Территория Нефтегаз 1-2.2022

Научная статья

УДК 536.791:622.691
(UDK 536.791:622.691)

Для получения доступа к статьям

Авторизуйтесь

ТРАНСПОРТ И ХРАНЕНИЕ НЕФТИ И ГАЗА (OIL AND GAS TRANSPORTATION)

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО КОРРЕКТИРОВКЕ МЕТОДИК ОЦЕНКИ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПРИРОДНОГО ГАЗА

(RECOMMENDATIONS FOR ADJUSTING METHODOLOGIES FOR ASSESSING THE THERMODYNAMIC PROPERTIES OF NATURAL GAS)

В статье представлен анализ корректности применения единого уравнения состояния природного газа и положений ГОСТ 30319.3-2015 «Газ природный. Методы расчета физических свойств. Вычисление физических свойств на основе данных о компонентном составе», подкрепленный расчетами. В обоих вариантах в основу расчетов положено цифровое уравнение состояния. Коэффициент сжимаемости и плотность газа определяются температурой и приведенной плотностью. В первом варианте приведенная плотность входит в исходные данные, во втором – вычисляется с применением итерации через термобарические параметры и состав газа.

Отмечено, что, в сущности, за основу методов взято уравнение состояния для природного газа, который может содержать разные компоненты и находиться при различных термобарических условиях. Однако надежно вычислять термодинамические величины можно только аналитически из дифференциальных соотношений термодинамики. Для расчетов значений уровней сжатия природного газа в центробежном нагнетателе, расширения в турбодетандере и охлаждения при транспортировке потребуются значения энтальпии, энтропии, изобарной теплоемкости, адиабаты и ряда других величин, которые можно вычислить из дифференциальных соотношений термодинамики. Частные производные можно и нужно рассчитывать на компьютере. При этом точность вычисления любых параметров определяется точностью решения уравнения состояния и шагом по давлению и температуре.

The paper presents an analysis of the correctness of applying a single equation of state for natural gas and the provisions of Interstate Standard 30319.3-2015 ‘Natural gas. Methods of Calculation of Physical Properties. Calculation of Physical Properties on Base Information on Component Composition’, supported by calculations. Both calculations are based on a numerical equation of state. The compressibility coefficient and the density of the gas are determined by the temperature and the reduced density. In the first variant the reduced density is included in the initial data, in the second variant the reduced density is calculated using iteration through thermobaric parameters and gas composition.
It is noted that the methods are essentially based on the equation of state for natural gas, which may contain different components and be under different thermobaric conditions. However, thermodynamic values can only be reliably calculated analytically from the differential relations of thermodynamics. In order to calculate the levels of natural gas compression in a centrifugal blower, expansion in a turboexpander and transport cooling, enthalpy, entropy, isobaric heat capacity, adiabat and a number of other quantities can be calculated from the differential relations of thermodynamics. Partial derivatives can and should be calculated on a computer. The accuracy of the calculation of any parameters is determined by the equation of state solution accuracy and the pressure and temperature steps.

ПРИРОДНЫЙ ГАЗ, УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ, КОЭФФИЦИЕНТ СЖИМАЕМОСТИ, ПЛОТНОСТЬ, МОЛЯРНАЯ ДОЛЯ, ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ СООТНОШЕНИЕ, ЧАСТНАЯ ПРОИЗВОДНАЯ, ПОКАЗАТЕЛЬ ПРОЦЕССА

NATURAL GAS, EQUATION OF STATE, COMPRESSIBILITY FACTOR, DENSITY, MOLAR FRACTION, THERMODYNAMIC RELATIONSHIP, PARTIAL DERIVATIVE, PROCESS INDEX

Е.С. Купцова1, e-mail: helenakuptsovarussia@gmail.com

С.М. Купцов1, e-mail: kuptsov_sm@mail.ru

1 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Российский государственный университет нефти и газа (Национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина» (Москва, Россия).

E.S. Kuptsova1, e-mail: helenakuptsovarussia@gmail.com

S.M. Kuptsov1, e-mail: kuptsov_sm@mail.ru

1 Federal State Autonomous Educational Institution for Higher Education “Gubkin Russian State University of Oil and Gas (National Research University)” (Moscow, Russia).

Купцова Е.С., Купцов С.М. Рекомендации по корректировке методик оценки термодинамических свойств природного газа // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2022. № 1–2. С. 70–74.

Kuptsova E.S., Kuptsov S.M. Recommendations for Adjusting Methodologies for Assessing the Thermodynamic Properties of Natural Gas. Territorija “NEFTEGAS” [Oil and Gas Territory]. 2022;(1–2):70–74. (In Russ.)

ГОСТ 30319.3-2015. Газ природный. Методы расчета физических свойств. Вычисление физических свойств на основе данных о компонентном составе: межгосударственный стандарт. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200127443 (дата обращения: 15.02.2022). Текст: электронный.

Теплотехнические расчеты процессов транспорта и регазификации природных газов: справ. пособие / Подгот. В.А. Загорученко, Р.Н. Бикчентай, А.А. Вассерман и др. М.: Недра, 1980. 320 с.

Лопатин А.С. Термодинамическое обеспечение энерготехнологических задач трубопроводного транспорта природных газов. М.: Нефтяник, 1996. 82 с.

Тривус Н.А. Термодинамика: учеб. пособие. М.: МИНХиГП им. И.М. Губкина, 1977. 113 с.

Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей: cправ. пособие / Пер. с англ. под ред. Б.И. Соколова. 3-е изд., перераб. и доп. Л.: Химия, 1982. 592 с.

Белоконь Н.И. Термодинамика. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1954. 416 с.

Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика: учебник для вузов. 4-е изд. М.: Энергоатомиздат, 1983. 409 с.

Алексаночкин А.А., Сарданашвили С.А. Расчетные методы определения свойств природного газа по данным о плотности при стандартных условиях, содержании азота и диоксида углерода // Neftegaz.RU. 2020. № 1. С. 78–85.

Купцова Е.С. О расчете коэффициента сжимаемости метана // Научно-техн. сборник «Магистральные и промысловые трубопроводы: проектирование, строительство, эксплуатация, ремонт». 2020. № 2. С. 62–67.

Interstate Standard (GOST) 30319.3-2015. Natural gas. Methods of Calculation of Physical Properties. Calculation of Physical Properties on Base Information on Component Composition. Weblog. Available from: https://docs.cntd.ru/document/1200127443 [Accessed 15.02.2022]. (In Russ.)

Thermal Engineering Calculations of Natural Gas Transportation and Regasification Processes: Reference Manual. Prepared by V.A. Zagoruchenko, R.N. Bikchentay, A.A. Wasserman et al. Moscow: Nedra; 1980. (In Russ.)

Lopatin A.S. Thermodynamic Support of Energy-Technological Problems of Pipeline Transport of Natural Gases. Moscow: Neftyanik; 1996. (In Russ.)

Trivus N.A. Thermodynamics: textbook. Moscow: Gubkin Moscow Institute of Petrochemical and Gas Industry; 1977. (In Russ.)

Reid R.C., Prausnitz J.M., Sherwood T.K. The Properties of Gases and Liquids. 3d ed. New York: McGraw-Hill; 1977.

Belokon N.I. Thermodynamics. Moscow – Leningrad: Gosenergoizdat; 1954. (In Russ.)

Kirillin V.A., Sychev V.V., Sheindlin A.E. Technical Thermodynamics: Textbook for Universities. 4th ed. Moscow: Energoatomizdat; 1983. (In Russ.)

Aleksanochkin A.A., Sardanashvili S.A. Calculation Methods for Determination of Natural Gas Properties by Density Data under Standard Conditions, Nitrogen and Carbon Dioxide Contents. NEFTEGAZ.Ru. 2020;(1):78–85. (In Russ.)

Kuptsova E.S. On Calculation of Methane Compressibility Factor. In: Scientific and Technical Collection “Main and Field Pipelines: Design, Construction, Operation, Repair”. 2020;(2):62–67. (In Russ.)

NEFTEGAS.info

Внимание к деталям — от идеи
до воплощения! Только актуальная информация и свежие новости.

Контакты

108811, г. Москва, Киевское ш.,
Бизнес-парк «Румянцево», корп. Б,
подъезд 5, офис 506 Б

+7 (495) 240-54-57