天然气性质分析
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天然气性质分析
一、目标
天然气是由多种可燃或不可燃的气体组成的混合气体,其主要成分甲烷,有些天然气中含有乙烷、丙烷、丁烷等低分子量烷烃和少量的氮气、二氧化碳、硫化氢及其它微量非烃类气体。
该模块旨在介绍天然气的一些基本性质,根据输入参数计算天然气标准状态下的物性参数。
这些参数可以是组成天然气的各组分的分子量、密度、重度、比重、临界温度、临界压力,随着计算目的的不同,选取相应的物性参数。
二、方法和理论 (一)天然气物性参数的计算
根据天然气组分,通过下式计算混合气体的性质 ∑
=
n 1
100
1i i y x X
∑
∑=
n i
i n i
u g g 1
01
0u
式中:
x 、i x ——混合气体和第i 组分气体的分子量、密度、重度、比重、
临界温度、临界压力,随着计算目的的不同,代表不同的物性参数和意义。
i y 、i g ——第i 组分气体的容积(摩尔)或重量浓度,%
0u 、i 0u ——混合气体和第i 组分气体的动力粘度 (二)气体压缩系数的计算
根据气体的性质参数(临界参数)计算干气、湿气和混合气体的压缩系数:
2
33
r 6815
.06123.05353.05783.00467.1-31506.01R T T R T T Z r r r ⎪⎪⎭
⎫ ⎝
⎛--+⎪⎪⎭⎫ ⎝
⎛-+= 式中,
Z ——压缩系数 Tr ——对比温度,Tr=T/Tc Pr ——对比压力,Pr=P/Pc R=(0.27r P )/(Z r T ) Tc ——临界温度,K
上式中临界温度和临界压力的选择原则: (1)当天然气为湿气时,
Tc=132.2222+166.6667G ,G>=0.7 Tc=106.1111+152.2222G ,G<0.7 Pc=5.10229-0.689498G ,G>=0.7 Pc=4.77822-0.248219G ,G<0.7 (2)当天然气为干气时, Tc=92.2222+176.6667G Pc ——临界压力,MPa Pc=4.88165-0.386119G ,G>=0.7 Pc=4.77822-0.248219G ,G<0.7
T 、P ——气体当前工作温度和压力,K 、MPa G ——气体比重
(三)气体管道摩阻系数
气体管道的摩阻系数与气体在管道中的流态和管内壁粗糙度有关,可按下面的方法计算,其中公式中隐含有摩阻系数的公式在计算中采用迭代法计算,
0.100000024
.1273e vD
M R =
7
8
198.26⎪⎭
⎫ ⎝⎛=K D R
85
.02
20.4160⎪⎭
⎫
⎝⎛=K D R
流体在管道中的流态划分为两大类:层流和紊流。
当2000 Re <时,为层流,e
64R =
λ
当3000.0 Re <时,为过渡区,0.30
.1e 0025.0R ⋅=λ
当3000e >R 时,流态为紊流。
紊流又分为三个区:光滑区、混合摩擦区、阻力平方区。
(
)
λ
λλ0
.18.0e lg
0.2R e 30001-
-=<<R R 时,为光滑区,
当⎪⎭
⎫ ⎝⎛⋅++=
<λλλRe 51.271.3lg 0.21
R e 2D K
R 时,为混合摩擦区,
当 2
274.12lg 20
.1e ⎪⎭
⎫ ⎝⎛+⎪
⎭⎫
⎝⎛⋅=
>K D R R λ时,为阻力平方区,
当
式中,
Re——雷诺数
R1——第一边界雷诺数,用于判别流态
D——管道内径,m
R2——第二边界雷诺数,用于判别流态
M——输气管道的体积流量,Nm^3/d
K——管壁的绝对当量粗糙度(绝对粗糙度的平均值),mm
三、参考文献
[1]天然气流量的标准孔板计量方法SYL04—83 四川石油勘查设计院黄明昌魏廉敦
[2]天然气管道输送李长俊石油工业出版社
[3]中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 6143-1996 《天然气流量的标准孔板计量方法
[4]气田集输及站场设计手册西南石油设计院1975。