны учитываться все компоненты, молярная доля которых превышает 0,00005.
Примечание 5 — Для вычисления значения объемной теплоты сгорания существуют ограничения по содержанию компонентов в природном газе, помимо метана, а именно:
молярная доля азота не должна превышать 0,3;
молярная доля СО и СН (каждого) не должна превышать 0,15;
молярная доля ни одного другого компонента не должна превышать 0,05.
При таких ограничениях ожидаемая систематическая погрешность результата вычисления теплоты сгорания не будет превышать 0,1%.
Примечание 6 — Оценка влияния содержания паров воды, непосредственно измеренного или оцененного путем расчета, на значение теплоты сгорания приведена в приложении F.
Примечание 7 — Приведенные методы вычисления действительны для газа, находящегося в принятых стандартных условиях при температуре выше температуры его точки росы.
Примечание 8 — Приведенные в таблицах раздела 10 значения физических свойств компонентов периодически пересматриваются с целью их уточнения.
2 Термины и определения
В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:
2.1 высшая теплота сгорания (superior calorific value): Количество теплоты, которое может выделиться при полном сгорании в воздухе определенного количества газа таким образом, что давление , при котором происходит реакция, остается постоянным, а все продукты сгорания принимают ту же температуру , что и температура реагентов. При этом все продукты находятся в газообразном состоянии, за исключением воды, которая конденсируется в жидкость при .
В тех случаях, когда теплоту сгорания определяют на основе компонентного состава газа, выраженного в единицах молярной доли, ее обозначают, как 
; когда состав выражен в единицах массовой доли, теплоту сгорания обозначают как 
.
В тех случаях, когда теплоту сгорания определяют на основе компонентного состава газа, выраженного в единицах объемной доли, ее обозначают как , где и — (измеренные) стандартные условия для объема газа (см. рисунок 1).
Рисунок 1 — Объемная теплота сгорания. Стандартные условия измерений и сгорания
2.2 низшая теплота сгорания (inferior calorific value): Количество теплоты, которое может выделиться при полном сгорании в воздухе определенного количества газа таким образом, что давление , при котором протекает реакция, остается постоянным, все продукты сгорания принимают ту же температуру , что и температура реагентов. При этом все продукты находятся в газообразном состоянии.
Рассчитанное на основе единиц молярной доли, массовой доли и объемной доли компонентов значение низшей теплоты сгорания обозначают, соответственно, как 
, 
и 
.
2.3 плотность (density): Масса газовой пробы, деленная на ее объем при определенных значениях давления и температуры.
2.4 относительная плотность (relative density): Плотность газа, деленная на плотность сухого воздуха стандартного состава (приложение В) при одинаковых заданных значениях давления и температуры. Термин «идеальная относительная плотность» применяют в тех случаях, когда как газ, так и воздух считаются средами, которые подчиняются закону идеального газа (2.7); термин «реальная относительная плотность» применяют в тех случаях, когда как газ, так и воздух считаются реальными средами.
2.5 число Воббе (Wobbe index)*: Значение высшей объемной теплоты сгорания при определенных стандартных условиях, деленное на квадратный корень относительной плотности при тех же стандартных условиях измерений.
* Число Воббе — характеристика горючего газа, определяющая взаимозаменяемость горючих газов при сжигании в бытовых и промышленных горелочных устройствах, измеряется в мегаджоулях на кубический метр.
2.6 энтальпия перехода (entalphy of transformation): Энтальпия перехода вещества из состояния А в состояние В является термодинамическим обозначением количества выделяемой теплоты, которое сопровождает переход между состояниями. Положительное выделение теплоты условно считается численно равным отрицательному приращению энтальпии. Исходя из этого, величины энтальпии сгорания и энтальпии испарения имеют численно равные значения. Термин «поправка на энтальпию» относится к (молярной) энтальпии перехода между идеальным и реальным состояниями газа.
2.7 идеальный газ и реальный газ (ideal gas and real gas): Идеальный газ — это газ, который подчиняется закону идеального газа
, (1)
— молярная газовая постоянная в когерентных производных единицах;
Реальный газ не подчиняется этому закону. Для реальных газов уравнение (1) следует записать в следующем виде
, (2)
где — переменная, часто близкая к единице и известная как коэффициент сжимаемости (2.8 и Е.2 (приложение Е)).
Источник