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低温建筑技术
2015年第10期(总第208期
DOI:10.13905/j.cnki.dwjz.2015.10.008
利用状态方程计算天然气性质
李妍瑶,翁晓霞',公彦蒙,李清平2,姚海元2,白勇
(1.浙江大学建筑工程学院,杭州310058;2.中海油研究总院,北京100027)
摘要】状态方程如 Soave- Redlichー Kwong(SRK)方程可以准确描述天然气管道中的气液状态。利用
MATLAB工具对天然气管道中常见组分计算天然气性质,用于其计算双组分的气液相图(VIE图),对管道内的混
合组合计算闪蒸模型及气体密度。文中可应用于计算天然气管道中随着管道运行天然气由于压力温度变化而引
起的天然气性质的变化。
【关键词)天然气;压力控制;组分计算;SRK状态方程;相平衡
【中图分类号】TU996
文献标识码)B
【文章编号】1001-6864(2015)10-0016-03
0引言
a=[1+m(1-73)]2,T,=T/T
管道是天然气运输的最主要方式之一,我国的
b=0.086aRT
天然气基干管网已经基本形成,天然气管道建设技术
和设计水平也有了飞速发展。未来10年我国需配套
0.480+1574u.-0.1760
建设大量主干线、支干线、支线天然气管道,天然气管
对于不同组分间的关系,则使用经典混合规则,如
道建设仍将有突飞猛进的发展。天然气管道的管径、下式所示
压力、钢级将进一步提升1。
为天然气管道的安全运行,往往对管道的运行状
石,b=名b
态进行监控。管道内的天然气在运行条件下的特性,
其中:
即管道内物体的压力P、温度T、体积V、组成等可以用
物态方程来表示。SRK方程就是其中被应用广泛的
:
之一。既能表达纯物质气液平衡的能力,更适用于混
合物的气液平衡计算3。
1.2相平衡计算
1计算理论
平衡态可以用吉布斯自由能来进行计算,其公式
如下
1.1SRK方程
天然气管道中组分,SRK方程的公式如下所示:
dg =vdp-sdr+>(AG/an, )rp. dn,
RT
其中,sBCy.,V=,)rn
VーbV(V+b)
P
其中
假定计算段中,温度和压力恒定,则其吉布斯自由
能的变化量为0是两相平衡。
T)=a。a(T),a。=0.42748
dgp =>(8G/an, )rpdn, =0
[基金项目]国家科技重大专项课题“深水流动安全保障与水合物风险控制技术”(2011ZX05026-004)
(4)掺不同矿物掺合料混凝土的初凝时间由早2]涂文懋,彭惠惠,徐兵波,陈友治?复掺矿物掺合料対CS海工
及晚依次为矿渣粉、Ⅰ级粉煤灰和Ⅱ级粉煤灰,在掺量
混凝土性能影啊[J].武汉理工大学学报,2007,(6):49-51.
最大时,掺Ⅱ级粉煤灰混凝土的初凝时间较掺矿渣粉
3]高治双,赵年全,赵常煜,胡明文,苟云龙.大摻量矿物掺合
混凝土退5h左右
料高性能混凝土在京沪髙铁四标段中的应用.中国工程科
学,2009,11(1):.28-33
参考文献
收稿日期]2015-08-17
[作者简介]方丽敏(1964-),女,黑龙江齐齐哈尔人,高级工
[1]王立久,薏晶亮,谷鑫不同矿物掺合料对混凝土早期强度
程师,从事严寒地区混凝土及其矿物摻合料性能
和工作性能影响的研究[J].混凝土,2013,(4):7-9.
研究
李妍瑶等:利用状态方程计算天然气性质
由化学势
:
u, =(8G/on, ) rn
由此对混合物有
ん.z
dGnr=1dn,+kdn2+…"以,dn,=∑ル-dn,
k
达到气液两相平衡时:
因此:(z")=∑
7:
dg
2的+2
然后根据图1所示流程计算x;和y2
对于理想气体有
给定ア,P和组分Z
dG“RTー= RT dinp
引人逸度和逸度系数后
解方程
dg =Vdp= Rtdlnf
f)=2
白1ー+40
由此,对真实气体和理想气体
d(G-G)/RT=din (f/P)
气相组分:ー
因此,对混合物中的组分中
液相组分:=2+k·2
In(]: )=In
;~
RT
计算判断是否收敛
1.3状态方程与相平衡方程
是
利用闪蒸模型计算两相平衡时,定义质量流量
计算结東,输出
输出气体密度
F=L+ y
对于组分i,则有
图1计算流程图
文中全面考虑了天然气管道内常见的组分,对于
其
天然气管道的PVT性质,利用SRK方程和 MATLAB结
2-L/F2=V/F
合进行全面地计算。
假设对于计算管段,每一段两相均达到平衡,则有1.4双组分混合物密度计算
SRK方程中的压缩因子Z来自于下面的三次方程
y P P=X, 9P
[7
7-2+7(A-B-B2)-AB=0
设K=9:/9:,由∑X1=1和∑y=1
由方程可以得到最大和最小的两个根,也就是两
在气相中,得到关于z的方程
个压缩因子。气相压缩因子Z。,和液相压缩因子Z,
气体密度的计算公式如下:
MP
其中
ZRT
表
天然气管道中组分性质
组分
P- /Mpa
组分
T: /K
P: /Mpa
CH
4.600
0.008
425.2
3.800
0.193
126.2
3.394
0.04
C5
460.4
304.2
305,4
4
2.969
0.296
369.8
4.246
0.152
2.736
0.351
647.3
22,089
0.344
568,8
2.482
0.394
H S
373.2
937
0.
2.310
0.
0.22
CO
0.227
0.387
154.6
5.047
0.021
150.8
4.874
0.004
ic4
408.1
3.648
0.176