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:

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 СО и СН (каждого) не должна превышать 0,15;

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:

2.1 высшая теплота сгорания (superior calorific value): Количество теплоты, которое может выделиться при полном сгорании в воздухе определенного количества газа таким образом, что давление , при котором происходит реакция, остается постоянным, а все продукты сгорания принимают ту же температуру , что и температура реагентов. При этом все продукты находятся в газообразном состоянии, за исключением воды, которая конденсируется в жидкость при .

В тех случаях, когда теплоту сгорания определяют на основе компонентного состава газа, выраженного в единицах молярной доли, ее обозначают, как ; когда состав выражен в единицах массовой доли, теплоту сгорания обозначают как .

В тех случаях, когда теплоту сгорания определяют на основе компонентного состава газа, выраженного в единицах объемной доли, ее обозначают как , где и - (измеренные) стандартные условия для объема газа (см. рисунок 1).

Рисунок 1 - Объемная теплота сгорания. Стандартные условия измерений и сгорания

2.2 низшая теплота сгорания (inferior calorific value): Количество теплоты, которое может выделиться при полном сгорании в воздухе определенного количества газа таким образом, что давление , при котором протекает реакция, остается постоянным, все продукты сгорания принимают ту же температуру , что и температура реагентов. При этом все продукты находятся в газообразном состоянии.

Рассчитанное на основе единиц молярной доли, массовой доли и объемной доли компонентов значение низшей теплоты сгорания обозначают, соответственно, как , и .

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

,                                                               (1)

где - абсолютное давление;

- объем одного моля газа;

- молярная газовая постоянная в когерентных производных единицах;

- термодинамическая температура.

Реальный газ не подчиняется этому закону. Для реальных газов уравнение (1) следует записать в следующем виде

,                                                     (2)

где - переменная, часто близкая к единице и известная как коэффициент сжимаемости (2.8 и Е.2 (приложение Е)).