ГОСТ 30319.2-2015. Межгосударственный стандарт. Газ природный. Методы расчета физических свойств. Вычисление физических свойств на основе данных о плотности при стандартных условиях и содержании азота и диоксида углерода
4. Определение коэффициента сжимаемости и плотности
4.1 Метод расчета
Метод расчета коэффициента сжимаемости и плотности основан на применении уравнения состояния, которое приведено в международном стандарте [1], и имеет следующий вид:
(1)
где Bm и Cm - коэффициенты уравнения состояния.
Коэффициенты уравнения состояния рассчитывают по следующим формулам:
(2)
(3)
где xэ - молярная доля эквивалентного углеводорода;
xа - молярная доля азота;
xу - молярная доля диоксида углерода.
Молярную долю эквивалентного углеводорода и входящие в формулы (2) и (3) коэффициенты рассчитывают по следующим формулам:
xэ = 1 - xа - xу, (4)
(5)
B2 = -0,1446 + 7,4091·10-4T - 9,1195·10-7T2, (6)
B23 = -0,339693 + 1,61176·10-3T - 2,04429·10-6T2, (7)
B3 = -0,86834 + 4,0376·10-3T - 5,1657·10-6T2, (8)
(9)
C2 = 7,8498·10-3 - 3,9895·10-5T + 6,1187·10-8T2, (10)
C3 = 2,0513·10-3 + 3,4888·10-5T - 8,3703·10-8T2, (11)
C223 = 5,52066·10-3 - 1,68609·10-5T + 1,57169·10-8T2, (12)
C233 = 3,58783·10-3 + 8,06674·10-6T - 3,25798·10-8T2, (13)
B* = 0,72 + 1,875·10-5(320 - T)2, (14)
C* = 0,92 + 0,0013·(T - 270). (15)
В формулах (5), (9) значение теплоты сгорания эквивалентного углеводорода (Hэ) рассчитывают по формуле
Hэ = 128,64 + 47,479·Mэ, (16)
где Mэ - молярная масса эквивалентного углеводорода, значение которой рассчитывают по формуле
(17)
где xэ - молярная доля эквивалентного углеводорода, см. формулу (4);
xа - молярная доля азота;
xу - молярная доля диоксида углерода.
В формуле (17) коэффициент сжимаемости при стандартных условиях рассчитывают по формуле
(18)
4.2 Алгоритм расчета
4.2.1 Используя измеренные значения температуры, плотности при стандартных условиях, а также измеренные по ГОСТ 31371.1 - ГОСТ 31371.7 значения молярных долей азота и диоксида углерода, рассчитывают значения коэффициентов уравнения состояния (1) Bm и Cm по формулам (2) - (18).
Примечание - Допускается рассчитывать плотность при стандартных условиях по ГОСТ 31369.
4.2.2 Рассчитывают коэффициент сжимаемости при измеренных значениях температуры и давления по формуле
z = (1 + A2 + A1/A2)/3, (19)
где
A1 = 1 + B0, (20)
(21)
A0 = 1 + 1,5(B0 + C0), (22)
B0 = bBm, (23)
C0 = b2Cm, (24)
b = 103p/(2,7715T). (25)
4.2.3 Плотность природного газа рассчитывают по формуле
(26)
где Mm - молярная масса природного газа, которую рассчитывают по следующей формуле
(27)
В формуле (27) коэффициент сжимаемости при стандартных условиях рассчитывают по формуле (18).
4.3 Диапазон применения и погрешности расчета
4.3.1 Диапазон применения и погрешности метода расчета коэффициента сжимаемости и плотности по уравнению состояния (1) приведены в таблице 1.
Таблица 1
Диапазон применения и погрешности метода расчета
коэффициента сжимаемости и плотности
Диапазон применения и погрешности метода расчета | Отклонения от экспериментальных данных | ||||
Диапазон применения |
| p, МПа |
|
|
|
20 <= H, МДж/м3 <= 48
0 <= xа <= 0,20 0 <= xу <= 0,20 250 <= T, К <= 350 0,1 <= p, МПа <= 7,5 | От 0,66 до 0,70 включ. | От 0,1 до 3,0 включ. | 0,11 | 0,002 | 0,02 |
Св. 3,0 до 7,5 включ. | 0,16 | 0,01 | 0,06 | ||
Св. 0,70 до 0,75 включ. | От 0,1 до 3,0 включ. | 0,13 | -0,005 | 0,04 | |
Св. 3,0 до 7,5 включ. | 0,17 | -0,005 | 0,07 | ||
Св. 0,75 до 1,05 включ. | От 0,1 до 3,0 включ. | 0,12 | 0,006 | 0,03 | |
Св. 3,0 до 7,5 включ. | 0,16 | -0,005 | 0,06 | ||
Примечания 1 Оценка значений погрешностей метода расчета коэффициента сжимаемости и плотности выполнена в соответствии с А.1 (приложение А). 2 H - высшая теплота сгорания, рассчитанная по ГОСТ 31369 или по следующей формуле: 3 4 |
4.3.2 Погрешности расчета коэффициента сжимаемости и плотности
по уравнению состояния (1) с учетом погрешности измерения давления, температуры, плотности при стандартных условиях, молярных долей азота и диоксида углерода (исходных данных для расчета) вычисляют по формулам
(28)
(29)
где - погрешность метода расчета коэффициента сжимаемости и плотности, значения которой приведены в таблице 1;
- погрешность расчета коэффициента сжимаемости, которая появляется дополнительно в связи с погрешностью измерения давления, температуры, плотности при стандартных условиях, молярных долей азота и диоксида углерода;
- погрешность расчета плотности, которая появляется дополнительно в связи с погрешностью измерения давления, температуры, плотности при стандартных условиях, молярных долей азота и диоксида углерода.
Формулы расчета и
приведены в А.3 (приложение А).
