allgosts.ru75. ДОБЫЧА И ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ, ГАЗА И СМЕЖНЫЕ ПРОИЗВОДСТВА75.060. Природный газ

ГОСТ Р 56851-2016 Газ природный сжиженный. Метод расчета термодинамических свойств

Обозначение:
ГОСТ Р 56851-2016
Наименование:
Газ природный сжиженный. Метод расчета термодинамических свойств
Статус:
Действует
Дата введения:
01/01/2017
Дата отмены:
-
Заменен на:
-
Код ОКС:
75.060

Текст ГОСТ Р 56851-2016 Газ природный сжиженный. Метод расчета термодинамических свойств



ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

ГОСТР 56851 — 2016



НАЦИОНАЛЬНЫЙ

СТАНДАРТ

РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

ГАЗ ПРИРОДНЫЙ СЖИЖЕННЫЙ

Метод расчета термодинамических свойств

Издание официальное

Москва

Стандартинформ

2016


Предисловие

1    РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий — Газпром ВНИИГАЗ»

2    ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 52 «Природный и сжиженные газы»

3    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 18 января 2016 г. № 7-ст

4    ВВЕДЕН 8ПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0—2012 {'раздел 8). Информация об изменениях к наслюящвму стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты». а официальный текст изменений и поправок — е ежемесячном информационном указателе «Национальные стан-дарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «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 ()

© Стамдартинформ. 2016

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

II

Содержание

6    Диапазоны применимости метода расчета термодинамических свойств сжиженного

Приложение А (обязательное) Характеристические параметры компонентов

сжиженного природного гаэа. коэффициенты и параметры метода расчета

Приложение Б (справочное) Примеры расчета термодинамических свойств

Приложение В (справочное) Соотношения между приведенными, абсолютными

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГАЗ ПРИРОДНЫЙ СЖИЖЕННЫЙ Метод расчета термодинамических свойств Liquefied natural gas. Method for calculation of thermodynamic properties

Дата введения — 2017—01—01

1    Область применения

1.1    Настоящий стандарт устанавливает метод расчета термодинамических свойств (плотность, коэффициент сжимаемости, показатель адиабаты, скорость распространения звука) сжиженного природного газа по измеренным значениям давления, температуры и молярных долей компонентов.

1.2    Настоящий стандарт применяют для расчета термодинамических свойств сжиженного природного газа при давлениях до 5 МПа включительно и температурах от 100 до 140 К.

1.3    Метод и алгоритм расчета термодинамических свойств, приведенные в настоящем стандарте, могут быть использованы при разработке программного обеспечения вычислителей расхода сжиженного природного газа.

2    Нормативные ссылки

8 настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 8.417 Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин ГОСТ 31371.1 Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 1. Руководство по проведению анализа

ГОСТ 31371.2 Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 2. Характеристики измерительной системы и статистические оценки данных ГОСТ 31371.3 Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 3. Определение водорода, гелия, кислорода, азота, диоксида углерода и углеводородов до С8 с использованием двух насадочных колонок

ГОСТ 31371.4 Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 4. Определение азота, диоксида углерода и углеводородов С,—С5 и C8t в лаборатории и с помощью встроенной измерительной системы с использованием двух колонок

ГОСТ 31371.5 Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 5. Определение азота, диоксида углерода и углеводородов С,—Cs и C8t в лаборатории и при непрерывном контроле с использованием трех колонок

ГОСТ 31371.6 Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 6. Определение водорода, гелия, кислорода, азота, диоксида углерода и углеводородов С,—С8 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 ГОСТ Р 53521—2009 Переработка природного газа. Термины и определения ГОСТ Р 55892—2013 Объекты малотоннажного производства и потребления сжиженного природного газа. Общие технические требования

Издание официальное

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерагъного 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 заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана осыпка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины, определения и обозначения

3.1    Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 53521 и ГОСТ Р 55892. а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1.1    идеально-газовое состояние: Условное состояние газа или смеси газов, которое характеризуется отсутствием взаимодействия молекул газа, а сами молекулы не имеют собственного объема.

3.1.2 _

сжиженный природный газ; СПГ: Природный газ. сжиженный после переработки с целью хранения или транспортирования.

[ГОСТ Р 53521—2009. статья 5]_

3.1.3 _

регаэификация (сжиженного природного газа): Перевод сжиженного природною газа в газообразное состояние путем ею нагревания и испарения.

[ГОСТ Р 55892—2013. пункт 3.26)_

3.1.4    показатель адиабаты: Термодинамическое свойство СПГ. характеризующее процесс, происходящий без теплообмена с окружающей средой.

3.1.5    скорость распространения звука (скорость звука): Термодинамическое свойство СПГ. характеризующее скорость распространения упругих волн в СПГ.

3.2 Обозначения

Основные условные обозначения физических величин, принятые в стандарте, приведены в таблице 1. Обозначения единиц величин приведены в соответствии с требованиями ГОСТ 8.417.

Таблица 1 — Обозначения физических вели'*ш

Условные обозначения

Наименование величины

Обозначение единицы величины

R

Универсальная газовая постоянная. R = 8.314472 [1]

кДж/(кмоль-К)

7

Термодинамическая температура

К

Р

Абсолютное давление

МПа

и

Скорость звука

м/с

X

Молярная доля компонента СПГ

1

Z

Коэффициент сжимаемости, z = 103р/|Яр7(

1

к

Показатель адиабаты

1

Р

Плотность

кг/м3

Р

Молярная плотность

кмоль/м3

&

Относительная погрешность (далее - погрешность)

%

В стандарте также используются следующие символы и нижние индексы для обозначения:

{} — множества, например молярных долей компонентов СПГ (хД. молярные массы компонентов СПГ {М,} и т.п.;

i, j — физических величин для г, ;-го компонента СПГ; кр — физической величины в критической точке.

4 Метод расчета термодинамических свойств сжиженного природного газа

Метод расчета термодинамических свойств СПГ основан на применении расширенного принципа соответственных состояний к уравнению состояния метана [2] как основного компонента СПГ. Методология применения этого принципа кратко приведена в А.1— А.4 (приложение А).

Примечание —Для расчета плотности СПГ при температуре не более 115 К и абсолютном давлении до 0.15 МПа вкгвочительно. кроме приведенного в настоящем разделе метода расчета термодинамических свойств, допускается применять модифицированный метод Клозека-Маккинли (3].

4.1 Метод расчета плотности и коэффициента сжимаемости

4.1.1 Плотность СПГ рассчитывают по формуле

р = Мрш».    (1)

где М — молярная масса СПГ кг/кмоль:

Рок — псевдокригическая молярная плотность СПГ (см. формулу (9)}: ш — приведенная плотность.

Молярную массу СПГ рассчитывают ло формуле

N

Мш^х.М,,    (2)

■-I

где Mi — молярная масса ьго компонента СПГ. значения которой для каждого компонента приведены в таблицах А.1 и А.6 (приложение А);

N —число компонентов СПГ.

4.1.2 Приведенную плотность ш при измеренных (заданных) значениях давления, температуры и молярных долей компонентов СПГ определяют из решения следующего уравнения

я = ют(1 ♦ A0)lznil,    (3)

где л — приведенное давление: т — приведенная температура:

А0 — безразмерный комплекс (см. 4.1.2.2);

2пк — псевдокритический коэффициент сжимаемости.

4.1.2.1 Приведенные значения давления л. плотности ши температуры т. а также псевдокритический коэффициент сжимаемости znK рассчитывают по формулам:

Я-РФп,.

(4)

Ш=Р'РП«*

(5)

<=TtTn

(6)

znx = 0.291-0.08а

(7)

где рПК — псевдокритическое давление СПГ:

рпк — псевдокритическая молярная плотность СПГ;

Гпк — псевдокритическая температура СПГ;

£2 — ацентрический фактор Питцера СПГ.

Величины псеадокритических значений давления, молярной плотности и температуры СПГ. а также значение ацентрического фактора Питцера СПГ вычисляют по формулам:

(8)


Рпкв10"3*РпЛА«-

N N

2

N Ы

0.125pn„XX*i*/a*



(11)


г-1

где (М) и (МД — молярная масса компонентов СПГ;

Д и {рД — критическая плотность компонентов СПГ;

{Т’.рД и (V — критическая температура компонентов СПГ;

{АД — фактор Питцера компонентов СПГ:

ОД и {^} — параметры бинарного взаимодействия:

N — число компонентов СПГ.

Значения молярной массы, критических значений плотности и температуры компонентов СПГ. а также значения фактора Питцера компонентов СПГ приведены в таблице А.1 (приложение А), а значения параметров бинарного взаимодействия — в таблице А.2 (приложение А).

4.1.2.2 Безразмерный комплекс А0 рассчитывают по формуле

40

= (12) л-1

где (Ьп) — коэффициенты, значения которых приведены в таблице А.З (приложение А);

л). {*„} — функции приведенных значений плотности ш и температуры с.

Функции приведенных значений плотности и температуры {q>„} и (Хл) рассчитывают по формулам


ttnV2{vit*>V,,tV4 -l)vib>4,7Tv> -

-PnV5|(v4WVlt4'*)    - Гл    )


(14)


♦ Уг'л - Vs'*, л * 37,


где {<?„}. («„}. (рл), {еп}, (ул). {гл}. Цп), {/„} — коэффициенты и показатели степеней, значения которых приведены в таблице А.З (приложение А); у,. у2.....ув — параметры, которые рассчитывают по формуле

N

(15)


Vf в Б. * X xjaj>' * а 1< 2.    6.

/-1

где (6Д. (а^Д — коэффициенты, значения которых приведены в таблице А.4 (приложение А);

N — число компонентов СПГ.

4.1.3 Решение уравнения (3) осуществляют эффективными численными методами, используя заданные значения температуры, давления и молярных долей {хД СПГ (см. 5.2.4).

4.1.4 Коэффициент сжимаемости СПГ рассчитывают по формуле

z=1+Aj.    (16)

где Aq — безразмерный комплекс (см. 4.1.2.2).

Примечание — Безразмерный комплекс Aq в формуле (16) рассчитывают при заданных значениях (Г. (х^) и найденном в результате решения уравнения (3) значении приведенной плотности (ш).

4.2 Метод расчета показателя адиабаты и скорости звука

4.2.1    Показатель адиабаты и скорость звука рассчитывают по формулам

Hr'l + At+{UA2fj(ctaT-UAb)^    {1?)

2

“ ■ {1°3lf[1 + А +<1-Л2>2/(ср»г -1 + Aj)]|°'S.    (18)

где А,, А2 и Аз — безразмерные комплексы (см. 4.2.2);

М— молярная масса СПГ, кг/кмоль(см. 4.1.1);

ср0г — безразмерная изобарная теплоемкость СПГ в идеально-тазовом состоянии (см. 4.2.3).

4.2.2    Безразмерные комплексы А,, Аг и Aj рассчитывают по формулам:

40

■    <19>

л-1

40

*2-1<М>„[хл(У„+1)«-Х,„].    <20>

0*1

40

Л-1

Коэффициенты (Ья), функции {<рп} и (Хл), входящие в формулы (19) — (21). те же самые, которые входят в формулы расчета безразмерного комплекса Aq (cm. 4.1.2.2). Остальные функции {{Хал}. (Х). (У„>. (У.л}) от приведенных значений плотности (ш) и температуры (т) вычисляют по формулам:

anv||2v1u)4,,TVj    +

+PnVl 2(V<l<ov*t’,,‘)    ’


. n г 37.


(22)


n*36

«„4i2y3 (2^,(0'’» tv> —    +

+P04f5'fв    tv* ) - y„    tv*)

Узгп -+ 5оУ1’Уэ'пю',Ат,'А- пй36

a/IV3|vi(ov't4r* -l)¥l»*t* -

♦Уз'* -Уб*». ЛЙ37.


-Pnyft[(vXl*v‘) '“To](v4Wv^v*)

(25)


ffn¥i (У5/п)2¥Лт'ГА. п*36 ап¥з{2у1(1)¥,тч'л -l)V,co^t^ +

2

+Эл у а ^2|v4<i>Vsiv<> ) 1 - Y„ J( V4 wVltv*)

Коэффициенты и показатели степеней ({<уп}, {«„}. {рп}, (ео), (ул), {гп}, {?„}, {/„}), а также параметры

(у,, у2.....у6). входящие в формулы (22) - (25). те же самые, которые входят в формулы расчета без*

размерного комплекса A<, (см. 4.1.2.2).

Безразмерную изобарную теплоемкость СПГ в идеально-газовом состоянии ср0г рассчитывают по формуле

N

СрОг »1*.Ср0г/.    (26)

г-1

где (с^) — безразмерные изобарные теплоемкости компонентов СПГ в идеально-газовом состоянии: N - число компонентов СПГ.

Безразмерные изобарные теплоемкости компонентов СПГ (ср0п) рассчитывают по формуле

4


срОг/


л>0


(27)


где (£>пД — коэффициенты уравнения для /-го компонента СПГ;

Тл— критическая температура для /-го компонента СПГ. которая приведена в таблице А.1 (приложение А).

Коэффициенты формулы (27) приведены в таблице А.5 (приложение А).

5 Алгоритм расчета термодинамических свойств сжиженного природного газа

5.1    Исходные данные

5.1.1    Исходными данными для расчета термодинамических свойств СПГ являются:

•    молярные доли компонентов СПГ {xj:

•    абсолютное давление СПГ:

- температура СПГ.

5.1.2    Молярные доли компонентов СПГ (после регазификации) определяют хроматографическим анализом по ГОСТ 31371.1 - ГОСТ 31371.7. Измерения молярных долей компонентов могут выполняться как потоковыми, так и лабораторными хроматографами.

Примечание — При расчете термодинамических свойств определенные хроматографическим анализом значения молярных долей компонентов СПГ используют в долях единицы.

5.1.3    Избыточное давление СПГ измеряют с применением соответствующих средств измерений. Для расчета абсолютного давления применяют следующую формулу

*> = *>**♦*.«.•    (28)

где рю6 - избыточное давление СПГ;

Раш ** атмосферное давление.

5.1.4    Температуру СПГ измеряют с применением соответствующих средств измерений, как правило, в градусах Цельсия. Для перевода измеренной температуры /. *С. в температуру Г. К. применяют следующую формулу

7=f +273,15.    (29)

5.2 Алгоритм расчета

5.2.1    Рассчитывают псевдокритичесхие параметры (2П,, рм. рлк, Гм) и ацентрический фактор Питчера СПГ (Q) по формулам (7) — (11).

5.2.2 Рассчитывают параметры у v у2.....ув по формуле (15) и молярную массу СПГ по формуле (2).

5.2.3    Рассчитывают функции приведенных значений плотности и температуры {<рл}. (XJ по формулам (13) и (14). а (Хв (Xt {/„}. {Yt - по формулам (22>-(25).

5.2.4    Расчет приведенной плотности (о>) осуществляется в результате решения уравнения (3). Значение начального приближения приведенной плотности (&><0>) равно 3.

Окончательное значение приведенной плотности (о>) определяется по методу Ньютона в следующем итерационном процессе:

а)    приведенную плотность (w(*>) на *-м итерационном шаге определяют из выражений:

W‘U[n2n.a-(n<-’y‘-'>j/u< ") .    {М)

ы(*))«-1)+Ды(*) ,

где безразмерные комплексы Д*'1* и Д1*1* рассчитывают по формулам (12) и (19) при плотности на

итерационном шаге (Л- 1).т. е. при

б)    условие завершения итерационного процесса

|дш|,|)/й)|,г>|<10"в.    (31)

Если условие (31) не выполняется, то продолжают итерационный процесс, возвращаясь к перечислению а) итерационного процесса. Если условие (31) выполняется, то уравнение (3) считается решенным. После этого рассчитывают плотность по формуле (1) и коэффициент сжимаемости (2) по формуле (16) при ш = го***, т.е. при найденном решении уравнения (3).

Расчет показателя адиабаты и скорости звука выполняют по формулам (17) и (18) при заданных (т) и (ОД) и найденном значении <а = «о1**.

Блок-схема и примеры расчета термодинамических свойств СПГ по представленному в стандарте методу приведены, соответственно, на рисунке 1 и в приложении Б.

Рисунок 1 - Блок-схема расчета термодинамических свойств СПГ

6 Диапазоны применимости метода расчета термодинамических свойств сжиженного природного газа и его погрешности

6.1 Метод, приведенный в настоящем стандарте, предназначен для расчета термодинамических свойств СПГ в следующих диапазонах параметров:

• по температуре — от 100 до 140 К включительно:

- по давлению — от 0.1 до 5,0 МПа включительно.

При этом молярные доли компонентов СПГ не должны выходить за диапазоны, которые приведены в таблице 2.

Таблица 2 — Компоненты СПГ и диапазоны молярных долей компонентов

Компонент

Диапазоны молярных долей

Метан

0.89 S *Сн4 < 1.0

Этан

ХСЛ*0.07

Пропан

хСзН#«0.02

Бутаны е сумме

4НЮ* 0.009

Пентаны + высшие

XCjH,s-*tt£UI 5 °-М35

Окончание таблицы 2

Компонент

Диапазоны молярных допей

Аэог + кислород

*N3 • 02 * О*05

Диоксид углерода

S 0.0003

Примечания

1    Молярные доли остальных компонентов не превышают суммарно 0,001.

2    Для исключения возникновения допотительной погрешности расчета термодинамических свойств необходимо молярную массу смеси рассчитывать по формуле (2) суметом всех компонентов, молярная доля которых неравна нулю (молярные массы кислорода, н-гексана. н-гелтана и «-октана приведены в таблице А.6 приложения А).


6.2    Погрешности метода расчета термодинамических свойств СПГ с диапазонами молярных долей компонентов, которые представлены в таблице 2. и во всем диапазоне температур и давлений, приведенных е 6.1. с доверительной вероятностью 95 % не превышают:

•    для плотности бр м — £ 0.3 %;

•    для коэффициента сжимаемости 5г м — й 0.3 %;

•    для скорости звука 6„ м — й 2.1 %:

•    для показателя адиабаты 5к ы — й 4.5 %.

Приведенные значения погрешностей расчета термодинамических свойств получены в результате сравнения рассчитанных по представленному в стандарте методу значений плотности и скорости звука с данными по плотности и скорости звука для ряда смесей типа СПГ. рассчитанными по уравнению состояния GERG-2008 [4] в диапазоне температур от 100 до 140 К при давлениях до 5 МПа (включая кривую кипения).

6.3    Погрешность расчета плотности (бр), коэффициента сжимаемости (5,). скорости звука (50) и показателя адиабаты (бА) с учетом погрешности измерения давления, температуры и молярных долей компонентов СПГ (исходных данных для расчета) вычисляют по следующим формулам:

5,-

(6р»+<

|0.6

(32)

5Г =

(*?.♦<

j0.5

(33)

6„ *

Г

(34)

»

,0.5

(35)

где 6р и, б, „. 80 ы и 5* м — погрешности метода расчета плотности, коэффициента сжимаемости, скорости звука и показателя адиабаты соответственно, значения которых при* ведены в 6.2:

брд.5,д, б„ди5Ад


— погрешности расчета плотности, коэффициента сжимаемости, скорости звука и показателя адиабаты соответственно, которые появляются дополни* тельно в связи с погрешностью измерения давления, температуры и молярных долей компонентов СПГ.

Погрешности 8рд, бгд. бод и бАд вычисляют по следующим формулам:


Л>д


100


,0 5


(36)


б



(37)


где N — число компонентов СПГ:

qk — условное обозначение к-го параметра применяемых для расчета исходных данных, т.е. измеренные значения давления, температуры и молярных долей компонентов СПГ; р. г, и и к — соответственно, плотность, коэффициент сжимаемости, скорость звука и показатель адиабаты, значения которых рассчитывают при измеренных значениях давления, температуры и молярных долей компонентов СПГ: uq *, kq 4 — соответственно, плотность, коэффициент сжимаемости, скорость звука и по-* к каэатель адиабаты, алгоритм расчета которых приведен в 6.4.

Р**-’ гяк-'    — соответственно, плотность, коэффициент сжимаемости, скорость звука и по

казатель адиабаты, алгоритм расчета которых приведен в 6.4.

6.4 Для упрощения алгоритм расчета значений коэффициента сжимаемости (zq^ и z^J приведен

для бинарной смеси с измеренными молярными долями (х и х). а также при измеренных значениях давления (ри) и температуры (Ги). Расчет аналогичных значений плотности (р и pq^). скорости звука и ц^_) и показателя адиабаты и кЧ/_) осуществляют так же. как и для коэффициента сжимаемости z, . и 2, .

«К*    «1Г

В случае бинарной смеси формула (37) приобретает следующий вид:

гя


VA


100

и


100


а


N*2

х К.

L*-i

N>2

Z(v.

Jk-J


lOi


AS


(38)

(39)


(40)

где z — коэффициент сжимаемости, значение которого рассчитано при измеренных значениях ри. Ги,

*1, И *2и=

— коэффициент сжимаемости, значения которого рассчитывают:

♦    для A s 1 при ри*. Ги.х,иихги;

-    для к = 2 при р„. Г„*. х и х;

-    для А = 3 при рй, Ги, х1й+ их:

-для А* 4 прири, Гй, х и х2й4;

zfl^_ — коэффициент сжимаемости, значения которого рассчитывают.

♦    для к* 1 прири.. Г„, х и х:

-    для А = 2 при рй, Ти-, хих;

-    для к = 3 при р„. Г х. и х:

-для А = 4 прири, Гй, х,йих.

При этом значения давления, температуры и молярных долей компонентов с нижними индексами, включающими плюс и минус, рассчитывают по формулам:

ри*=р„(1 +0.0056,).

(41)

Р„. = Ри<1 - О.ООббр),

(42)

Ги. = Тл{1 + 0055г).

(43)

V = Ги(1 - 0.0055г).

(44)

х. = Х1й(1 +0.0055л1).

(45)

*1и- = *,„0 - 0.0055х1).

(46)

Х. = Х(1 + 0.0055х2).

(47)

*2и- ~ х2и(1 **0.005бх2).

(48)

гдебр, 5Г. 5х1 и 6х2, — соответственно, погрешности измерения ри. Ги, х и х, численные значения ко* торых определяют в соответствии с применяемыми методиками или средствами их измерений.

Соотношения между приведенными, абсолютными и относительными погрешностями измерений давления, температуры и молярных долей компонентов СПГ приведены в приложении В.

Характеристические параметры компонентов сжиженного природного газа, коэффициенты и параметры метода расчета термодинамических свойств сжиженного природного газа

А.1 Метод расчета термодинамических свойств СПГ основан на применении расширенного принципа соответственных состояний к уравнению состояния метана [2], коэффициенты и показатели степеней которого приведены в таблице А.З для безразмерных комплексов Ад—А3.

А.2 С целью применения уравнения состояния метана (2| для расчета термодинамических свойств других компонентов СПГ (исключая диоксид углерода) определены приведенные в таблице А.4 коэффициенты для расчета параметров ОД. которые используются в принципе соответственных состояний в качестве параметров соответствия. Коэффициенты для расчета параметров {vj определены в результате совместной обработки данных о плотности и скорости звука в однофазной области (жидкость) и на линии насыщения, приведенных 8 международном стандарте [4] и в таблицах Государственной службы стандартных справочных данных (5—7].

А.З Для расчета скорости звука и показателя адиабаты определены коэффициенты, приведенные в таблице А.5. в результате обработки данных, полученных по оригинальным уравнениям для безразмерных изобарных теплоемкостей компонентов СПГ в идеально-газовом состоянии из (2. 4—В) в диапазоне температур от 100 до 140 К.

А.4 Для расчета термодинамических свойств смесей типа СПГ определены параметры бинарного взаимодействия компонентов СПГ. приведенные в таблице А.2. Эти параметры определены е результате совместной обработки данных о плотности и скорости звука бинарных смесей метана с другими компонентами СПГ (исключая диоксид углерода), рассчитанных по уравнению состояния GERG-2008 (4) в диапазоне температур от 100 до 140 К и давлений до 5 МПа.

Таблица А.1 — Молярная масса, критические параметры и факторы Питцера компонентов СПГ

Компонент

Молярная масса Мг хг/кмоль

VK

Рф,-

Метан

16.0426

190.564

162.66

0.008

Этан

30.06904

305.322

206.18

0.098

Пропан

44.09562

369.89

220.4781

0.152

Иэобутан

58.1222

407.81

225.50

0.176

м-Бутан

58.1222

425.125

228.0

0.193

Изопентан

72.1503

460.39

236.0

0,227

м-Пентан

72.1503

469.65

232.0

0.251

Азот

26.01348

126.192

313.3

0.040

Диоксид углерода

44.0098

304.1282

467.6

0.225

Таблица А.2 - Параметры бинарного взаимодействия компонентов СПГ

Пара компонентов {i.fi

Параметры бинарного взаимодействия

Метан

Этан

0.9939062

0.9932865

Пропан

1.010338

0.9964106

Иэобутан

1.029222

0.9798303

н-Бутан

1,049264

0.9709773

Изопентан

1.339956

0.8786424

н-Пентан

1.174340

0.9302709

Азот

1.007886

0.9417593

Примечания

1    р, = РАпри/>>.

2    = Ру =1.0 при i-j.

3    Для пар компонентов (г. J), не представленных е настоящей таблице, все параметры бинарного взаимодействия принимаются равными единице.

Таблица А.З — Коэффициенты и показатели степеней безразмерных комплексов А^ - А^

п

9„

“л

К

г„

1

0.04367901028-10°

1

-0.5

0

0

2

0.6709236199-10°

1

0.5

0

0

3

- 1.765577859-10°

1

1

0

0

4

0.8582330241-10°

2

0.5

0

0

5

- 1.206513052-10°

2

1

0

0

6

0.512046722-10°

2

1.5

0

0

7

-4.000010791 -10- 4

2

4.5

0

0

8

-0.01247842423-10°

3

0

0

0

9

0.03100269701-10°

4

1

0

0

10

1.754748522-10'3

4

3

0

0

11

- 3.171921605-10-®

8

1

0

0

12

-2.24034684-10-°

9

3

0

0

13

2.947056156-10-7

10

3

0

0

14

0.1830487909-10°

1

0

-1

1

15

0.1511883679-10°

1

1

-1

1

16

-0.4289363877-10°

1

2

-1

1

17

0.06894002446-10°

2

0

-1

1

18

-0.01408313996-10°

4

0

-1

1

19

-0.0306305483-10°

5

2

-1

1

20

-0.02969906708-10°

6

2

-1

1

21

-0.01932040831-10°

1

5

-1

2

22

-0.1105739959-10°

2

5

-1

2

23

0.09952548995-10°

3

5

-1

2

24

8.548437825-10-3

4

2

-1

2

25

-0.06150555662-10°

4

4

-1

2

26

-0.04291792423-10°

3

12

-1

3

27

-0.0181320729-10°

5

8

-1

3

28

0.0344590476-10°

5

10

-1

3

29

- 2.38591945-10* 3

8

10

-1

3

30

-0.01159094939-10°

2

10

-1

4

31

0.06641693602-10°

3

14

-1

4

32

-0.0237154959-10°

4

12

-1

4

33

- 0,03961624905-10°

4

18

-1

4

34

-0.01387292044-10°

4

22

-1

4

35

0.03389489599-10°

5

18

-1

4

36

- 2.927378753-10’3

6

14

-1

4

37

9.324799946-10- s

2

2

-20

-200

1

1.07

38

-6,287171518-10°

0

0

-40

-250

1

1.11

39

12.71069467-10°

0

1

-40

-250

1

1.11

40

-6.423953466-10°

0

2

-40

-250

1

1.11

Таблица А.4 — Коэффициенты {6,} и {а^ для расчета параметров ОД по формуле (15)

ву дпя компонента /

*

2

«

2

Этан

Пропан

Имбутан

н-Бутан

ИЭОПСИ'

тан

м-Пентан

Азот

Диоксид

углерода

1

1

0

-0.05496404

•4.1033802

-0.1448201

-0.1330569

-4.1344964

-0.1540247

-4.01106560

0

2

1

0

0,07132088

0.12S6433

0.1691534

0.1615016

0,t7577?8

0.1765168

0.01395339

0

3

0

0

0.03411748

0.05515581

0.07255968

0.06703781

0.07751344

0.08076395

0.01517371

0

4

1

0

0.3463844

0.3877078

0.3843276

0.3101660

0.4160334

0.3802554

0.04907672

0

5

0

0

-0.17S6987

-4.1868700

-0.1778766

>0.1428283

-4.198892S

-0.1789241

-0.02492141

0

6

1

0

0.01181235

0.05099110

0.07948337

0.1022543

0.09967680

0.1206911

0.007076269

0

Таблица А.5 — Коэффициенты для расчета безразмерных изобарных теплоемкостей компонентов СПГ в идеально-газовом состоянии по формуле (27)

Компонент

Оф для компонента > при л. равной

0

t

2

3

4

Метан

3.98591747

0.0944817883

-0.18405951В

0.121670883

0

Этан

4.04494534

-2.88738414

20.4420998

-36.3289167

24.1231231

Пропан

3.59984779

-4.14713461

68.4776240

-163.469780

133.087884

Иэобутан

3.27383299

-4.49009735

114.587546

-290.175169

249.508274

м-Бутан

1.10821140

26.7646665

18.9823524

-194.636448

240.749363

Изопентан

10.1905588

-104.660203

586.666061

-1150.48022

817.341735

м-Пентан

1.30150258

7.42798405

241.151953

-857.021831

901.466209

Азот

3.50000066

0.0003858466241

0.0000744623668

0

0

Диоксид углерода

3.26743307

3.04166057

-14,4322345

28.2801767

-17.1064968

Таблица А.б — Молярные массы н-гексана, м-гелтана. м-октана и кислорода

Компонент

Молярная масса М,. кг/кмоль

н-Гвксан

86.177

н-Гептан

100.204

н-Октан

114.231

Кислород

31.9988

Примеры расчета термодинамических свойств сжиженного природного газа

Б.1 Примеры расчета, приведенные в настоящем приложении, рекомендуется использовать в качестве тестовых данных при программной реализации метода расчета термодинамических свойств СПГ. который приведен 8 настоящем стандарте.

Б.2 Примеры расчета приведены в форме таблиц. При этом в таблице Б. 1 даны молярные доли компонентов смесей, имитирующих СПГ. а в таблицах Б.2. Б.З и Б.4 приведены расчетные значения термодинамических свойств для этих смесей при соответствующих температурах и давлениях.

Таблица Б.1 — К4олярные доли компонентов смесей, имитирующих СПГ

Компоненты

Молярная доля для смесей. Ч

№ 1

№ 2

N* Э

Метан

В9.782

95.501

99.007

Этан

4.552

2.301

0.227

Пропан

0.414

0.291

0.042

Изобутан

0.038

0.005

н-Бутан

0.144

0.063

0.008

Изопентан

0.012

0.001

м-Пентан

0.119

0.089

0.002

Аэог

4.984

1.701

0.708

Диоксид углерода

0.005

0.004

Таблица Б.2 — Расчетные значения термодинамических свойств для смеси № 1

г. К

р. МПа

р. кг/м3

Z

а. м/с

к

100.00

0.1

471.14

0.00447

1428.1

9608.16

120.00

0.1

440.84

0.00399

1236.1

6733.23

140.00

0.1

405.53

0.00371

1428.1

4248.93

100.00

1.0

471.85

0.04466

1434.8

971,35

120.00

1.0

441.66

0.03976

1245.5

685.16

140.00

1.0

407.18

0.03697

1037.7

438.46

100.00

3.0

473.40

0,13356

1449.4

331.51

120.00

3.0

443.87

0.11870

1265.7

237.02

140.00

3.0

410.64

0.10998

1067.2

155.90

100.00

5.0

474.90

0,22189

1463.7

203.48

120.00

5.0

445.99

0.19690

1285.0

147.28

140.00

5.0

413.86

0.18187

1094.6

99.18

Таблица Б.З — Расчетные значения термодинамических свойств для смеси № 2

Г. К

р. МПа

р. к>/м3

I

«. м/с

к

100.00

0.1

453.74

0.00444

1450.0

9539,24

120.00

0.1

424.32

0.00396

1254.9

6682.65

140.00

0.1

390.38

0.00369

1038.3

4208.75

Окончание таблицы Б.З

Т, к

р. МПа

р. кг/м3

2

и. м/с

*

100.00

1.0

454.42

0.04434

1456.8

964.40

120.00

1.0

425.31

0.03947

1264.5

680.06

140.00

1.0

391.98

0.03671

434.44

1052.8

100.00

3.0

455.92

0.13257

1471.7

329.15

120.00

3.0

427.44

0.11783

1285.0

235.28

140.00

3.0

395.34

0.10920

1083.0

154.56

100.00

5.0

457.37

0.22025

1486.2

202.04

120.00

5.0

429.49

0.19545

1304.7

146.22

140.00

5.0

398.45

0.18058

1111.0

98.37

Таблица Б.4 — Расчетные значения термодинамических свойств для смеси № 3

7. К

р. МПа

р. «г/м3

2

и. м/с

к

100.00

0.1

442.09

0.00440

1445.9

9242.02

120.00

0.1

412.67

0.00393

1246.2

6408.39

140.00

0.1

378.40

0.00367

1022.4

3955.49

100.00

1.0

442,78

0.04395

1452.9

934.71

120.00

1.0

413.68

0.03920

1256.1

652.73

140.00

1.0

380,06

0.03657

1037.8

409.37

100.00

3.0

444.28

0.13139

1468.3

319.28

120.00

3.0

415.85

0.11698

1277.5

226.23

140.00

3.0

383.55

0.10871

1069.9

146.35

100.00

5.0

445.75

0.21826

1483.2

196.13

120.00

5.0

417.93

0.19399

1298.0

140.82

140.00

5.0

386.77

0.17968

1099.5

93.50

Соотношения между приведенными, абсолютными и относительными погрешностями измерений

В.1 Если для измеряемых параметров СПГ (давление, температура) в документации на применяемые средства измерений (далее — СИ) даны приведенные погрешности, то относительная погрешность их измерений связана с приведенной погрешностью следующим соотношением:

N


X '


(В.1)


где у— приведенная погрешность. %:

XN — нормирующее значение параметра, численно равное диапазону измерения применяемого СИ;

X — измеренное значение параметра.

Примечание — Если нижний предел измерений у применяемого СИ равен нулю, то диапазон измерения этого СИ равен его верхнему пределу измерений.

В.2 Если для измеряемых параметров СПГ (давление, температура, молярные доли компонентов) в документации на соответствующие СИ или в методике измерений даны абсолютные погрешности или расширенная абсолютная неопределенность измерения этих параметров, то относительная погрешность их измерений связана с абсолютной погрешностью или с расширенной абсолютной неопределенностью следующим соотношением:

(В.2)


бвЮО-%-.

Л

где \ — абсолютная погрешность или расширенная абсолютная неопределенность измерения параметра; X— измеренное значение параметра.

Библиография

Государственная служба стандартных Фундаментальные физические константы справочных данных ГСССД 237—2008

Государственная служба стандартных Метан жидкий и газообразный. Термодинамические свойства, коэф-справочных данных ГСССД 284—2013    фициекты динамической вязкости и теплопроводности при темпера

турах 91...700 К и давлениях до 100 МПа

ISO 6578:1991    Refrigerated hydrocarbon liquids. Static measurement. Calculation

procedure

ISO 20765-2:2015    Natural gas — Calculation of thermodynamic properties — Part 2: Single

phase properties (gas. liquid, and dense fluid) for extended ranges of application

Государственная служба стандартных Этан жидкий и газообразный. Термодинамические свойства, коэф-справочных данных ГСССД 196—2001 фициенты динамической вязкости и теплопроводности при температурах 91...625 К и давлениях 0.1—70 МПа

Государственная служба стандартных Пропан жидкий и газообразный. Термодинамические свойства, коэф-справочных данных ГСССД 197—2001    фициенты динамической вязкости и теплопроводности при темпера

турах 86.. .700 К и давлениях 0.1—100 МПа

Государственная служба стандартных Аэот жидкий и газообразный. Термодинамические свойства, коэффи-справочных данных ГСССД 283—2013    цивнты динамической вязкости и теплопроводности при температу

рах 65...1000 К и давлениях до 200 МПа

Государственная служба стандартных Диоксид углерода жидкий и газообразный. Плотность, фактор ежи-справочных данных ГСССД 96—86    маем ости, энтальпия, энтропия, изобарная теплоемкость, скорость

звука и коэффициент объемного расширения при температурах 220 —1300 К и давлениях 0.1—100 МПа

УДК 665.612.3:533.1:006.354

ОКС 75.060


Ключевые слова: сжиженный природный газ. метод расчета, термодинамические свойства

Редактор АА. Бражников Технический редактор В.Н. Прусакова Корректор В.Е. Нестерова Компьютерная верстка Е.О. Асташина

Гарнитура Ариал.


Сдано в набор 25.02.2016. Подписано в печать 10.03.2016. Формат 60*84'/».

Уел. печ. л. 2.79. Уч.-изд. п. 2.25. Тираж 35 экз. Зак. 718.

Имано и отпечатано во ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМв. 123дв& Москм, Гранатный лер.. 4 wvrw.gostinfoTu infb®gos1info iu

С указанными стандартами можно ознакомиться в Федеральном информационном фонде технических регламентов и стандартов.