ГОСТ 31369-2021 Газ природный. Вычисление теплоты сгорания, плотности, относительной плотности и числа Воббе на основе компонентного состава

        ГОСТ 31369-2021

(ISO 6976:2016)

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ГАЗ ПРИРОДНЫЙ

Вычисление теплоты сгорания, плотности, относительной плотности и числа Воббе на основе компонентного состава

Natural gas. Calculation of calorific values, mass volume, relative density and Wobbe indices from the composition

МКС 75.060

Дата введения 2023-07-01,

с правом досрочного применения

Предисловие

Цели, основные принципы и общие правила проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Публичным 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 перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в п.5

2 ВНЕСЕН Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 52 "Природный и сжиженные газы"

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 26 августа 2021 г. N 142-П)

За принятие проголосовали:

(Поправка. ИУС N 2-2022), (Поправка. ИУС N 8-2022), (Поправка. ИУС N 5-2023).

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 12 октября 2021 г. N 1106-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 31369-2021 (ISO 6976:2016) введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 июля 2023 г., с правом досрочного применения

5 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ISO 6976:2016* "Газ природный. Вычисление теплоты сгорания, плотности, относительной плотности и числа Воббе на основе компонентного состава" ("Natural gas - Calculation of calorific values, mass volume, relative density and Wobbe indices from the composition", MOD) путем внесения технических отклонений, объяснение которых приведено во введении к настоящему стандарту.

Информация, необходимая для вычисления физико-химических показателей природного газа, приведена в дополнительных приложениях ДА-ДГ.

Сведения о соответствии ссылочных межгосударственных стандартов международным стандартам, использованным в качестве ссылочных в примененном международном стандарте, приведены в дополнительном приложении ДД

6 ВВЕДЕН ВЗАМЕН ГОСТ 31369-2008 (ИСО 6976:1995)

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"

ВНЕСЕНЫ: поправка, опубликованная в ИУС N 2, 2022 год, введенная в действие с 01.10.2021; поправка, опубликованная в ИУС N 8, 2022 год; поправка, опубликованная в ИУС N 5, 2023 год

Введение

Поставка природного газа зарубежному и внутреннему потребителям обычно требует точного определения количества и качества продаваемого газа. В настоящем стандарте устанавливаются методы вычисления основных показателей, которые описывают качество газа, а именно высшей и низшей теплоты сгорания, плотности, относительной плотности и числа Воббе (высшего и низшего). Описанные методы обеспечивают возможность вычисления этих показателей и их неопределенностей для любого природного газа, заменителя природного газа или аналогичного газообразного топлива известного состава при обычно используемых стандартных условиях.

Значения различных показателей, вычисленных в соответствии с данным стандартом, будут отличаться, хотя и незначительно, от тех, которые вычислены с использованием предыдущей версии стандарта.

В соответствии с данным контекстом следует учесть, что:

a) внедрение изменений, описанных в данном стандарте, будет связано с затратами, поскольку потребуется обновление программного обеспечения;

b) зафиксированное значение теплоты сгорания и, следовательно, заявляемое энергосодержание вследствие этих изменений тоже изменится незначительно;

c) могут возникнуть непредвиденные последствия, если изменения стандарта вводятся некритически; например, если внести изменения в точках входа в трубопроводную систему и не ввести их в точках выхода, то может возникнуть дорогостоящий дисбаланс учета газа;

d) в расчете должны быть приняты во внимание коммерческие, контрактные, регламентные и правовые обязательства.

По этим причинам и в зависимости от заявки пользователей целесообразно провести предварительную оценку последствий при внедрении данного стандарта, чтобы согласовать сроки и процедуру его введения в действие.

Для учета потребностей национальных экономик государств, принявших стандарт, в текст настоящего стандарта внесены следующие изменения:

- исключены из примечания 1 к разделу 1 неверные формулировки;

- внесен в раздел 2 ГОСТ 34100.3-2017/ISO/IEC Guide 98-3:2008;

- исключена из примечания 4 к пункту 3.12 единица измерений давления, не используемая в странах СПГ;

- исключены ссылки на ISO/TR 29922:2017, так как документ является техническим отчетом, содержащим обоснования алгоритмов вычисления физико-химических показателей, изложенных в настоящем стандарте;

- внесены дополнительные формулы (24) и (25) и сноски, выделенные в тексте курсивом*;

- исключены из раздела "Библиография" документы, на которые отсутствуют ссылки в тексте стандарта.

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает методы вычисления высшей теплоты сгорания, низшей теплоты сгорания, плотности, относительной плотности и числа Воббе (высшего и низшего) природного газа, заменителей природного газа и другого газообразного топлива, компонентный состав которых известен в единицах молярной доли. Методы предусматривают возможность вычисления значений показателей газовой смеси при принятых стандартных условиях.

Сумма значений молярной доли компонентов, по определению, составляет единицу (или 100%). Руководство по выполнению этого требования с использованием хроматографического метода анализа приведено в ГОСТ 31371.1 и ГОСТ 31371.2.

Примечание - При вычислении значений физических показателей должны быть учтены все компоненты, молярная доля которых не менее 0,00005 (0,005% молярной доли). Перечень компонентов, учитываемых при вычислении значений физических показателей, определяется применяемой(ыми) методикой(ами) измерений. В приложении ДА приведены дополнительные рекомендации по перечню учитываемых компонентов на конкретных узлах измерений.

Для вычисления используют значения различных физических свойств чистых компонентов; эти значения вместе с соответствующими неопределенностями приведены в таблицах, а их источники идентифицированы.

Приведены методы оценки стандартной неопределенности вычисленных физико-химических показателей (ФХП).

Приведены методы вычислений молярных, массовых и объемных значений ФХП, распространяющиеся на любой природный газ, заменитель природного газа или другое газообразное топливо, за исключением объемных характеристик газовых смесей, для которых коэффициент сжимаемости в стандартных условиях менее 0,9.

Примеры вычислений для рекомендованных методов приведены в приложении D.

Примечания

1 Термины "superior (высший)", "higher (высшего порядка)", "upper (верхний)" и "total (полный)" в данном стандарте являются синонимами "gross (высшая)"; так же как "inferior (низший)" и "lower (низшего порядка)" являются синонимами "net (низшая)". Термин "heating value (теплотворная способность)" является синонимом "calorific value (теплота сгорания)"; "mass density (массовая плотность)" и "specific density (удельная плотность)" являются синонимами "density (плотность)"; "Wobbe number (число Воббе)" является синонимом "Wobbe index (индекс Воббе)"; "compressibility factor (коэффициент сжимаемости)" является синонимом "compression factor (коэффициент сжатия)".

2 Не существует ограничений по составу газа, для которого применимы методы, приведенные в настоящем стандарте. Однако ограничение на вычисления объемных показателей для смесей с коэффициентом сжимаемости менее 0,9 в установленных стандартных условиях измерений накладывают определенные требования к составу.

3 Поскольку молярная доля присутствующей воды обычно не определяется в ходе хроматографического анализа, общепринятой практикой является вычисление физических показателей на основе сухого газа, и влияние водяного пара учитывается отдельной процедурой. В то же время если молярная доля водяного пара известна, то вычисление параметра можно осуществить полностью в соответствии с описанными в настоящем стандарте процедурами.

4 В группу алифатических углеводородов с числом атомов углерода 7 или выше включают любой присутствующий изомер с таким же числом атомов углерода, как у изомера нормального строения.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ 31371.1 (ISO 6974-1:2012) Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 1. Общие указания и определение состава

ГОСТ 31371.2 (ISO 6974-2:2012) Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 2. Вычисление неопределенности

ГОСТ 34100.3/ISO/IEC Guide 98-3:2008** Неопределенность измерения. Часть 3. Руководство по выражению неопределенности измерения

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 и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.3 плотность (density): Масса единицы объема газа при определенных значениях давления и температуры.

3.4 относительная плотность (relative density): Плотность газа, деленная на плотность сухого воздуха стандартного состава при одинаковых заданных значениях давления и температуры.

Примечание - Термин "идеальная относительная плотность" применяют в тех случаях, когда как газ, так и воздух считаются средами, которые подчиняются закону идеального газа (см. 3.8). Термин "реальная относительная плотность" применяют в тех случаях, когда как газ, так и воздух считаются реальными средами (см. 3.9). Стандартный состав сухого воздуха приведен в приложении ДБ.

3.5 число Воббе высшее (gross Wobbe index): Значение высшей объемной теплоты сгорания при определенных стандартных условиях, деленное на квадратный корень относительной плотности при тех же стандартных условиях измерений.

Примечание - При обычном применении и в отсутствие какого-либо другого спецификатора термин "число Воббе" используют для обозначения величины, которая здесь идентифицирована как число Воббе высшее.

3.6 число Воббе низшее (net Wobbe index): Значение низшей объемной теплоты сгорания при определенных стандартных условиях, деленное на квадратный корень относительной плотности при тех же стандартных условиях измерений.

3.7 энтальпия перехода (enthalpy of transformation): Выделяющееся количество теплоты, сопровождающее изменение состояния (перехода) вещества или системы из одного (начального) в другое (конечное) состояние.

Примечания

1 Положительное выделение теплоты по правилу термодинамики численно равно отрицательному приращению энтальпии.

2 В контексте настоящего стандарта можно выделить следующее:

- энтальпия сгорания: начальное состояние - это исходная стехиометрическая смесь реагентов до сжигания, а конечное состояние - это продукты сгорания при том же давлении и той же температуре;

- стандартная энтальпия испарения: начальное состояние - это вещество в жидком состоянии при насыщении, а конечное состояние - это то же самое вещество в гипотетическом состоянии идеального газа при той же самой температуре и давлении 101,325 кПа;

- поправка на энтальпию (или энтальпийная поправка) (остаточная энтальпия): начальное состояние - это газ или газовая смесь в гипотетическом состоянии идеального газа, а конечное состояние - это тот же самый газ или газовая смесь при том же давлении и той же температуре, но в состоянии реального газа.

3.8 идеальный газ (ideal gas): Газ, который подчиняется закону идеального газа.

Примечание - Закон идеального газа можно записать в виде уравнения

3.9 реальный газ (real gas): Газ, свойства которого отличаются от закона идеального газа.

Примечание - Реальный газ не подчиняется закону идеального газа. Отклонение от идеальности можно записать в виде уравнения состояния

3.10 коэффициент сжимаемости (compression factor): Действительный (реальный) объем данной массы газа при определенных давлении и температуре, деленный на его объем при тех же самых условиях, вычисленный по уравнению закона идеального газа.

Примечания

1 Не существует причины принимать стандартные условия измерений такими же самыми, как и стандартные условия сгорания (см. рисунок 1).

2 В разных странах мира используют различные значения стандартных условий (см. приложение ДВ).

Рисунок 1 - Объемная теплота сгорания. Стандартные условия сгорания и измерений

4 Обозначения

В настоящем стандарте использованы следующие обозначения:

5 Принципы

В настоящем стандарте приведены методы вычисления значений теплоты сгорания (высшей и низшей), плотности, относительной плотности и числа Воббе (высшего и низшего) любого природного газа, заменителя природного газа или другого газообразного топлива на основе известного компонентного состава в единицах молярной доли.

Для вычисления значений теплоты сгорания используют формулы, в которых для всех отдельных компонентов газовой смеси табличное значение молярной теплоты сгорания идеального газа берут в соответствии со значениями их молярной доли в смеси, затем все полученные значения суммируют, чтобы получить значение молярной теплоты сгорания для смеси идеального газа. Далее приведены формулы для преобразования этой величины в низшую теплоту сгорания идеального газа, а затем в высшую и низшую объемную и массовую теплоту сгорания идеального газа.

Аналогично для вычисления плотности и относительной плотности используют формулы, в которых для всех отдельных компонентов газовой смеси табличное значение молярной массы берут в соответствии со значениями их молярной доли в смеси, затем все полученные значения суммируют, чтобы получить значение молярной массы газовой смеси. Далее приведены формулы для преобразования молярной массы в плотность идеального газа или в относительную плотность.

Значения плотности или относительной плотности реального газа вычисляют с учетом объемного поправочного коэффициента (коэффициент сжимаемости), рекомендации по вычислению которого приведены ниже.

Перевод значений теплоты сгорания идеального газа в значения теплоты сгорания реального газа является достаточно простым. Чтобы получить молярную теплоту сгорания реального газа, необходимо ввести небольшую поправку на энтальпию (остаточную энтальпию) к молярной теплоте сгорания (высшей или низшей) идеального газа. Однако эта поправка на энтальпию является настолько незначительной, что ею обоснованно можно пренебречь.

Вследствие пренебрежения поправкой на энтальпию значения молярной и массовой теплоты сгорания реального газа равны соответствующим значениям теплоты сгорания идеального газа. Чтобы получить значения объемной теплоты сгорания (высшей и низшей) для реального газа, на основе значений для идеального газа применяют упомянутый выше объемный поправочный коэффициент (коэффициент сжимаемости).

Кроме того, приведены формулы для вычисления значений числа Воббе для идеального и реального газов и для других рассмотренных здесь показателей.

Для каждого показателя природного газа, для которого приведены расчетные формулы, применимы описанные в ГОСТ 34100.3 методы для получения дополнительных формул, позволяющих оценить соответствующую неопределенность.

В сущности, каждую неопределенность вычисляют из аналитического вывода коэффициентов чувствительности путем определения частной производной от формул вычисления соответствующего показателя смеси для каждой из вводных величин (а именно физических показателей каждого чистого компонента и значений молярной доли компонентов), с которой может ассоциироваться неопределенность. Эти выводы также учитывают неизбежные корреляции между значениями молярной доли компонентов и также неизбежными, но менее очевидными, корреляциями между значениями молярной массы компонентов (см. раздел 11).

Для каждого показателя общую дисперсию (квадрат неопределенности) получают сложением независимых вкладов в дисперсию от каждого источника неопределенности и в результате общую (суммарную) неопределенность берут как квадратный корень от этого значения по формулам в соответствии с приложением В.

В разделе 12 приведены табличные значения для соответствующих физических свойств чистых компонентов природного газа и связанных с ними неопределенностей для каждого набора стандартных условий. Вспомогательные данные, включая неопределенности, используют в соответствии с приложением А. Примеры вычислений приведены в приложении D.

6 Поведение идеального и реального газов

6.1 Энтальпия сгорания

6.2 Вычисление коэффициента сжимаемости

При вычислении объемной теплоты сгорания реального газа требуется введение поправки, учитывающей отличие объемов реального и идеального газов. Этой поправкой пренебрегать нельзя, ее также необходимо учитывать при вычислении плотности, относительной плотности и числа Воббе.

7 Вычисление молярной теплоты сгорания

7.1 Высшая теплота сгорания

Примечания

2 Молярная теплота сгорания идеального газа для газа или газовой смеси определяется в настоящем стандарте как положительная величина. Значения, приведенные в таблице 3, численно равны значениям стандартной молярной энтальпии сгорания, которые в то же время условно выражаются как отрицательные величины (см. 3.7).

7.2 Низшая теплота сгорания

8 Вычисление массовой теплоты сгорания

8.1 Высшая теплота сгорания

Значение молярной массы каждого компонента, рассматриваемого в настоящем стандарте, приведено в таблице 1.

8.2 Низшая теплота сгорания

9 Вычисление объемной теплоты сгорания

9.1 Высшая теплота сгорания идеального газа

9.2 Низшая теплота сгорания идеального газа

9.3 Высшая теплота сгорания реального газа

9.4 Низшая теплота сгорания реального газа

10 Вычисление физико-химических показателей

10.1 Относительная плотность идеального газа

Относительную плотность идеального газа, не зависящую от стандартных условий, вычисляют по формуле

10.2 Плотность идеального газа

10.3 Число Воббе (высшее) идеального газа

Число Воббе (высшее) идеального газа вычисляют по формуле

10.4 Число Воббе (низшее) идеального газа

Число Воббе (низшее) идеального газа вычисляют по формуле

10.5 Относительная плотность реального газа

10.6 Плотность реального газа

Плотность реального газа при стандартных условиях измерений вычисляют по формуле

10.7 Число Воббе (высшее) реального газа

Число Воббе (высшее) реального газа вычисляют по формуле

10.8 Число Воббе (низшее) реального газа

Число Воббе (низшее) реального газа вычисляют по формуле

11 Вычисление неопределенности

11.1 Принципы

В соответствии с общими принципами метрологии, как указано в ГОСТ 34100.3, каждый результат вычислений приводят с указанием оценки неопределенности.

Известны три разных приема оценки неопределенностей показателей качества, которые можно вычислить с использованием настоящего стандарта, а именно:

a) метод, который использует коэффициенты чувствительности, выведенные аналитически как частные производные рассматриваемой величины в отношении каждой из вводных величин (это так называемый аналитический метод);

b) метод, который также использует коэффициенты чувствительности, но выведенные с использованием метода конечных разностей;

c) метод вычислений, основанный на методах Монте Карло.

Методы b) и c) применимы и пригодны для использования с настоящим стандартом, но не рассматриваются в данном разделе. В общем, приемлем любой метод, который согласуется с принципами, описанными в ГОСТ 34100.3.

Методы a)-c) применимы для получения оценки неопределенности для каждого отдельного независимого результата. Однако в ГОСТ 34100.3 указывается, что в большинстве рутинных операций, нецелесообразно или неуместно требовать независимой неопределенности для каждого результата. Хорошим примером может служить непрерывный онлайн-процесс газохроматографического анализа.

В ГОСТ 34100.3 предлагается существенная информация для адекватной общей оценки неопределенности путем оценки или логических выводов из записей соответствующей калибровки, оценки соответствия, законодательного контроля и/или аккредитации и т.д. (это так называемый универсальный метод).

11.2 Формулы для аналитического метода

Вычисления неопределенностей, которые возникают при применении формулы (23) для каждого из показателей, описанных в настоящем стандарте, проводят по формулам в соответствии с приложением В. Требуемыми входными величинами являются состав смеси и физические свойства чистого компонента (или смеси) вместе со всеми связанными с ними неопределенностями и соответствующими значениями коэффициентов корреляции.

11.3 Исходные данные для аналитического метода

11.3.1 Компонентный состав и связанные с ним неопределенности

Для оценки вклада неопределенности измеренных значений молярной доли компонентов в суммарную неопределенность показателей качества газа обычно делают следующие допущения:

a) что известен полный компонентный состав (как требуется в разделе 1) и для каждого компонента определено значение молярной доли и связанная с ним оценка неопределенности, и либо

b) что полное описание корреляций между известными значениями молярной доли компонентов доступно в виде ковариационной матрицы, т.е. как матрицы коэффициентов корреляции нормализованных значений молярной доли, либо

c) что не существует корреляций между значениями молярной доли компонентов, т.е. что все значения молярной доли компонентов являются взаимно независимыми.

Для случая определения метана "по разности" полную матрицу коэффициентов корреляции значений молярной доли вычисляют по формулам:

В этих случаях применение допущений a) и b) для оценки неопределенности является оптимальным.

Необходимо отметить, что такие вычисленные значения молярной доли компонентов будут иметь неопределенность больше, чем неопределенность для исходный измеренных значений объемной доли компонентов.

Примечание - Увеличение неопределенности значения молярной доли, пересчитанного из измеренного значения объемной доли компонента, обусловлено появлением составляющей неопределенности значения коэффициента сжимаемости, которое численно составляет тысячные доли процента, что является незначимым и не требует учета при вычислении неопределенности ФХП.

11.3.2 Исходные данные, не связанные с составом

11.4 Расширенная неопределенность

11.5 Обработка результатов

11.5.1 Общие положения

При наличии достаточного объема данных настоятельно рекомендуется включать оценку неопределенности как фундаментальную часть полного и правильного выражения результата. Результаты должны быть представлены согласно одной из следующих схем, приведенных здесь в порядке их предпочтения.

11.5.2 Аналитический метод

Такая схема представляет процедуру определения, полностью согласующуюся с ГОСТ 34100.3.

11.5.3 Универсальный метод

11.5.4 Метод для особых случаев

Остаются ситуации, в которых, например, ввиду недостаточности аналитических данных по неопределенности или неадекватности вычислительных моделей невозможно надлежащим образом провести оценки неопределенности показателей, согласующиеся с ГОСТ 34100.3.

В таких случаях и при отсутствии каких-либо доказательств недостаточной точности входных аналитических данных для этой цели пользователь данного стандарта должен представлять результаты для каждого вычисленного показателя качества, округленные следующим образом:

Для каждого показателя пользователь несет ответственность за оценку, насколько обосновано сообщение именно такого числа знаков после запятой и, если обоснования нет, следует соответственно уменьшить сообщаемое число знаков. Число сообщаемых знаков не должно увеличиваться.

11.6 Применение неопределенности

В 11.5 были представлены методы, с помощью которых можно вычислить значение расширенной неопределенности, которое будет связано с соответствующим вычисленным значением физического показателя. Такой результат аналитического метода может полностью удовлетворить требования пользователя.

Однако полезность и применимость оценки неопределенности часто могут зависеть от цели выполнения вычислений. В этом отношении можно выделить ряд отдельных случаев. К ним относятся, но ими не ограничиваются, следующие ситуации:

a) соответствие назначению: если требуется продемонстрировать, что часть аналитического оборудования соответствует своей спецификации по неопределенности (показателя) для различных тестовых газов с известной неопределенностью (состава), то соответствующей величиной для проверки этого является суммарная неопределенность, вычисленная в соответствии с этим пунктом, т.е. включающая как зависящую от состава, так и не зависящую от состава составляющие неопределенности;

b) аналитическая совместимость: если требуется продемонстрировать соответствие (в пределах неопределенности) между результатами двух (или более) наборов идентичного (или аналогичного) аналитического оборудования для одних и тех же тестовых газов, то сначала необходимо исключить те составляющие неопределенности, которые являются общими для каждого набора оборудования, то есть неопределенности, не зависящие от состава. Это может быть достигнуто путем приравнивания каждой из таких неопределенностей нулю в соответствующих формулах неопределенности, таким образом, единственное различие между результатами будет обусловлено неопределенностями, зависящими от состава;

c) внешняя совместимость: если требуется проверить соответствие между результатами, достигнутыми набором аналитического оборудования, и результатами, полученными прямым измерением свойств тех же тестовых газов, то соответствующей мерой неопределенности для аналитического оборудования является суммарная неопределенность, то есть снова включающая как зависящие, так и не зависящие от состава составляющие неопределенности;

d) повторяемость: если требование состоит в том, чтобы проверить характеристику одного элемента аналитического оборудования в условиях повторяемости в соответствии с ГОСТ 34100.3, то повторяемость любого результата (показателя) может быть оценена непосредственно из набора вычисленных значений показателей. В качестве альтернативы также можно оценить неопределенность (показателя) путем определения повторяемости для каждого состава и затем использовать эти значения в качестве исходных данных для соответствующей формулы неопределенности. В этом случае также необходимо приравнять нулю составляющие неопределенности показателя, не зависящие от состава, так как они являются общими для всех наборов данных.

12 Таблицы данных

Таблица 1 - Молярная масса и индексы числа атомов для компонентов природного газа

Таблица 2 - Коэффициенты суммирования для компонентов природного газа при различных стандартных температурах измерений

Таблица 3 - Высшая молярная теплота сгорания для компонентов природного газа при различных стандартных температурах сгорания для идеального газа

Приложение A

(обязательное)

Значения вспомогательных констант

A.1 Газовая постоянная

Таблица A.1 - Универсальная газовая постоянная

A.2 Атомные массы элементов

Таблица A.2 - Атомные массы элементов

A.3 Свойства сухого воздуха

Значение молярной массы сухого воздуха фиксированного стандартного состава, округленное до пятого знака после запятой, приведено в таблице A.3 [4].

Таблица A.3 - Молярная масса сухого воздуха

Указанная стандартная неопределенность выведена исключительно из известных неопределенностей значений молярной массы составляющих компонентов сухого воздуха. Допуск на неопределенность по составу не сделан, т.е. состав воздуха взят для настоящего стандарта как точный.

Значения коэффициента сжимаемости сухого воздуха стандартного состава при различных стандартных условиях измерений приведены в таблице А.4.

Таблица A.4 - Коэффициент сжимаемости сухого воздуха при различных стандартных условиях

Каждое из этих значений вычислено в соответствии с [5] и [6]. Для трех самых высоких температур значения согласованы с недавними данными по составу CIPM-2007 [4], расхождение не превышает 2-3 единиц на миллион, но этот состав недостоверен при 0°С. Значения стандартной неопределенности взяты непосредственно из [4].

A.4 Стандартная энтальпия испарения воды

Значения стандартной молярной энтальпии испарения воды требуются для каждого из пяти обычно используемых стандартных условий сгорания, чтобы облегчить вычисления разности между высшей и низшей (молярной) теплотой сгорания идеального газа для каждого компонента. Значения, приведенные в таблице A.5, были вычислены с использованием справочных материалов [7] и [8].

Таблица A.5 - Стандартная энтальпия испарения воды

Приложение B

(обязательное)

Формулы вычисления неопределенности

В.1 Общие положения

Формулы, приведенные в данном приложении, должны использоваться в вычислениях неопределенности для тех показателей, которые можно вычислить в соответствии с настоящим стандартом. Поскольку характеристики и связанные с ними неопределенности для идеального газа вряд ли потребуются в качестве конечного результата, в данном приложении приведены формулы для реального газа.

В.2 Молярная масса

В.3 Коэффициент суммирования

В.4 Коэффициент сжимаемости

В.5 Высшая молярная теплота сгорания

В.6 Высшая массовая теплота сгорания

В.7 Высшая объемная теплота сгорания

В.8 Низшая молярная теплота сгорания

В.9 Низшая массовая теплота сгорания

В.10 Низшая объемная теплота сгорания

В.11 Плотность

В.12 Относительная плотность

В.13 Число Воббе высшее

В.14 Число Воббе низшее

Приложение C

(справочное)

Коэффициенты пересчета единиц величин

C.1 Общие положения

В некоторых известных задачах значения величин, рассматриваемых в настоящем стандарте, требуются в единицах измерения, отличающихся от Международной системы единиц СИ, использующихся в основном тексте. В таких случаях для преобразования величин из единиц системы СИ, приведенных в основном тексте, в те же самые величины в единицах требующейся системы измерения необходимо использовать числовые коэффициенты.

Чтобы получить значение величины в другой системе единиц из значения величины в единицах СИ, это значение делят на коэффициент пересчета, приведенный в таблицах, используя обычные правила округления, и представляют результат с указанной точностью.

Коэффициенты пересчета, приведенные обычным шрифтом, являются приближенными, но достаточно точными для целей настоящего стандарта, когда значения в единицах СИ, полученные методом для особых случаев (11.5.4), нужно преобразовать в единицы другой системы (не СИ) и представить с указанной точностью после округления. Коэффициенты пересчета, приведенные курсивом, являются точными.

Коэффициенты пересчета для показателей, вычисленных на основе объема, применяются только, если показатель, выраженный в единицах СИ и в других единицах, относится к одним и тем же давлению и температуре.

C.2 Молярная теплота сгорания

Таблица C.1

C.3 Массовая теплота сгорания

Таблица C.2

C.4 Объемная теплота сгорания и числа Воббе

Таблица C.3

C.5 Плотность

Таблица C.4

C.6 Содержание паров воды

Таблица C.5

Приложение D

(справочное)

Примеры вычислений

D.1 Общие положения

В данном приложении даны примеры вычислений показателей, включенных в настоящий стандарт. Эти примеры обеспечивают подтвержденные валидацией результаты, которые можно использовать для верификации выбранных методов. Чтобы облегчить верификацию того или иного метода и обеспечить отсутствие погрешностей округления, которые искажают конечный результат, оставляют знаков после запятой на каждом промежуточном этапе больше, чем строго требуется.

Кроме того, в качестве необязательного приложения к настоящему стандарту можно загрузить крупноформатную таблицу Excel® ISO6976examples.xlsx, по которой можно проверить примеры более детально, см. ссылку http://standards.iso.org/iso/6976.

D.2 Пример 1. Простая смесь из пяти компонентов

D.2.1 Общие положения

D.2.2 Анализ состава

В отчете по измерению молярной доли компонентов в пробе природного газа представлена следующая информация для нормализованного состава (округленного до шестого знака после запятой) и связанных с ним неопределенностей.

D.2.3 Вычисление молярной массы

D.2.4 Вычисление молярного объема реального газа

D.2.5 Вычисление высшей молярной теплоты сгорания

D.2.6 Вычисление неопределенности высшей молярной теплоты сгорания

D.2.7 Вычисление высшей массовой теплоты сгорания

D.2.8 Вычисление неопределенности высшей массовой теплоты сгорания

D.2.9 Вычисление высшей объемной теплоты сгорания реального газа

D.2.10 Вычисление неопределенности высшей объемной теплоты сгорания

D.3 Пример 2. Простая смесь, содержащая водяной пар

D.3.1 Общие положения

В данном примере выполняются те же процедуры и используется та же форма выражения, как в примере 1, а отличия заключаются в том, что из простой пятикомпонентной смеси здесь исключен пропан, а вместо него содержится водяной пар с известным значением молярной доли. Кроме того, стандартные условия сгорания и стандартные условия измерений изменены на 15,55°С (60°F) и 101,325 кПа.

D.3.2 Анализ состава

В отчете по измерению молярной доли компонентов в пробе природного газа представлена следующая информация для нормализованного состава (округленного до шестого знака после запятой) и связанных с ним неопределенностей.

D.3.3 Вычисление молярной массы

D.3.4 Вычисление молярного объема реального газа

D.3.5 Вычисление высшей молярной теплоты сгорания

D.3.6 Вычисление неопределенности высшей молярной теплоты сгорания

D.3.7 Вычисление высшей массовой теплоты сгорания

по формуле (4) - высшая массовая теплота сгорания

D.3.8 Вычисление неопределенности высшей массовой теплоты сгорания