姜东琪 AGA8-93DC方程压缩因子计算..ppt

AGA8 – 92DC方程天然气压缩因子计算 姜东琪 中国市政工程华北设计研究总院 煤气与热力杂志社 （022-27835965） AGA8-92DC方程来自美国煤气协会（AGA）美 国煤气协会在天然气压缩因子和超压缩因子表的基 础上，开展了大量研究，于1992年发表了以状态方 程为基础计算压缩因子的AGA No.8报告及AGA8- 92DC方程 v1992年6月26日，国际标准化组织（ISO）天然气 技术委员会（TC193）及分析技术分委员会（ TC193/SC1）在挪威斯泰万格（Stavanger）召开 了第四次全体会议，会上推荐了两个精度较高的计 算工作状态下天然气压缩因子的方程，即AGA8- 92DC方程、SGERG—88方程随后，国际标准化 组织于1994年形成了国际标准草案 1 GB/T 17747.2—1999概况 1994年，四川石油管理局天然气研究所遵照中国石 油天然气总公司技术监督局的指示，对国际标准化 组织1992年挪威斯泰万格会议推荐的AGA8-92DC 方程、SGERG—88方程进行验证研究，于1996年 底基本完成 v1997年,ISO 12213：1997《天然气压缩因子的计算 》发布 。

v1999年，《天然气压缩因子的计算》GB/T 17747.1~3—1999发布 1 GB/T 17747.2—1999概况 v《天然气压缩因子的计算 第1部分：导论和指南》GB/T 17747.1—1999 v《天然气压缩因子的计算 第2部分：用摩尔组成进行计算》 GB/T 17747.2—1999 给出了用已知的气体的详细的摩尔组成计算压缩因子的方法 ，即AGA8-92DC计算方法 v《天然气压缩因子的计算 第3部分：用物性值进行计算》 GB/T 17747.3—1999 给出了用包括可获得的高位发热量（体积基）、相对密度、 CO2含量和H2含量（若不为零）等非详细的分析数据计算压 缩因子的方法，即SGERG—88计算方法 1 GB/T 17747.2—1999概况 vGB/T 17747.2要求，以CH4、N2、CO2、C2H6、 C3H8、H2O、H2S、H2、CO、O2、i-C4H10、n- C4H10、i-C5H12、n-C5H12、n-C6H14、n-C7H16、n- C8H18、n-C9H20、n-C10H22、He、Ar共21种组分的 摩尔分数表示气体的组成，将这21种组分称为识别 组分。

v在输入摩尔组成时，将各组分按上述顺序排列（ CH4、N2……），输入摩尔分数值若不存在某组 分，则其摩尔分数值为0以最后一个摩尔分数不 为0的组分来计算组分数 2 AGA8-92DC方法的已知条件、待求量 组分 摩尔分数 组分摩尔分数 CO20.006 0 i-C4H10 0.0010 N20.003 0 n-C4H10 0.0010 CH40.965 0 i-C5H12 0.0008 C2H60.018 0 n-C6H14 0.0007 C3H8 0.004 5 合计 1.0000 表1 某天然气的已知摩尔组成 （9种组分） 2 AGA8-92DC方法的已知条件、待求量 组分 摩尔分数 组分摩尔分数 CH4 0.965 0 CO 0.0000 N2 0.003 0 O2 0.0000 CO2 0.006 0 i-C4H10 0.0010 C2H6 0.018 0 n-C4H10 0.0010 C3H8 0.004 5 i-C5H12 0.0008 H2O 0.0000 n-C5H12 0.0000 H2S 0.0000 n-C6H14 0.0007 H2 0.0000 合计 1.0000 表2 某天然气的输入数据 （以15种组分形式） 2 AGA8-92DC方法的已知条件、待求量 v若已知体积分数组成，则将其换算成摩尔分数组成 ，具体方法见《天然气发热量、密度、相对密度和 沃泊指数的计算方法》GB/T 11062—1998。

vGB/T 11062中体积分数到摩尔分数的换算方法与一 些技术专著不同 v相比而言，国家标准比技术专著的权威性更强，因 此，若基础数据（如摩尔质量、体积发热量）、计 算方法（如密度、相对密度的计算）在国家标准中 已有规定，那么，应优先执行国家标准 2 AGA8-92DC方法的已知条件、待求量 v已知条件为： va. 绝对压力p、热力学温度T、组分数N； vb. 各组分的摩尔分数xi , i=1~n ； vc. 可查GB/T 17747.2附录B中表B1、B2、B3得到的数据： v58种物质的状态方程参数 v21种识别组分的特征参数 v21种识别组分的二元交互作用参数 v待求量:压缩因子Z 2 AGA8-92DC方法的已知条件、待求量 表B1 状态方程参数 2 AGA8-92DC方法的已知条件、待求量 表B2 特征参数 2 AGA8-92DC方法的已知条件、待求量 表B3 二元交互作用参数值 2 AGA8-92DC方法的已知条件、待求量 v（1） 计算第二维利系数B（1个值），本稿略； v（2）计算系数Cn* ，n=13~58 ，共46个值，本 稿略； v（3）计算混合物体积参数K（1个值），本稿 略； v（4）形成压力的状态方程； v（5）解压力的状态方程，求得压缩因子Z。

3 AGA8-92DC方法的计算步骤概述 vGB/T 17747.2中式（3）变形为： v ρmZ-p/(RT) =0 (1) v式中 ρm————摩尔密度，kmol/m3 v R——摩尔气体常数，MJ/(kmol•K)， v 取8.31451X10-3 MJ/(kmol•K) v将GB/T 17747.2中式（1）代入式（1）得： v v（2） 4 计算步骤（4）——形成压力的状态方程 v将GB/T 17747.2中式（2）（ρr=K3ρm）代入式（2）并展开 得： 4 计算步骤（4）——形成压力的状态方程 (3) v方程曲线的形状: v将式（3）左边用f(ρm)表示，通过计算，得到若干 v（ρm， f(ρm)）数对，进行描点，得到方程曲线的形状见 下图 5 计算步骤（5）——求解压力的状态方程 v 求解方法的确定 v式（3）是一个超越方程，求解方法有二分法、牛顿 法、近似牛顿法等经分析，方程解的区间可以确 定，采用二分法比较简捷 v 5 计算步骤（5）——求解压力的状态方程 v 求解步骤： v1) 给出方程解的区间（a，b） v对一般的p、T 条件，Z必然处于0.4和1.2之间。

因 此，取: v a = p/(1.2RT )=0.833 p/(RT ) v b = p/(0.4RT )=2.5 p/(RT ) 5 计算步骤（5）——求解压力的状态方程 v2)对有根区间取中值c=(a+b)/2，计算f(ρm)的值f(c) v由式（2）、（3）可得出: vcZ- p/(RT )= f(c) （4） v由式（4）可得： vZ=[ f(c) +p/(RT)]/c （5） v令：pcal=cZRT （6） v式中 pcal——由Z得出的压力的计算值，MPa v若| p- pcal | 0，则将c赋值给b；否则，将c赋值给a v转向求解步骤2） 5 计算步骤（5）——求解压力的状态方程 用VB编程进行计算，气体组成采用GB/T 17747.2附录C中表C1中1~6号气样的摩尔组成，将 计算结果与附录C中表C2给出的结果进行对比，见 表3由表3数据可以看出，平均相对误差为 -1.4%，满足工程要求分析认为，误差主要来自 开发工具软件版本不完全相同 6 算例 气样与状态 附录C中表C2结 果 计算结果相对误 差/% 1号气样，6 MPa ，270 K 0.840 53 0.82420 -1.9 1号气样，6 MPa ，330 K 0.93011 0.92393 -0.7 2号气样，6 MPa ，270 K 0.83348 0.81555 -2.2 2号气样，6 MPa ，330 K 0.92696 0.92033 -0.7 3号气样，6 MPa ，270 K 0.79380 0.76906 -3.1 3号气样，6 MPa ，330 K 0.90868 0.90096 -0.8 ………… 平均-1.4 表3 计算结果与GB/T 17747.2附录C中表C2结果的对比 6 算例 v 采用AGA8-92DC计算方法计算天然气压缩因 子，所需基础数据不多，计算过程也比较简捷，易 于编程，适合在输气管道和城镇高压、次高压燃气 管道水力计算中使用。

7 结语 感谢对本专题的关注！ 。