ГОСТ 31369-2008 Газ природный. Вычисление теплоты сгорания, плотности, относительной плотности и числа Воббе на основе компонентного состава (ИСО 6976:1995) .
ГОСТ 31369-2008
(ИСО 6976:1995)
Группа Б19
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
Газ природный
ВЫЧИСЛЕНИЕ ТЕПЛОТЫ СГОРАНИЯ, ПЛОТНОСТИ, ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ И ЧИСЛА ВОББЕ НА ОСНОВЕ КОМПОНЕНТНОГО СОСТАВА
Natural gas. Calculation of calorific values, density, relative density and Wobbe index from composition
МКС 75.060
Дата введения 2010-01-01
Предисловие
Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-97 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Порядок разработки, принятия, применения, обновления и отмены"
Сведения о стандарте
1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом "Газпром" и Федеральным государственным унитарным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И.Менделеева" (ФГУП "ВНИИМ им. Д.И.Менделеева") на основе собственного аутентичного перевода стандарта, указанного в пункте 4
2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии
3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 33 от 06 июня 2008 г.)
За принятие стандарта проголосовали:
|
|
|
Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97 | Код страны по МК (ИСО 3166) 004-97 | Сокращенное наименование национального органа по стандартизации |
Азербайджан | AZ | Азстандарт |
Беларусь | BY | Госстандарт Республики Беларусь |
Казахстан | KZ | Госстандарт Республики Казахстан |
Кыргызстан | KG | Кыргызстандарт |
Молдова | MD | Молдова-Стандарт |
Российская Федерация | RU | Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии |
Таджикистан | TJ | Таджикстандарт |
Туркменистан | TM | Главгосслужба "Туркменстандартлары" |
Узбекистан | UZ | Узстандарт |
Украина | UA | Госпотребстандарт Украины |
4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО 6976:1995 "Газ природный. Вычисление теплоты сгорания, плотности, относительной плотности и числа Воббе на основе компонентного состава" (ISO 6976:1995 "Natural gas - Calculation of calorific values, density, relative density and Wobbe index from composition"). При этом дополнительные положения в тексте стандарта выделены курсивом, приложения М, N и Р дополняют стандарт с целью учета потребностей национальной экономики указанных выше государств и/или особенностей межгосударственной стандартизации
5 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 17 декабря 2008 г. N 422-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 31369-2008 (ИСО 6976:1995) введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2010 г.
6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта публикуется в указателе "Национальные стандарты".
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в указателе "Национальные стандарты", а текст изменений - в информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в информационном указателе "Национальные стандарты"
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на физико-химические показатели качества природного газа и устанавливает алгоритмы вычисления значений высшей теплоты сгорания, низшей теплоты сгорания, плотности, относительной плотности и числа Воббе природных газов*, имитаторов природного газа и других горючих газообразных топлив по известному компонентному составу газа при стандартных условиях измерений.
_______________
* В международном стандарте ИСО 6976 используют термин "сухие природные газы". Определение "сухие" исключено, так как стандарт распространяется на реальные природные газы с содержанием паров воды вплоть до уровня, соответствующего состоянию насыщения.
Для вычисления физико-химических показателей качества природного газа используют значения различных физических величин чистых компонентов, приведенные в таблицах 1-5 (раздел 10).
В настоящем стандарте приведены методы оценки точности вычисленных значений основных показателей качества природного газа*.
_______________
* В приложении М приведены требования к точности определения компонентного состава природного газа и расширенная неопределенность для значений теплоты сгорания и плотности. В приложении N приведен алгоритм оценки неопределенности для значений теплоты сгорания, плотности и числа Воббе природного газа.
Методы вычисления значений показателей качества на основе молярной доли или массовой концентрации применимы к любому составу природного газа*, имитатора природного газа или другого горючего топлива, которое обычно находится в газообразном состоянии. Для вычисления значений показателей качества газа, состав которого известен в объемных долях, эти методы применимы только для газов, состоящих, в основном, из метана (молярная доля метана не менее 0,5).
_______________
* В международном стандарте ИСО 6976 используют термин "сухие природные газы". Определение "сухие" исключено, так как стандарт распространяется на реальные природные газы с содержанием паров воды вплоть до уровня, соответствующего состоянию насыщения.
Примеры вычислений приведены в приложении D в соответствии с рекомендуемыми методами расчетов.
Примечание 1 - Обозначения и единицы измерений физических величин, используемые в настоящем стандарте, приведены в приложении А.
Примечание 2 - Слова "верхний (higher)", "верхний (upper)", "полный (total)" и "валовой (gross)" в настоящем стандарте являются синонимами слова "высший (superior)". Аналогично, слова "нижний (lower)" и "чистый (net)" являются синонимами слова "низший (inferior)". Термин "теплотворная способность (heating value)" является синонимом термина "теплота сгорания (calorific value)"; "специфическая плотность (specific gravity)" является синонимом "относительной плотности (relative density)"; "индекс Воббе (Wobbe index)" - синонимом "числа Воббе (Wobbe number)"; "фактор сжатия (compression factor)" - синонимом "коэффициента сжимаемости (compressibility factor)".
Примечание 3 - Если состав газа известен в единицах объемной доли, их следует пересчитать в единицы молярной доли (приложение С). Однако следует учитывать, что рассчитанные значения молярной доли будут иметь большие значения неопределенности, чем неопределенности исходных значений объемной доли.
Примечание 4 - Сумма значений содержания компонентов в единицах молярной доли не должна отличаться от единицы более чем на 0,0001, и при вычислениях должны учитываться все компоненты, молярная доля которых превышает 0,00005.
Примечание 5 - Для вычисления значения объемной теплоты сгорания существуют ограничения по содержанию компонентов в природном газе, помимо метана, а именно:
молярная доля азота не должна превышать 0,3;
молярная доля ни одного другого компонента не должна превышать 0,05.
При таких ограничениях ожидаемая систематическая погрешность результата вычисления теплоты сгорания не будет превышать 0,1%.
Примечание 6 - Оценка влияния содержания паров воды, непосредственно измеренного или оцененного путем расчета, на значение теплоты сгорания приведена в приложении F.
Примечание 7 - Приведенные методы вычисления действительны для газа, находящегося в принятых стандартных условиях при температуре выше температуры его точки росы.
Примечание 8 - Приведенные в таблицах раздела 10 значения физических свойств компонентов периодически пересматриваются с целью их уточнения.
2 Термины и определения
В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:
Рисунок 1 - Объемная теплота сгорания. Стандартные условия измерений и сгорания
2.3 плотность (density): Масса газовой пробы, деленная на ее объем при определенных значениях давления и температуры.
2.4 относительная плотность (relative density): Плотность газа, деленная на плотность сухого воздуха стандартного состава (приложение В) при одинаковых заданных значениях давления и температуры. Термин "идеальная относительная плотность" применяют в тех случаях, когда как газ, так и воздух считаются средами, которые подчиняются закону идеального газа (2.7); термин "реальная относительная плотность" применяют в тех случаях, когда как газ, так и воздух считаются реальными средами.
2.5 число Воббе (Wobbe index)*: Значение высшей объемной теплоты сгорания при определенных стандартных условиях, деленное на квадратный корень относительной плотности при тех же стандартных условиях измерений.
_______________
* Число Воббе - характеристика горючего газа, определяющая взаимозаменяемость горючих газов при сжигании в бытовых и промышленных горелочных устройствах, измеряется в мегаджоулях на кубический метр.
2.6 энтальпия перехода (entalphy of transformation): Энтальпия перехода вещества из состояния А в состояние В является термодинамическим обозначением количества выделяемой теплоты, которое сопровождает переход между состояниями. Положительное выделение теплоты условно считается численно равным отрицательному приращению энтальпии. Исходя из этого, величины энтальпии сгорания и энтальпии испарения имеют численно равные значения. Термин "поправка на энтальпию" относится к (молярной) энтальпии перехода между идеальным и реальным состояниями газа.
2.7 идеальный газ и реальный газ (ideal gas and real gas): Идеальный газ - это газ, который подчиняется закону идеального газа
Реальный газ не подчиняется этому закону. Для реальных газов уравнение (1) следует записать в следующем виде
2.8 коэффициент сжимаемости (compression factor): Действительный (реальный) объем данной массы газа при определенных давлении и температуре, деленный на его объем при тех же самых условиях, вычисленный по уравнению закона идеального газа.
Примечание 9 - В таблицах 2-5 приведены значения физических величин для компонентов природного газа при разных стандартных условиях измерений*.
_______________
* Стандартные условия для проведения измерений и расчетов, принятые в разных странах, приведены в приложении Р.
2.11 сухой природный газ (dry natural gas): Газ, в котором молярная доля паров воды не превышает 0,00020*.
_______________
* Приведенное в оригинале значение "0,00005" изменено на "0,00020", так как влияние паров воды с молярной долей менее 0,00020 пренебрежимо мало и не отражается на значении и точности определения параметров природного газа.
Примечание - Термин в конкретном толковании применяется только в контексте данного документа.
2.12 расширенная неопределенность (expanded uncertainty): Величина, определяющая интервал вокруг результата измерений, в пределах которого, как можно ожидать, находится большая часть распределения значений, которые с достаточным основанием могли бы быть приписаны измеряемой величине.
3 Принцип методов вычислений
В настоящем стандарте приведены методы вычисления значений теплоты сгорания, плотности, относительной плотности и числа Воббе любого природного газа, имитатора природного газа или другого горючего газового топлива, исходя из известного компонентного состава. Свойства газа являются аддитивными; при расчете "суммарного значения" свойства моля идеального природного газа значения термодинамических свойств индивидуальных компонентов берут с весами в соответствии со значениями их молярной доли. Значения теплоты сгорания, рассчитанные на основе значений объемной доли компонентов, затем пересчитывают в значения для реального газа, используя поправочный коэффициент, учитывающий неидеальность газовой смеси (коэффициент сжимаемости смеси).
Примечание 10 - Поправочный коэффициент на энтальпию, который, в принципе, необходим при вычислениях значения теплоты сгорания, считается незначительным во всех реальных случаях.
В настоящем стандарте методы вычисления значений физико-химических показателей качества горючих газов основаны на результатах определения компонентного состава методом газовой хроматографии, позволяющим измерить содержание всех важных компонентов за исключением воды. Поэтому вычисленное значение свойств газа относится к сухому газу. При значении молярной доли водяных паров, превышающем 0,00020, в значения показателей качества сухого газа должна быть внесена поправка в соответствии с рекомендациями приложения F.
В разделе 10 приведены значения физических свойств чистых компонентов природного газа, полученные на основе значений молярной доли, массовой доли и объемной доли для обычно используемых стандартных условий. Примеры вычислений приведены в приложении D.
4 Поведение идеальных и реальных газов
4.1 Энтальпия сгорания
Для значения теплоты сгорания, рассчитанного по любому из трех возможных вариантов, в принципе, требуется так называемая энтальпийная поправка для того, чтобы пересчитать энтальпию идеального газа при сгорании газовой смеси в значение, соответствующее реальному газу. Однако она обычно настолько мала, что ею можно пренебречь. Обоснование, подтверждающее это, приведено в разделе Е.3 (приложение Е).
4.2 Вычисление коэффициента сжимаемости
Для значения объемной теплоты сгорания требуется вторая поправка, учитывающая отличие объема моля реального газа от объема моля идеального газа, этой поправкой пренебрегать нельзя. Она требуется также при вычислении значений плотности, относительной плотности и числа Воббе. В разделе Е.2 (приложение Е) приведено обоснование способа введения поправок на объем, обусловленных неидеальностью газа, рассматриваются принципы их введения и применяемые упрощения, которые дают возможность выполнить вычисления без применения компьютерных программ.
5 Вычисление молярной теплоты сгорания
5.1 Идеальный газ
Примечание 12 - Значение молярной теплоты сгорания идеального газа или газовой смеси определяется в настоящем стандарте как положительное число. Значения, приведенные в таблице 3, численно равны значениям стандартных молярных энтальпий сгорания, которые обычно выражают в виде отрицательных величин (2.6).
5.2 Реальный газ
В настоящем стандарте значение молярной теплоты сгорания реального газа принимается численно равным соответствующему значению теплоты сгорания для идеального газа.
6 Вычисление массовой теплоты сгорания
6.1 Идеальный газ
В таблице 1 (раздел 10) приведены значения молярной массы для всех компонентов, рассматриваемых в настоящем стандарте.
6.2 Реальный газ
В настоящем стандарте значение массовой теплоты сгорания реального газа считается численно равным соответствующему значению теплоты сгорания для идеального газа.
Примечание 14 - Объяснение и обоснование - см. 5.2.
7 Вычисление объемной теплоты сгорания
7.1 Идеальный газ
7.2 Реальный газ
8 Вычисление плотности, относительной плотности и числа Воббе
8.1 Идеальный газ
Относительная плотность идеального газа не зависит от выбора стандартного состояния, и ее вычисляют по формуле
Число Воббе идеального газа вычисляют по формуле
8.2 Реальный газ
Относительную плотность реального газа вычисляют по формуле
Плотность реального газа вычисляют по формуле
Число Воббе реального газа вычисляют по формуле
9 Точность
9.1 Прецизионность
9.1.1 Сходимость и воспроизводимость
Прецизионность вычисленного значения физического свойства, которая является результатом только случайных погрешностей анализа, может быть выражена в терминах сходимости и/или воспроизводимости.
Сходимость - значение, ниже которого с определенной доверительной вероятностью находится абсолютная разность между двумя последовательными результатами испытаний, полученными одним и тем же методом на идентичном испытуемом материале одним и тем же оператором с применением одного и того же оборудования в одной и той же лаборатории в пределах короткого промежутка времени. При отсутствии других указаний доверительная вероятность равна 95%.
Воспроизводимость - значение, ниже которого с определенной доверительной вероятностью находится абсолютная разность между двумя одиночными результатами испытаний, полученными одним и тем же методом на идентичном испытуемом материале различными операторами с использованием различного оборудования в разных лабораториях. При отсутствии других указаний доверительная вероятность равна 95%.
Значение второго показателя обычно значительно больше, чем первого. Каждая оценка прецизионности вычисленного значения физического свойства зависит только от прецизионности аналитических данных.
Общие понятия сходимости и воспроизводимости можно применять не только к физическим свойствам, вычисляемым по результатам определения состава, но также и к содержанию каждого компонента, определенного при анализе, на основе которого получают эти свойства. Следовательно, оценки сходимости или воспроизводимости значения физического свойства можно получить одним из двух очевидно эквивалентных способов, а именно:
a) с помощью прямого применения приведенных выше определений к повторным вычислениям исследуемого физического свойства, т.е. по формуле
b) объединяя определенным образом оценки сходимости или воспроизводимости содержания каждого компонента, измеренного при анализе газа, соответствующие формулы объединения приведены в 9.1.2 и 9.1.3 (вывод этих формул - см. приложение Н).
Примечание 18 - На практике эквивалентность предложенных способов а) и b) открыта для обсуждения. Причина в том, что статистическая связь между методами предполагает, что повторно полученные результаты анализа имеют гауссовское (нормальное) распределение для содержания каждого компонента и что это также верно для набора вычисленных значений физических свойств. Опыт показал, что эти критерии обычно не выполняются, особенно для малых наборов данных и/или наборов, содержащих выбросы.
9.1.2 Оценка сходимости
b) если проанализированы все компоненты, включая метан, то
- для случая а)
- для случая b)
9.1.3 Оценка воспроизводимости
9.2 Правильность
Оценки прецизионности аналитических данных не могут рассматриваться как имеющие какое-либо значение для оценки правильности этих данных; вполне возможно при высокой прецизионности получение неправильных данных.
Правильность вычисленного значения показателя качества природного газа может рассматриваться как комбинация трех независимых источников систематической погрешности, а именно:
a) неопределенностей табличных данных, приведенных в таблицах 1-5;
b) систематической погрешности метода вычисления, в котором используются эти данные;
c) неопределенностей (в отличие от прецизионности) аналитических данных, используемых при вычислениях.
На практике трудно получить численные оценки правильности из-за недостатка адекватной информации; например, обращение к оригинальным источникам табличных данных часто позволяет обнаружить информацию, касающуюся только прецизионности (см. в этом контексте обсуждение метана, приведенное в приложении G), и то же самое часто верно для аналитических данных. Кроме того, строгий подход мог бы дать оценку абсолютного значения неопределенности, тогда как на практике часто требуется оценка неопределенности значения показателя качества относительно некоторой выбранной точки. Например, значения теплоты сгорания часто сравнивают со значением теплоты сгорания чистого метана. В этом случае неопределенность принятого значения теплоты сгорания метана не дает вклада в неопределенность значения теплоты сгорания природного газа или в разность между значениями теплоты сгорания двух различных природных газов.
Опыт показал, что на относительные неопределенности значений рассматриваемых здесь физических свойств больше всего будут влиять неопределенности аналитических данных и что вклады от неопределенностей табличных данных и систематической погрешности метода вычисления будут очень малы. Ожидается, что вклады от табличных данных будут менее 0,05%, а от смещения метода вычисления будут менее 0,015%. Этими вкладами можно пренебречь по сравнению с неопределенностью аналитических данных, полученных при анализе типичной смеси природного газа, содержащей от 12 до 20 компонентов.
В тех случаях, когда вклады от неопределенностей табличных данных и от смещения метода вычисления являются значимыми по сравнению с аналитической неопределенностью (например для высокоточного анализа смесей только малого числа компонентов и, возможно, в будущем, после улучшения точности анализа природного газа), может потребоваться более строгий подход, основанный на более точной оценке источников систематической погрешности, перечисленных в а), b) и с).
9.3 Представление результатов
Число значащих цифр, которое следует приводить для значения каждого показателя качества природного газа, должно отражать ожидаемую точность вычисления определяемого показателя. Даже в случае "совершенного" анализа результат вычислений для смесей не следует записывать с числом значащих цифр после запятой, превышающим:
|
|
значение молярной теплоты сгорания | 0,01 кДж·моль |
значение массовой теплоты сгорания | 0,01 МДж·кг |
значение объемной теплоты сгорания | 0,01 МДж·м |
относительную плотность | 0,0001 |
плотность | 0,0001 кг·м |
число Воббе | 0,01 МДж·м . |
Необходимо, однако, обратить внимание на то, действительно ли аналитические данные подтверждают возможность записи результата в установленных единицах с таким числом значащих цифр после запятой, и, если нет, следует соответственно уменьшить их число.
10 Таблицы рекомендуемых данных
Таблица 1 - Молярные массы компонентов природного газа
|
|
Компонент | Значение, кг·кмоль |
1 Метан | 16,043 |
2 Этан | 30,070 |
3 Пропан | 44,097 |
4 н-Бутан | 58,123 |
5 2-Метилпропан | 58,123 |
6 н-Пентан | 72,150 |
7 2-Метилбутан | 72,150 |
8 2,2-Диметилпропан | 72,150 |
9 н-Гексан | 86,177 |
10 2-Метилпентан | 86,177 |
11 3-Метилпентан | 86,177 |
12 2,2-Диметилбутан | 86,177 |
13 2,3-Диметилбутан | 86,177 |
14 н-Гептан | 100,204 |
15 н-Октан | 114,231 |
16 н-Нонан | 128,258 |
17 н-Декан | 142,285 |
|
|
18 Этилен | 28,054 |
19 Пропилен | 42,081 |
20 1-Бутен | 56,108 |
21 цис-2-Бутен | 56,108 |
22 транс-2-Бутен | 56,108 |
23 2-Метилпропен | 56,108 |
24 1-Пентен | 70,134 |
|
|
25 Пропадиен | 40,065 |
26 1,2-Бутадиен | 54,092 |
27 1,3-Бутадиен | 54,092 |
|
|
28 Ацетилен | 26,038 |
|
|
29 Циклопентан | 70,134 |
30 Метилциклопентан | 84,161 |
31 Этилциклопентан | 98,188 |
32 Циклогексан | 84,161 |
33 Метилциклогексан | 98,188 |
34 Этилциклогексан | 112,215 |
35 Бензол | 78,114 |
36 Толуол | 92,141 |
37 Этилбензол | 106,167 |
38 о-Ксилол | 106,167 |
|
|
39 Метанол | 32,042 |
40 Метантиол | 48,109 |
|
|
41 Водород | 2,0159 |
42 Вода | 18,0153 |
43 Сульфид водорода | 34,082 |
44 Аммиак | 17,0306 |
45 Цианид водорода | 27,026 |
46 Монооксид углерода | 28,010 |
47 Карбонилсульфид | 60,076 |
48 Дисульфид углерода | 76,143 |
|
|
49 Гелий | 4,0026 |
50 Неон | 20,1797 |
51 Аргон | 39,948 |
52 Азот | 28,0135 |
53 Кислород | 31,9988 |
54 Диоксид углерода | 44,010 |
55 Диоксид серы | 64,065 |
56 Монооксид диазота | 44,0129 |
57 Криптон | 83,80 |
58 Ксенон | 131,29 |
Воздух | 28,9626 |
Примечание - Значения молярной массы численно равны значениям относительной молекулярной массы, полученной с помощью использования относительных атомных масс для основных входящих элементов, где цифра в скобках является неопределенностью в последней приводимой цифре [2].
С 12,011 (1)
Н 1,00794 (7)
О 15,9994 (3)
N 14,00674 (7)
S 32,066 (6)
Для соединений, содержащих С и/или S, приведенная молярная масса была округлена до третьего десятичного знака; для других соединений приводится четвертый десятичный знак. Значение для осушенного воздуха стандартного состава приведено в таблице В.2 (приложение В) также до четвертого десятичного знака. |
Таблица 2 - Коэффициенты сжимаемости и коэффициенты суммирования для компонентов природного газа для различных стандартных условий измерений
Все значения, за исключением коэффициентов суммирования для водорода, гелия (пересчитаны) и неона (оценены), взяты из [3].
|
|
|
|
|
|
|
Компонент | 0 °С, 101,325 кПа | 15 °С, 101,325 кПа | 20 °С, 101,325 кПа | |||
| ||||||
1 Метан | 0,9976 | 0,0490 | 0,9980 | 0,0447 | 0,9981 | 0,0436 |
2 Этан | 0,9900 | 0,1000 | 0,9915 | 0,0922 | 0,9920 | 0,0894 |
3 Пропан | 0,9789 | 0,1453 | 0,9821 | 0,1338 | 0,9834 | 0,1288 |
4 н-Бутан | 0,9572 | 0,2069 | 0,9650 | 0,1871 | 0,9682 | 0,1783 |
5 2-Метилпропан | 0,958 | 0,2049 | 0,968 | 0,1789 | 0,971 | 0,1703 |
6 н-Пентан | 0,918 | 0,2864 | 0,937 | 0,2510 | 0,945 | 0,2345 |
7 2-Метилбутан | 0,937 | 0,2510 | 0,948 | 0,2280 | 0,953 | 0,2168 |
8 2,2-Диметилпропан | 0,943 | 0,2387 | 0,955 | 0,2121 | 0,959 | 0,2025 |
9 н-Гексан | 0,892 | 0,3286 | 0,913 | 0,2950 | 0,919 | 0,2846 |
10 2-Метилпентан | 0,898 | 0,3194 | 0,914 | 0,2933 | 0,926 | 0,2720 |
11 3-Метилпентан | 0,898 | 0,3194 | 0,917 | 0,2881 | 0,928 | 0,2683 |
12 2,2-Диметилбутан | 0,916 | 0,2898 | 0,931 | 0,2627 | 0,935 | 0,2550 |
13 2,3-Диметилбутан | 0,910 | 0,3000 | 0,925 | 0,2739 | 0,934 | 0,2569 |
14 н-Гептан | 0,830 | 0,4123 | 0,866 | 0,3661 | 0,876 | 0,3521 |
15 н-Октан | 0,742 | 0,5079 | 0,802 | 0,4450 | 0,817 | 0,4278 |
16 н-Нонан | 0,613 | 0,6221 | 0,710 | 0,5385 | 0,735 | 0,5148 |
17 н-Декан | 0,434 | 0,7523 | 0,584 | 0,6450 | 0,623 | 0,6140 |
|
|
|
|
|
|
|
18 Этилен | 0,9925 | 0,0866 | 0,9936 | 0,0800 | 0,9940 | 0,0775 |
19 Пропилен | 0,981 | 0,1378 | 0,984 | 0,1265 | 0,985 | 0,1225 |
20 1-Бутен | 0,965 | 0,1871 | 0,970 | 0,1732 | 0,972 | 0,1673 |
21 цис-2-Бутен | 0,961 | 0,1975 | 0,967 | 0,1817 | 0,969 | 0,1761 |
22 транс-2-Бутен | 0,961 | 0,1975 | 0,968 | 0,1789 | 0,969 | 0,1761 |
23 2-Метилпропен | 0,965 | 0,1871 | 0,971 | 0,1703 | 0,972 | 0,1673 |
24 1-Пентен | 0,938 | 0,2490 | 0,949 | 0,2258 | 0,952 | 0,2191 |
|
|
|
|
|
|
|
25 Пропадиен | 0,980 | 0,1414 | 0,983 | 0,1304 | 0,984 | 0,1265 |
26 1,2-Бутадиен | 0,955 | 0,2121 | 0,963 | 0,1924 | 0,965 | 0,1871 |
27 1,3-Бутадиен | 0,966 | 0,1844 | 0,971 | 0,1703 | 0,973 | 0,1643 |
|
|
|
|
|
|
|
28 Ацетилен | 0,991 | 0,0949 | 0,993 | 0,0837 | 0,993 | 0,0837 |
|
|
|
|
|
|
|
29 Циклопентан | 0,935 | 0,2550 | 0,947 | 0,2302 | 0,950 | 0,2236 |
30 Метилциклопентан | 0,902 | 0,3130 | 0,921 | 0,2811 | 0,927 | 0,2702 |
31 Этилциклопентан | 0,841 | 0,3987 | 0,876 | 0,3521 | 0,885 | 0,3391 |
32 Циклогексан | 0,897 | 0,3209 | 0,918 | 0,2864 | 0,924 | 0,2757 |
33 Метилциклогексан | 0,855 | 0,3808 | 0,886 | 0,3376 | 0,894 | 0,3256 |
34 Этилциклогексан | 0,770 | 0,4796 | 0,824 | 0,4195 | 0,838 | 0,4025 |
|
|
|
|
|
|
|
35 Бензол | 0,909 | 0,3017 | 0,926 | 0,2720 | 0,936 | 0,2530 |
36 Толуол | 0,849 | 0,3886 | 0,883 | 0,3421 | 0,892 | 0,3286 |
37 Этилбензол | 0,764 | 0,4858 | 0,823 | 0,4207 | 0,837 | 0,4037 |
38 о-Ксилол | 0,737 | 0,5128 | 0,804 | 0,4427 | 0,821 | 0,4231 |
|
|
|
|
|
|
|
39 Метанол | 0,773 | 0,4764 | 0,872 | 0,3578 | 0,892 | 0,3286 |
40 Метантиол | 0,972 | 0,1673 | 0,977 | 0,1517 | 0,978 | 0,1483 |
|
|
|
|
|
|
|
41 Водород | 1,0006 | -0,0040 | 1,0006 | -0,0048 | 1,0006 | -0,0051 |
42 Вода | 0,930 | 0,2646 | 0,945 | 0,2345 | 0,952 | 0,2191 |
43 Сульфид водорода | 0,990 | 0,1000 | 0,990 | 0,1000 | 0,990 | 0,1000 |
44 Аммиак | 0,985 | 0,1225 | 0,988 | 0,1095 | 0,989 | 0,1049 |
45 Цианид водорода | 0,887 | 0,3362 | 0,912 | 0,2966 | 0,920 | 0,2828 |
46 Монооксид углерода | 0,9993 | 0,0265 | 0,9995 | 0,0224 | 0,9996 | 0,0200 |
47 Карбонил сульфид | 0,985 | 0,1225 | 0,987 | 0,1140 | 0,988 | 0,1095 |
48 Дисульфид углерода | 0,954 | 0,2145 | 0,962 | 0,1949 | 0,965 | 0,1871 |
|
|
|
|
|
|
|
49 Гелий | 1,0005 | 0,0006 | 1,0005 | 0,0002 | 1,0005 | 0,0000 |
50 Неон | 1,0005 | 0,0006 | 1,0005 | 0,0002 | 1,0005 | 0,0000 |
51 Аргон | 0,9990 | 0,0316 | 0,9992 | 0,0283 | 0,9993 | 0,0265 |
52 Азот | 0,9995 | 0,0224 | 0,9997 | 0,0173 | 0,9997 | 0,0173 |
53 Кислород | 0,9990 | 0,0316 | 0,9992 | 0,0283 | 0,9993 | 0,0265 |
54 Диоксид углерода | 0,9933 | 0,0819 | 0,9944 | 0,0748 | 0,9947 | 0,0728 |
55 Диоксид серы | 0,976 | 0,1549 | 0,979 | 0,1449 | 0,980 | 0,1414 |
Воздух | 0,99941 | - | 0,99958 | - | 0,99963 | - |
Таблица 3 - Значения молярной теплоты сгорания компонентов природных газов при различных стандартных условиях сгорания для идеального газа
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Компонент | Значение идеальной молярной теплоты сгорания компонента , кДж·моль | |||||||
| 25 °С | 20 °С | 15 °С | 0 °С | ||||
| Высшее | Низшее | Высшее | Низшее | Высшее | Низшее | Высшее | Низшее |
1 Метан | 890,63 | 802,60 | 891,09 | 802,65 | 891,56 | 802,69 | 892,97 | 802,82 |
2 Этан | 1560,69 | 1428,64 | 1561,41 | 1428,74 | 1562,14 | 1428,84 | 1564,34 | 1429,12 |
3 Пропан | 2219,17 | 2043,11 | 2220,13 | 2043,23 | 2221,10 | 2043,37 | 2224,01 | 2043,71 |
4 н-Бутан | 2877,40 | 2657,32 | 2878,57 | 2657,45 | 2879,76 | 2657,60 | 2883,82 | 2658,45 |
5 2-Метилпропан | 2868,20 | 2648,12 | 2869,38 | 2648,26 | 2870,58 | 2648,42 | 2874,20 | 2648,83 |
6 н-Пентан | 3535,77 | 3271,67 | 3537,17 | 3271,83 | 3538,60 | 3272,00 | 3542,89 | 3272,45 |
7 2-Метилбутан | 3528,83 | 3264,73 | 3530,24 | 3264,89 | 3531,68 | 3265,08 | 3535,98 | 3265,54 |
8 2,2-Диметилпропан | 3514,61 | 3250,51 | 3516,01 | 3250,67 | 3517,43 | 3250,83 | 3521,72 | 3251,28 |
9 н-Гексан | 4194,95 | 3886,84 | 4196,58 | 3887,01 | 4198,24 | 3887,21 | 4203,23 | 3887,71 |
10 2-Метилпентан | 4187,32 | 3879,21 | 4188,95 | 3879,38 | 4190,62 | 3879,59 | 4195,61 | 3880,09 |
11 3-Метилпентан | 4189,90 | 3881,79 | 4191,54 | 3881,97 | 4193,22 | 3882,19 | 4198,24 | 3882,72 |
12 2,2-Диметилбутан | 4177,52 | 3869,41 | 4179,15 | 3869,59 | 4180,83 | 3869,80 | 4185,84 | 3870,32 |
13 2,3-Диметилбутан | 4185,28 | 3877,17 | 4186,93 | 3877,36 | 4188,60 | 3877,57 | 4193,63 | 3878,11 |
14 н-Гептан | 4853,43 | 4501,30 | 4855,29 | 4501,49 | 4857,18 | 4501,72 | 4862,87 | 4502,28 |
15 н-Октан | 5511,80 | 5115,66 | 5513,88 | 5115,87 | 5516,01 | 5116,11 | 5522,40 | 5116,73 |
16 н-Нонан | 6171,15 | 5730,99 | 6173,46 | 5731,22 | 6175,82 | 5731,49 | 6182,91 | 5732,17 |
17 н-Декан | 6829,77 | 6345,59 | 6832,31 | 6345,85 | 6834,90 | 6346,14 | 6842,69 | 6346,88 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18 Этилен | 1411,18 | 1323,15 | 1411,65 | 1323,20 | 1412,11 | 1323,24 | 1413,51 | 1323,36 |
19 Пропилен | 2058,02 | 1925,97 | 2058,72 | 1926,05 | 2059,43 | 1926,13 | 2061,57 | 1926,35 |
20 1-Бутен | 2716,82 | 2540,76 | 2717,75 | 2540,86 | 2718,70 | 2540,97 | 2721,55 | 2541,25 |
21 цис-2-Бутен | 2710,0 | 2533,9 | 2711,0 | 2534,1 | 2711,9 | 2534,2 | 2714,9 | 2534,6 |
22 транс-2-Бутен | 2706,4 | 2530,3 | 2707,4 | 2530,5 | 2708,3 | 2530,5 | 2711,1 | 2530,8 |
23 2-Метилпропен | 700,2 | 2524,1 | 2701,1 | 2524,2 | 2702,0 | 2524,3 | 2704,8 | 2524,5 |
24 1-Пентен | 3375,42 | 3155,34 | 3376,57 | 3155,45 | 3377,75 | 3155,59 | 3381,29 | 3155,92 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
25 Пропадиен | 1943,11 | 1855,08 | 1943,53 | 1855,08 | 1943,96 | 1855,09 | 1945,25 | 1855,10 |
26 1,2-Бутадиен | 2593,79 | 2461,74 | 2594,45 | 2461,78 | 2595,12 | 2461,82 | 2597,13 | 2461,91 |
27 1,3-Бутадиен | 2540,77 | 2408,72 | 2541,43 | 2408,76 | 2542,10 | 2408,80 | 2544,13 | 2408,91 |
28 Ацетилен | 1301,05 | 1257,03 | 1301,21 | 1256,98 | 1301,37 | 1256,94 | 1301,86 | 1256,79 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
29 Циклопентан | 3319,59 | 3099,51 | 3320,88 | 3099,76 | 3322,19 | 3100,03 | 3326,14 | 3100,77 |
30 Метилциклопентан | 3969,44 | 3705,34 | 3970,93 | 3705,59 | 3972,46 | 3705,86 | 3977,04 | 3706,60 |
31 Этилциклопентан | 4628,47 | 4320,36 | 4630,19 | 4320,63 | 4631,95 | 4320,92 | 4637,27 | 4321,75 |
32 Циклогексан | 3952,96 | 3688,86 | 3954,47 | 3689,13 | 3956,02 | 3689,42 | 3960,67 | 3690,23 |
33 Метилциклогексан | 4600,64 | 4292,53 | 4602,35 | 4292,78 | 4604,09 | 4293,06 | 4609,34 | 4293,82 |
34 Этилциклогексан | 5263,05 | 4910,92 | 5264,98 | 4911,19 | 5266,95 | 4911,49 | 5272,88 | 4912,29 |
35 Бензол | 3301,43 | 3169,38 | 3302,15 | 3169,48 | 3302,86 | 3169,56 | 3305,03 | 3169,81 |
36 Толуол | 3947,89 | 3771,83 | 3948,84 | 3771,95 | 3949,81 | 3772,08 | 3952,72 | 3772,42 |
37 Этилбензол | 4607,15 | 4387,07 | 4608,32 | 4387,20 | 4609,53 | 4387,37 | 4613,14 | 4387,77 |
38 о-Ксилол | 4596,31 | 4376,23 | 4597,46 | 4376,34 | 4598,64 | 4376,48 | 4602,17 | 4376,80 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
39 Метанол | 764,09 | 676,06 | 764,59 | 676,14 | 765,09 | 676,22 | 766,59 | 676,44 |
40 Метантиол | 1239,39 | 1151,36 | 1239,83 | 1151,39 | 1240,28 | 1151,41 | 1241,63 | 1151,48 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
41 Водород | 285,83 | 241,81 | 285,99 | 241,76 | 286,15 | 241,72 | 286,63 | 241,56 |
42 Вода* | 44,016 | 0 | 44,224 | 0 | 44,433 | 0 | 45,074 | 0 |
43 Сульфид водорода | 562,01 | 517,99 | 562,19 | 517,97 | 562,38 | 517,95 | 562,94 | 517,87 |
44 Аммиак | 382,81 | 316,79 | 383,16 | 316,82 | 383,51 | 316,86 | 384,57 | 316,96 |
45 Цианид водорода | 671,5 | 649,5 | 671,6 | 649,5 | 671,7 | 649,5 | 671,9 | 649,4 |
46 Монооксид углерода | 282,98 | 282,98 | 282,95 | 282,95 | 282,91 | 282,91 | 282,80 | 282,80 |
47 Карбонил сульфид | 548,23 | 548,23 | 548,19 | 548,19 | 548,15 | 548,15 | 548,01 | 548,01 |
48 Дисульфид углерода | 1104,49 | 1104,49 | 1104,41 | 1104,41 | 1104,32 | 1104,32 | 1104,06 | 1104,06 |
* Отличающееся от нуля значение теплоты сгорания паров воды формально выводится из определения значения высшей теплоты сгорания, которое требует конденсации в жидкое состояние всех паров воды в продуктах сгорания. Таким образом, любые пары воды, присутствующие в другом осушенном газе, дают вклад своей скрытой теплоты испарения в значение высшей теплоты сгорания смеси (более полное объяснение - см. приложение F). |
Таблица 4 - Значения массовой теплоты сгорания компонентов природного газа при различных стандартных условиях сгорания для идеального газа
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Компонент | Значение идеальной массовой теплоты сгорания компонента , МДж·кг | |||||||
| 25 °С | 20 °С | 15 °С | 0 °С | ||||
| Высшее | Низшее | Высшее | Низшее | Высшее | Низшее | Высшее | Низшее |
1 Метан | 55,516 | 50,029 | 55,545 | 50,032 | 55,574 | 50,035 | 55,662 | 50,043 |
2 Этан | 51,90 | 47,51 | 51,93 | 47,51 | 51,95 | 47,52 | 52,02 | 47,53 |
3 Пропан | 50,33 | 46,33 | 50,35 | 46,34 | 50,37 | 46,34 | 50,44 | 46,35 |
4 н-Бутан | 49,51 | 45,72 | 49,53 | 45,72 | 49,55 | 45,72 | 49,62 | 45,74 |
5 2-Метилпропан | 49,35 | 45,56 | 49,37 | 45,56 | 49,39 | 45,57 | 49,45 | 45,57 |
6 н-Пентан | 49,01 | 45,35 | 49,03 | 45,35 | 49,04 | 45,35 | 49,10 | 45,36 |
7 2-Метилбутан | 48,91 | 45,25 | 48,93 | 45,25 | 48,95 | 45,25 | 49,01 | 45,26 |
8 2,2-Диметилпропан | 48,71 | 45,05 | 48,73 | 45,05 | 48,75 | 45,06 | 48,81 | 45,06 |
9 н-Гексан | 48,68 | 45,10 | 48,70 | 45,10 | 48,72 | 45,11 | 48,77 | 45,11 |
10 2-Метилпентан | 48,59 | 45,01 | 48,61 | 45,02 | 48,63 | 45,02 | 48,69 | 45,02 |
11 3-Метилпентан | 48,62 | 45,04 | 48,64 | 45,05 | 48,66 | 45,05 | 48,72 | 45,06 |
12 2,2-Диметилбутан | 48,48 | 44,90 | 48,49 | 44,90 | 48,51 | 44,91 | 48,57 | 44,91 |
13 2,3-Диметилбутан | 48,57 | 44,99 | 48,59 | 44,99 | 48,60 | 45,00 | 48,66 | 45,00 |
14 н-Гептан | 48,44 | 44,92 | 48,45 | 44,92 | 48,47 | 44,93 | 48,53 | 44,93 |
15 н-Октан | 48,25 | 44,78 | 48,27 | 44,79 | 48,29 | 44,79 | 48,34 | 44,79 |
16 н-Нонан | 48,12 | 44,68 | 48,13 | 44,69 | 48,15 | 44,69 | 48,21 | 44,69 |
17 н-Декан | 48,00 | 44,60 | 48,02 | 44,60 | 48,04 | 44,60 | 48,09 | 44,61 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18 Этилен | 50,30 | 47,16 | 50,32 | 47,17 | 50,34 | 47,17 | 50,39 | 47,17 |
19 Пропилен | 48,91 | 45,77 | 48,92 | 45,77 | 48,94 | 45,77 | 48,99 | 45,78 |
20 1-Бутен | 48,42 | 45,28 | 48,44 | 45,29 | 48,46 | 45,29 | 48,51 | 45,29 |
21 цис-2-Бутен | 48,30 | 45,16 | 48,32 | 45,16 | 48,33 | 45,17 | 48,39 | 45,17 |
22 транс-2-Бутен | 48,24 | 45,10 | 48,25 | 45,10 | 48,27 | 45,10 | 48,32 | 45,11 |
23 2-Метилпропен | 48,13 | 44,99 | 48,14 | 44,99 | 48,16 | 44,99 | 48,21 | 44,99 |
24 1-Пентен | 48,13 | 44,99 | 48,14 | 44,99 | 48,16 | 44,99 | 48,21 | 45,00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
25 Пропадиен | 48,50 | 46,30 | 48,51 | 46,30 | 48,52 | 46,30 | 48,55 | 46,30 |
26 1,2-Бутадиен | 47,95 | 45,51 | 47,96 | 45,51 | 47,98 | 45,51 | 48,01 | 45,51 |
27 1,3-Бутадиен | 46,97 | 44,53 | 46,98 | 44,53 | 47,00 | 44,53 | 47,03 | 44,53 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
28 Ацетилен | 49,97 | 48,28 | 49,97 | 48,28 | 49,98 | 48,27 | 50,00 | 48,27 |
29 Циклопентан | 47,33 | 44,19 | 47,35 | 44,20 | 47,37 | 44,20 | 47,43 | 44,21 |
30 Метилциклопентан | 47,16 | 44,03 | 47,18 | 44,03 | 47,20 | 44,03 | 47,25 | 44,04 |
31 Этилциклопентан | 47,14 | 44,00 | 47,16 | 44,00 | 47,17 | 44,01 | 47,23 | 44,01 |
32 Циклогексан | 46,97 | 43,83 | 46,99 | 43,83 | 47,01 | 43,84 | 47,06 | 43,85 |
33 Метилциклогексан | 46,86 | 43,72 | 46,87 | 43,72 | 46,89 | 43,72 | 46,94 | 43,73 |
34 Этилциклогексан | 46,90 | 43,76 | 46,92 | 43,77 | 46,94 | 43,77 | 46,99 | 43,78 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
35 Бензол | 42,26 | 40,57 | 42,27 | 40,58 | 42,28 | 40,58 | 42,31 | 40,58 |
36 Толуол | 42,85 | 40,94 | 42,86 | 40,94 | 42,87 | 40,94 | 42,90 | 40,94 |
37 Этилбензол | 43,40 | 41,32 | 43,41 | 41,32 | 43,42 | 41,33 | 43,45 | 41,33 |
38 о-Ксилол | 43,29 | 41,22 | 43,30 | 41,22 | 43,31 | 41,22 | 43,35 | 41,23 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
39 Метанол | 23,85 | 21,10 | 23,86 | 21,10 | 23,88 | 21,10 | 23,92 | 21,11 |
40 Метантиол | 25,76 | 23,93 | 25,77 | 23,93 | 25,78 | 23,93 | 25,81 | 23,93 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
41 Водород | 141,79 | 119,95 | 141,87 | 119,93 | 141,95 | 119,91 | 142,19 | 119,83 |
42 Вода* | 2,44 | 0 | 2,45 | 0 | 2,47 | 0 | 2,50 | 0 |
43 Сульфид водорода | 16,49 | 15,20 | 16,50 | 15,20 | 16,50 | 15,20 | 16,52 | 15,19 |
44 Аммиак | 22,48 | 18,60 | 22,50 | 18,60 | 22,52 | 18,61 | 22,58 | 18,61 |
45 Цианид водорода | 24,85 | 24,03 | 24,85 | 24,03 | 24,85 | 24,03 | 24,86 | 24,03 |
46 Монооксид углерода | 10,10 | 10,10 | 10,10 | 10,10 | 10,10 | 10,10 | 10,10 | 10,10 |
47 Карбонил сульфид | 9,13 | 9,13 | 9,12 | 9,12 | 9,12 | 9,12 | 9,12 | 9,12 |
48 Дисульфид углерода | 14,51 | 14,51 | 14,50 | 14,50 | 14,50 | 14,50 | 14,50 | 14,50 |
* Отличающееся от нуля значение теплоты сгорания паров воды формально выводится из определения значения высшей теплоты сгорания, которое требует конденсации в жидкое состояние всех паров воды в продуктах сгорания. Таким образом, любые пары воды, присутствующие в другом осушенном газе, дают вклад своей скрытой теплоты испарения в значение высшей теплоты сгорания смеси (более полное объяснение - см. приложение F). |
Таблица 5 - Значения объемной теплоты сгорания компонентов природного газа при различных стандартных условиях сгорания и измерений для идеального газа
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Компонент | Значение идеальной объемной теплоты сгорания компонента , МДж·м | |||||||||||
| 15/15 °С | 0/0 °С | 15/0 °С | 25/0 °С | 20/20 °С | 25/20 °С | ||||||
| Выс- шее | Низ- шее | Выс- шее | Низ- шее | Выс- шее | Низ- шее | Выс- шее | Низ- шее | Выс- шее | Низ- шее | Выс- шее | Низ- шее |
1 Метан | 37,706 | 33,948 | 39,840 | 35,818 | 39,777 | 35,812 | 39,735 | 35,808 | 37,044 | 33,367 | 37,024 | 33,365 |
2 Этан | 66,07 | 60,43 | 69,79 | 63,76 | 69,69 | 63,75 | 69,63 | 63,74 | 64,91 | 59,39 | 64,88 | 59,39 |
3 Пропан | 93,94 | 86,42 | 99,22 | 91,18 | 99,09 | 91,16 | 99,01 | 91,15 | 92,29 | 84,94 | 92,25 | 84,93 |
4 н-Бутан | 121,79 | 112,40 | 128,66 | 118,61 | 128,48 | 118,57 | 128,37 | 118,56 | 119,66 | 110,47 | 119,62 | 110,47 |
5 2-Метилпропан | 121,40 | 112,01 | 128,23 | 118,18 | 128,07 | 118,16 | 127,96 | 118,15 | 119,28 | 110,09 | 119,23 | 110,08 |
6 н-Пентан | 149,66 | 138,38 | 158,07 | 146,00 | 157,87 | 145,98 | 157,75 | 145,96 | 147,04 | 136,01 | 146,99 | 136,01 |
7 2-Метилбутан | 149,36 | 138,09 | 157,76 | 145,69 | 157,57 | 145,67 | 157,44 | 145,66 | 146,76 | 135,72 | 146,70 | 135,72 |
8 2,2-Диметилпропан | 148,76 | 137,49 | 157,12 | 145,06 | 156,93 | 145,04 | 156,80 | 145,02 | 146,16 | 135,13 | 146,11 | 135,13 |
9 н-Гексан | 177,55 | 164,40 | 187,53 | 173,45 | 187,30 | 173,43 | 187,16 | 173,41 | 174,46 | 161,59 | 174,39 | 161,58 |
10 2-Метилпентан | 177,23 | 164,08 | 187,19 | 173,11 | 186,96 | 173,09 | 186,82 | 173,07 | 174,14 | 161,27 | 174,07 | 161,26 |
11 3-Диметилбутан | 177,34 | 164,19 | 187,30 | 173,23 | 187,08 | 173,20 | 186,93 | 173,19 | 174,25 | 161,38 | 174,18 | 161,37 |
12 2,2-Диметилбутан | 176,82 | 163,66 | 186,75 | 172,67 | 186,53 | 172,65 | 186,38 | 172,63 | 173,73 | 160,86 | 173,66 | 160,86 |
13 2,3-Диметилбутан | 177,15 | 163,99 | 187,10 | 173,02 | 186,87 | 173,00 | 186,73 | 172,98 | 174,05 | 161,19 | 173,99 | 161,18 |
14 н-Гептан | 205,42 | 190,39 | 216,96 | 200,87 | 216,70 | 200,84 | 216,53 | 200,82 | 201,84 | 187,13 | 201,76 | 187,12 |
15 н-Октан | 233,28 | 216,37 | 246,38 | 228,28 | 246,10 | 228,25 | 245,91 | 228,23 | 229,22 | 212,67 | 229,13 | 212,66 |
16 н-Нонан | 261,19 | 242,40 | 275,85 | 255,74 | 275,53 | 255,71 | 275,32 | 255,69 | 256,64 | 238,25 | 256,54 | 238,24 |
17 н-Декан | 289,06 | 268,39 | 305,29 | 283,16 | 304,94 | 283,13 | 304,71 | 283,11 | 284,03 | 263,80 | 283,92 | 263,79 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18 Этилен | 59,72 | 55,96 | 63,06 | 59,04 | 63,00 | 59,04 | 62,96 | 59,03 | 58,68 | 55,01 | 58,66 | 55,00 |
19 Пропилен | 87,10 | 81,46 | 91,98 | 85,94 | 91,88 | 85,93 | 91,82 | 85,93 | 85,58 | 80,07 | 85,55 | 80,06 |
20 1-Бутен | 114,98 | 107,46 | 121,42 | 113,38 | 121,29 | 113,36 | 121,21 | 113,36 | 112,98 | 105,63 | 112,94 | 105,62 |
21 цис-2-Бутен | 114,69 | 107,18 | 121,12 | 113,08 | 120,99 | 113,06 | 120,91 | 113,05 | 112,70 | 105,34 | 112,66 | 105,34 |
22 транс-2-Бутен | 114,54 | 107,02 | 120,96 | 112,91 | 120,83 | 112,90 | 120,75 | 112,89 | 112,55 | 105,19 | 112,51 | 105,19 |
23 2-Метилпропен | 114,27 | 106,76 | 120,67 | 112,63 | 120,55 | 112,62 | 120,47 | 112,61 | 112,29 | 104,93 | 112,25 | 104,93 |
24 1-Пентен | 142,85 | 133,46 | 150,86 | 140,80 | 150,70 | 140,79 | 150,59 | 140,77 | 140,37 | 131,18 | 140,32 | 131,17 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
25 Пропадиен | 82,21 | 78,46 | 86,79 | 82,76 | 86,73 | 82,76 | 86,69 | 82,76 | 80,79 | 77,12 | 80,78 | 77,12 |
26 1,2-Бутадиен | 109,75 | 104,12 | 115,87 | 109,84 | 115,78 | 109,83 | 115,72 | 109,83 | 107,85 | 102,34 | 107,83 | 102,34 |
27 1,3-Бутадиен | 107,51 | 101,87 | 113,51 | 107,47 | 113,42 | 107,47 | 113,36 | 107,46 | 105,65 | 100,13 | 105,62 | 100,13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
28 Ацетилен | 55,04 | 53,16 | 58,08 | 56,07 | 58,06 | 56,08 | 58,05 | 56,08 | 54,09 | 52,25 | 54,09 | 52,26 |
29 Циклопентан | 140,50 | 131,11 | 148,40 | 138,34 | 148,22 | 138,31 | 148,10 | 138,28 | 138,05 | 128,86 | 138,00 | 128,85 |
30 Метилциклопентан | 168,00 | 156,73 | 177,43 | 165,37 | 177,23 | 165,34 | 177,10 | 165,31 | 165,08 | 154,04 | 165,01 | 154,03 |
31 Этилциклопентан | 195,90 | 182,74 | 206,89 | 192,81 | 206,65 | 192,78 | 206,50 | 192,75 | 192,48 | 179,61 | 192,41 | 179,60 |
32 Циклогексан | 167,31 | 156,03 | 176,70 | 164,64 | 176,50 | 164,60 | 176,36 | 164,58 | 164,39 | 153,36 | 164,33 | 153,35 |
33 Метилциклогексан | 194,72 | 181,56 | 205,64 | 191,57 | 205,41 | 191,53 | 205,26 | 191,51 | 191,32 | 178,45 | 191,25 | 178,44 |
34 Этилциклогексан | 222,75 | 207,72 | 235,25 | 219,16 | 234,98 | 219,13 | 234,81 | 219,10 | 218,87 | 204,16 | 218,79 | 204,15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
35 Бензол | 139,69 | 134,05 | 147,45 | 141,42 | 147,36 | 141,41 | 147,29 | 141,40 | 137,27 | 131,76 | 137,24 | 131,75 |
36 Толуол | 167,05 | 159,53 | 176,35 | 168,31 | 176,22 | 168,29 | 176,13 | 168,28 | 164,16 | 156,80 | 164,12 | 156,80 |
37 Этилбензол | 194,95 | 185,55 | 205,81 | 195,76 | 205,65 | 195,74 | 205,55 | 195,73 | 191,57 | 182,38 | 191,52 | 182,37 |
38 о-Ксилол | 194,49 | 185,09 | 205,32 | 195,27 | 205,17 | 195,26 | 205,06 | 195,24 | 191,12 | 181,93 | 191,07 | 181,92 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
39 Метанол | 32,36 | 28,60 | 34,20 | 30,18 | 34,13 | 30,17 | 34,09 | 30,16 | 31,78 | 28,11 | 31,76 | 28,10 |
40 Метантиол | 52,45 | 48,70 | 55,40 | 51,37 | 55,33 | 51,37 | 55,30 | 51,37 | 51,54 | 47,86 | 51,52 | 47,86 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
41 Водород | 12,102 | 10,223 | 12,788 | 10,777 | 12,767 | 10,784 | 12,752 | 10,788 | 11,889 | 10,050 | 11,882 | 10,052 |
42 Вода* | 1,88 | 0 | 2,01 | 0 | 1,98 | 0 | 1,96 | 0 | 1,84 | 0 | 1,83 | 0 |
43 Сульфид водорода | 23,78 | 21,91 | 25,12 | 23,10 | 25,09 | 23,11 | 25,07 | 23,11 | 23,37 | 21,53 | 23,36 | 21,53 |
44 Аммиак | 16,22 | 13,40 | 17,16 | 14,14 | 17,11 | 14,14 | 17,08 | 14,13 | 15,93 | 13,17 | 15,91 | 13,17 |
45 Цианид водорода | 28,41 | 27,47 | 29,98 | 28,97 | 29,97 | 28,98 | 29,96 | 28,98 | 27,92 | 27,00 | 27,91 | 27,00 |
46 Монооксид углерода | 11,96 | 11,96 | 12,62 | 12,62 | 12,62 | 12,62 | 12,63 | 12,63 | 11,76 | 11,76 | 11,76 | 11,76 |
47 Карбонил сульфид | 23,18 | 23,18 | 24,45 | 24,45 | 24,46 | 24,46 | 24,46 | 24,46 | 22,79 | 22,79 | 22,79 | 22,79 |
48 Дисульфид углерода | 46,70 | 46,70 | 49,26 | 49,26 | 49,27 | 49,27 | 49,28 | 49,28 | 45,91 | 45,91 | 45,91 | 45,91 |
* Отличающееся от нуля значение теплоты сгорания паров воды формально выводится из определения значения высшей теплоты сгорания, которое требует конденсации в жидкое состояние всех паров воды в продуктах сгорания. Таким образом, любые пары воды, присутствующие в другом осушенном газе, дают вклад своей скрытой теплоты испарения в значение высшей теплоты сгорания смеси (более полное объяснение - см. приложение F).
Примечание 1 - Стандартное давление как для сгорания, так и для измерений во всех случаях равно 101,325 кПа.
Примечание 2 - Наименования граф " °С" относятся к стандартным температурам для сгорания и измерений, соответственно. |
Приложение А
(обязательное)
Обозначения, единицы измерения, индексы
Обозначения и единицы измерения
Нижние индексы
1 - стандартное состояние для горения;
2 - стандартное состояние для измерений.
Верхние индексы
Префикс
Приложение В
(обязательное)
Значения вспомогательных констант
В.1 Универсальная газовая постоянная
В.2 Критические константы и коэффициент ацентричности
В.3 Свойства сухого воздуха
Рекомендуемый молярный состав сухого воздуха приведен в таблице В.2. Количественный состав определен в работах [5], [6] и такой же как в [3]. Отметим, что во многих других альтернативных источниках, включая [7], приведен объемный состав воздуха, а не молярный; последний больше подходит для прямого вычисления средней молярной массы (молекулярной массы).
Значение молярной массы сухого воздуха, округленное до четвертого десятичного знака, равно
Значения коэффициентов сжимаемости сухого воздуха стандартного состава при каждом из трех обычно применяемых стандартных условий измерений следует принимать по [3] следующими:
Плотность реального воздуха стандартного состава с учетом этих значений возрастает и равна:
В.4 Энтальпия испарения воды
Стандартная молярная энтальпия испарения воды необходима при каждом из четырех обычно применяемых стандартных условий сгорания для того, чтобы облегчить вычисления разности между значением высшей теплоты сгорания идеального газа и значением низшей теплоты сгорания (на основе значений молярной доли) для каждого компонента. При расчете значений низшей теплоты сгорания, приведенных в таблице 3, использовались следующие значения по [3]:
Таблица В.1 - Критические параметры
|
|
|
|
Компонент | Критическая температура, К | Критическое давление, кПа | Коэффициент ацентричности |
1 Метан | 190,555 | 4598,8 | 0,0115 |
2 Этан | 305,83 | 4880 | 0,0908 |
3 Пропан | 369,82 | 4250 | 0,1454 |
4 н-Бутан | 425,14 | 3784 | 0,1928 |
5 2-Метилпропан | 408,13 | 3648 | 0,1756 |
6 н-Пентан | 469,69 | 3364 | 0,2510 |
7 2-Метилбутан | 460,39 | 3381 | 0,2273 |
8 2,2-Диметилпропан | 433,75 | 3199 | 0,1970 |
9 н-Гексан | 506,4 | 3030 | 0,2957 |
10 2-Метилпентан | 497,5 | 3010 | 0,2791 |
11 3-Метилпентан | 504,4 | 3120 | 0,2750 |
12 2,2-Диметилбутан | 488,7 | 3080 | 0,2310 |
13 2,3-Диметилбутан | 499,9 | 3130 | 0,2473 |
14 н-Гептан | 539,2 | 2740 | 0,3506 |
15 н-Октан | 568,4 | 2490 | 0,3942 |
16 н-Нонан | 594,4 | 2280 | 0,4437 |
17 н-Декан | 617,8 | 2090 | 0,4902 |
|
|
|
|
18 Этилен | 282,35 | 5042 | 0,0856 |
19 Пропилен | 364,85 | 4601 | 0,1477 |
20 1-Бутен | 419,53 | 4023 | 0,1874 |
21 цис-2-Бутен | 435,58 | 4220 | 0,2044 |
22 транс-2-Бутен | 428,63 | 4050 | 0,2138 |
23 2-Метилпропен | 417,90 | 4000 | 0,1898 |
24 1-Пентен | 464,78 | 3526 | 0,2450 |
|
|
|
|
25 Пропадиен | 393 | 5470 | 0,149 |
26 1,2-Бутадиен | 443,7 | 4500 | 0,3394 |
27 1,3-Бутадиен | 425 | 4330 | 0,1814 |
|
|
|
|
28 Ацетилен | 308,33 | 6139 | 0,1841 |
|
|
|
|
29 Циклопентан | 511,61 | 4502 | 0,1923 |
30 Метилциклопентан | 532,73 | 3784 | 0,2395 |
31 Этилциклопентан | 569,46 | 3397 | 0,2826 |
32 Циклогексан | 553,5 | 4074 | 0,2144 |
33 Метилциклогексан | 572,12 | 3471 | 0,2333 |
34 Этилциклогексан | 609 | 3040 | 0,2426 |
35 Бензол | 562,16 | 4898 | 0,2100 |
36 Толуол | 591,80 | 4106 | 0,2566 |
37 Этилбензол | 617,20 | 3606 | 0,3011 |
38 о-Ксилол | 630,33 | 3734 | 0,3136 |
|
|
|
|
39 Метанол | 512,64 | 8092 | 0,556 |
40 Метантиол | 470,0 | 7230 | 0,153 |
|
|
|
|
41 Водород | 33,2 | 1297 | -0,218 |
42 Вода | 647,14 | 22064 | 0,328 |
43 Сульфид водорода | 373,2 | 8940 | 0,109 |
44 Аммиак | 405,5 | 11350 | 0,250 |
45 Цианид водорода | 456,7 | 5390 | 0,388 |
46 Монооксид углерода | 132,85 | 3494 | 0,053 |
47 Карбонил сульфид | 378,8 | 6349 | 0,096 |
48 Дисульфид углерода | 552 | 7900 | 0,109 |
|
|
|
|
49 Гелий | 5,19 | 227 | -0,365 |
50 Неон | 44,40 | 2760 | -0,029 |
51 Аргон | 150,65 | 4866 | 0,001 |
52 Азот | 126,2 | 3390 | 0,039 |
53 Кислород | 154,58 | 5043 | 0,025 |
54 Диоксид углерода | 304,20 | 7386 | 0,239 |
55 Диоксид серы | 430,8 | 7884 | 0,256 |
Таблица В.2 - Молярный состав сухого воздуха
|
|
Компонент | Молярная доля |
Азот | 0,78102 |
Кислород | 0,20946 |
Аргон | 0,00916 |
Диоксид углерода | 0,00033 |
Неон | 0,0000182 |
Гелий | 0,0000052 |
Метан | 0,0000015 |
Криптон | 0,0000011 |
Водород | 0,0000005 |
Монооксид диазота | 0,0000003 |
Монооксид углерода | 0,0000002 |
Ксенон | 0,0000001 |
Приложение С
(справочное)
Пересчет значения объемной доли в значение молярной доли
Приложение D
(справочное)
Примеры вычислений
В таблице D.1 приведен пример, представленный в простом табличном виде, вычислений значений относительной молярной массы, высшей идеальной молярной теплоты сгорания и коэффициента сжимаемости природного газа конкретного состава по данным основных физических свойств для стандартных условий "15/15 °С" (стандартные условия ИСО). В приведенных вычислениях числовые значения всех используемых величин были округлены до пяти значащих цифр и в таком виде использовались во всех последующих вычислениях. В действительности, все вычисления следует выполнять, используя все доступные на калькуляторе или компьютере цифры, проводя округление только на последнем этапе, чтобы правильно представить результат с соответствующим числом значащих цифр (9.3). Другие физические свойства природного газа вычисляют в соответствии с методами, описанными в настоящем стандарте, следующим образом.
Примечание 20 - Полная процедура вычислений значения теплоты сгорания, приведенная в настоящем приложении, относится только к значению высшей теплоты сгорания. Вычисление значения низшей теплоты сгорания проводят аналогичным способом.
D.1 Молярная теплота сгорания (раздел 5)
D.2 Массовая теплота сгорания (раздел 6)
где из таблицы D.1:
Таким образом,
D.3 Объемная теплота сгорания (раздел 7)
где из таблицы D.1:
Таким образом:
При переходе от идеального к реальному газу вычисления проводят в соответствии с методикой, описанной в 7.2
Из таблицы D.1 видно, что значение суммы коэффициентов суммирования молярных долей равно 0,04785, следовательно,
D.4 Относительная плотность, плотность и число Воббе (раздел 8)
D.4.1 Относительная плотность
В соответствии с 8.1 относительную плотность идеального газа вычисляют по формуле (11)
В соответствии с 8.2 относительную плотность реального газа вычисляют по формуле (14)
Таким образом,
D.4.2 Плотность
В соответствии с 8.1 плотность идеального газа вычисляют по формуле (12)
Таким образом,
Согласно 8.2 плотность реального газа вычисляют по формуле (15)
Таким образом,
D.4.3 Число Воббе
В соответствии с 8.1 число Воббе для идеального газа вычисляют по формуле (13)
Таким образом,
Согласно 8.2 число Воббе для реального газа вычисляют по формуле (16)
Таким образом,
D.5 Прецизионность (раздел 9)
D.5.1 Сходимость результатов измерений молярной теплоты сгорания
D.5.2 Сходимость результатов измерений массовой теплоты сгорания
D.5.3 Сходимость результатов измерений объемной теплоты сгорания
D.5.4 Сходимость относительной плотности, плотности и числа Воббе
D.5.4.1 Относительная плотность
Оценку сходимости результатов измерений относительной плотности (идеального или реального газа) вычисляют по формуле (20)
Таким образом,
Сходимость результатов измерений для относительной плотности идеального газа 0,6035 и относительной плотности реального газа 0,6046 равна ±0,0001.
D.5.4.2 Плотность
Оценку сходимости результатов измерений плотности (идеального или реального газа) вычисляют по формуле (21)
D.5.4.3 Число Воббе
Оценку сходимости результатов измерений числа Воббе для идеального газа вычисляют по формуле (24)
Таблица D.1 - Примеры вычисления свойства
|
|
|
|
|
|
|
|
Компонент ( -й) | Молярная масса , кг·кмоль | Значение высшей теплоты сгорания (15 °С), кДж·моль | Коэффи- циент сумми- рования (15 °С, 101,325 кПа) | Молярная доля | Молярная доля молярная масса на моль кг·кмоль | Молярная доля значение теплоты сгорания , кДж·моль | Молярная доля коэффи- циент сумми- рования |
Метан | 16,043 | 891,56 | 0,0447 | 0,9247 | 14,8350 | 824,43 | 0,04133 |
Этан | 30,070 | 1562,14 | 0,0922 | 0,0350 | 1,0525 | 54,67 | 0,00323 |
Пропан | 44,097 | 2221,10 | 0,1338 | 0,0098 | 0,4322 | 21,77 | 0,00131 |
н-Бутан | 58,123 | 2879,76 | 0,1871 | 0,0022 | 0,1279 | 6,34 | 0,00041 |
2-Метилпропан | 58,123 | 2870,58 | 0,1789 | 0,0034 | 0,1976 | 9,76 | 0,00061 |
н-Пентан | 72,150 | 3538,60 | 0,2510 | 0,0006 | 0,0433 | 2,12 | 0,00015 |
Азот | 28,0135 | 0 | 0,0173 | 0,0175 | 0,4902 | 0 | 0,00030 |
Диоксид углерода | 44,010 | 0 | 0,0748 | 0,0068 | 0,2993 | 0 | 0,00051 |
Общие | 1,0000 | 17,478 | 919,09 | 0,04785 |
Таблица D.2 - Примеры вычисления оценки прецизионности
|
|
|
|
|
|
|
Компонент ( -й) | Молярная масса , кг·кмоль | Значение высшей теплоты сгорания (15 °С) кДж·моль | Молярная доля | Сходимость ненорма- лизо- ванной молярной доли | ||
Метан | 16,043 | 891,56 | 0,9247 | 0,001532 | 0,001779 | 0,00000483 |
Этан | 30,070 | 1562,14 | 0,0350 | 0,000086 | 0,003058 | 0,00000117 |
Пропан | 44,097 | 2221,10 | 0,0098 | 0,000032 | 0,001736 | 0,00000073 |
н-Бутан | 58,123 | 2879,76 | 0,0022 | 0,000010 | 0,000384 | 0,00000017 |
2-Метилпропан | 58,123 | 2870,58 | 0,0034 | 0,000006 | 0,000137 | 0,00000006 |
н-Пентан | 72,150 | 3538,60 | 0,0006 | 0,000004 | 0,000110 | 0,00000005 |
Азот | 28,0135 | 0 | 0,01750 | 0,000064 | 0,003460 | 0,00000045 |
Диоксид | 44,010 | 0 | 0,0068 | 0,000052 | 0,002284 | 0,00000190 |
Сумма | 1,0000 |
| 0,012948 | 0,00000936 | ||
Корень квадратный из суммы | 0,1138 | 0,00306 |
Приложение Е
(справочное)
Поведение идеального и реального газов
Е.1 Изменение энтальпии сгорания идеального газа при изменении температуры
или, что то же:
Е.2 Поправки на неидеальность: объемные эффекты
Значение коэффициента сжимаемости, в общем случае, зависит от температуры, давления и состава газа; он может быть больше или (чаще) меньше единицы, но обычно близок к единице для "постоянных" газообразных веществ.
может быть представлено в виде ряда
Таким образом,
Хотя в рамках статистической физики нет ее формального обоснования, оно обычно используется для смесей, состоящих из молекул, которые не слишком отличаются по размерам, форме и полярности.
Тогда формула (Е.13) принимает вид:
Примечание 22 - В [14] была создана основа большинства последующих стандартов в рассматриваемой области; используется индивидуальное рассмотрение при любом содержании водорода. В частности, водород удаляется из суммы, и добавляется к общему выражению дополнительный член. Однако можно показать, что этого можно не делать при условии, что молярная доля водорода в газе не превышает 0,05.
a) для постоянных газов наиболее предпочтительно применять коэффициенты сжимаемости, полученные непосредственно из эксперимента или, по крайней мере, оценки коэффициентов сжимаемости, используя хорошее интерполяционное уравнение состояния и высокоточные данные зависимостей от давления, объема и температуры. Значения, приведенные в таблице 2 для таких газов, обычно брались из вторичных публикаций (указанных в [3]), которые удовлетворяют этому критерию;
Е.3 Поправки на неидеальность: эффекты энтальпии
После этого общая энтальпийная поправка может быть получена как сумма членов с соответствующими весами (т.е. в соответствии со стехиометрией) трех таких членов; вклады от компонентов топлива следует применять с противоположным знаком относительно вкладов от продуктов сгорания.
Приложение F
(справочное)
Влияния паров воды на значение теплоты сгорания
F.1 Общая часть
В некоторых калориметрах, используемых для прямого метода измерений объемной теплоты сгорания, перед сжиганием насыщают (во время измерений) горючий газ парами воды, и поэтому будут измерены и, вероятно (но не обязательно) представлены значения теплоты сгорания на (предполагаемой) насыщенной основе. Такие значения будут ниже значений ненасыщенного (сухого или частично насыщенного) газа из-за замещения горючего газа парами воды в измеряемой системе.
Работа других приборов, используемых для прямого или для косвенного определения значения теплоты сгорания, базируется на других принципах. Например,
- в некоторых калориметрах сгорания газ непосредственно сжигают без предварительной обработки (т.е. с существующим в нем содержанием воды), и результат представляют как истинное значение теплоты сгорания, но приписывают это значение как полученное для сухого газа;
- в некоторых приборах газ высушивают перед определением значения теплоты сгорания; и, таким образом, измеряют и представляют значение для сухого газа, даже если первоначально газ содержал пары воды;
- в приборах, применяемых для определения компонентного состава газов (в частности, газовых хроматографах) обычно анализируются все важные компоненты, за исключением воды, и поэтому вычисленное значение теплоты сгорания относится к осушенному газу, даже если газ в действительности может содержать пары воды.
Поэтому для того, чтобы сделать правильные сравнения значений теплоты сгорания газов, определенных разными методами, необходимо учитывать:
- степень насыщения газа водяным паром в исходном состоянии;
- степень насыщения газа водяным паром в течение процедуры измерения (т.е. после измерения);
- характеристики средства измерений или методики выполнения измерений;
- степень насыщения газа водяным паром, относящуюся к представленному значению теплоты сгорания.
Если все эти факторы известны, можно рассматривать все значения теплоты сгорания, приводя их к одинаковой и согласованной основе.
Хотя основной текст настоящего стандарта относится к вычислениям для осушенного газа, предполагается, что самое логичное основание, в целом, является "общепринятым" основанием, при котором значение теплоты сгорания определяется и регистрируется с любым содержанием паров воды, рассматриваемым просто как один из компонентов смеси с определенной молярной долей. Существует три соображения (F.2-F.4), которые следует учитывать при проведении вычислений, если принят этот подход, особенно, если анализ паров воды не является частью первичной аналитической процедуры (т.е. если о его количестве делают вывод на основе вторичных средств, таких как гигрометрические измерения или измерения точки росы).
F.2 Влияние исключенного объема
Таким образом, значение теплоты сгорания насыщенного газа (пренебрегая вторичными эффектами, обсуждаемыми в разделах F.3 и F.4) меньше, чем значение теплоты сгорания сухого газа на (1-0,01683), т.е.
При разнице в значениях теплоты сгорания вплоть до 1,68%, в зависимости от количества присутствующего водяного пара, обычно очень важно рассматривать способ, с помощью которого пары воды учитывались путем прямого измерения или анализа компонентов. Особенно сложная ситуация может возникнуть для газа, содержащего пары воды в качестве известного компонента при давлении ниже давления насыщенного пара. В этом случае все "общепринятые" значения теплоты сгорания сухого газа и насыщенного газа могут быть рассчитаны, являются разными и могут быть перепутаны друг с другом.
Примечание - Влагосодержание природного газа, подаваемого в магистральные газопроводы, транспортируемого по ним и поставляемого потребителю, ограничивается требованиями соответствующих нормативных документов, действующих в стране, или условиями контракта.
F.3 Влияние скрытой теплоты (энтальпийный эффект)
Вторичное влияние присутствия паров воды в пробе газа в разделе F.2 не рассматривается. Скрытая теплота испарения воды, образующейся при сгорании углеводородов, является значимым фактором при определении значения теплоты сгорания этих углеводородов и, следовательно, состояние воды точно соответствует определениям, приведенным в 2.1 и 2.2.
a) можно предположить, хотя это не реализуется на практике, что эта вода после сгорания остается в газообразном состоянии, и, таким образом, не оказывает влияния на теплоту сгорания; или
Для значения низшей теплоты сгорания весь водяной пар остается в газовой фазе и поэтому энтальпийный эффект такого рода не рассматривается.
F.4 Влияние коэффициента сжимаемости
Основной текст настоящего стандарта относится только к сухому природному газу, поскольку такое состояние рекомендуется как предпочтительное. В случае необходимости выполнения вычислений для природного газа, содержащего пары воды, следует, однако, учитывать упомянутые выше эффекты при принятии решения о соответствующем подходе.
F.5 Пересчет различных единиц влагосодержания природного газа
В тех случаях, когда содержание водяного пара в природном газе известно в единицах температуры точки росы влаги или в единицах массовой концентрации, проводят пересчет этих значений в значение влагосодержания, выраженное в единицах молярной доли.
для стандартных условий 20 °С и 101,325 кПа
и для стандартных условий 0 °С и 101,325 кПа
Приложение G
(справочное)
Обобщение, обсуждение и выбор значения теплоты сгорания метана
Энтальпия сгорания метана безусловно является самым важным значением физического свойства, используемого при определении значения теплоты сгорания природного газа. Метан не только является основным компонентом природного газа, но метан особой чистоты часто используют в качестве градуировочного газа для калориметров непрерывного принципа действия, обычно применяемых для измерений значения теплоты сгорания природного газа.
Теплота сгорания метана была впервые определена в 1848 г., и с тех пор было опубликовано 8 исследований. Однако, в научной литературе имеется только два набора значений стандартной молярной энтальпии сгорания при 25 °С для метана нормального изотопного состава, измеренные с уровнем точности и прецизионности, соответствующим возможностям современной измерительной техники, которые можно было бы применить для настоящего стандарта.
Это - исследования Россини (1931) [18] и Питтама и Пилчера (1972) [19].
Значения, полученные при этих двух исследованиях, приведены ниже (значения Россини были пересмотрены в работе Армстронга и Джоба [8] в соответствии с установленной на сегодняшний день молярной массой, температурной шкалой и др.).
|
|
Россини [18], кДж·моль : | Питтам и Пилчер [19], кДж·моль : |
- 891,823 | - 890,36 |
- 890,633 | - 891,23 |
- 890,013 | - 890,62 |
- 890,503 | - 890,24 |
- 890,340 | - 890,61 |
- 890,061 | - 891,17 |
При пересмотре этих двух исследований Армстронг и Джоб [8] сделали вывод, что хотя они и согласились с обработкой Россини [18] его собственных данных, приведших к отбрасыванию одной точки как выброса, но если взять вместе все точки данных как единый ряд, то после этого нет явного статистического доказательства того, что следует отказаться от любой другой точки. Армстронг и Джоб [8] также рассмотрели некоторые технические и расчетные аспекты, которые остаются правильными; они, наряду с некоторыми дополнительными аспектами, таковы:
b) определение полноты реакции: Россини [18] измерял количество образовавшейся воды стандартным методом, в то время как Питтам и Пилчер измеряли количество образовавшегося диоксида углерода, что в настоящее время считается предпочтительным;
c) методы калибровки и прослеживаемости: Россини [18] калибровал свой калориметр с помощью метода электронагрева с прослеживаемостью к эталонам Национального бюро стандартов, тогда как Питтам и Пилчер [19] для калибровки использовали сгорание водорода с прослеживаемостью к более ранней работе Россини по сгоранию водорода;
e) "изолирование" калориметров: Россини [18] использовал масляные пленки для "изоляции" калориметра в каждом отдельном эксперименте (повторную сборку калориметра каждый раз), а Питтам и Пилчер [19] заявляли, что калориметр был "изолирован" в течение серии испытаний, но на самом деле после каждого эксперимента удаляли платиновый термометр сопротивления и заменяли его ртутным терморегулятором, что приводило к возможной потере воды;
f) повторная сборка калориметра: Россини [18] заново собирал калориметр перед каждым экспериментом, заполняя его взвешенным количеством воды и относя его калибровку и сгорание к стандартной массе воды, тогда как Питтам и Пилчер [19] калибровали свой калориметр во время серии экспериментов, а затем использовали этот энергетический эквивалент в течение всей работы, даже после разборки, внесения изменений и повторной сборки калориметра, обоснованием для использования одного и того же энергетического эквивалента, вероятно, является, одинаковая масса воды, используемая для повторного заполнения калориметра.
В конечном счете трудно или даже невозможно проанализировать эти различные аспекты и количественно оценить их влияние на совокупности данных для того, чтобы решить, какой из двух наборов данных следует использовать или, если следует использовать оба набора, то с какими весовыми коэффициентами для отдельных данных.
Для удобства непротиворечивый набор результатов значений теплоты сгорания для метана для всех условий, рассмотренных в настоящем стандарте, приведен в таблицах G.1-G.3.
|
|
|
Теплота сгорания | °С | кДж·моль |
Высшая | 25 | 890,63 |
Высшая | 20 | 891,09 |
Высшая | 15 | 891,56 |
Высшая | 0 | 892,97 |
Низшая | 25 | 802,60 |
Низшая | 20 | 802,65 |
Низшая | 15 | 802,69 |
Низшая | 0 | 802,82 |
|
|
|
Теплота сгорания | °С | МДж·кг |
Высшая | 25 | 55,516 |
Высшая | 20 | 55,545 |
Высшая | 15 | 55,574 |
Высшая | 0 | 55,662 |
Низшая | 25 | 50,029 |
Низшая | 20 | 50,032 |
Низшая | 15 | 50,035 |
Низшая | 0 | 50,043 |
|
|
Описание | МДж·м |
Идеальный газ, высшая, сгорание при 25 °С, измерение при 0 °С | 39,735 |
Идеальный газ, высшая, сгорание при 15 °С, измерение при 0 °С | 39,777 |
Идеальный газ, высшая, сгорание при 15 °С, измерение при 15 °С | 37,706 |
Идеальный газ, высшая, сгорание при 0 °С, измерение при 0 °С | 39,840 |
Идеальный газ, высшая , сгорание при 20 °С, измерение при 20 °С | 37,044 |
Идеальный газ, высшая, сгорание при 25 °С, измерение при 20 °С | 37,024 |
Идеальный газ, низшая, сгорание при 25 °С, измерение при 0 °С | 35,808 |
Идеальный газ, низшая, сгорание при 15 °С, измерение при 0 °С | 35,812 |
Идеальный газ, низшая, сгорание при 15 °С, измерение при 15 °С | 33,948 |
Идеальный газ, низшая, сгорание при 0 °С, измерение при 0 °С | 35,818 |
Идеальный газ, низшая, сгорание при 20 °С, измерение при 20 °С | 33,367 |
Идеальный газ, низшая, сгорание при 25 °С, измерение при 20 °С | 33,365 |
Реальный газ, высшая, сгорание при 25 °С, измерение при 0 °С | 39,831 |
Реальный газ, высшая, сгорание при 15 °С, измерение при 0 °С | 39,872 |
Реальный газ, высшая, сгорание при 15 °С, измерение при 15 °С | 37,782 |
Реальный газ, высшая, сгорание при 0 °С, измерение при 0 °С | 39,936 |
Реальный газ, высшая, сгорание при 20 °С, измерение при 20 °С | 37,115 |
Реальный газ, высшая, сгорание при 25 °С, измерение при 20 °С | 37,095 |
Реальный газ, низшая, сгорание при 25 °С, измерение при 0 °С | 35,894 |
Реальный газ, низшая, сгорание при 15 °С, измерение при 0 °С | 35,898 |
Реальный газ, низшая, сгорание при 15 °С, измерение при 15 °С | 34,016 |
Реальный газ, низшая, сгорание при 0 °С, измерение при 0 °С | 35,904 |
Реальный газ, низшая, сгорание при 20 °С, измерение при 20 °С | 33,431 |
Реальный газ, низшая, сгорание при 25 °С, измерение при 20 °С | 33,428 |
Приложение Н
(справочное)
Вывод формул, связанных с прецизионностью
Формулы (6, 11, 15, 17, 18) были выведены следующим образом.
Н.1 Метан по разности
Фундаментальная формула, приведенная в основном тексте настоящего стандарта для вычисления идеального значения теплоты сгорания, исходя из компонентного состава, выраженного в молярных долях, будет иметь вид
Формула (Н.2) может быть преобразована путем подстановки выражения для переменной следующим образом
Для каждого члена в сумме можно образовать частную производную следующим образом
Н.2 Метан по анализу
где
Для каждого члена в формуле (Н.8) можно образовать частную производную следующим образом
или
где
Это выражение можно переписать в измененной форме. Формулу (Н.13) можно переписать как
Отметим, что сходимости компонентов в этом выражении снова те же сходимости ненормализованных молярных долей, хотя сами молярные доли являются нормализованными значениями.
Формулы (22) и (23) были выведены с использованием аргументов, подобных тем, которые привели к формулам (Н.7) и (Н.14), соответственно.
Формула (24) получена суммированием квадратов относительных сходимостей соответствующих членов в исходном выражении для идеального числа Воббе следующим образом
которое математически идентично формуле
Приложение J
(справочное)
Приблизительные коэффициенты пересчета теплоты сгорания при переходе от одной стандартной температуры к другой стандартной температуре
Для получения значений физико-химических показателей качества природного газа при стандартных условиях, приведенных в строке b), из известного значения физико-химического показателя в тех же самых единицах измерения при стандартных условиях, приведенных в строке а), его умножают на коэффициент, указанный в таблицах J.1, J.2 или J.3. Для выполнения обратного пересчета делят на указанный коэффициент. Ожидается, что погрешность пересчета свойств идеального газа будет в пределах ±0,01% для всех встречающихся составов природного газа. Для объемных свойств реальных газов (коэффициента сжимаемости, плотности и относительной плотности) ожидаемая погрешность будет в пределах ±0,02%, а для свойств сгорания (теплоты сгорания и числа Воббе) будет в пределах ±0,1%.
Таблица J.1 - Коэффициенты пересчета для значений теплоты сгорания
|
|
|
|
| Температура сгорания, °С | ||
а)
b) | 25 в 15 | 25 в 0 | 15 в 0 |
Высшая удельная молярная теплота сгорания | 1,0010 | 1,0026 | 1,0016 |
Низшая удельная молярная теплота сгорания | 1,0001 | 1,0003 | 1,0002 |
Высшая удельная массовая теплота сгорания | 1,0010 | 1,0026 | 1,0016 |
Низшая удельная массовая теплота сгорания | 1,0001 | 1,0003 | 1,0002 |
Таблица J.2 - Коэффициенты пересчета для значений относительной плотности, плотности и коэффициента сжимаемости
|
|
|
|
| Температура измерений, °С | ||
а)
b) | 20 в 15 | 20 в 0 | 15 в 0 |
Плотность идеальных газов | 1,0174 | 1,0732 | 1,0549 |
Относительная плотность идеальных газов | 1,0000 | 1,0000 | 1,0000 |
Коэффициент сжимаемости | 0,9999 | 0,9995 | 0,9996 |
Плотность реальных газов | 1,0175 | 1,0738 | 1,0553 |
Относительная плотность реальных газов | 1,0001 | 1,0003 | 1,0002 |
Таблица J.3 - Коэффициенты пересчета для значений теплоты сгорания и числа Воббе
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Температура сгорания, °С + температура измерений, °С | |||||||||
а)
b) | 25+20 В 25+0 | 25+20 в 15+15 | 25+20 в 15+0 | 25+20 в 0+0 | 25+0 в 15+15 | 25+0 в 15+0 | 25+0 в 0+0 | 15+15 в 15+0 | 15+15 в 0+0 | 15+15 в 0+0 |
Высшая объемная теплота сгорания для идеального газа | 1,0732 | 1,0184 | 1,0743 | 1,0760 | 0,9489 | 1,0010 | 1,0026 | 1,0549 | 1,0566 | 1,0016 |
Низшая объемная теплота сгорания для идеального газа | 1,0732 | 1,0175 | 1,0733 | 1,0735 | 0,9481 | 1,0001 | 1,0003 | 1,0549 | 1,0551 | 1,0002 |
Число Воббе для идеального газа | 1,0732 | 1,0184 | 1,0743 | 1,0760 | 0,9489 | 1,0010 | 1,0026 | 1,0549 | 1,0566 | 1,0016 |
Высшая объемная теплота сгорания для реального газа | 1,0738 | 1,0185 | 1,0749 | 1,0766 | 0,9486 | 1,0010 | 1,0026 | 1,0553 | 1,0570 | 1,0016 |
Низшая объемная теплота сгорания для реального газа | 1,0738 | 1,0176 | 1,0739 | 1,0741 | 0,9477 | 1,0001 | 1,0003 | 1,0553 | 1,0555 | 1,0002 |
Число Воббе для реального газа | 1,0736 | 1,0185 | 1,0747 | 1,0764 | 0,9487 | 1,0010 | 1,0026 | 1,0552 | 1,0569 | 1,0016 |
Приложение K
(справочное)
Компьютерная реализация рекомендованных методов*
_______________
* Описываемое в настоящем приложении программное обеспечение в настоящее время является морально и технически устаревшим. Текст описания программного обеспечения представляет интерес исключительно в аспекте ознакомления с расчетным алгоритмом.
Для выяснения возможности получения программы, реализующей процедуры и рекомендации настоящего стандарта с использованием современных компьютерных/информационных технологий, необходимо подать запрос в организацию-член ИСО или в Центральный секретариат ИСО.
Отлаженную компьютерную программу, реализующую предпочтительные методики и рекомендации, описанные в настоящем стандарте, можно получить через организации-члены ИСО или через Центральный секретариат ИСО.
Эта программа поставляется на современных носителях. Технические характеристики, условия поставки и цену за копию рабочей программы можно получить по запросу.
Программа первоначально была написана для применения с IBM-совместимыми персональными компьютерами. Программирование было выполнено IBM-совместимой операционной системой под MS-DOS 3.10, версия 3.13; язык программирования: GW-BASIC 3.21, версия 3.25. Исходная программа combust.ach была конвертирована в рабочую программу с помощью Microsoft Quickbasic компилятора 2.02, версия 1.20.
Как указано выше, combust.exe реализует процедуры и рекомендации настоящего стандарта. Физико-химические показатели природного газа, считываемые с дисплея монитора и/или распечатки, следующие:
средняя молекулярная масса ___________;
коэффициент сжимаемости _____________;
относительная плотность (по воздуху) __________;
Пользователь может выбрать вычисления приведенных выше показателей для идеального либо для реального газа и либо "по анализу" (сухого) или насыщенного водой газа для любого из набора стандартных условий:
измерение при 0 °С и сгорание при 25 °С;
измерение при 0 °С и сгорание при 15 °С;
измерение и сгорание при 0 °С;
измерение и сгорание при 15 °С;
измерение и сгорание при 20 °С;
измерение при 20 °С и сгорание при 25 °С.
Во всех случаях стандартное давление равно 101,325 кПа. Программа позволяет выбрать необходимые соответствующие стандартные условия.
Примечание 25 - Значения объемной теплоты сгорания в британских тепловых единицах на кубический фунт при 60/60 °F также можно вычислить из значений в мегаджоулях на кубический метр при 15/15 °С для ряда стандартных давлений, но метод, использованный для этих вычислений, не является частью настоящего стандарта.
Примечание 26 - Кроме того, программа вычисляет следующие свойства, но опять-таки использованный метод не рассматривается в настоящем стандарте:
нижний предел воспламеняемости в воздухе при 25 °С (в объемных долях) _________, %;
верхний предел воспламеняемости в воздухе при 25 °С (в объемных долях) ________, %;
стехиометрическое требование по воздуху ________, по объему.
После загрузки combust.exe вся вводная информация запрашивается удобным для пользователя способом. Кроме выбора опций, все что пользователь должен представить - состав в молярных долях (или процентах) и идентификационный код пробы. Имеется несколько встроенных ловушек ошибок, которые, не разрушая программы, выявляют неправильные вводы, такие как нехватка вводимых молярных долей, чтобы сумма равнялась единице или молярной доли метана ниже нижнего допустимого предела в 0,5. Предусмотрена сигнализация о неправильных вводах для выбора опций.
Одной полезной опцией является возможность прямого вывода на принтер. С бумажной копией (но не с отображением на мониторе) появляется дополнительная опция перечисления состава проб вместе с числовыми результатами. Эта возможность выдвигает на первый план важную техническую проблему, касающуюся вычислений для насыщенных газов. Такие вычисления выполняются в соответствии с принципом, который состоит в том, что если выбирается "насыщенная" опция, то состав пробы газа нормализуется (после проверок правильности) как новый состав, который отражает присутствие паров воды (при соответствующем давлении насыщенных паров) как дополнительного компонента смеси, присутствующего при определенном значении молярной доли. Затем программа вычисляет показатели насыщенной смеси для этого исправленного состава. В результате распечатанный список состава насыщенного газа не является таким же, как начальный "сухой" состав и представленное значение высшей теплоты сгорания учитывает теплоту, выделившуюся при конденсации как паров воды, образовавшихся при сгорании, так и воды, присутствующей в насыщенной смеси (приложение F).
Типичная распечатка приведена ниже. Она представлена для реального, сухого газа состава, использованного для показательных вычислений, приведенных в приложении D при тех же стандартных условиях (15/15 °С).
Примечание 27 - Хотя программа combust.exe и связанные с ней файлы species.dat, molwt.dat, zz-00.dat, zz-15.dat, zz-20.dat, cv-00.dat, cv-15.dat, cv-20.dat, cv-25.dat, water.dat, stoic.dat, Iower.dat, upper.dat и refcons.txt стали легально доступными, нет гарантии их применения в контрактных или других коммерческих целях и нет гарантии того, что они не содержат ошибок. Однако они долгое время проверялись несколькими экспертами и в настоящее время при передаче на печать не содержат каких-либо ошибок.
|
|
Воспроизведение типичной распечатки
|
|
Пример для смеси/пробы
| 14 сентября 1994 г. |
Состав (моль/моль)
|
|
Метан
| =0,92470 |
Этан
| =0,03500 |
Пропан
| =0,00980 |
н-Бутан
| =0,00220 |
2-Метилпропан
| =0,00340 |
н-Пентан
| =0,00060 |
Азот
| =0,01750 |
Диоксид углерода | =0,00680 |
Сгорание при 15 °С, измерение при 15 °С и 101,325 кПа.
Для реального сухого газа:
средняя молярная масса - 17,478;
коэффициент сжимаемости - 0,9977;
относительная плотность - 0,6046;
стехиометрическое требование к отношению воздух/газ - 9,85 по объему;
нижний предел воспламеняемости в воздухе при 25 °С - 4,8% (V/V) (газ/смесь);
верхний предел воспламеняемости в воздухе при 25 °С - 15,1% (V/V) (газ/смесь).
Приложение L
(справочное)
Значения молярной теплоты сгорания для стандартной температуры 60 °F
Таблица L.1 - Значения молярной теплоты сгорания природного газа при 60 °F для идеального газа
|
|
|
Компонент | Значение молярной теплоты сгорания при 60 °F, кДж·моль | |
| высшей | низшей |
1 Метан | 891,51 | 802,69 |
2 Этан | 1562,06 | 1428,83 |
3 Пропан | 2220,99 | 2043,35 |
4 н-Бутан | 2879,63 | 2657,58 |
5 2-Метилпропан | 2870,45 | 2648,40 |
6 н-Пентан | 3538,44 | 3271,98 |
7 2-Метилбутан | 3531,52 | 3265,06 |
8 2,2-Диметилпропан | 3517,27 | 3250,81 |
9 н-Гексан | 4198,06 | 3887,19 |
10 2-Метилпентан | 4190,43 | 3879,57 |
11 3-Метилпентан | 4193,03 | 3882,17 |
12 2,2-Диметилбутан | 4180,64 | 3869,78 |
13 2,3-Диметилбутан | 4188,41 | 3877,55 |
14 н-Гептан | 4856,97 | 4501,69 |
15 н-Октан | 5515,77 | 5116,08 |
16 н-Нонан | 6175,56 | 5731,46 |
17 н-Декан | 6834,61 | 6346,11 |
18 Этилен | 1412,06 | 1323,24 |
19 Пропилен | 2059,35 | 1926,12 |
20 1-Бутен | 2718,59 | 2540,96 |
21 цис-2-Бутен | 2711,8 | 2534,2 |
22 транс-2-Бутен | 2708,2 | 2530,5 |
23 2-Метилпропен | 2701,9 | 2524,3 |
24 1-Пентен | 3377,62 | 3155,57 |
25 Пропадиен | 1943,91 | 1855,09 |
26 1,2-Бутадиен | 2595,05 | 2461,82 |
27 1,3-Бутадиен | 2542,03 | 2408,80 |
28 Ацетилен | 1301,35 | 1256,94 |
29 Циклопентан | 3322,04 | 3100,00 |
30 Метилциклопентан | 3972,29 | 3705,83 |
31 Этилциклопентан | 4631,75 | 4320,89 |
32 Циклогексан | 3955,85 | 3689,39 |
33 Метилциклогексан | 4603,90 | 4293,03 |
34 Этилциклогексан | 5266,73 | 4911,46 |
35 Бензол | 3302,78 | 3169,55 |
36 Толуол | 3949,70 | 3772,07 |
37 Этилбензол | 4609,40 | 4387,35 |
38 о-Ксилол | 4598,51 | 4376,46 |
39 Метанол | 765,03 | 676,21 |
40 Метантиол | 1240,23 | 1151,41 |
41 Водород | 286,13 | 241,72 |
42 Вода* | 44,410 | 0 |
43 Сульфид водорода | 562,36 | 517,95 |
44 Аммиак | 383,47 | 316,86 |
45 Цианид водорода | 671,7 | 649,5 |
46 Монооксид углерода | 282,91 | 282,91 |
47 Карбонил сульфид | 548,15 | 548,15 |
48 Карбонил дисульфид | 1104,33 | 1104,33 |
* Ненулевое значение теплоты сгорания паров воды, полученное формально из определения значения высшей теплоты сгорания, которое требует конденсации в жидкое состояние всех паров воды в продуктах сгорания. Таким образом, все пары воды, присутствующие тем или иным образом в сухом газе, дают свой вклад за счет скрытой теплоты испарения в значение высшей теплоты сгорания смеси (более полное объяснение - приложение F). |
Приложение М
(обязательное)
Требования к точности определения компонентного состава природного газа и расширенная неопределенность для значений теплоты сгорания и плотности
Таблица М.1 - Требования к точности определения компонентного состава природного газа
|
|
|
Наименование компонента | Диапазон значений молярной доли, % | Расширенная абсолютная неопределенность *, %, при коэффициенте охвата 2 |
Метан | 40-99,97 | -0,0187· +1,88** -·0,0023· +0,29*** |
Этан | 0,001-15 | 0,04· +0,00026 |
Пропан | 0,001-6,0 | 0,06· +0,00024 |
Изобутан | 0,001-4,0 | 0,06· +0,00024 |
н-Бутан | 0,001-4,0 | 0,06· +0,00024 |
Изопентан | 0,001-2,0 | 0,06· +0,00024 |
н-Пентан | 0,001-2,0 | 0,06· +0,00024 |
Неопентан | 0,0005-0,05 | 0,06· +0,00024 |
Гексаны (С ) | 0,001-1,0 | 0,06· +0,00024 |
Гептаны (С ) | 0,001-0,25 | 0,06· +0,00024 |
Октаны (С ) | 0,001-0,05 | 0,08· +0,00022 |
Бензол | 0,001-0,05 | 0,08· +0,00022 |
Толуол | 0,001-0,05 | 0,08· +0,00005 |
Диоксид углерода | 0,005-10,00 | 0,06· +0,0012 |
Гелий | 0,001-0,5 | 0,06· +0,00024 |
Водород | 0,001-0,5 | 0,06· +0,00024 |
Кислород+Аргон | 0,005-2,0 | 0,06· +0,0012 |
Азот | 0,005-15 | 0,04· +0,0013 |
* Расширенная абсолютная неопределенность в процентах при коэффициенте охвата 2 соответствует границе абсолютной погрешности при доверительной вероятности 0,95. ** Формула применяется при определении молярной доли метана по разности.
*** Формула применяется при измерении молярной доли метана впрямую.
Примечание - Приведенные диапазоны значений молярной доли компонентов природного газа ограничены областью, для которой оценена неопределенность. Измерения молярной доли компонентов могут проводиться в более широких диапазонах, в этом случае неопределенность результатов измерений молярной доли компонентов может быть определена по формулам, приведенным в приложении А [21]. |
Таблица М.2 - Расширенная неопределенность для значений низшей и высшей теплоты сгорания природного газа
|
|
|
Теплота сгорания | Диапазон значений теплоты сгорания | Расширенная абсолютная неопределенность |
Низшая теплота сгорания | ||
Молярная теплота сгорания, кДж·моль | От 765 до 803 включ. | -0,017· +14,8 |
| Св. 803 до 1260 включ. | 0,0286· -21,8 |
Объемная теплота сгорания, МДж·м * | От 31,8 до 33,4 включ. | -0,0124· +0,46 |
| Св. 33,4 до 52,5 включ. | 0,0285· -0,905 |
Высшая теплота сгорания | ||
Молярная теплота сгорания, кДж·моль | От 840 до 891 включ. | -0,0164· +15,9 |
| Св. 891 до 1440 включ. | 0,03· -25,5 |
Объемная теплота сгорания, МДж·м * | От 35,0 до 37,1 включ. | -0,0121· +0,50 |
| Св. 37,1 до 57,7 включ. | 0,03· -1,06 |
* Диапазоны значений объемной теплоты сгорания в МДж·м рассчитаны по формуле (D.3) при 101,325 кПа и 293,15 К. Примечание - Формулы для вычисления расширенной абсолютной неопределенности, приведенные в таблице М.2, справедливы:
- при определении молярной доли метана по разности;
- при суммарном значении молярной доли негорючих компонентов природного газа не более 3% для диапазонов низшей теплоты сгорания от 33,1 до 34,3 МДж·м (от 796 до 825 кДж·моль ) и высшей теплоты сгорания от 36,7 до 38,1 МДж·м (от 883 до 916 кДж·моль*). |
Таблица М.3 - Расширенная неопределенность для значений плотности природного газа
|
|
|
Диапазон значений плотности природного газа, кг/м | Диапазон значений теплоты сгорания | Расширенная абсолютная неопределенность , кг/м |
Низшая теплота сгорания | ||
От 0,692 до 0,669 включ. | От 765 до 803 кДж·моль включ. | 0,0165· -0,0101 |
| От 31,8 до 33,4 МДж·м включ. |
|
Св. 0,669 до 1,210 включ. | Св. 803 до 1260 кДж·моль включ. | 0,0407· -0,0263 |
| Св. 33,4 до 52,5 МДж·м включ. |
|
Высшая теплота сгорания | ||
От 0,692 до 0,669 включ. | От 840 до 891 кДж·моль включ. | 0,0165· -0,0101 |
| От 35,0 до 37,1 МДж·м включ. |
|
Св. 0,669 до 1,210 включ. | Св. 891 до 1440 кДж·моль включ. | 0,0407· -0,0263 |
| Св. 37,1 до 57,7 МДж·м включ. |
|
Примечание - Формулы для вычисления расширенной абсолютной неопределенности, приведенные в таблице М.3, справедливы при определении молярной доли метана по разности. |
Приложение N
(обязательное)
Оценка неопределенности результатов определения теплоты сгорания, плотности и числа Воббе природного газа
N.1 Оценка расширенной неопределенности результата определения теплоты сгорания природного газа
При оценке неопределенности результата определения теплоты сгорания должны учитываться следующие составляющие:
- неопределенности измерений молярных долей компонентов природного газа;
- неопределенности табличных значений идеальной теплоты сгорания компонентов.
N.1.1 Оценка расширенной неопределенности результата определения теплоты сгорания природного газа при прямом измерении молярной доли метана
N.1.2 Оценка расширенной неопределенности результата определения теплоты сгорания природного газа при определении молярной доли метана по разности
Примечание - Расширенную неопределенность результата определения теплоты сгорания реального газа принимают равной значению расширенной неопределенности результата определения теплоты сгорания идеального газа, так как:
- молярная и массовая теплота сгорания реального газа численно равны значениям молярной и массовой теплоты сгорания идеального газа (5.2 и 6.2);
- значение объемной теплоты сгорания реального газа рассчитывают, исходя из значения объемной теплоты сгорания идеального газа с учетом коэффициента сжимаемости, по формуле (10). В связи с тем, что значения коэффициентов сжимаемости отдельных компонентов природного газа известны с высокой точностью (раздел 10, таблица 2), составляющей неопределенности расчета коэффициента сжимаемости реального природного газа можно пренебречь (примечание 19).
N.1.3 Полученные значения расширенной абсолютной неопределенности результатов определения теплоты сгорания природного газа не должны превышать значений, рассчитанных по формулам, приведенным в таблице М.2 (приложение М).
N.2 Оценка расширенной неопределенности результата определения плотности природного газа
При оценке неопределенности результата определения плотности должны учитываться неопределенности измерений молярных долей компонентов природного газа. Неопределенностью табличных значений молярных масс компонентов из-за их незначительного вклада можно пренебречь.
N.2.1 Оценка расширенной неопределенности результата определения плотности идеального природного газа при прямом измерении молярной доли метана
N.2.2 Оценка расширенной неопределенности результата определения плотности идеального природного газа при определении молярной доли метана по разности
Примечание - расширенную неопределенность результата определения плотности реального газа принимают равной значению расширенной неопределенности результата определения плотности идеального газа, так как расчет реальной плотности природного газа проводят с учетом коэффициента сжимаемости по формуле (15) и вкладом составляющей неопределенности расчета коэффициента сжимаемости реального природного газа можно пренебречь (примечание 19).
N.2.3 Полученные значения расширенной абсолютной неопределенности результатов определения плотности природного газа не должны превышать значений, рассчитанных по формулам, приведенным в таблице М.З (приложение М).
N.3 Оценка расширенной неопределенности значения числа Воббе
Приложение Р
(справочное)
Стандартные условия для проведения измерений и расчетов, принятые в разных странах
В таблице Р.1 приведены стандартные значения температуры, используемые при расчете теплоты сгорания и при приведении объема природного газа к стандартным условиям в различных странах мира по [23]. Значение стандартного давления для всех стран одинаково и составляет 101,325 кПа.
Таблица Р.1
|
|
|
Страна | Стандартная температура при расчете теплоты сгорания, °С | Стандартная температура при приведении объема природного газа к стандартным условиям, °С |
Аргентина | - | 15* |
Австралия | 15 | 15 |
Австрия | 25 | 0 |
Бельгия | 25 | 0 |
Бразилия | - | 0 |
Канада | 15 | 15 |
Китай | 20 | 20 |
Чехия и Словакия | 25 | 20 и 0 |
Дания | 25 | 0 |
Египет | - | 15 |
Финляндия | - | 15 |
Франция | 0 | 0 |
Германия | 25 | 0 |
Гонконг | - | 15 |
Венгрия | - | 0 |
Индия | - | 0 |
Индонезия | - | 0 |
Иран | - | 15 |
Ирландия | 15 | 15 |
Италия | 25 | 0 |
Япония | 0 | 0 |
Нидерланды | 25 | 0 |
Новая Зеландия | - | 15 |
Норвегия | - | 15 |
Пакистан | - | 15 |
Румыния | 25 | 15 и 0 |
Россия | 25 | 20 и 0 |
Испания | 0 | 0 |
Швеция | - | 0 |
Великобритания | 15 | 15 |
США | 15 | 15 |
Югославия | 0 | 0 |
* 15 °С соответствует 60 °F. |
Библиография
[1] Caulcutt R. and Boddy R. Statistics for Analytical Chemists, Chapman and Hall Ltd, London, (1983)
[2] IUPAC Commision on Atomic Weights and Isotopic Abudances, Atomic Weights of the Elements 1987. Pure Appl. Chem. 60 (6) pp.842-854 (1988)
[4] Cohen E.R. and Taylor B.N. The 1986 Adjustment of the Fundamental Physical Constants CODATA Bulletin No 63 (Nov. 1986)
[5] Giacomo P. Metrologia 18 (1982), pp.33-40.
[6] Passut C.A. and Danner R.P. Ind. Eng. Chem. Proc. Des. Dev. 11 (4) (1972), pp.543-546
[7] ИСО 2533:1975 Стандартная атмосфера
(ISO 2533:1975) (Standard atmosphere)
[8] Armstrong G.T. and Jobe T.L.jr. Heating Values of Natural Gas and its Components, US Dept. of Commerce, NBSIR 82-2401 (May 1982), 164 p.
[9] Garvin D., Domalski E.S., Wilhoit R.C., Somayajulu G.R. and Marsh K.N. Heating Values of Components of Natural Gas, Proc IGT Symposia on Natural Gas Energy Measurement, Chicago, Illinois (Aug. 1985 and April-May 1986), Elsevier Appl. Sci. Pub. London (1987), (eds. A.Attari and D.L.Klass), pp.19-28
[10] Garvin D., Domalski E.S., Wilhoit R.C., Somayajulu G.R. and Marsh K.N. Physical Properties of Pure Components of Natural Gas, Proc. 1st Int. Congress on Natural Gas Quality, (April 1986), Groningen. Elsevier Sci. Pub. b.v., Amsterdam (1986) (ed G.J. van Rossum), pp.59-73
[11] Wilhoit R.C. TRC Current Data News 3 (2) (1975), pp.2-4
[12] Harmens A., Proc NPL Conf., Chemical Thermodynamic Data on Fluids and Fluid Mixtures
[13] Laughton A.P. and Humphreys A.E. Improvements in the Formulation of Ideal Gas Thermodynamic Properties for Natural Gas Applications, Proc, 4th Int. Gas Res. Conf., Tokyo (Nov. 1989)
[14] Mason D.McA. and Eakin B.E. Calculation of Heating Value and Specific Gravity of Fuel Gases, Institute of Gas Technology Res. Bull. N 32 (Dec. 1961), 18 p.
[15] Pitzer K.F. and Curl R.F.jr. The Volumetric and Thermodynamic Properties of Fluids, III Empirical Equation for the Second Virial Coefficient, J. Amer. Chem. 79 (1957), pp.2369-2370
[16] Gas Processors Association Standard GPA 2172-86:1986, Calculation of Gross Heating Value, Relative Density and Compressibility Factor for Natural Gas Mixtures from Compositional Analysis. 16 p.
[18] Rossini F.D., J.Res. NBS 6 (1931), pp.37-49. J.Res. NBS 7 (1931), pp.329-330
[19] Pittam D.A. and Pilcher G.J. Chem. Soc. Faraday Trans. I 68 (1972), pp.2224-2229; см. также Pittam D.A., M. Sc. thesis, University of Manchester (1971)
[20] LNG Measurement - A User’s Manual for Custody Transfer (D. Mann, General Editor), US Dept of Commerce, NBSIR 85-3028 (1985), Section 1
|
|
[21] ГОСТ 31371.7-2008** | Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 7. Методика выполнения измерений молярной доли компонентов |
[22] ГОСТ 30319.1-96** | Газ природный. Методы расчета физических свойств. Определение физических свойств природного газа, его компонентов и продуктов его переработки |
[23] ИСО 13443:1996
(ISO 13443:1996) | Природный газ. Стандартные условия
(Natural gas. Standard reference conditions) |