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天然气 体积 修正 系数 计算方法

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第 3 2卷第 1 期 2 0 0 4年 1月 同济大学学报 J OU RNAL OF T ONGJ I U NI F E R SU Y Vo l 3 No 1 J a n 2 0 0 4 天然气体 积修正系 数的计算方法 秦朝葵 高顶云2 1 同济大学 暖通 空调及燃气研究所 上海2 0 0 0 9 2 2 上海飞奥燃气设备有限公司 上海2 0 1 2 0 1 摘要 对 2种 目前 常用 的天然气压缩因子计算方法和相应的体积修正系数的计算 方法进行 了介绍并对计算结果进 行了对比 指 出我国 目前所 实施 的计量标 准与 国际上认 可 的 I S O标准方 法之 间存在一 定的偏 差 同时 也讨论 了 计量标准状态 的不 同定义对体积修正系数的影响 关键词 天然气 压缩因子 体积修正系数 国家标 准 国际标准 中图分类号 T E 8 6 3 1 文献标识码 A 文章编号 0 2 5 3 3 7 4 X 2 0 0 4 0 1 0 0 2 7 0 4 CaI c u l a t i o n o f Vol u me c o r r e c t i o n 0o e f f i c i e n t o f Na t u r aI Ga s QI N C h a o k u i GAO Di n g y u n 1 He a ti n g Ve n t i la t i o n A i r c o n d i t i o n i n g a n d G a s I n s t i t u t e T o n mi Un i v e r s i t y S h a n g h a i 2 0 0 0 9 2 C h in a 2 S han g h F i o r e n t i ni G a s E q u ip me n t C o L t d S h a n g h a i 2 0 1 2 0 1 C h in a A b s t r a c t I n t h i s p a p e r c o mp r e s s i o n f a c t o r o f n a t u r a l g a s wa s c a l c u l a t e d a c c o r d i n g t o t wo d i f f e r e n t me t h o d s Ch i n a n a t i o n a l s t a n d a r d me t h od and i n t e r n a t i o n a l s t a n d ard me t h od Th e r e s u l t i n g v o l u me c o r r e c t i o n c o e f f i c i e n t K wa s comp are d I t wa s f o u n d t h a t v ary i n g d i f f e r e n c e e x i s t s b e t we e n t h e n a t i o n a l s t a n d ard me t h od an d I S O s t a n d ard me t h od Al s o d i s c u s s e d wa s t h e i n fl u e n c e o f s t a n d ard s t a t e d e f i n i t i o n u p o n t h e v a l u e o f v o l u me c o rre c t i o n c o e f f i c i e n t K Ke y wo r d s mt u r a l g a s c o mp r e s s i o n f a c t o r v o l u me corre c t i o n c f f i d e n t n a t i o n a l s t a n d a r d I S O s n d a r d 目前世界范围内管输天然气的贸易结算大都以 标准状态下的体积为主 高压下天然气的可压缩性 已成为涉及计量准确 的关键 因素 随着 国际天然气 贸易 的开 展 I S O1 2 2 1 3 1 9 9 7已成为 全球 通 用 的计 算天然气压缩因子 的统一标准 该标准详 细介绍 了 美国的 AG A 8 9 2 D C方 法 和欧 洲的 S G E R 卜一 8 8 方法 但是 现在 国内的大部分仪表厂 商仍 在采用 S Y I 6 1 4 3 1 9 9 6标准来进行 天然气 的体 积修 正 该标准参照 的是较早颁布 的 A G A N o 3报告结 果 其技术途径是直接计算超压缩因子 而且 国外进 口 的流量计 像压缩因子 体积修正系数 K 的计算及 处理等 关键技 术对 我 国的用 户也是 封闭 的 因此 有 必 要对 两大标 准之 间 的差 别做 一个 系统 的了解和认 识 笔 者按照 I S 0 标准 中 的 S G E R G 一8 8方法 编 程 计算 了6种典型组分的天然气在不同温度 压力 下 的体积修正系数 K 并与按照国标方法得到的 K 系 数进行了对比 同时 对 目前国内的 2种不同的 标 准状态 对体积修正系数的影响也进行了讨论 1 天然气体积修正系数计算方法简介 工程上使用压缩因子来描述气体的状态 其方 收稿 日期 2 o o 3 0 1 1 5 作者简介 秦朝葵 1 9 6 8一 男 河北正定人 副研究员 工学博士 E ma i l j k y o u c o n l in e s h c n 维普资讯 2 8 同济大学学报 第 3 2卷 程为 1 p V n Z RT 1 式 中 P为 气 体 的绝 对 压 力 MP a V 为 气 体 的 体 积 r n 3 为物质的量 to o l Z为压缩 因子 R 为通 用气体常数 T为气体的温度 K 对处于计量状态 P T 下的天然气 和同样数 量的处于标准状 态 P o To 下的天然气 分别写出 类似式 1 的方程 相除后 可有 等V 2 p O g 式中 V 分别为计量状态的体积和标准状态的体 积 即计费依据 Z g 分别为计量状态的压缩因子 和标准状态的压缩因子 Z n Z 称做体积修正系数 用符号 K 表示 其平方根定义为超压缩因子 F F 7 K 0 Zn Z 压缩因子 Z 体积修 正系数 K 超压缩因子 F 这 3个参数描述的均是气体在高压下的可压缩性 1 1 S G E R 8方法 该方法使用的是由欧洲燃气研究集团 G E R G 于 1 9 9 1 年提 出的 S G E R G一8 8方 程 它与 A G A 8 9 2 B C 方法并列为计算天然气压缩因子的主要方法 2 J 其出 发点是将天然气看作 5种组分 等价烃类气体 C 0 2 构成的混合物 并用一组特征性的 可测 定物性值来表征和计算其性质 S G E R G一8 8方法使 用高位发热量 H 相对密度 d和 o 0 含量作为输入 变量 与 A G A S 9 2 B C方 法 相 比 这 种 方 法 相 对 简 单 且技术内核的开放程度较高 S 一8 8 方法适用 于高 位发热量为 3 0 4 5 MJ r n 相对密度为 0 5 5 0 8 0 以 c I I4为主 的天 然 气 o 9 2 摩尔分数 o 9 2 不大于 0 2 摩尔分数 不大于0 1 当温度为2 6 3 3 3 8 K 绝对压力为0 1 2 MP a 时 所计算的压缩因子的不确定度为 0 1 S GE R G一8 8方法所使用的标准维里方程为 z 1 B l0 3 式中 B C为系数 均为 H d c o2 H2 及 温度 T 的函数 l 0 为摩尔密度 l0 p Z RT 计算过程由 3个步骤组成 首先 通过输入的 P 丁 d y o o 数据 利用迭代程序得到同时 满足高位发热量和相对密度的 5种组分 其次 求出系 数 B C 最后 再用适当的计算方法求解得到 f0 和 Z 1 2 S Y I 6 1 4 3 1 9 9 6计算方法 我 国 目前 采 用 的 S Y厂 r 6 1 4 3 1 9 9 6标 准 直 接 给出 了天 然 气超 压 缩 因子 F 的计 算 步骤 和方 法 3 其中包括若干简单的数学方程 首先 由气源 的全组分分析结果 按照 GB T 1 1 0 6 2 8 9计算真 实相对密度 J 然后根据所给出的一系列公式来计 算超压缩因子 该方法适用 于以 C 4为主 真实相 对密度小于 0 7 5且 N c o2 体积分数均小于 0 1 5 的天然 气 2 计算结果及分析 采用 I S 0标准 中用 以确认程序有效性 的 6种 天然气 详细 的组成及物性见表 1 编制程序 进行 计 算 为简 明起见 仅 在表 2和表 3列 出 了 1和 4 标准气在常见的温度 压力 范围内的体积修正系数 K 的对 比结果 其 中无括号的是 I S 0标准的结果 圆括 号 内的是 国标方 法 的结 果 表 1 I S O 1 2 2 1 3 1 9 9 7中的 6种标准气的组成 和物性 T a b 1 Co mp o s i t i o n a n d p r o p e r t i e s o f 6 k i n d s o f r e f e r e n c e g a s e s i n I S O 1 2 2 1 3 1 9 9 7 维普资讯 第 1 期 秦朝葵 等 天然气体积修 正系数 的计算方法 2 9 表 2 2种计算方法得 出的体积修正 系数 K 的对 比 1 标准气 0 标准状态 T a b 2 C o mp a r i s o n o f v o l u me c o r r e c t i o n f a c t o r K c a l c u l a t e d f r o m t w o m e t h o d s 1 r e f e r e n c e g a s 0 s t a n d a r d s t a t e 表 3 2种计算方法得 出的体积修正 系数 K 的对比 4标准气 0 标准状态 T a b 3 C o mp a r i s o n o f v o l u me c o r r e c t i o n f a c t o r K cal c u l a t e d f r o m two me t h o d s 4 ref e ren ce g a s 0 s t a n d a r d s tat e 图 1 为绝 对压力 1 0 MP a 下 由 2种计 算方 法 得 到的 1与 4标 准 气 的 K 随 温 度 的变 化 关 系 显 然 这 2种气 的对 比情 况是 不 同的 对 1标准 气 温 度 在 4 0 以下 时 国标 的计 算 结 果低 于 I S O 标 准 当温度高于 4 0 以后 国标 的结果开始高 于 I S O 标 准 对 于 4气 I S o 标 准 的计 算 结 果 总 是 高 于 国 标 I S O 结果 与国标结果 的偏差 随着 温 度 的升 高 而 逐渐减小 温度越低 二者的偏差越大 目前在我国有 2个并行的 标 准状态 的定义 在石油 天然气行 业 中采用 的是 2 0 1 0 1 3 2 5 k P a 而在煤气行 业 中采 用 的是 0 1 0 1 3 2 5 k P a 世 界 各 国关 于标 准状 态 的定 义 也 各 不 相 同 为 考察 这 种 标准状态的差别所导致的体积修正系数 K 的差别 对 1 标准气进行了类似的计算 结果列于表 4 与表 2的结果 对 比 可 以发现 标 准状态 的差 别 对 2种计算方法的影响是一样的 换言之 虽然在不 同的标准状态下 体积修正系数是不同的 但这个对 比参照状态对 2种计算方法的影响是一样的 图 1 绝对压 力 1 0 MP a下 2种计算 方法得 到的 体积修正 系数 K 的对比 Fi g 1 Co mpa r i s o n o f v o l u me c o r r e c t i o n f a c t o r K u nd e r 1 0 M Pa c al c u l a t e d f r o m tw o di f f e rent me t h o ds 维普资讯 同济大学学报 第 3 2卷 表 4 2 种计算方法得 出的体积修正 系数 K 的对 比 1 标 准气 2 O 标准状态 T a b 4 C o mp a r i s o n o f v o l u me c o r r e c t i o n f a c t o r K c a l c u l a t e d f r o m t w o m e t h o d s 1 r e f e r e n c e g a s 2 0 oC s t a n d a r d s t a t e 3 结论与分析 本文按照 2种常用的压缩因子计算方法 我 国国标方法和 I S 0标准方法 对 I S o标准中的 6 种标准气的体积修正系数 K 进行 了计算 对 比 结 论 如下 1 2种计算方法得到的体积修正系数 存在 一 定的偏差 这种偏差随着气源组分的不 同而不同 总的说来 这种偏差随着温度的降低而增大 2 目前 国内有 2种作为参 比标准 的 标准状 态 的定义 在这 2种定义下的体积修正系数 K 随 着温度 压力的变化趋势是一样的 随着 我 国加 入 WT O 及 与 国际 规范 标准 的接 轨 仪表 厂家应 在 压 缩 因子 的计 算 方 面 进行 更 多 的 开发研究工作 参考文献 1 蒋汉文 邱信立 热力学原理及应用 M 上海 同济大学出版 社 1 9 9 0 2 I n t e r n a t io n a l s t a n d a r d I S O 1 2 2 1 3 1 9 9 7 Na t u r a l G a s C a l c u l a t io n o f c o mp r e s s i o n f a c t o r E S j 3 s Y 丁6 1 4 3 1 9 9 6 天然气流量的标准孔板计量方法 s 4 G B 1 1 0 6 2 8 9 天然气发热量 密度和相对密度的计算方法 S 维普资讯

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