天然气压缩因子查询及CNG气瓶壁标准体积计算

天然气瓶容积的计算公式概述说明以及解释1. 引言1.1 概述本文旨在介绍天然气瓶容积的计算公式，并对其进行概述和解释。

天然气瓶是用来储存压缩天然气的装置，其容积大小决定了能够储存的天然气量。

因此，准确计算天然气瓶容积对于合理使用和管理储气设备至关重要。

1.2 文章结构本文分为四个主要部分。

首先，在引言部分，我们将对文章进行概述，介绍整体结构以及目的。

接下来，在第二部分，我们将详细讨论天然气瓶容积的计算公式，包括相关概念的介绍、具体公式及其推导过程以及适用范围和限制条件。

第三部分将通过实例应用与解释展示如何应用这些计算公式，并给出具体步骤和方法说明并进行结果分析与讨论。

最后，在结论与展望部分，我们将总结研究结果，并提出未来研究的建议和展望。

1.3 目的本文旨在使读者了解天然气瓶容积的计算公式及其应用方法，并且提供一种便捷而准确的方式来计算天然气瓶容积。

通过阅读本文，读者将能够掌握相关概念、理解计算公式的推导过程，并在实际应用中运用这些知识进行天然气瓶容积的计算和分析。

最终，读者将能够更好地利用天然气储存设备，并在合适的范围内规划和管理储气量。

2. 天然气瓶容积的计算公式：2.1 瓶容积概念介绍：天然气瓶容积是指天然气储存装置（如气瓶、储罐）所能容纳的气体总体积。

它是一个重要参数，用于评估和确定天然气储存设备的使用性能和效率。

针对不同类型的天然气瓶，其容积计算公式可能存在差异。

2.2 计算公式及其推导：根据理想气体状态方程，我们可以推导出天然气瓶容积的计算公式。

理想气体状态方程表达为PV = nRT，其中P为压力，V为体积，n为物质的摩尔数，R为气体常数，T为绝对温度。

根据该方程，我们可以将其转换成V = (nRT) / P 的形式。

具体计算天然气瓶容积的公式如下：V = (mRT) / (MP)其中V表示天然气瓶容积，m表示天然气质量（单位：克），R表示气体常数（单位：L·kPa/mol·K），T表示绝对温度（单位：开尔文），M表示天然气分子的摩尔质量（单位：g/mol），P表示气体的压力（单位：kPa）。

天然⽓与CNG（压缩天然⽓）之间的换算⽐例天然⽓车的计算⽅法——CNG车⽓瓶加⽓量A（m3)= L×N×P/1000其中：L（升）=⽓瓶标定容积，N（个）=⽓瓶个数，P (⼤⽓压）=⽓瓶内⽓体压强（⼀般为20MPa，200个⼤⽓压）；⽓瓶加⽓量：G（Kg)= A×ρ，其中：ρ-天然⽓密度（0.716 Kg /m3）。

例1）车辆CNG⽓瓶为8×120 + 4×80L。

则加⽓量=（8×120 + 4×80L）×200/1000 = 256（⽴⽅⽶）= 256×0.716 = 183.3（kg）——LNG车⽓瓶加⽓量A（m3)= L×N×600/1000例2）车辆LNG⽓瓶为450L。

则加⽓量= 450 ×600/1000 = 270（⽴⽅⽶）= 270 × 0.716 = 193.3简易算法：CNG加⽓量（⽴⽅⽶）=⽓瓶总容积×0.2；LNG加⽓量（⽴⽅⽶）=⽓瓶总容积×0.6——CNG车在驾驶室的仪表板上有剩余⽓量显⽰系统——显⽰⽓瓶内的剩余⽓体压⼒为多少MPa，根据⽓瓶加⽓量计算⽅法：加⽓量（m3)=⽓瓶总容积L×⽓瓶个数N ×⽓瓶内⽓体压强P/ 1000，从⽽算出⽓瓶内还剩多少⽓量，提⽰司机及时加⽓。

例1）车辆CNG⽓瓶为8×120 + 4×80L，驾驶室仪表板上显⽰⽓瓶内剩余⽓体压⼒为5MPa。

则剩余⽓量=（8×120 +4×80L）×50/1000 = 64（⽴⽅⽶）。

⼀般来说，当CNG车驾驶室仪表板上显⽰⽓瓶内的剩余⽓体压⼒为5MPa时，司机就应及时给车辆加⽓；当剩余⽓体压⼒为2MPa时，司机就必须给车辆加⽓。

定义：是指以天然⽓为燃料的⼀种⽓体燃料汽车（有压缩天然⽓CNG和液化天然⽓LNG）。

天然气基本压缩因子计算方法编译:阙洪培(西南石油大学审校:刘廷元这篇文章提出一个简便展开算法:任一压力-温度的基本压缩因子的输气监测计算。

这个算法中的二次维里系数来源于参考文献1。

计算的压缩因子接近AGA 8状态方程值[2]。

1 测量在天然气工业实用计量中,压力、温度变化作为基本(或标准条件,不仅地区间有差别,而且在天然气销售合同也有不同。

在美国,通常标准参考条件是60°F和14.73 psia。

欧洲常用的基本条件是0 ℃和101.325 kPa,而标准条件是15 ℃和101.325 kPa。

阿根廷也用15 ℃和101.325 kPa,而墨西哥则用的是20 ℃和1kg/ sq cm(绝对。

计算真实气体的热值、密度、基本密度、基本体积、以及沃贝指数时要求已知基本条件的压缩因子。

表1是理想气体值。

表1中的理想气体值不能用于密闭输气,必须计算相应基本条件的压缩因子。

参考文献提供的一些数据表和获取基本条件压缩因子方法,基本条件只能是60°F,14.73或14.696 psia。

计算其它基本条件的压缩因子可用AGA 8 程序,但代数计算较复杂,计算机编程共有三组软件,比较耗时。

本文提出了一个展开算法,计算密闭输气基本条件(基本条件可是任何压力温度的压缩因子。

2 压缩因子接近外界条件时,即压力小于16 psia,截断维里状态方程(方程组中的方程1较好地描述了天然气的体积性质。

方程1中,各符号的物理意义是:Z = 基本条件下压缩因子B = 二次维里系数R = 气体常数P = 基本条件的绝对压力T = 温度条件的绝对压力天然气基本压缩因子接近1,如0.99,B必然为负(图1方程2是混合物的二次维里系数,式中B ij = B ji为组分i和j的二次交互维里系数,B ii为纯组分i 的二次维里系数。

二次维里系数是温度的函数。

也可用方程3求B,便于手工计算。

比较适合密闭输气计算,方程3中B i的平方根为总因子,参见参考文献1,3,4。

1.压缩天然气(25MPa)约为标准状态下同质量天然气体积的1/250。

2.天然气车的计算方法——CNG车气瓶加气量A（m3)=L×N×P/1000其中：L（升）=气瓶标定容积，N（个）=气瓶个数，P(大气压）=气瓶内气体压强（一般为20MPa，200个大气压）；气瓶加气量：G（Kg)=A×ρ，其中：ρ-天然气密度（0.716Kg/m3）。

例1）车辆CNG气瓶为8×120+4×80L。

则加气量=（8×120+4×80L）×200/1000=256（立方米）=256×0.716=183.3（kg）——LNG车气瓶加气量A（m3)=L×N×600/1000例2）车辆LNG气瓶为450L。

则加气量=450×600/1000=270（立方米）=270×0.716=193.3简易算法：CNG加气量（立方米）=气瓶总容积×0.2；LNG加气量（立方米）=气瓶总容积×0.6——CNG车在驾驶室的仪表板上有剩余气量显示系统——显示气瓶内的剩余气体压力为多少MPa，根据气瓶加气量计算方法：加气量（m3)=气瓶总容积L×气瓶个数N×气瓶内气体压强P/1000，从而算出气瓶内还剩多少气量，提示司机及时加气。

例1）车辆CNG气瓶为8×120+4×80L，驾驶室仪表板上显示气瓶内剩余气体压力为5MPa。

则剩余气量=（8×120+4×80L）×50/1000=64（立方米）。

一般来说，当CNG车驾驶室仪表板上显示气瓶内的剩余气体压力为5MPa时，司机就应及时给车辆加气；当剩余气体压力为2MPa时，司机就必须给车辆加气。

定义：是指以天然气为燃料的一种气体燃料汽车（有压缩天然气CNG和液化天然气LNG）。

分类：按燃料使用状况的不同，可分为：（1）单燃料天然气汽车：发动机只使用CNG或LNG作为燃料。

CNG加气站压缩天然气的计量一、压缩天然气计量的特点⒈ 天然气和其它气体一样，在标准状态下（我国为0.1Mpa 20℃），其质量、体积和密度存在着简单的正比例关系，亦可近似用理想状态方程处理；⒉ 压缩天然气（CNG）体积和质量的关系除了与密度有关外，还受到温度、压力、以及压缩因子和气体组份等因素的影响；⒊ 压缩天然气（CNG）计量时一般要换算成标准状态，还要依据温度、压力进行必要的补偿修正；⒋ 压缩天然气（CNG）的计量过程中，气体的温度和压力，尤其是压力处在不停的变化中，人工很难进行补偿修正，必须依靠自动化程度较高的在线测量系统进行；⒌ 压缩天然气（CNG）的气体组分经常变化，引起气体密度的变化，若采用体积进行计量时，必然引起计量准确度的变化；⒍ 在售气机现场的高压状态下进行天然气密度（指标准状态下的密度）的分析测量比较困难，一般都只能近似采用长输管线末站采样计算的密度值；二、天然气的常用计量方法和仪器⒈用压力表计算法这种计量方法，在我国许多地方的CNG加气站都可以见到。

其计量装置非常简单，在加气管道上有一个压力表，表的前后各有一个阀门。

给汽车加气时，依据车载气瓶的容积和加气前后的压力差，经计算求得所加气的体积数。

这种计量方法误差很大。

是夏天加气还是冬天加气，是通过储气瓶组冷加气还是由压缩机直接热加气，尽管压力差相同，但由于温度影响很大，所加的气体体积实际上大不相同。

⒉以科里奥利质量流量计进行计量目前各国CNG加气站绝大多数都使用这种类型的售气机。

其中的科里奥利质量流量计是一种80年代才发展起来的新型流量测量仪器。

科里奥利质量流量计，是运用流体质量流量对振动管振荡的调制作用为原理，实现质量流量的测量。

同时具有根据温度参数对质量流量和密度测量进行补偿、修正的功能。

除可直接测量流体的质量流量外，还可直接测量流体的密度和温度。

⒊以音速文丘利质量流量计进行天然气计量主要在城市天然气管网中，作为低压天然气用气量的计量。

计算书项目名称：工号/分号：计算书名称：设备、管径及壁厚计算软件名称、版本：编制：年月日校核：年月日审核：年月日1、设备选型1)压缩机：按照在进口压力为1.2 MPa时，日加气量为2万Nm3，一天工作时间为14小时计算。

设计选用单台公称排量为1.8 m3/min的压缩机，在压缩机的进口压力为1.2 MPa 时的排气量为1.8×60×12=1296 Nm3/h.两用一备。

进气压力MPa 出口压力MPa单台公称流量Nm3/min单台小时排气量（Nm3/h）台数总排气量（Nm3/h）每天加气时间日加气量（Nm3/d）1.2 25 1.8 1296 两用一备2203 14 30844注：总排气量=小时排气量×压缩机数量×0.85日加气量=总排气量×14小时2)干燥器：小时总排气量为2203Nm3/h，选用一台处理量为2500Nm3/h的干燥器。

3)缓冲罐：按照天然气在罐中停留10秒计算如下：2203×10÷12÷3600＝0.51m3。

设计选用2m3的缓冲罐一台。

4）废气回收系统工作压力不高于4.0MPa，回收罐设计压力为4.5MPa，几何容积为1立方米。

5）储气井为了满足CNG燃料汽车加气的需要，需要设置CNG储气井，公称工作压力为25MPa，最高工作压力为25MPa，选用储气井4口，单口井水容积分别为高压3立方米一口，中压6立方米一口，低压4.5立方米两口。

6）充气顺序控制盘采用机械式充气顺序控制盘，设计压力为27.5MPa，工作压力为≤25MPa。

一路进口，四路出口，其中一路给加气机直充，三路连接储气井，通过能力为2000立方米/小时。

7）双枪加气机设计压力27.5MPa,工作压力为20MPa，最大工作压力为25.0MPa，要求加气机高、中、低管三管进气。

8）调压撬设计为一路，最大通过流量为2000Nm3/h”2、管径计算根据规范及经济流速的比较，压缩机前管道的气体流速小于或等于20m/s ，压缩机后管道的气体流速小于或等于5 m/s 。

气瓶设计计算公式
气瓶设计计算公式是根据不同的气瓶类型和使用条件而定的。

常见的气瓶设计计算公式包括以下几个方面：
1. 气瓶容积计算公式：气瓶容积通常以升或立方米为单位，可以根据气瓶的形状和尺寸来计算，常见的计算公式有圆柱体的体积公式、球体的体积公式等。

2. 气瓶壁厚计算公式：气瓶的壁厚设计与气瓶的工作压力、材料强度和安全系数等因素有关。

常用的计算公式有9809-1中给出的壁厚计算公式、ASME中的壁厚计算公式等。

3. 气瓶承载能力计算公式：气瓶的承载能力是指在设计工作压力下，气瓶能够承受的最大外部力和扭矩。

承载能力的计算涉及到气瓶的材料特性、几何形状以及应力分析等，通常需要进行详细的有限元分析。

一般常用管道输气能力计算公式
管道容积计算
V=AL=πD2L/4
其中：V:管道的体积，m3
L:管道的长度，m
D:管道的内径，m
圆周长公式：C=πD或者C=2πR
圆面积公式：S=πR2或者S=πD2/4
C：圆周长，m
D：圆直径，m
R：圆半径，m
标准状态下天然气体积计算
根据理想气体状态方程式公式计算标准状态下天然气体积。

PnVn/Tn=P1V1/T1=常数（理想气体状态方程式）
其中：Pn：气体在标准状态下的压力Mpa
Vn：气体在标准状态下的体积Nm3
Tn：气体在标准状态下的温度K
P1：气体在工作状态下的压力Mpa
V1：气体在工作状态下的体积Nm3
T1：气体在工作状态下的温度K
一般输气管线的通过能力公式
管线吹扫所用天然气量的计算可按一般输气管线的通过能力公式计算。

Q=5033.11D8/3[(P12-P22)/GTZL]1/2
管线放空能力的近似计算公式：
Q=382.78D8/3[(P12-P22)/L]1/2
其中：Q：天然气的体积Nm3
D：输气管道内径cm
P1：输气管道起点压力Mpa
P2：输气管道终点压力Mpa G：天然气的真实相对密度
T：天然气的绝对温度
Z：天然气的压缩因子
L：输气管道长度Km。