ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ |
||
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ |
ГОСТ Р 8.770-2011 |
Государственная система обеспечения единства измерений
ГАЗ ПРИРОДНЫЙ
Коэффициент динамической вязкости сжатого газа с известным компонентным составом. Метод расчетного определения
Москва Стандартинформ 2012 |
Предисловие
Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»
Сведения о стандарте
1. РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием «Российский научно-технический центр информации по стандартизации, метрологии и оценке соответствия» (ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМ»)
2. ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 180 «Государственная служба стандартных справочных данных»
3. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 13 декабря 2011 г. № 1102-ст
4. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом 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
СОДЕРЖАНИЕ
1. Область применения. 2 2. Нормативные ссылки. 2 3. Термины, определения и обозначения. 3 4. Общие положения метода. 3 5. Динамическая вязкость смеси в состоянии разреженного газа. 4 6. Избыточная составляющая коэффициента динамической вязкости. 5 7. Границы применения метода и неопределенность расчетных значений коэффициента динамической вязкости. 6 8. Оформление результатов расчетов. 7 Приложение А (обязательное) Значения констант, используемых для расчета коэффициента динамической вязкости. 7 Приложение В (обязательно) Результаты контрольных расчетов. 9 Приложение С (справочное) Учет следовых компонентов. 14 Библиография. 15 |
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственная система обеспечения единства измерений ГАЗ ПРИРОДНЫЙ Коэффициент динамической вязкости сжатого газа с известным компонентным составом. Метод расчетного определения State system for ensuring the uniformity of measurements. Natural gas. The coefficient of dynamic viscosity of compressed gas with a known component composition. The method of calculation |
Дата введения - 2013-01-01
1. Область применения
Настоящий стандарт устанавливает метод расчетного определения динамической вязкости природного газа, подготовленного для транспортирования и распределения по магистральным газопроводам, при условии его нахождения только в газовой фазе.
Стандарт распространяется на подготовленные для транспортирования по магистральным газопроводам газы в диапазонах давления P и температуры T, при которых на практике осуществляют транспортирование и распределение газов.
2. Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ Р 8.662-2009 (ИСО 20765-1:2005) Государственная система обеспечения единства измерений. Газ природный. Термодинамические свойства газовой фазы. Методы расчетного определения для целей транспортирования и распределения газа на основе фундаментального уравнения состояния AGA8
ГОСТ 8.417-2002 Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин
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 ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. 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. Термины и определения
В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 8.662 и ГОСТ 8.417.
3.2. Обозначения
3.2.1. Условные обозначения
Условные обозначения величин и обозначения их единиц приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Условные обозначения величин
Величина |
||
Обозначение |
Наименование |
Единица |
T |
Абсолютная температура |
К |
P |
Абсолютное давление |
МПа |
R |
Универсальная газовая постоянная (R = 8,31451*) |
кДж/(кмоль · К) |
N |
Число компонентов газовой смеси |
1 |
{xi}, |
Вектор молярных долей компонентов газовой смеси |
1 |
ρ |
Удельная (массовая) плотность |
кг/м3 |
|
Молярная плотность |
кмоль/м3 |
M |
Молярная масса |
кг/кмоль |
Z |
Фактор сжимаемости |
1 |
µ |
Коэффициент динамической вязкости |
мкПа · с |
µ0 |
Коэффициент динамической вязкости в состоянии разреженного газа |
мкПа · с |
Δµ |
Безразмерная избыточная составляющая коэффициента динамической вязкости |
1 |
φ |
Критический фактор вязкости |
мкПа · с |
τ |
Относительная температура |
1 |
ω |
Относительная плотность |
1 |
Ω |
Ацентрический фактор Питцера |
1 |
{ajk} |
Параметры уравнений для коэффициентов динамической вязкости компонентов в состоянии разреженного газа |
мкПа · с |
{cn} |
Параметры уравнения для безразмерной избыточной составляющей коэффициента динамической вязкости |
1 |
{фi}, i = 1, ..., 6 |
Параметры аффинных преобразований для относительных плотности и температуры |
1 |
* Несмотря на то что международное метрологическое сообщество не считает данное значение универсальной газовой постоянной R самым точным, оно установлено в ГОСТ Р 8.662, уравнение состояния которого используется для расчета плотности природного газа при определении вязкости в настоящем стандарте. Расхождение между приведенным значением и значением, принятым в настоящее время, менее 5 · 10-5. |
3.2.2. Подстрочные индексы
В условных обозначениях величин приняты следующие индексы:
r - относительная величина;
i, j, k, l - значение соответствующих величин для i, j, k, l-го компонентов смеси;
bs - значение соответствующей величины для базового вещества;
m - значение соответствующей величины для смеси;
п - значение номера параметра уравнения для безразмерной избыточной составляющей коэффициента динамической вязкости;
c - значение величины в критической точке.
4. Общие положения метода
Коэффициент динамической вязкости природного газа как газовой смеси с известным компонентным составом µm вычисляют по следующему уравнению:
(1)
(2)
где µ0m - коэффициент динамической вязкости смеси в состоянии разреженного газа, зависящий только от компонентного состава и температуры, мкПа · с;
Δµbs(τm, ωm) - безразмерная избыточная составляющая коэффициента динамической вязкости смеси, зависящая от компонентного состава, температуры и плотности;
φm - критический фактор вязкости смеси, мкПа · с;
в качестве базового вещества (bs) принят метан.
Плотность природного газа при заданном компонентном составе и рабочих температуре и давлении рассчитывают по уравнению состояния AGA8 по ГОСТ Р 8.662. При использовании этого уравнения при расчете вязкости соблюдают соответствующие ограничения по компонентному составу природного газа, представленные в таблице 2.
При расчете коэффициента динамической вязкости природного газа учитывают только его основные компоненты - те, молярные доли которых xi ≥ 0,001 (см. таблицу 2), а также водяной пар как существенно полярное вещество; поэтому молярные доли O2 и Аг добавляют к молярной доле N2; молярную долю H2S - к молярной доле СO2, а молярные доли С8Н18, н-С9Н20, н-С10Н22 - к молярной доле н-С7Н16.
Таблица 2 - Диапазоны значений молярных долей основных и второстепенных компонентов природного газа
Номер компонента i |
Компонент |
Диапазон значений молярной доли |
1 |
Азот |
0 ≤ ≤ 0,20 |
2 |
Диоксид углерода |
0 ≤ ≤ 0,20 |
3 |
Метан |
0,7 ≤ ≤ 1,00 |
4 |
Этан |
0 ≤ ≤ 0,10 |
5 |
Пропан |
0 ≤ ≤ 0,035 |
6 + 7 |
н-Бутан + изобутан |
0 ≤ ≤ 0,015 |
8 + 9 |
н-Пентан + изопентан |
0 ≤ ≤ 0,005 |
10 |
н-Гексан |
0 ≤ ≤ 0,001 |
11 |
н-Гептан |
0 ≤ ≤ 0,0005 |
12 + 13 + 14 |
н-Октан + н-нонан + н-декан |
0 ≤ ≤ 0,0005 |
15 |
Водород |
0 ≤ ≤ 0,10 |
17 |
Моноксид углерода |
0 ≤ ≤ 0,03 |
18 |
Водяной пар |
0 ≤ ≤ 0,00015 |
20 |
Гелий |
0 ≤ ≤ 0,005 |
16 |
Кислород |
0 ≤ ≤ 0,0002 |
19 |
Сероводород |
0 ≤ ≤ 0,0002 |
21 |
Аргон |
0 ≤ ≤ 0,0002 |
5. Динамическая вязкость смеси в состоянии разреженного газа
Коэффициент динамической вязкости смеси в состоянии разреженного газа µ0m вычисляют по формуле Уилки:
(3)
где
(4)
В уравнениях (3) и (4) µ0i и µ0j - коэффициенты динамической вязкости в состоянии разреженного газа для i-го и j-го компонентов соответственно.
Коэффициенты динамической вязкости в состоянии разреженного газа для любого компонента вычисляют по формуле
(5)
где θ = T/100 К; коэффициенты {ajk} приведены в таблице А.1 (приложение А).
Значения молярных масс компонентов {Mi} приведены в таблице А.3 (приложение А).
Значения коэффициентов {ajk} для основных компонентов природного газа определены в результате обработки данных о коэффициентах динамической вязкости чистых компонентов в состоянии разреженного газа {µ0i} или при атмосферном (и ниже) давлении {µaтмi}, в том числе стандартных справочных данных [1] - [8].
6. Избыточная составляющая коэффициента динамической вязкости
Безразмерную избыточную составляющую коэффициента динамической вязкости рассчитывают по уравнению для избыточной вязкости базового вещества - метана, полученному на основе новых высокоточных экспериментальных данных, а также наиболее надежных данных, использованных при разработке аналогичного уравнения для таблиц стандартных справочных данных ГСССД 195-01 [9]:
(6)
где ωbs и τbs - относительные плотность и температура базового вещества;
параметры {cn} и показатели степеней {rn}, {tn} приведены в таблице А.2 (приложение А).
Относительные плотность и температуру базового вещества в формуле (6) выражают через относительные плотность и температуру смеси с помощью аффинных преобразований:
(7)
В формулах (7) {φim} - параметры аффинных преобразований, а ωm и τm - относительные плотность и температура смеси:
tm = T/Tcm, (8)
где , T - молярная плотность и температура смеси;
, Tст - псевдокритические молярная плотность и температура смеси.
Молярную плотность смеси при задании исходных T, P и вектора молярных долей компонентов {xk} рассчитывают по уравнению состояния AGA8 в соответствии с ГОСТ Р 8.662.
Псевдокритические параметры газовой смеси вычисляют по следующим формулам:
(9)
где
(10)
где Tckl = (TckTcl)1/2.
В формулах (9) и (10) {ρck, ρci}, {Мk, Мl}, {Тck, Tcl), {xk, xl} - критические плотности, молярные массы, критические температуры и молярные доли для пар компонентов (k, l) смеси соответственно; N - число компонентов смеси; единица величины - кмоль/м3. Значения {ρck}, {Мk}, {Тck} для чистых веществ - компонентов смеси приведены в таблице А.3 (приложение А).
Значение псевдокритического давления Pcm смеси в формуле (2) определяют по следующим выражениям:
Zcm = 0,291 - 0,08Ωm, (11)
(12)
(13)
В формулах (11) и (13) Ωm - ацентрический фактор Питцера для смеси; {Ωi} - факторы Питцера для отдельных компонентов. Значения {Ωi} приведены в таблице А.3 (приложение А). Используемые значения {Ωi} отличаются от принятых в справочной литературе; они определены из формулы (11) при реальных значениях {Zci} чистых компонентов.
Молярную массу смеси Mm в формуле (2) вычисляют по формуле
(14)
Параметры аффинных преобразований для относительных плотности и температуры смеси в формулах (7) вычисляют по формуле:
(15)
где i = 1, ..., 6.
В уравнениях (15) δi = 1 или δi = 0, a {dik} - подгоночные коэффициенты. Все коэффициенты {di3} для метана равны нулю. Значения {dik} для каждого из других основных четырнадцати компонентов газовых смесей (N2, CO2, С2Н6, С3Н8, н-С4Н10, изо-С4Н10, н-С5Н12, изо-С5Н12, н-С6Н14, н-С7Н16, Н2, СО, Н2O и Не-4) определены в результате обработки данных о вязкости для этих компонентов, в том числе стандартных справочных данных [1] - [8], при давлениях до 30 МПа. Значения {dik} приведены в таблице А.4 (приложение А).
7. Границы применения метода и неопределенность расчетных значений коэффициента динамической вязкости
Границы применения метода расчетного определения коэффициента динамической вязкости зависят в первую очередь от границ применения уравнения состояния AGA8 по ГОСТ Р 8.662, используемого для расчета плотности газовой смеси, а также от диапазонов температуры и давления, в которых определены параметры уравнений для расчета вязкости из данных о вязкости чистых компонентов, в том числе стандартных справочных данных [1] - [9].
Настоящий метод применим в диапазонах абсолютных температуры 250 - 350 К и давления 0 - 30 МПа при соблюдении соответствующих ограничений по содержанию компонентов (см. таблицу 2).
Оценки расширенной неопределенности расчетных значений коэффициента динамической вязкости для различных диапазонов давления представлены в таблице 3. Значения расширенной неопределенности U (с доверительной вероятностью 95 %) для всей расчетной области находятся в пределах: 0,6 £ U £ 4,0.
Таблица 3 - Значения расширенной неопределенности U расчетных значений коэффициента динамической вязкости (с доверительной вероятностью 95 %)
DP, МПа |
U, % |
0,1 £ Р < 1,0 |
0,6 |
1,0 £ P < 10,0 |
1,9 |
10,0 £ P < 20,0 |
2,6 |
20,0 £ P < 30,0 |
4,0 |
8. Оформление результатов расчетов
В соответствии с оценками неопределенности расчетных значений плотности и коэффициента динамической вязкости, приведенными в ГОСТ Р 8.662 и таблице 3, значения рассчитанных теплофизических свойств должны быть записаны с числом значащих цифр, указанным в таблице 4. При оформлении результатов расчетов необходимо указывать значения температуры, давления (или плотности) и компонентный состав, для которых эти результаты получены. Использованный метод расчета должен содержать ссылку на настоящий стандарт.
Для наладки программного обеспечения метода расчетного определения вязкости полезно использовать лишние цифры в числовых значениях теплофизических свойств (см. пример в приложении В).
Таблица 4 - Оформление результатов
Обозначение |
Свойство |
Единица величины |
Число значащих цифр |
P |
Плотность |
кг/м3 |
5 |
µ |
Коэффициент динамической вязкости |
мкПа · с |
4 |
Приложение А (обязательное)
Значения констант, используемых для расчета коэффициента динамической вязкости
Таблица А.1 - Коэффициенты {аik} уравнения (5) для µ0, основных компонентов природного газа
k |
aik для компонента i |
||
Азот |
Диоксид углерода |
Метан |
|
0 |
-0,279070091 · 100 |
-0,468233636 · 100 |
-0,838029104 · 100 |
1 |
0,781221301 · 101 |
0,537907799 · 101 |
0,488406903 · 101 |
2 |
-0,699863421 · 100 |
-0,349633355 · 10-1 |
-0,344504244 · 100 |
3 |
0,378831186 · 10-1 |
-0,126198032 · 10-1 |
0,151593109 · 10-1 |
Продолжение таблицы А.1
k |
aik для компонента i |
||
Этан |
Пропан |
н-Бутан |
|
0 |
-0,121924490 · 101 |
0,254518256 · 100 |
-0,524058048 · 10° |
1 |
0,405145591 · 101 |
0,254779249 · 101 |
0,281260308 · 101 |
2 |
-0,200150993 · 100 |
0,683095277 · 10-1 |
-0,496574363 · 10-1 |
3 |
0,662746099 · 10-2 |
-0,114348793 · 10-1 |
0,0 |
Продолжение таблицы А.1
k |
aik для компонента i |
||
Изобутан |
н-Пентан |
Изопентан |
|
0 |
0,104273843 · 101 |
0,452603096 · 100 |
0,550744125 · 100 |
1 |
0,169220741 · 101 |
0,179775689 · 101 |
0,175702204 · 101 |
2 |
0,194077419 · 100 |
0,157002776 · 100 |
0,173363456 · 100 |
3 |
-0,159867334 · 10-1 |
-0,158057627 · 10-1 |
-0,167839786 · 10-1 |
Продолжение таблицы А.1
k |
aik для компонента i |
||
Гексан |
Гептан |
Водород |
|
0 |
0,658064311 · 100 |
0,740052089 · 100 |
0,142410895 · 101 |
1 |
0,150818329 · 101 |
0,154218396 · 101 |
0,303739469 · 101 |
2 |
0,178280027 · 100 |
0,147675612 · 100 |
-0,203048737 · 100 |
3 |
-0,161050134 · 10-1 |
-0,135511783 · 10-1 |
0,106137856 · 10-1 |
Окончание таблицы А.1
k |
aik для компонента i |
||
Моноксид углерода |
Водяной пар |
Гелий-4 |
|
0 |
-0,424649268 · 10 |
0,118871011 · 102 |
0,295929817 · 101 |
1 |
0,798656627 · 101 |
-0,538839948 · 101 |
0,717751320 · 101 |
2 |
-0,727175272 · 10° |
0,200827939 · 101 |
-0,641191946 · 100 |
3 |
0,398744421 · 10-1 |
-0,142699082 · 100 |
0,451852767 · 10-1 |
Таблица А.2 - Параметры {cn} и показатели степеней{rn}, {tn} уравнения (6) для Dµbs
n |
cn |
rn |
tn |
1 |
0,306331302 · 101 |
1 |
1 |
2 |
-0,864573627 · 101 |
1 |
2 |
3 |
0,896123185 · 101 |
1 |
3 |
4 |
-0,300860053 · 101 |
1 |
4 |
5 |
0,127196662 · 101 |
2 |
1 |
6 |
-0,875183697 · 100 |
2 |
2 |
7 |
-0,577055575 · 10-1 |
3 |
1 |
8 |
0,352272638 · 10-1 |
5 |
1 |
Таблица А.3 - Критические параметры, молярные массы и факторы Питцера основных компонентов природного газа
Порядковый номер компонента |
Компонент |
Tc, К |
ρc, кг/м3 |
М, кг/кмоль |
Ω |
1 |
Азот (N2) |
126,2 |
313,1 |
28,0135 |
0,013592 |
2 |
Диоксид углерода (СO2) |
304,2 |
468,0 |
44,010 |
0,20625 |
3 |
Метан (СН4) |
190,564 |
162,66 |
16,043 |
0,064294 |
4 |
Этан (С2Н6) |
305,32 |
206,58 |
30,070 |
0,10958 |
5 |
Пропан (С3Н8) |
369,825 |
220,49 |
44,097 |
0,18426 |
6 |
н-Бутан (н-C4H10) |
425,16 |
227,85 |
58,123 |
0,21340 |
7 |
Изобутан (изо-С4Н10) |
407,85 |
224,36 |
58,123 |
0,16157 |
8 |
н-Пентан (н-C5H12) |
469,65 |
232,0 |
72,150 |
0,29556 |
9 |
Изопентан (изо-C5H12) |
460,39 |
236,0 |
72,150 |
0,26196 |
10 |
н-Гексан (н-С6Н14) |
507,85 |
233,6 |
86,177 |
0,29965 |
11 |
н-Гептан (н-С7Н16) |
540,16 |
235,0 |
100,204 |
0,39405 |
15 |
Водород (Н2) |
32,938 |
31,36 |
2,0159 |
-0,12916 |
17 |
Моноксид углерода (СО) |
132,85 |
303,91 |
28,01 |
-0,0061836 |
18 |
Водяной пар (Н2O) |
647,096 |
322,00 |
18,0153 |
0,76949 |
20 |
Гелий-4 (Не-4) |
5,19 |
69,64 |
4,0026 |
-0,14949 |
Таблица А.4 - Значения коэффициентов {dik} для параметров аффинных преобразований по формуле (15)
i |
δi |
dik для компонента k |
|||
Азот |
Диоксид углерода |
Метан |
Этан |
||
1 |
1 |
-0,5352690 · 10-2 |
-0,3468202 · 10-1 |
0,0 |
0,4156931 · 10-1 |
2 |
1 |
0,9101896 · 10-1 |
0,1130498 · 100 |
0,0 |
0,0 |
3 |
0 |
0,1501200 · 10-1 |
0,5811886 · 10-1 |
0,0 |
0,6408111 · 10-1 |
4 |
1 |
0,2640642 · 100 |
0,5767935 · 10-1 |
0,0 |
0,4763455 · 10-1 |
5 |
0 |
-0,1032012 · 100 |
-0,1814105 · 100 |
0,0 |
-0,1889656 · 100 |
6 |
1 |
-0,1078872 · 100 |
-0,5971794 · 100 |
0,0 |
0,1533738 · 100 |
Продолжение таблицы А.4
i |
δi |
dik для компонента k |
|||
Пропан |
н-Бутан |
Изобутан |
н-Пентан |
||
1 |
1 |
0,3976538 · 10-1 |
-0,6667775 · 10-1 |
0,7234927 · 10-1 |
0,0 |
2 |
1 |
0,8375624 · 10-1 |
0,2100174 · 100 |
0,9435210 · 10-2 |
0,1651156 · 100 |
3 |
0 |
0,1747180 · 100 |
0,6330205 · 10-1 |
-0,3673568 · 10-1 |
-0,7126922 · 10-1 |
4 |
1 |
1,250272 · 100 |
0,3182660 · 100 |
0,4516722 · 100 |
0,6698673 · 10-1 |
5 |
0 |
-0,5283498 · 100 |
0,1474434 · 100 |
-0,3272680 · 100 |
-0,5283166 · 100 |
6 |
1 |
0,2458511 · 100 |
-1,113935 · 100 |
-0,6135352 · 100 |
-0,7803174 · 100 |
Продолжение таблицы А.4
i |
δi |
dik для компонента k |
|||
Изопентан |
Гексан |
Гептан |
Водород |
||
1 |
1 |
0,2229787 · 10-1 |
0,1753529 · 100 |
0,0 |
-0,3937273 · 10-1 |
2 |
1 |
0,8380246 · 10-1 |
-0,8018375 · 10-1 |
0,0 |
0,1532106 · 10-1 |
3 |
0 |
0,4639638 · 10-1 |
-0,3543316 · 10-1 |
0,0 |
-0,3423876 · 10-1 |
4 |
1 |
-0,1450583 · 100 |
-0,9677546 · 10-1 |
0,0 |
-0,1399209 · 100 |
5 |
0 |
0,3725585 · 10-1 |
-0,2015218 · 100 |
0,0 |
-0,6955475 · 10-1 |
6 |
1 |
-0,4106772 · 100 |
-1,206562 · 100 |
0,0 |
-1,049055 · 100 |
Окончание таблицы А.4
i |
δi |
dik для компонента k |
||
Моноксид углерода |
Водяной пар |
Гелий-4 |
||
1 |
1 |
-0,8435373 · 10-2 |
-0,2499971 · 100 |
0,2992490 · 100 |
2 |
1 |
0,9023539 · 10-1 |
0,3973388 · 100 |
-0,1490941 · 100 |
3 |
0 |
0,9739430 · 10-2 |
2,168006 · 100 |
0,1577329 · 100 |
4 |
1 |
0,2506655 · 100 |
-0,1194767 · 100 |
-0,2253240 · 100 |
5 |
0 |
-0,1006196 · 100 |
-0,2622191 · 100 |
-0,2731058 · 100 |
6 |
1 |
-0,9334287 · 10-1 |
-0,9158224 · 100 |
-0,8827831 · 100 |
Приложение В (обязательное)
Результаты контрольных расчетов
Следующие примеры расчетов приведены для целей проверки программных решений (таблицы В.1 - В.7).
Таблица В.1 - Составы газа в молярных долях
Номер компонента |
Компонент |
Газ 1 |
Газ 2 |
Газ 3 |
Газ 4 |
Газ 5 |
Газ 6 |
1 |
Азот |
0,003000 |
0,031000 |
0,009617 |
0,100000 |
0,057000 |
0,117266 |
2 |
Диоксид углерода |
0,006000 |
0,005000 |
0,015021 |
0,016000 |
0,076000 |
0,011093 |
3 |
Метан |
0,965000 |
0,907000 |
0,859284 |
0,735000 |
0,812000 |
0,825198 |
4 |
Этан |
0,018000 |
0,045000 |
0,084563 |
0,033000 |
0,043000 |
0,034611 |
5 |
Пропан |
0,004500 |
0,008400 |
0,023022 |
0,007400 |
0,009000 |
0,007645 |
6 |
н-Бутан |
0,001000 |
0,001500 |
0,006985 |
0,000800 |
0,001500 |
0,002539 |
7 |
Изобутан |
0,001000 |
0,001000 |
- |
0,000800 |
0,001500 |
- |
8 |
н-Пентан |
0,000300 |
0,000400 |
0,001218 |
0,000400 |
- |
0,000746 |
9 |
Изопентан |
0,000500 |
0,000300 |
- |
0,000400 |
- |
- |
10 |
н-Гексан |
0,000700 |
- |
0,000228 |
0,000200 |
- |
0,000225 |
11 |
н-Гептан |
- |
- |
0,000057 |
0,000100 |
- |
0,000110 |
12 |
н-Октан |
- |
- |
0,000005 |
0,000100 |
- |
0,000029 |
13 |
н-Нонан |
- |
- |
- |
0,000100 |
- |
- |
14 |
н-Декан |
- |
- |
- |
0,000100 |
- |
- |
15 |
Водород |
- |
- |
- |
0,095000 |
- |
- |
16 |
Кислород |
- |
0,000100 |
- |
0,000100 |
- |
- |
17 |
Моноксид углерода |
- |
- |
- |
0,010000 |
- |
- |
18 |
Вода |
- |
0,000100 |
- |
0,000100 |
- |
- |
19 |
Сероводород |
- |
0,000100 |
- |
0,000100 |
- |
- |
20 |
Гелий |
- |
- |
- |
0,000200 |
- |
0,000538 |
21 |
Аргон |
- |
0,000100 |
- |
0,000100 |
- |
- |
Сумма |
1,000000 |
1,000000 |
1,000000 |
1,000000 |
1,000000 |
1,000000 |
Таблица В.2 - Результаты для газа 1
P, МПа |
T, К |
ρ, кг/м3 |
µ, мкПа · с |
5 |
250 |
49,295 |
10,877 |
5 |
270 |
43,196 |
11,308 |
5 |
290 |
38,764 |
11,818 |
5 |
310 |
35,331 |
12,362 |
5 |
330 |
32,558 |
12,920 |
5 |
350 |
30,253 |
13,480 |
10 |
250 |
123,524 |
14,840 |
10 |
270 |
99,693 |
13,979 |
10 |
290 |
85,439 |
13,855 |
10 |
310 |
75,657 |
14,027 |
10 |
330 |
68,371 |
14,341 |
10 |
350 |
62,653 |
14,729 |
15 |
250 |
196,147 |
21,047 |
15 |
270 |
159,598 |
18,218 |
15 |
290 |
134,830 |
16,935 |
15 |
310 |
117,682 |
16,422 |
15 |
330 |
105,145 |
16,300 |
15 |
350 |
95,519 |
16,389 |
20 |
250 |
239,112 |
26,287 |
20 |
270 |
205,063 |
22,631 |
20 |
290 |
177,345 |
20,446 |
20 |
310 |
155,978 |
19,232 |
20 |
330 |
139,550 |
18,608 |
20 |
350 |
126,664 |
18,336 |
25 |
250 |
265,984 |
30,427 |
25 |
270 |
236,187 |
26,460 |
25 |
290 |
209,798 |
23,790 |
25 |
310 |
187,576 |
22,074 |
25 |
330 |
169,362 |
21,020 |
25 |
350 |
154,490 |
20,406 |
30 |
250 |
285,176 |
33,909 |
30 |
270 |
258,660 |
29,754 |
30 |
290 |
234,343 |
26,801 |
30 |
310 |
212,820 |
24,755 |
30 |
330 |
194,277 |
23,376 |
30 |
350 |
178,527 |
22,473 |
Таблица В.3 - Результаты для газа 2
P, МПа |
T, К |
ρ, кг/м3 |
µ, мкПа · с |
5 |
250 |
52,014 |
11,033 |
5 |
270 |
45,443 |
11,461 |
5 |
290 |
40,712 |
11,973 |
5 |
310 |
37,066 |
12,522 |
5 |
330 |
34,131 |
13,084 |
5 |
350 |
31,698 |
13,650 |
10 |
250 |
131,925 |
15,335 |
10 |
270 |
105,612 |
14,310 |
10 |
290 |
90,125 |
14,126 |
10 |
310 |
79,609 |
14,272 |
10 |
330 |
71,829 |
14,574 |
10 |
350 |
65,750 |
14,956 |
15 |
250 |
207,758 |
21,953 |
15 |
270 |
168,913 |
18,840 |
15 |
290 |
142,331 |
17,401 |
15 |
310 |
123,945 |
16,805 |
15 |
330 |
110,552 |
16,637 |
15 |
350 |
100,306 |
16,699 |
20 |
250 |
251,145 |
27,377 |
20 |
270 |
215,770 |
23,469 |
20 |
290 |
186,633 |
21,100 |
20 |
310 |
164,023 |
19,767 |
20 |
330 |
146,606 |
19,065 |
20 |
350 |
132,950 |
18,744 |
25 |
250 |
278,208 |
31,644 |
25 |
270 |
247,446 |
27,439 |
25 |
290 |
220,015 |
24,589 |
25 |
310 |
196,762 |
22,741 |
25 |
330 |
177,622 |
21,592 |
25 |
350 |
161,961 |
20,911 |
30 |
250 |
297,570 |
35,233 |
30 |
270 |
270,261 |
30,846 |
30 |
290 |
245,102 |
27,714 |
30 |
310 |
222,731 |
25,531 |
30 |
330 |
203,377 |
24,049 |
30 |
350 |
186,890 |
23,069 |
Таблица В.4 - Результаты для газа 3
P, МПа |
T, К |
ρ, кг/м3 |
µ, мкПа · с |
5 |
250 |
59,066 |
11,062 |
5 |
270 |
50,560 |
11,377 |
5 |
290 |
44,802 |
11,831 |
5 |
310 |
40,512 |
12,344 |
5 |
330 |
37,133 |
12,884 |
5 |
350 |
34,372 |
13,434 |
10 |
250 |
165,102 |
17,591 |
10 |
270 |
124,338 |
15,189 |
10 |
290 |
102,706 |
14,518 |
10 |
310 |
89,102 |
14,444 |
10 |
330 |
79,509 |
14,626 |
10 |
350 |
72,244 |
14,936 |
15 |
250 |
244,969 |
26,075 |
15 |
270 |
198,500 |
21,262 |
15 |
290 |
164,138 |
18,772 |
15 |
310 |
140,449 |
17,612 |
15 |
330 |
123,654 |
17,131 |
15 |
350 |
111,152 |
17,007 |
20 |
250 |
283,304 |
31,956 |
20 |
270 |
245,459 |
26,725 |
20 |
290 |
212,039 |
23,309 |
20 |
310 |
184,992 |
21,249 |
20 |
330 |
163,950 |
20,077 |
20 |
350 |
147,553 |
19,452 |
25 |
250 |
307,103 |
36,476 |
25 |
270 |
275,215 |
31,126 |
25 |
290 |
245,515 |
27,330 |
25 |
310 |
219,368 |
24,753 |
25 |
330 |
197,311 |
23,071 |
25 |
350 |
179,095 |
22,012 |
30 |
250 |
324,314 |
40,262 |
30 |
270 |
296,388 |
34,834 |
30 |
290 |
269,821 |
30,819 |
30 |
310 |
245,547 |
27,934 |
30 |
330 |
224,056 |
25,908 |
30 |
350 |
205,462 |
24,517 |
Таблица В.5 - Результаты для газа 4
P, МПа |
T, К |
ρ, кг/м3 |
µ, мкПа · с |
5 |
250 |
47,932 |
11,434 |
5 |
270 |
42,697 |
12,001 |
5 |
290 |
38,700 |
12,602 |
5 |
310 |
35,507 |
13,215 |
5 |
330 |
32,875 |
13,829 |
5 |
350 |
30,655 |
14,437 |
10 |
250 |
108,971 |
14,112 |
10 |
270 |
93,013 |
14,027 |
10 |
290 |
82,072 |
14,247 |
10 |
310 |
73,949 |
14,612 |
10 |
330 |
67,593 |
15,051 |
10 |
350 |
62,436 |
15,530 |
15 |
250 |
171,146 |
18,208 |
15 |
270 |
144,745 |
17,016 |
15 |
290 |
126,300 |
16,572 |
15 |
310 |
112,748 |
16,511 |
15 |
330 |
102,316 |
16,659 |
15 |
350 |
93,985 |
16,927 |
20 |
250 |
218,856 |
22,515 |
20 |
270 |
189,083 |
20,407 |
20 |
290 |
166,274 |
19,281 |
20 |
310 |
148,737 |
18,735 |
20 |
330 |
134,959 |
18,534 |
20 |
350 |
123,862 |
18,543 |
25 |
250 |
252,510 |
26,378 |
25 |
270 |
223,555 |
23,701 |
25 |
290 |
199,538 |
22,046 |
25 |
310 |
180,018 |
21,069 |
25 |
330 |
164,132 |
20,530 |
25 |
350 |
151,056 |
20,277 |
30 |
250 |
277,178 |
29,778 |
30 |
270 |
250,102 |
26,735 |
30 |
290 |
226,500 |
24,699 |
30 |
310 |
206,413 |
23,374 |
30 |
330 |
189,486 |
22,541 |
30 |
350 |
175,204 |
22,046 |
Таблица В.6 - Результаты для газа 5
P, МПа |
T, К |
ρ, кг/м3 |
µ, мкПа · с |
5 |
250 |
59,396 |
11,677 |
5 |
270 |
51,685 |
12,121 |
5 |
290 |
46,204 |
12,662 |
5 |
310 |
42,009 |
13,245 |
5 |
330 |
38,648 |
13,846 |
5 |
350 |
35,869 |
14,450 |
10 |
250 |
153,875 |
16,576 |
10 |
270 |
121,518 |
15,267 |
10 |
290 |
103,018 |
15,000 |
10 |
310 |
90,670 |
15,126 |
10 |
330 |
81,627 |
15,435 |
10 |
350 |
74,608 |
15,838 |
15 |
250 |
241,909 |
24,134 |
15 |
270 |
195,347 |
20,378 |
15 |
290 |
163,524 |
18,635 |
15 |
310 |
141,736 |
17,903 |
15 |
330 |
126,024 |
17,676 |
15 |
350 |
114,097 |
17,719 |
20 |
250 |
290,535 |
30,197 |
20 |
270 |
248,978 |
25,573 |
20 |
290 |
214,554 |
22,765 |
20 |
310 |
187,877 |
21,182 |
20 |
330 |
167,428 |
20,345 |
20 |
350 |
151,484 |
19,952 |
25 |
250 |
320,594 |
34,948 |
25 |
270 |
284,748 |
30,006 |
25 |
290 |
252,624 |
26,656 |
25 |
310 |
225,360 |
24,486 |
25 |
330 |
202,957 |
23,137 |
25 |
350 |
184,688 |
22,336 |
30 |
250 |
342,041 |
38,942 |
30 |
270 |
310,360 |
33,809 |
30 |
290 |
281,044 |
30,142 |
30 |
310 |
254,934 |
27,591 |
30 |
330 |
232,354 |
25,861 |
30 |
350 |
213,156 |
24,720 |
Таблица В.7 - Результаты для газа 6
P, МПа |
T, К |
ρ, кг/м3 |
µ, мкПа · с |
5 |
250 |
53,718 |
11,543 |
5 |
270 |
47,297 |
12,047 |
5 |
290 |
42,565 |
12,614 |
5 |
310 |
38,866 |
13,205 |
5 |
330 |
35,862 |
13,804 |
5 |
350 |
33,356 |
14,401 |
10 |
250 |
129,758 |
15,234 |
10 |
270 |
106,907 |
14,640 |
10 |
290 |
92,540 |
14,634 |
10 |
310 |
82,410 |
14,879 |
10 |
330 |
74,743 |
15,245 |
10 |
350 |
68,662 |
15,675 |
15 |
250 |
204,914 |
20,993 |
15 |
270 |
168,978 |
18,649 |
15 |
290 |
144,447 |
17,618 |
15 |
310 |
127,096 |
17,239 |
15 |
330 |
114,173 |
17,197 |
15 |
350 |
104,113 |
17,343 |
20 |
250 |
253,517 |
26,254 |
20 |
270 |
217,944 |
22,950 |
20 |
290 |
189,632 |
21,035 |
20 |
310 |
167,841 |
19,998 |
20 |
330 |
150,949 |
19,485 |
20 |
350 |
137,565 |
19,287 |
25 |
250 |
284,814 |
30,557 |
25 |
270 |
252,814 |
26,819 |
25 |
290 |
225,044 |
24,364 |
25 |
310 |
201,930 |
22,817 |
25 |
330 |
183,024 |
21,884 |
25 |
350 |
167,529 |
21,354 |
30 |
250 |
307,248 |
34,216 |
30 |
270 |
278,420 |
30,215 |
30 |
290 |
252,383 |
27,420 |
30 |
310 |
229,607 |
25,514 |
30 |
330 |
210,114 |
24,247 |
30 |
350 |
193,580 |
23,429 |
Приложение С (справочное)
Учет следовых компонентов
Для расчета при использовании метода, установленного в настоящем стандарте, динамической вязкости природного газа или подобной смеси, которая содержит следы одного или более компонентов, не приведенных в таблице 2, необходимо включить каждый такой следовой компонент в один из 21 основных и второстепенных компонентов, для которых были разработаны уравнение состояния AGA8 по ГОСТ Р 8.662 и уравнение динамической вязкости. Рекомендации по такому включению даны в таблице С.1.
Каждая рекомендация основана на оценке того, что такое включение приводит к наилучшей точности описания плотности и динамической вязкости. Применение метода с использованием следовых компонентов необходимо подробно документировать.
Примечание - Набор следовых компонентов, приведенных в таблице С.1, соответствует ГОСТ Р 8.662.
Таблица С.1 - Включение следовых компонентов
Следовой компонент |
Формула |
Рекомендованное включение |
Номер компонента по таблице В.1 |
2,2-Диметилпропан (нео-пентан) |
С5Н12 |
н-Пентан |
8 |
2-Метилпентан |
С6Н14 |
н-Гексан |
10 |
3-Метилпентан |
С6Н14 |
н-Гексан |
10 |
2,2-Диметилбутан |
С6Н14 |
н-Гексан |
10 |
2,3-Диметилбутан |
С6Н14 |
н-Гексан |
10 |
Этилен (этен) |
С2Н4 |
Этан |
4 |
Пропилен (пропен) |
С3Н6 |
Пропан |
5 |
1-Бутен |
С4Н8 |
н-Бутан |
6 |
цис-2-Бутен |
С4Н8 |
н-Бутан |
6 |
транс-2-Бутен |
С4Н8 |
н-Бутан |
6 |
2-Метилпропен |
С4Н8 |
н-Бутан |
6 |
1-Лентен |
С5Н10 |
н-Пентан |
8 |
Пропадиен |
С3Н4 |
Пропан |
5 |
1,2-Бутадиен |
С4Н6 |
н-Бутан |
6 |
1,3-Бутадиен |
С4Н6 |
н-Бутан |
6 |
Ацетилен (этин) |
С2Н2 |
Этан |
4 |
Циклопентан |
С5Н10 |
н-Пентан |
8 |
Метилциклопентан |
С6Н12 |
н-Гексан |
10 |
Этил циклопентан |
С7Н14 |
н-Гептан |
11 |
Циклогексан |
С6Н12 |
н-Гексан |
10 |
Метил циклогексан |
С7Н14 |
н-Гептан |
11 |
Этилциклогексан |
C8H16 |
н-Октан |
12 |
Бензол |
С6Н6 |
н-Пентан |
8 |
Толуол (метилбензол) |
С7Н8 |
н-Гексан |
10 |
Этилбензол |
С8Н10 |
н-Гептан |
11 |
о-Ксилен |
С8Н10 |
н-Гептан |
11 |
Все остальные С6 углеводороды |
- |
н-Гексан |
10 |
Все остальные С7 углеводороды |
- |
н-Гептан |
11 |
Все остальные С8 углеводороды |
- |
н-Октан |
12 |
Все остальные С9 углеводороды |
- |
н-Нонан |
13 |
Все остальные С10 углеводороды |
- |
н-Декан |
14 |
Все остальные углеводороды |
- |
н-Декан |
14 |
Метанол (метиловый спирт) |
СН3ОН |
Этан |
4 |
Метанэтиол (метилмеркаптан) |
CH3SH |
Пропан |
5 |
Аммиак |
NH3 |
Метан |
3 |
Циановодород |
HCN |
Этан |
4 |
Карбонилсульфид (оксисульфид углерода) |
COS |
н-Бутан |
6 |
Сероуглерод |
CS2 |
н-Пентан |
8 |
Диоксид серы |
SO2 |
н-Бутан |
6 |
Оксид азота |
N2O |
Диоксид углерода |
2 |
Неон |
Ne |
Аргон |
21 |
Криптон |
Kr |
Аргон |
21 |
Ксенон |
Xe |
Аргон |
21 |
Библиография
[1] |
Таблицы стандартных справочных данных ГСССД 89-85 |
Азот. Коэффициенты динамической вязкости и теплопроводности при температурах 65 ... 1000 К и давлениях от соответствующих разреженному газу до 200 МПа. - М.: Изд-во стандартов, 1986. - 21 с. |
[2] |
Таблицы стандартных справочных данных ГСССД 110-87 |
Диоксид углерода. Коэффициенты динамической вязкости и теплопроводности при температурах 220 - 1000 К и давлениях от соответствующих разреженному газу до 100 МПа. - М.: Изд-во стандартов, 1988. - 17 с. |
[3] |
Таблицы стандартных справочных данных ГСССД 196-01 |
Этан жидкий и газообразный. Термодинамические свойства, коэффициенты динамической вязкости и теплопроводности при температурах 91 ... 625 К и давлениях 0,1 ... 100 МПа. - М.: Стандартинформ, 2008. - 35 с. |
[4] |
Таблицы стандартных справочных данных ГСССД 197-01 |
Пропан жидкий и газообразный. Термодинамические свойства, коэффициенты динамической вязкости и теплопроводности при температурах 86 ... 700 К и давлениях 0,1 ... 100 МПа. - М.: Стандартинформ, 2008. - 38 с. |
[5] |
Таблицы рекомендуемых справочных данных ГСССД Р 297-88 |
н-Бутан. Коэффициенты динамической вязкости и теплопроводности при температурах 210 - 500 К и давлениях 0,1 - 40 МПа. - Деп. во ВНИИКИ 31.03.89, № 537. |
[6] |
Таблицы рекомендуемых справочных данных ГСССД Р 233-87 |
Нормальный водород. Коэффициенты динамической вязкости и теплопроводности при температурах 14 - 1500 К и давлениях от состояния разреженного газа до 100 МПа. - М., 1987. - Деп. во ВНИИКИ 22.02.88, № 446. |
[7] |
Таблицы стандартных справочных данных ГСССД 6-89 |
Вода. Коэффициент динамической вязкости при температурах 0 ... 800 °C и давлениях от соответствующих разреженному газу до 300 МПа. - М.: Изд-во стандартов, 1990. - 25 с. |
[8] |
Таблицы стандартных справочных данных ГСССД 92-86 |
Гелий-4. Коэффициенты динамической вязкости и теплопроводности при температурах 2,2 ... 1000 К и давлениях от соответствующих разреженному газу до 100 МПа. - М.: Изд-во стандартов, 1986. - 16 с. |
[9] |
Таблицы стандартных справочных данных ГСССД 195-01 |
Метан жидкий и газообразный. Термодинамические свойства, коэффициенты динамической вязкости и теплопроводности при температурах 91 ... 700 К и давлениях 0,1 ... 100 МПа. - М.: Стандартинформ, 2008. - 31 с. |
Ключевые слова: природный газ, динамическая вязкость, метод расчета |