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16低温建筑技术2015年第10期(总第208期)

DOI:10.13905/j.cnki.dwjz.2015.10.008

利用状态方程计算天然气性质

李妍瑶,翁晓霞,公彦蒙,李清平2,姚海元2,白勇

(1.浙江大学建筑工程学院，杭州310058;2.中海油研究总院，北京100027)

【摘要】状态方程如Soave-Redlich-Kwong(SRK)方程可以准确描述天然气管道中的气液状态。利用MATLAB工具对天然气管道中常见组分计算天然气性质，用于其计算双组分的气液相图(VLE图),对管道内的混合组合计算闪蒸模型及气体密度。文中可应用于计算天然气管道中随着管道运行天然气由于压力温度变化而引起的天然气性质的变化。

【关键词】天然气；压力控制；组分计算；SRK状态方程；相平衡

【中图分类号】TU996【文献标识码】B【文章编号】1001-6864(2015)10-0016-03

0引言

管道是天然气运输的最主要方式之一1],我国的天然气基干管网已经基本形成，天然气管道建设技术和设计水平也有了飞速发展。未来10年我国需配套建设大量主干线、支干线、支线天然气管道，天然气管道建设仍将有突飞猛进的发展。天然气管道的管径、压力、钢级将进一步提升[2。

为天然气管道的安全运行，往往对管道的运行状态进行监控。管道内的天然气在运行条件下的特性，即管道内物体的压力P、温度T、体积V、组成等可以用物态方程来表示。SRK方程就是其中被应用广泛的之一。既能表达纯物质气液平衡的能力，更适用于混合物的气液平衡计算『3]。

1计算理论

1.1SRK方程

天然气管道中组分，SRK方程的公式如下所示：

其中：

α=[1+m(1-T°?)]2,T,=T/T。

m=0.480+1.574w,-0.176w2

对于不同组分间的关系，则使用经典混合规则，如下式所示：

其中：

a,=√a:a;(1-k),

1.2相平衡计算

平衡态可以用吉布斯自由能来进行计算，其公式如下：

dG=Vdp-SdT+∑(aG/an,)T,p,adn,

其中n

假定计算段中，温度和压力恒定，则其吉布斯自由能的变化量为0是两相平衡。

[基金项目]国家科技重大专项课题“深水流动安全保障与水合物风险控制技术”(2011ZX05026-004)

x*A+*4*******

(4)掺不同矿物掺合料混凝土的初凝时间由早及晚依次为矿渣粉、I级粉煤灰和Ⅱ级粉煤灰，在掺量最大时，掺Ⅱ级粉煤灰混凝土的初凝时间较掺矿渣粉混凝土迟5h左右。

参考文献

[1]王立久，董晶亮，谷鑫.不同矿物掺合料对混凝土早期强度

和工作性能影响的研究[J].混凝土，2013,(4):7-9.

[2]涂文懋，彭惠惠，徐兵波，陈友治.复掺矿物掺合料对C50海工混凝土性能影响[J].武汉理工大学学报，2007,(6):49-51.

[3]高治双，赵年全，赵常煜，胡明文，苟云龙.大掺量矿物掺合料高性能混凝土在京沪高铁四标段中的应用.中国工程科学，2009,11(1):28-33

[收稿日期]2015-08-17

[作者简介]方丽敏(1964-),女，黑龙江齐齐哈尔人，高级工程师，从事严寒地区混凝土及其矿物掺合料性能研究。

李妍瑶等：利用状态方程计算天然气性质17

由化学势：

μ:=(aG/an:)p,T,

由此对混合物有：

dGp,r=μ?dn,+μ?dn?+…μadn。=∑μ:dn,达到气液两相平衡时：

dn{=dn

对于理想气体有：

引入逸度和逸度系数后：dG=VdP=RTdlnf

由此，对真实气体和理想气体：

d(G-G?)/RT=dln(f/P)

因此，对混合物中的组分中：

1.3状态方程与相平衡方程

利用闪蒸模型计算两相平衡时，定义质量流量：

F=L+V

对于组分i,则有z?=x,·z2+y,·z

其中：

z=L/F,z=V/F

假设对于计算管段，每一段两相均达到平衡，则有

f=f

y,φYP=X,p{P

设K=φ/φ,由和

在气相中，得到关于z的方程：

其中：

因此：

然后根据图1所示流程计算x:和y,:

给定

给定T,P和组分Z

计算贴；;k

解方程：

气相组分：液相组分：

计算判断是否收敛是

计算结束，输出，x,和y,输出气体密度

否

图