ГОСТ 30319.3-2015
Группа Б19
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
Газ природный
МЕТОДЫ РАСЧЕТА ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
Вычисление физических свойств на основе данных о компонентном составе
Natural gas. Methods of calculation of physical properties. Calculation of physical properties on base information on component composition
МКС 75.060
Дата введения 2017-01-01
Предисловие
Цели, основные принципы и порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-92 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2009 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены"
Сведения о стандарте
1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ", Техническим комитетом по стандартизации ТК 52 "Природный и сжиженные газы"
2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт)
3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 27 августа 2015 г. N 79-П)
За принятие проголосовали:
Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97 | Код страны по МК (ИСО 3166) 004-97 | Сокращенное наименование национального органа (по управлению строительством) по стандартизации |
Армения | AM | Минэкономики Республики Армения |
Беларусь | BY | Госстандарт Республики Беларусь |
Казахстан | KZ | Госстандарт Республики Казахстан |
Киргизия | KG | Кыргызстандарт |
Молдова | MD | Молдова-Стандарт |
Россия | RU | Росстандарт |
Украина | UA | Минэкономразвития Украины |
4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 30 ноября 2015 г. N 2075-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 30319.3-2015 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2017 г.
5 ВЗАМЕН 30319.3-96
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет
ВНЕСЕНА поправка, опубликованная в ИУС N 4, 2017 год
Поправка внесена изготовителем базы данных
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 и молярных долей компонентов природного газа.
1.2 Настоящий стандарт применяют для расчета указанных в 1.1 физических свойств природного газа при давлениях до 30 МПа включительно и температурах от 250 до 350 К.
1.3 Методы и алгоритм 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 ссылки на следующие межгосударственные стандарты:
ГОСТ 31371.1-2008 Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 1. Руководство по проведению анализа
ГОСТ 31371.2-2008 Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 2. Характеристики измерительной системы и статистические оценки данных
ГОСТ 31371.3-2008 Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 3. Определение водорода, гелия, кислорода, азота, диоксида углерода и углеводородов до С
ГОСТ 31371.4-2008 Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 4. Определение азота, диоксида углерода и углеводородов С
ГОСТ 31371.5-2008 Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 5. Определение азота, диоксида углерода и углеводородов С
ГОСТ 31371.6-2008 Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 6. Определение водорода, гелия, кислорода, азота, диоксида углерода и углеводородов С
ГОСТ 31371.7-2008 Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 7. Методика выполнения измерений молярной доли компонентов
ГОСТ 30319.1-2015 Газ природный. Методы расчета физических свойств. Общие положения
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт 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 Методы расчета физических свойств природного газа
4.1 Методы расчета плотности и коэффициента сжимаемости
4.1.1 Приведенную плотность природного газа (
где
А
4.1.1.1 Приведенные давление (
где
L
Параметр приведения для давления рассчитывают по формуле
где
R - универсальная газовая постоянная (см. таблицу 2 ГОСТ 30319.1).
Смесевой параметр размера (
где Nc - число компонентов природного газа;
{K
{K
4.1.1.2 Безразмерный комплекс (А
где {а
{D
Функции молярных долей компонентов природного газа {D
Вспомогательные функции (С
где {g
{E
{Е
4.1.2 Решение уравнения (1) осуществляют в итерационном процессе методом Ньютона; значение начального приближения (
где М
Молярную массу смеси рассчитывают по формуле
где М
Nc - число компонентов природного газа.
4.1.3 Коэффициент сжимаемости природного газа рассчитывают по формуле
z=1+A
где А
Примечание - Безразмерный комплекс А
4.2 Методы расчета показателя адиабаты и скорости звука
4.2.1 Показатель адиабаты и скорость звука рассчитывают по следующим формулам:
k=[1+А
u={10
где А
c
4.2.2 Безразмерные комплексы А
Коэффициенты, показатели степеней, параметры, функции, входящие в формулы расчета (23)-(25), те же самые, которые входят в формулы расчета безразмерного комплекса А
4.2.3 Безразмерную изобарную теплоемкость природного газа в идеально-газовом состоянии (c
где {c
Nc - число компонентов природного газа.
Значения величин {c
где
Коэффициенты {B
4.3 Метод расчета коэффициента динамической вязкости
4.3.1 Вязкость природного газа рассчитывают по формуле
где
М
p
Т
Псевдокритическое давление природного газа рассчитывают по формуле
где R - универсальная газовая постоянная (см. таблицу 2 ГОСТ 30319.1);
Nc - число компонентов природного газа.
4.3.2 Вязкость природного газа в разреженном состоянии вычисляют по формуле
(Поправка. ИУС N 4-2017).
где
М
Вязкость компонентов природного газа в разреженном состоянии (
где {a
Nc - число компонентов природного газа.
4.3.3 Избыточную составляющую вязкости рассчитывают по формуле
где {c
Параметры преобразований для приведенных значений плотности и температуры природного газа рассчитывают по формуле
где {
Nc - число компонентов природного газа.
Приведенные плотность (
где
Псевдокритическую молярную плотность (
________________
* Формула соответствует оригиналу. Вероятно, должно быть
где {
Nc - число компонентов природного газа.
Значения критических параметров {T
5 Алгоритм расчета физических свойств природного газа
5.1 Исходные данные
5.1.1 Исходными данными для расчета физических свойств природного газа являются:
- молярные доли компонентов природного газа {x
- абсолютное давление природного газа;
- температура природного газа.
5.1.2 Молярные доли компонентов природного газа определяют хроматографическим анализом по ГОСТ 31371.1-ГОСТ 31371.7. Измерения молярных долей компонентов могут выполняться как потоковыми, так и лабораторными хроматографами. Если измерены объемные доли компонентов природного газа, то для перевода их в молярные доли используют следующую формулу
где r
z
Nc - число компонентов природного газа.
5.1.3 Избыточное давление природного газа измеряют с применением соответствующих средств измерений. Для расчета абсолютного давления и перевода его в МПа применяют следующую формулу
p=К
где K
р
р
Таблица 1 - Переводные коэффициенты K
Единица измерения | Коэффициенты K |
1 кгс/см | 9,80665х10 |
1 кгс/м | 9,80665x10 |
1 МПа | 1 |
1 бар | 10 |
1 мм рт. ст. | 1,33322x10 |
Пример - Перевод давления Р, МПа, при заданных
(Поправка. ИУС N 4-2017).
5.1.4 Температуру природного газа измеряют с применением соответствующих средств измерений, как правило, в градусах Цельсия. Для перевода измеренной температуры t, °С в температуру Т, К применяют следующую формулу
Т=t+273,15. (40)
5.2 Алгоритм расчета
5.2.1 Рассчитывают характерные параметры природного газа и функции молярных долей компонентов природного газа:
- смесевой параметр размера (K
- давление нормировки (р
- молярную массу (М
- функции молярных долей компонентов D
5.2.2 Расчет приведенной плотности (
Значение начального приближения приведенной плотности (
где R - универсальная газовая постоянная (см.таблицу 1 ГОСТ 30319.1).
Окончательное значение приведенной плотности (
а) приведенную плотность (
где безразмерные комплексы
б) условие завершения итерационного процесса
где приведенное давление
где безразмерный комплекс
Если условие (43) не выполняется, то продолжают итерационный процесс, возвращаясь к пункту а) итерационного процесса. Если условие (43) выполняется, то уравнение (1) считается решенным. После этого рассчитывают плотность по формуле (18) и коэффициент сжимаемости (z) по формуле (20) при
5.2.3 Расчет показателя адиабаты и скорости звука выполняют по формулам (21) и (22) при заданных (
5.2.4 Расчет вязкости осуществляется по формулам (28)-(37) при заданных значениях (Т) и (x
где
Блок-схема и примеры расчета физических свойств природного газа по представленным в стандарте методам приведены, соответственно, на рисунке 1 и в приложении Б.
6 Диапазон применения и погрешности расчета физических свойств природного газа
6.1 Диапазон применения и погрешности методов расчета физических свойств
6.1.1 Методы расчета, приведенные в настоящем стандарте, предназначены для расчета физических свойств природного газа в следующих диапазонах параметров:
- по температуре - от 250 до 350 К включительно;
- по давлению - от 0,1 до 30,0 МПа включительно.
При этом молярные доли компонентов природного газа не должны выходить за диапазоны, которые приведены в таблице 2.
6.1.2 Погрешности методов расчета физических свойств природного газа с диапазонами молярных долей компонентов, которые представлены в таблице 2, и во всем диапазоне температур и давлений, приведенном в 6.1.1, находятся в следующих пределах:
0,1%
0,2%
0,5%
0,6%
Рисунок 1 - Блок-схема расчета физических свойств природного газа
Таблица 2 - Компоненты природного газа и диапазоны молярных долей компонентов
Компонент | Диапазоны молярных долей |
Метан | 0,7 |
Этан | |
Пропан | |
Бутаны в сумме | |
Пентаны в сумме | |
Гексан | |
Азот | |
Диоксид углерода | |
Гелий | |
Водород | |
Примечания |
Погрешности методов расчета физических свойств природного газа, соответствующие конкретным диапазонам температуры и давления, приведены в таблицах 3-5.
Таблица 3 - Погрешности методов расчета плотности и коэффициента сжимаемости (с доверительной вероятностью 95%)
Т, К | р, МПа | |
От 250,0 до 267,0 вкпюч. | От 0,1 до Р | 0,1 |
Св. Р | 0,2 | |
Св. Р | 0,4 | |
Св. 267,0 до 280,0 вкпюч. | От 0,1 до Р | 0,1 |
Св. Р | 0,2 | |
Св. 280,0 до 295,0 вкпюч. | От 0,1 до 30,0 включ. | 0,1 |
Св. 295,0 до 310,0 вкпюч. | От 0,1 до Р | 0,1 |
Св. Р | 0,2 | |
Св. 310,0 до 350,0 вкпюч. | От 0,1 до Р | 0,1 |
Св. Р | 0,2 | |
Примечания |
Таблица 4 - Погрешности методов расчета скорости звука и показателя адиабаты (с доверительной вероятностью 95%)
Т, К | р, МПа | ||
От 250,0 до 350,0 вкпюч. | От 0,1 до P | 0,2 | 0,5 |
Св. P | 0,8 | 1,8 | |
Св P | 2,0 | 4,4 | |
Примечания |
Таблица 5 - Погрешности методов расчета коэффициента динамической вязкости (с доверительной вероятностью 95%)
Т, К | р, МПа | |
От 250 до 350 включ. | От 0,1 до 1,0 включ. | 0,6 |
Св. 1,0 до 10,0 включ. | 1,9 | |
Св. 10,0 до 20,0 включ. | 2,6 | |
Св. 20,0 до 30,0 включ. | 4,0 |
6.2 Учет погрешности измерения давления, температуры и молярных долей компонентов природного газа
6.2.1 Погрешность расчета коэффициента сжимаемости (
где
6.2.2 Погрешности
где Nc - число компонентов природного газа;
q
z,
6.2.3 Для упрощения алгоритм расчета значений коэффициента сжимаемости (
В случае бинарной смеси формула (51) приобретает следующий вид:
где z - коэффициент сжимаемости, значение которого рассчитано при измеренных значениях р
- для k=1 при p
- для k=2 при p
- для k=3 при p
- для k=4 при p
- для k=1 при p
- для k=2 при p
- для k=3 при p
- для k=4 при p
При этом значения давления, температуры и молярных долей компонентов с нижними индексами, включающими плюс и минус, рассчитывают по формулам:
где
Приложение А
(обязательное)
Характеристические параметры компонентов природного газа, коэффициенты и параметры методов расчета свойств природного газа
А.1 Методы расчета плотности, коэффициента сжимаемости, показателя адиабаты и скорости звука основаны на использовании уравнения состояния AGA8, приведенного в международном стандарте [1]. В этом же нормативном документе приведены используемые в настоящем стандарте функции, выражающие зависимость изобарной теплоемкости компонентов в идеально-газовом состоянии от температуры.
А.2 В таблицах, приведенных в настоящем приложении, представлены характеристические параметры компонентов природного газа, коэффициенты и параметры методов расчета свойств природного газа (исключая вязкость), взятые непосредственно из стандарта [1].
А.3 Метод расчета вязкости природного газа, используемый в настоящем стандарте, приведен в стандарте [2].
Таблица А.1 - Характеристические параметры чистых компонентов
Компо- | Моляр- | Коэффициент сжимаемости при стандартных условиях z | Энерге- | Параметр размера K | Ориента- | Квадру- | Высоко- | Диполь- | Пара- |
Метан | 16,043 | 0,9981 | 151,318300 | 0,4619255 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 |
Этан | 30,070 | 0,992 | 244,166700 | 0,5279209 | 0,079300 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 |
Пропан | 44,097 | 0,9834 | 298,118300 | 0,5837490 | 0,141239 | 0,0 | 0,0 | 0.0 | 0,0 |
и-Бутан | 58,123 | 0,971 | 324,068900 | 0,6406937 | 0,256692 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 |
н-Бутан | 58,123 | 0,9682 | 337,638900 | 0,6341423 | 0,281835 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 |
и-Пентан | 72,150 | 0,953 | 365,599900 | 0,6738577 | 0,332267 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 |
н-Пентан | 72,150 | 0,945 | 370,682300 | 0,6798307 | 0,366911 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 |
н-Гексан | 86,177 | 0,919 | 402,636293 | 0,7175118 | 0,289731 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 |
Азот | 28,0135 | 0,9997 | 99,737780 | 0,4479153 | 0,027815 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 |
Диоксид | 44,010 | 0,9947 | 241,960600 | 0,4557489 | 0,189065 | 0,690000 | 0,0 | 0,0 | 0,0 |
Гелий | 4,0026 | 1,0005 | 2,610111 | 0,3589888 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 |
Водород | 2,0159 | 1,0006 | 26,957940 | 0,3514916 | 0,034369 | 0,0 | 1,0 | 0,0 | 0,0 |
Таблица А.2 - Параметры бинарного взаимодействия компонентов
Пара компонентов (i, j) | Е | V | K | G | |
Метан | Пропан | 0,994635 | 0,990877 | 1,007619 | 1,0 |
и-Бутан | 1,019530 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | |
н-Бутан | 0,989844 | 0,992291 | 0,997596 | 1,0 | |
и-Пентан | 1,002350 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | |
н-Пентан | 0,999268 | 1,003670 | 1,002529 | 1,0 | |
н-Гексан | 1,107274 | 1,302576 | 0,982962 | 1,0 | |
Азот | 0,971640 | 0,886106 | 1,003630 | 1,0 | |
Диоксид углерода | 0,960644 | 0,963827 | 0,995933 | 0,807653 | |
Водород | 1,170520 | 1,156390 | 1,023260 | 1,957310 | |
Этан | Пропан | 1,022560 | 1,065173 | 0,986893 | 1,0 |
и-Бутан | 1,0 | 1,250000 | 1,0 | 1,0 | |
н-Бутан | 1,013060 | 1,250000 | 1,0 | 1,0 | |
и-Пентан | 1,0 | 1,250000 | 1,0 | 1,0 | |
н-Пентан | 1,005320 | 1,250000 | 1,0 | 1,0 | |
Азот | 0,970120 | 0,816431 | 1,007960 | 1,0 | |
Диоксид углерода | 0,925053 | 0,969870 | 1,008510 | 0,370296 | |
Водород | 1,164460 | 1,616660 | 1,020340 | 1,0 | |
Пропан | н-Бутан | 1,004900 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
Азот | 0,945939 | 0,915502 | 1,0 | 1,0 | |
Диоксид углерода | 0,960237 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | |
Водород | 1,034787 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | |
и-Бутан | Азот | 0,946914 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
Диоксид углерода | 0,906849 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | |
Водород | 1,300000 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | |
н-Бутан | Азот | 0,973384 | 0,993556 | 1,0 | 1,0 |
Диоксид углерода | 0,897362 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | |
Водород | 1,300000 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | |
и-Пентан | Азот | 0,959340 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
Диоксид углерода | 0,726255 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | |
н-Пентан | Азот | 0,945520 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
Диоксид углерода | 0,859764 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | |
н-Гексан | Диоксид углерода | 0,855134 | 1,066638 | 0,910183 | 1,0 |
Азот | Диоксид углерода | 1,022740 | 0,835058 | 0,982361 | 0,982746 |
Водород | 1,086320 | 0,408838 | 1,032270 | 1,0 | |
Диоксид углерода | Водород | 1,281790 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
Примечания |
Таблица А.3 - Коэффициенты и показатели степеней безразмерных комплексов А
n | а | b | с | k | u | g | q | f | s | w |
1 | 0,153832600 | 1 | 0 | 0 | 0,0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
2 | 1,341953000 | 1 | 0 | 0 | 0,5 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
3 | -2,998583000 | 1 | 0 | 0 | 1,0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
4 | -0,048312280 | 1 | 0 | 0 | 3,5 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
5 | 0,375796500 | 1 | 0 | 0 | -0,5 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
6 | -1,589575000 | 1 | 0 | 0 | 4,5 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
7 | -0,053588470 | 1 | 0 | 0 | 0,5 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
8 | 0,886594630 | 1 | 0 | 0 | 7,5 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
9 | -0,710237040 | 1 | 0 | 0 | 9,5 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
10 | -1,471722000 | 1 | 0 | 0 | 6,0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
11 | 1,321850350 | 1 | 0 | 0 | 12,0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
12 | -0,786659250 | 1 | 0 | 0 | 12,5 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
13 | 2,291290 | 1 | 1 | 3 | -6,0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
14 | 0,157672400 | 1 | 1 | 2 | 2,0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
15 | -0,436386400 | 1 | 1 | 2 | 3,0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
16 | -0,044081590 | 1 | 1 | 2 | 2,0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
17 | -0,003433888 | 1 | 1 | 4 | 2,0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
18 | 0,032059050 | 1 | 1 | 4 | 11,0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
19 | 0,024873550 | 2 | 0 | 0 | -0,5 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
20 | 0,073322790 | 2 | 0 | 0 | 0,5 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
21 | -0,001600573 | 2 | 1 | 2 | 0,0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
22 | 0,642470600 | 2 | 1 | 2 | 4,0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
23 | -0,416260100 | 2 | 1 | 2 | 6,0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
24 | -0,066899570 | 2 | 1 | 4 | 21,0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
25 | 0,279179500 | 2 | 1 | 4 | 23,0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
26 | -0,696605100 | 2 | 1 | 4 | 22,0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
27 | -0,002860589 | 2 | 1 | 4 | -1,0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
28 | -0,008098836 | 3 | 0 | 0 | -0,5 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
29 | 3,150547000 | 3 | 1 | 1 | 7,0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
30 | 0,007224479 | 3 | 1 | 1 | -1,0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
31 | -0,705752900 | 3 | 1 | 2 | 6,0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
32 | 0,534979200 | 3 | 1 | 2 | 4,0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
33 | -0,079314910 | 3 | 1 | 3 | 1,0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
34 | -1,418465000 | 3 | 1 | 3 | 9,0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
35 | -5,99905 | 3 | 1 | 4 | -13,0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
36 | 0,105840200 | 3 | 1 | 4 | 21,0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
37 | 0,034317290 | 3 | 1 | 4 | 8,0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
38 | -0,007022847 | 4 | 0 | 0 | -0,5 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
39 | 0,024955870 | 4 | 0 | 0 | 0,0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
40 | 0,042968180 | 4 | 1 | 2 | 2,0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
41 | 0,746545300 | 4 | 1 | 2 | 7,0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
42 | -0,291961300 | 4 | 1 | 2 | 9,0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
43 | 7,294616000 | 4 | 1 | 4 | 22,0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
44 | -9,936757000 | 4 | 1 | 4 | 23,0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
45 | -0,005399808 | 5 | 0 | 0 | 1,0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
46 | -0,243256700 | 5 | 1 | 2 | 9,0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
47 | 0,049870160 | 5 | 1 | 2 | 3,0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
48 | 0,003733797 | 5 | 1 | 4 | 8,0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
49 | 1,874951000 | 5 | 1 | 4 | 23,0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
50 | 0,002168144 | 6 | 0 | 0 | 1,5 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
51 | -0,658716400 | 6 | 1 | 2 | 5,0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
52 | 0,000205518 | 7 | 0 | 0 | -0,5 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
53 | 0,009776195 | 7 | 1 | 2 | 4,0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
54 | -0,020487080 | 8 | 1 | 1 | 7,0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
55 | 0,015573220 | 8 | 1 | 2 | 3,0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
56 | 0,006862415 | 8 | 1 | 2 | 0,0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
57 | -0,001226752 | 9 | 1 | 2 | 1,0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
58 | 0,002850908 | 9 | 1 | 2 | 0,0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
Таблица А.4 - Коэффициенты для расчета безразмерных изобарных теплоемкостей компонентов природного газа в идеально-газовом состоянии по формуле (27)
Компонент | B | C | D | E | F | G | H | J | |
Метан | 4,00088 | 0,76315 | 820,659 | 0,00460 | 178,410 | 8,74432 | 1062,82 | -4,46921 | 1090,53 |
Этан | 4,00263 | 4,33939 | 559,314 | 1,23722 | 223,284 | 13,1974 | 1031,38 | -6,01989 | 1071,29 |
Пропан | 4,02939 | 6,60569 | 479,856 | 3,19700 | 200,893 | 19,1921 | 955,312 | -8,37267 | 1027,29 |
и-Бутан | 4,06714 | 8,97575 | 438,270 | 5,25156 | 198,018 | 25,1423 | 1905,02 | 16,1388 | 893,765 |
н-Бутан | 4,33944 | 9,44893 | 468,270 | 6,89406 | 183,636 | 24,4618 | 1914,10 | 14,7824 | 903,185 |
и-Пентан | 4 | 11,7618 | 292,503 | 20,1101 | 910,237 | 33,1688 | 1919,37 | 0 | 0 |
н-Пентан | 4 | 8,95043 | 178,670 | 21,8360 | 840,538 | 33,4032 | 1774,25 | 0 | 0 |
н-Гексан | 4 | 11,6977 | 182,326 | 26,8142 | 859,207 | 38,6164 | 1826,59 | 0 | 0 |
Кислород | 3,50146 | 1,07558 | 2 235,71 | 1,01334 | 1116,69 | 0 | 0 | 0 | 0 |
Азот | 3,50031 | 0,13732 | 662,738 | -0,14660 | 680,562 | 0,90066 | 1740,06 | 0 | 0 |
Диоксид углерода | 3,50002 | 2,04452 | 919,306 | -1,06044 | 865,070 | 2,03366 | 483,553 | 0,01393 | 341,109 |
Гелий | 2,5 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
Водород | 2,47906 | 0,95806 | 228,734 | 0,45444 | 326,843 | 1,56039 | 1651,71 | -1,3756 | 1671,69 |
Примечание - При расчете безразмерных изобарных теплоемкостей компонентов природного газа в идеально-газовом состоянии по формуле (27) следует иметь в виду, что, если H |
Таблица А.5 - Критические параметры и факторы Питцера компонентов природного газа
Компонент | T | ||
Метан | 190,564 | 162,66 | 0,064294 |
Этан | 305,32 | 206,58 | 0,10958 |
Пропан | 369,825 | 220,49 | 0,18426 |
и-Бутан | 407,85 | 224,36 | 0,16157 |
н-Бутан | 425,16 | 227,85 | 0,21340 |
и-Пентан | 460,39 | 236,0 | 0,26196 |
н-Пентан | 469,65 | 232,0 | 0,29556 |
н-Гексан | 507,85 | 233,6 | 0,29965 |
Азот | 126,2 | 313,1 | 0,013592 |
Диоксид углерода | 304,2 | 468,0 | 0,20625 |
Гелий | 5,19 | 69,64 | -0,14949 |
Водород | 32,938 | 31,36 | -0,12916 |
Таблица А.6 - Коэффициенты {a
k | a | |||||
Азот | Диоксид | Метан | Этан | Пропан | н-Бутан | |
0 | -0,279070091 | -0,468233636 | -0,838029104 | -1,21924490 | 0,254518256 | -0,524058048 |
1 | 7,81221301 | 5,37907799 | 4,88406903 | 4,05145591 | 2,54779249 | 2,81260308 |
2 | -0,699863421 | -0,0349633355 | -0,344504244 | -0,200150993 | 0,0683095277 | -0,0496574363 |
3 | 0,0378831186 | -0,0126198032 | 0,0151593109 | 0,00662746099 | -0,0114348793 | 0 |
Окончание таблицы А.6
k | a | |||||
и-Бутан | н-Пентан | и-Пентан | Гексан | Гелий | Водород | |
0 | 1,04273843 | 0,452603096 | 0,550744125 | 0,658064311 | 2,95929817 | 1,42410895 |
1 | 1,69220741 | 1,79775689 | 1,75702204 | 1,50818329 | 7,1775132 | 3,03739469 |
2 | 0,194077419 | 0,157002776 | 0,173363456 | 0,178280027 | -0,641191946 | -0,203048737 |
3 | -0,0159867334 | -0,0158057627 | -0,0167839786 | -0,0161050134 | 0,0451852767 | 0,0106137856 |
Таблица А.7 - Коэффициенты {с
j | с | r | t |
1 | 3,06331302 | 1 | 1 |
2 | -8,64573627 | 1 | 2 |
3 | 8,96123185 | 1 | 3 |
4 | -3,00860053 | 1 | 4 |
5 | 1,27196662 | 2 | 1 |
6 | -0,875183697 | 2 | 2 |
7 | -0,0577055575 | 3 | 1 |
8 | 0,0352272638 | 5 | 1 |
Таблица А.8 - Коэффициенты {
i | d | ||||||
Азот | Диоксид углерода | Метан | Этан | Пропан | н-Бутан | ||
1 | 1 | -0,005352690 | -0,03468202 | 0 | 0,04156931 | 0,03976538 | -0,06667775 |
2 | 1 | 0,09101896 | 0,1130498 | 0 | 0 | 0,08375624 | 0,2100174 |
3 | 0 | 0,01501200 | 0,05811886 | 0 | 0,06408111 | 0,1747180 | 0,06330205 |
4 | 1 | 0,2640642 | 0,05767935 | 0 | 0,04763455 | 1,250272 | 0,3182660 |
5 | 0 | -0,1032012 | -0,1814105 | 0 | -0,1889656 | -0,5283498 | 0,1474434 |
6 | 1 | -0,1078872 | -0,5971794 | 0 | 0,1533738 | 0,2458511 | -1,113935 |
Окончание таблицы А.8
i | d | ||||||
и-Бутан | н-Пентан | и-Пентан | Гексан | Гелий | Водород | ||
1 | 1 | 0,07234927 | 0 | 0,02229787 | 0,1753529 | 0,299249 | -0,03937273 |
2 | 1 | 0,009435210 | 0,1651156 | 0,08380246 | -0,08018375 | -0,1490941 | 0,01532106 |
3 | 0 | -0,03673568 | -0,07126922 | 0,04639638 | -0,03543316 | -0,1577329 | -0,03423876 |
4 | 1 | 0,4516722 | 0,06698673 | -0,1450583 | -0,09677546 | -0,225324 | -0,1399209 |
5 | 0 | -0,3272680 | -0,5283166 | 0,03725585 | -0,2015218 | -0,2731058 | -0,06955475 |
6 | 1 | -0,6135352 | -0,7803174 | -0,4106772 | -1,206562 | -0,8827831 | -1,049055 |
Таблица А.9 - Молярные массы кислорода, аргона, н-гептана и н-октана
Компонент | Молярная масса М |
Кислород | 31,9988 |
Аргон | 39,948 |
н-Гептан | 100,204 |
н-Октан | 114,231 |
Приложение Б
(справочное)
Примеры расчета физических свойств природного газа
Б.1 Примеры расчета, приведенные в настоящем приложении, рекомендуется использовать в качестве тестовых данных при программной реализации методов расчета физических свойств природного газа, которые даны в настоящем стандарте.
Б.2 Примеры расчета приведены в форме таблиц. При этом в таблице Б.1 даны молярные доли компонентов смесей, имитирующих природный газ, а в таблицах Б.2, Б.3 и Б.4 приведены расчетные значения физических свойств для этих смесей при соответствующих температурах и давлениях.
Таблица Б.1 - Молярные доли компонентов смесей, имитирующих природный газ
Компоненты | Молярная доля для смесей | ||
N 1 | N 2 | N 3 | |
Метан | 0,965 | 0,812 | 0,8641 |
Этан | 0,018 | 0,043 | 0,018 |
Пропан | 0,0045 | 0,009 | 0,0045 |
и-Бутан | 0,001 | 0,0015 | 0,001 |
н-Бутан | 0,001 | 0,0015 | 0,001 |
и-Пентан | 0,0005 | - | 0,0003 |
н-Пентан | 0,0003 | - | 0,0005 |
н-Гексан | 0,0007 | - | 0,0012 |
Азот | 0,003 | 0,057 | 0,0034 |
Диоксид углерода | 0,006 | 0,076 | 0,006 |
Гелий | - | - | 0,005 |
Водород | - | - | 0,095 |
Таблица Б.2 - Расчетные значения физических свойств для смеси N 1
Т, K | р, МПа | z | u, м/с | k | ||
250,00 | 0,1 | 0,8112 | 0,9966 | 402,4 | 1,313 | 9,44 |
300,00 | 0,1 | 0,6749 | 0,9982 | 438,1 | 1,295 | 11,11 |
350,00 | 0,1 | 0,5780 | 0,9990 | 469,3 | 1,273 | 12,68 |
250,00 | 5,0 | 49,295 | 0,8200 | 372,3 | 1,366 | 10,88 |
300,00 | 5,0 | 36,949 | 0,9116 | 425,6 | 1,338 | 12,09 |
350,00 | 5,0 | 30,253 | 0,9543 | 465,5 | 1,311 | 13,48 |
250,00 | 15,0 | 196,15 | 0,6182 | 471,9 | 2,912 | 21,05 |
300,00 | 15,0 | 125,53 | 0,8050 | 460,3 | 1,773 | 16,61 |
350,00 | 15,0 | 95,519 | 0,9068 | 492,0 | 1,541 | 16,39 |
250,00 | 30,0 | 285,18 | 0,8504 | 767,6 | 5,601 | 33,91 |
300,00 | 30,0 | 223,21 | 0,9054 | 646,7 | 3,111 | 25,68 |
350,00 | 30,0 | 178,53 | 0,9703 | 612,6 | 2,233 | 22,47 |
Таблица Б.3 - Расчетные значения физических свойств для смеси N 2
T, K | р, МПа | z | u, м/с | k | ||
250,00 | 0,1 | 0,9577 | 0,9963 | 370,1 | 1,312 | 10,08 |
300,00 | 0,1 | 0,7967 | 0,9980 | 402,8 | 1,293 | 11,88 |
350,00 | 0,1 | 0,6823 | 0,9989 | 431,5 | 1,270 | 13,58 |
250,00 | 5,0 | 59,396 | 0,8032 | 339,1 | 1,366 | 11,68 |
300,00 | 5,0 | 43,980 | 0,9039 | 389,6 | 1,335 | 12,95 |
350,00 | 5,0 | 35,869 | 0,9500 | 427,1 | 1,309 | 14,45 |
250,00 | 15,0 | 241,91 | 0,5916 | 444,0 | 3,179 | 24,13 |
300,00 | 15,0 | 151,67 | 0,7864 | 422,4 | 1,804 | 18,18 |
350,00 | 15,0 | 114,10 | 0,8960 | 451,3 | 1,549 | 17,72 |
250,00 | 30,0 | 342,04 | 0,8369 | 728,2 | 6,046 | 38,94 |
300,00 | 30,0 | 267,56 | 0,8915 | 603,4 | 3,247 | 28,75 |
350,00 | 30,0 | 213,16 | 0,9592 | 567,0 | 2,284 | 24,72 |
Таблица Б.4 - Расчетные значения физических свойств для смеси N 3
T, K | р, МПа | z | u, м/с | k | ||
250,00 | 0,1 | 0,7454 | 0,9972 | 420,9 | 1,321 | 9,51 |
300,00 | 0,1 | 0,6203 | 0,9986 | 458,3 | 1,303 | 11,18 |
350,00 | 0,1 | 0,5313 | 0,9993 | 491,0 | 1,281 | 12,75 |
250,00 | 5,0 | 43,206 | 0,8602 | 399,4 | 1,379 | 10,69 |
300,00 | 5,0 | 33,217 | 0,9324 | 450,8 | 1,350 | 12,04 |
350,00 | 5,0 | 27,454 | 0,9670 | 490,8 | 1,323 | 13,47 |
250,00 | 15,0 | 158,30 | 0,7044 | 463,0 | 2,263 | 17,60 |
300,00 | 15,0 | 108,18 | 0,8589 | 483,3 | 1,688 | 15,58 |
350,00 | 15,0 | 84,803 | 0,9391 | 519,1 | 1,524 | 15,88 |
250,00 | 30,0 | 253,14 | 0,8809 | 724,47 | 4,428 | 28,92 |
300,00 | 30,0 | 196,78 | 0,9443 | 640,7 | 2,693 | 22,93 |
350,00 | 30,0 | 158,80 | 1,0030 | 626,8 | 2,080 | 20,89 |
Библиография
Международный стандарт ISO 20765-1:2005(Е)* | Natural gas - Calculation of thermodynamic properties - Part 1: Gas phase properties for transmission and distribution applications |
________________ * С указанным стандартом можно ознакомиться в ФГУП "". | |
ГОСТ Р 8.770-2011 | Государственная система обеспечения единства измерений. Газ природный. Коэффициент динамической вязкости сжатого газа с известным компонентным составом. Метод расчетного определения |
УДК 662.76.001.4:006.354 | МКС 75.060 | Б19 | |
Ключевые слова: газ природный, методы расчета, физические свойства, компонентный состав, плотность, коэффициент сжимаемости, показатель адиабаты, скорость звука, коэффициент динамической вязкости, алгоритм расчета, диапазон применения, погрешности расчета |
Электронный текст документа
и сверен по:
, 2016
Редакция документа с учетом
изменений и дополнений подготовлена