GB/T 17747.3-2011天然气压缩因子的计算 第3部分：用物性值进行计算 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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• GB/T 17747
• 3-2011
• 天然气
• 压缩因子
• 物性值
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店铺： 广通行业标准旗舰店

出版社： 未知

ISBN：T1774732011

商品编码：10108509493

丛书名： GBT177473-2011

出版时间：2011-09-01

内容介绍

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GB/T 17747.3-2011 天然气压缩因子的计算 第3部分：用物性值进行计算 前言 本标准是GB/T 17747系列标准中的第三部分，旨在为天然气压缩因子的精确计算提供科学、可靠的依据。压缩因子（Z因子）是天然气工程计算中的一个关键参数，它描述了实际天然气状态与理想气体状态之间的偏差。准确的Z因子计算对于天然气储量评估、输送管线设计、计量结算、以及各类工艺过程的优化都至关重要。本部分标准特别关注“用物性值进行计算”的方法，即基于天然气的组分、温度、压力等物性参数，通过严谨的物性模型和计算方法，得出Z因子。 引言 天然气是一种复杂的混合物，其组成并非一成不变，受地质条件、开采方式等多种因素影响。因此，在实际应用中，将天然气视为理想气体进行计算往往会引入显著的误差。压缩因子Z的引入，弥补了理想气体模型的不足，使其能够更准确地反映天然气的真实行为。GB/T 17747.3-2011 第3部分正是基于这一需求，聚焦于如何利用天然气的物理化学性质，通过数学模型和计算算法，精确求解Z因子。这对于提高天然气行业的科学管理水平，保障能源供应的安全稳定，具有重要的现实意义。 1 范围 本标准规定了采用天然气组分、温度和压力等物性参数计算压缩因子（Z因子）的方法。本标准适用于含甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷及更重烃类，以及氮气、二氧化碳、硫化氢等组分的天然气。本标准给出了计算Z因子的物性模型和计算步骤，适用于实验室研究、工程设计以及生产运行等各个环节。 2 引用标准 本标准引用了以下国家标准： GB/T 17747.1-XXXX 天然气压缩因子的计算 第1部分：总则 GB/T 17747.2-XXXX 天然气压缩因子的计算 第2部分：实验测定法 （此处可根据实际情况，列出可能引用的其他相关国家标准，例如涉及天然气组分分析、温度压力测量等。） 3 术语和定义 压缩因子 (Z factor): 实际气体的摩尔体积与其在相同温度和压力下的理想气体的摩尔体积之比。Z = PV / (nRT)，其中P为压力，V为体积，n为摩尔数，R为理想气体常数，T为绝对温度。 物性值 (Physical Properties): 指天然气或其组分在特定状态下的物理化学性质，如临界温度、临界压力、偏心因子、分子量、密度、粘度、热导率等。 组分 (Component): 天然气混合物中包含的单个化学物质，如甲烷、乙烷、氮气等。 摩尔分数 (Mole Fraction): 混合物中某一组分的摩尔数占混合物总摩尔数的比例。 真实气态方程 (Real Gas Equation of State): 描述真实气体压力、体积、温度之间关系的数学模型，例如Peng-Robinson (PR) 方程、Soave-Redlich-Kwong (SRK) 方程等。 物性模型 (Property Model): 用于计算特定物性值的数学模型，例如基于分子动力学、统计力学或经验关系的模型。 4 计算方法概述 本标准采用基于热力学状态方程的计算方法，通过输入天然气的组分、温度和压力，求解状态方程，从而获得其压缩因子。此方法的核心在于选择合适的真实气态方程，并准确获取方程所需的各种物性参数。 4.1 基本原理 真实气态方程是描述真实气体行为的关键。这些方程通常基于分子间作用力和分子体积的考虑，对理想气体定律进行修正。常用的真实气态方程包括： 范德华方程 (Van der Waals Equation): 最早的真实气体状态方程之一，引入了分子间吸引力和分子自身体积的概念。 Redlich-Kwong (RK) 方程: 相对简单但计算精度较高的方程。 Soave-Redlich-Kwong (SRK) 方程: 对RK方程进行了改进，能够更准确地描述高温高压下的气体行为。 Peng-Robinson (PR) 方程: 在SRK方程的基础上进一步改进，在描述液相行为和临界区域方面表现优异。 本标准鼓励采用SRK或PR方程及其改进型，因为它们在天然气领域的应用中展现出较高的准确性。 4.2 计算流程 计算Z因子的基本流程如下： 1. 确定天然气组分及其摩尔分数： 通过气相色谱等方法分析天然气的详细组分，并计算各组分的摩尔分数。 2. 获取各组分的物性参数： 根据所选用的状态方程，查询或计算各组分的临界温度（Tc）、临界压力（Pc）、偏心因子（ω）等参数。对于重烃组分，可能需要采用特定的方法进行归并或估算。 3. 计算混合物的物性参数： 利用混合规则（如Van der Waals混合规则、Chao-Seader混合规则等），根据各组分的摩尔分数和物性参数，计算混合物的整体临界参数（如混合临界温度Tm、混合临界压力Pm）以及混合物的状态方程系数。 4. 选择并应用真实气态方程： 根据实际的温度（T）和压力（P），将计算出的混合物物性参数代入选定的真实气态方程，求解Z因子。 5 真实气态方程的选择与应用 本部分标准重点介绍PR方程和SRK方程的应用，并提供计算过程中的关键参数获取和混合规则。 5.1 Peng-Robinson (PR) 方程 PR方程的一般形式为： P = RT/(V_m - b) - a(T) / (V_m(V_m + b) + b(V_m - b)) 其中： P为压力 R为理想气体常数 T为绝对温度 V_m为摩尔体积 a(T)为与温度相关的吸引项系数 b为排斥项系数 5.1.1 PR方程的混合规则 为了将PR方程应用于多组分混合物，需要应用混合规则来计算混合物的a和b参数。常用的混合规则包括： 二元交互参数（kij）的引入： PR方程的混合规则通常会引入组分之间的二元交互参数（kij），以提高计算精度。这些参数反映了不同组分之间相互作用的强度。 a_m = Σ(xi xj a_ij) b_m = Σ(xi xj b_ij) 其中 xi, xj 为组分i和组分j的摩尔分数，a_ij 和 b_ij 为二元交互参数。 5.1.2 PR方程中参数的计算 组分参数： a_i = 0.45724 (R Tc_i)^2 / Pc_i b_i = 0.07780 (R Tc_i) / Pc_i κ_i = 0.37464 + 1.54226 ω_i - 0.26992 ω_i^2 温度相关的吸引项系数 a_i(T): a_i(T) = a_i [1 + κ_i (1 - sqrt(T/Tc_i))]^2 混合物的参数： a_m = Σ(xi xj (1 - k_ij) sqrt(a_i a_j)) b_m = Σ(xi b_i) 5.1.3 PR方程求解Z因子 将PR方程改写为关于Z因子的形式，然后通过数值方法求解Z。 5.2 Soave-Redlich-Kwong (SRK) 方程 SRK方程的一般形式为： P = RT/(V_m - b) - a(T) / (V_m(V_m + b)) 其中参数的定义与PR方程类似，但a(T)的计算方式略有不同。 5.2.1 SRK方程的混合规则 SRK方程的混合规则与PR方程类似，也需要考虑二元交互参数。 5.2.2 SRK方程中参数的计算 组分参数： a_i = 0.42748 (R Tc_i)^2 / Pc_i b_i = 0.08664 (R Tc_i) / Pc_i κ_i = 0.480 + 1.574 ω_i - 0.176 ω_i^2 温度相关的吸引项系数 a_i(T): a_i(T) = a_i [1 + κ_i (1 - sqrt(T/Tc_i))]^2 混合物的参数： a_m = Σ(xi xj (1 - k_ij) sqrt(a_i a_j)) b_m = Σ(xi b_i) 5.2.3 SRK方程求解Z因子 与PR方程类似，将SRK方程改写为关于Z因子的形式，并通过数值方法求解。 6 物性参数的获取 本部分标准强调了准确的物性参数是计算Z因子准确性的前提。 6.1 组分临界参数和偏心因子 数据来源： 推荐使用权威的物性数据库（如NIST、GPA等）提供的组分临界温度（Tc）、临界压力（Pc）和偏心因子（ω）。 常见组分： 对于主要的天然气组分（如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、氮气、二氧化碳、硫化氢），应直接引用标准数据。 重烃组分： 对于C5+等重烃组分，由于其成分复杂且缺乏准确的临界参数，通常需要采用以下方法： 归并处理： 将C5+组分作为一个整体，根据其平均分子量、沸点等推算其临界参数。 组分分析： 尽可能详细地分析C5+组分的具体成分，并分别计算其物性参数后再进行混合。 经验关联式： 使用文献中已有的针对重烃的经验关联式进行估算。 6.2 二元交互参数（kij） 数据来源： 二元交互参数（kij）是影响混合物状态方程计算精度的重要因素。推荐使用实验测定或通过关联式计算得到的kij值。 推荐值： 对于常见的组分对（如甲烷-氮气，甲烷-二氧化碳等），本标准提供推荐的kij值。 特殊组分： 对于非标准组分或罕见组分对，可能需要根据文献或实验结果确定kij值。 7 计算步骤详解 本节详细阐述了使用PR或SRK方程计算Z因子的具体步骤，包括： 输入数据： 明确需要输入的温度、压力、各组分摩尔分数。 参数计算： 详细列出如何计算各组分的a_i, b_i, κ_i，以及如何应用混合规则计算混合物的a_m, b_m。 状态方程求解： 阐述如何将状态方程转化为关于Z因子的多项式方程，并给出求解该方程的数值方法（如牛顿-拉夫逊法）。 精度要求： 规定计算结果的精度要求。 8 结果的验证与应用 与实验数据的对比： 鼓励使用实验测定的Z因子数据对计算结果进行验证，以评估所选模型和参数的准确性。 误差分析： 对计算过程中可能产生的误差进行分析，并提出减少误差的方法。 应用场景： 阐述计算得到的Z因子在实际工程中的应用，如储量计算、管线输送、计量等。 9 附录 附录A： 常见天然气组分临界参数和偏心因子表。 附录B： 推荐的二元交互参数（kij）表。 附录C： 求解Z因子的数值方法示例。 结语 GB/T 17747.3-2011 《天然气压缩因子的计算 第3部分：用物性值进行计算》为天然气行业提供了一个系统、科学的Z因子计算框架。通过遵循本标准，用户能够利用天然气的物性参数，选择合适的物性模型和计算方法，获得准确的Z因子值，从而提升天然气资源评估、工程设计和生产运行的科学性与经济性。本标准的实施，将有助于推动我国天然气行业的现代化和国际化水平。

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我一直对天然气的精确计量充满兴趣，而压缩因子计算无疑是其中的核心环节。《GB/T 17747.3-2011天然气压缩因子的计算 第3部分：用物性值进行计算》这个书名，立刻吸引了我的注意。在我看来，基于物性值进行计算，相比于直接查表或使用经验公式，应该是一种更为科学和严谨的方法。我希望这本书能够详细阐述基于哪些关键的物理化学性质（物性值）来计算压缩因子，比如密度、温度、压力，当然还有天然气的组分信息。它是否会涉及到具体的物理化学模型，比如状态方程（如范德华方程、Redlich-Kwong方程、Soave-Redlich-Kwong方程等）或者相应的关联式？我非常好奇书中是如何解释这些模型的原理，以及如何通过这些模型来推导出压缩因子。如果书中还能提供如何获取和处理这些物性值的建议，比如实验测定方法，或者从数据库中查找的方法，以及不同来源的物性值对计算结果的影响，那就更完美了。

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作为一个长期在天然气计量领域工作的技术人员，我一直在寻找能够提供更深入、更前沿知识的书籍。《GB/T 17747.3-2011天然气压缩因子的计算 第3部分：用物性值进行计算》这个标题，让我对它寄予了厚望。过去，我们更多地依赖于一些标准化的表格或者相对简化的计算软件。但随着技术的发展，以及对测量准确度要求的不断提高，我愈发觉得有必要深入理解压缩因子背后的科学原理。这本书强调“用物性值进行计算”，这暗示着它可能要深入到分子层面，或者至少是更精细的热力学状态方程。我非常希望它能解释清楚，不同温度、压力和组分条件下，天然气是如何偏离理想气体的行为的，以及这些偏离如何通过压缩因子来量化。如果书中能对一些常用的物性模型进行详细的推导和验证，并给出如何根据实际天然气组分来选择和应用这些模型的方法，那将非常有价值。我特别关注它在处理非常规天然气，比如含有较高比例的氮气、二氧化碳或其他重烃类组分的天然气时，计算的准确性和可靠性如何。

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刚拿到这本《GB/T 17747.3-2011天然气压缩因子的计算 第3部分：用物性值进行计算》，说实话，我的期待值还是挺高的。毕竟压缩因子在天然气行业的应用广泛，从计量到管输，再到应用端，准确的压缩因子计算是保证交易公平和系统高效运行的基础。过去我也接触过一些相关的标准和资料，但总觉得在理论深度和实际应用之间，很多时候存在一些鸿沟。这本书的标题明确指出了“用物性值进行计算”，这让我联想到，它可能会深入探讨如何利用天然气本身的物理化学性质，比如温度、压力、组分等，来推导出压缩因子。这比一些简单化的图表或者经验公式要来得更为严谨和科学，也更能适应不同工况下的天然气特性变化。我特别关注的是，它在方法论上是否提供了一些新的思路，或者对现有方法的优化和改进。尤其是在天然气组分日益复杂，杂质成分可能对压缩因子产生影响的情况下，本书的论述是否能提供更具参考价值的指导，是我非常感兴趣的一点。希望它能带来一些启发，让我对压缩因子的理解更上一层楼。

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在我的日常工作中，对天然气压缩因子的理解和应用是不可或缺的。《GB/T 17747.3-2011天然气压缩因子的计算 第3部分：用物性值进行计算》这个书名，直接点出了其核心内容，这让我对它充满了期待。我一直认为，基于基础的物理化学性质来推导压缩因子，是一种更为深入和准确的方式。这本书会不会提供关于这些“物性值”的详细定义和获取途径？例如，是否会涉及天然气的组分分析、密度测定、临界参数的确定等？我尤其想知道，它是否会深入探讨各种热力学模型在计算压缩因子时的适用性，以及这些模型在不同工况下（如高温高压、低压低温等）的表现。如果书中能够提供一些实际案例，展示如何根据具体的天然气组成和运行条件，选择合适的模型并进行精确计算，那将极大地帮助我提升工作效率和准确性。我希望这本书能够成为我解决实际问题，提升理论认知的重要参考。

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翻开这本《GB/T 17747.3-2011天然气压缩因子的计算 第3部分：用物性值进行计算》，我第一时间注意到的是其对计算方法的强调。在实际操作层面，如何将理论方法转化为可执行的计算流程，往往是关键。这本书的书名直接点明了“用物性值进行计算”，这让我预设了它会涉及大量的热力学方程、物性模型以及相应的求解算法。我希望能看到一些经典的压缩因子方程，比如AGA8、GERG-2008等，它们在书中的出现以及作者是如何对其进行解析和应用的。更进一步，我期待它能详细阐述如何获取和处理用于计算的天然气物性数据，比如密度、摩尔质量、临界参数、偏心因子等等，以及这些参数的不确定度如何影响最终的压缩因子结果。如果书中还能提供一些数值计算的示例，或者对不同计算方法在特定条件下的优劣进行对比分析，那就更具参考价值了。毕竟，在实际应用中，我们不仅仅需要知道“怎么算”，更需要知道“为什么要这么算”，以及“哪种方法更适合我们的具体场景”。