天然气物性参数及管线压降与温降的计算

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1、整个计算过程的公式包括三部分：一．天然气物性参数及管线压降与温降的计算二．天然气水合物的形成预测模型三．注醇量计算方法一．天然气物性参数及管线压降与温降的计算天然气分子量标准状态下，1kmol天然气的质量定义为天然气的平均分子量，简称分子量。(1)式中M—气体的平均分子量，kg/kmol；yi—气体第i组分的摩尔分数；Mi—气体第i组分的分子量，kg/kmol。天然气密度混合气体密度指单位体积混合气体的质量。按下面公式计算：0℃标准状态(2)20℃标准状态(3)任意温度与压力下(4)式中ρ—混合气体的密度，kg/m3；ρi—任意温度、压力下i组分的密度，kg/m

2、3；yi—i组分的摩尔分数；Mi—i组分的分子量，kg/kmol；Vi—i组分摩尔容积，m3/kmol。天然气密度计算公式(5)天然气相对密度天然气相对密度Δ的定义为：在相同温度，压力下，天然气的密度与空气密度之比。(6)式中Δ—气体相对密度；ρ—气体密度，kg/m3；ρa—空气密度，kg/m3，在P0=101.325kPa，T0=273.15K时，ρa=1.293kg/m3；在P0=101.325kPa，T0=273.15K时，ρa=1.293kg/m3。因为空气的分子量为28.96，固有(7)假设，混合气和空气的性质都可用理想气体状态方程描述，则可用下列关系

3、式表示天然气的相对密度(8)式中MWa—空气视相对分子质量；MWg—天然气视相对分子质量。天然气的虚拟临界参数任何气体在温度低于某一数值时都可以等温压缩成液体，但当高于该温度时，无论压力增加到多大，都不能使气体液化。可以使气体压缩成液态的这个极限温度称为该气体的临界温度。当温度等于临界温度时，使气体压缩成液体所需压力称为临界压力，此时状态称为临界状态。混合气体的虚拟临界温度、虚拟临界压力和虚拟临界密度可按混合气体中各组分的摩尔分数以及临界温度、临界压力和临界密度求得，按下式计算。(9)(10)(11)式中Tc—混合气体虚拟临界温度，K；Pc—混合气体虚拟临界压力

4、(绝)，Pa；ρc—混合气体虚拟临界密度，kg/m3；Tci—i组分的临界温度，K；Pci—i组分的临界压力(绝)，Pa；ρci—i组分的临界密度，kg/m3；yi—i组分的摩尔分数。天然气的对比参数天然气的压力、温度、密度与其临界压力、临界温度和临界密度之比称为天然气对比压力、对比温度和对比密度。(12)(13)(14)式中Pr—气体对比压力；Tr—气体对比温度；ρr—气体对比密度。天然气压缩系数对于理想气体，在所有状态下都有。对于实际气体，引入一个修正系数以使得(15)式中Z叫做压缩系数，它表示实际气体与理想气体的偏离程度。对于理想气体，在所有状态下Z的值都

5、为l。对于实际气体，Z是状态函数。关于天然气压缩因子的计算，主要采用Pong-Robinson方程：(16)式中(17)(18)(19)(20)(21)(22)式中Kij—天然气的交互作用参数；pcr—组分i的气体临界压力；Tcr—组分i的气体临界温度；Tr—组分i的对比温度；ωi—组分i的偏心因子。由方程(16)可得到关于Z的方程(23)(24)(25)天然气质量定压比热容混合物质量定压热容(26)式中Cp0—理想气体混合物质量定压热容，kJ/(kg·K)；yi—组分i的摩尔分数。天然气的粘度计算公式根据天然气所处压力、温度条件下的密度和标准状态下的相对密度Δ

6、，可按下式计算天然气粘度(27)(28)(29)(30)天然气的导热系数计算公式气体碳氢化合物的导热系数随温度或压力的升高而增大，确定气体导热系数可按查图法和计算法确定。若压力较低时，混合气体的导热系数按下式计算(31)式中λ—混合气体的导热系数，W/(m·K)；λi—混合气体i组分的导热系数，W/(m·K)；yi—混合气体i组分摩尔分数；Mi—混合气体i组分的分子量，kg/kmol。低压单组分气体的导热系数在低压下，对于甲烷、环烷烃、芳香烃(32)对于其它碳氢化合物及其它的对比温度范围(33)(34)式中λ—气体的导热系数，W/(m·K)；Tr—气体对比温度；

7、CP—气体质量定压热容，J/(kg·K)；Tc—气体临界温度，K；Pc—气体临界压力，MPa；M—气体分子量，kg/kmol。温度对导热系数的影响(35)式中λ—气体在T时的导热系数，W/(m·K)；λ0—气体在273K时的导热温度，W/(m·K)；C—与气体性质有关的无因次实验系数，见表4-1。对混合气体，还可按下式计算(36)式中λ(T1)—温度为T1时混合气体导热系数，W/(m·K)；λ(T2)—温度为T2时混合气体导热系数，W/(m·K)；yi—混合气体i组分摩尔分数；λi(T1)—温度为T1时i组分气体导热系数，W/(m·K)；λi(T2)—温度为T2

8、时i组分气体导热系数，W