ГОСТ 34898-2022 (ISO/TR 29922:2017) Газ природный. Вспомогательная информация для вычисления физических свойств (с Поправкой)

     7.2 Вириальное уравнение состояния

Согласно теории статистической механики коэффициент сжимаемости зависит от температуры, давления и состава и является средством его оценки для смеси произвольного состава по установленным свойствам компонентов смеси.

Основным статистико-механическим выражением для является бесконечный ряд следующего вида:

;                                                      (19)

,                       (20)

где - молярный объем, являющийся обратной величиной молярной плотности .

В этом выражении величины , , ... указаны как второй, третий, ... -й вириальные коэффициенты, соответственно. Каждый из них является функцией температуры и состава, но не зависит от давления. Член уравнения, содержащий второй вириальный коэффициент, объясняет влияние на молекулярных взаимодействий двух объектов (как идентичных, так и различных); точно так же член, содержащий третий вириальный коэффициент, объясняет только эффекты молекулярных взаимодействий трех объектов и т.д. При давлениях природного газа, свойства которого определяют по ГОСТ 31369 (см. также [1]), взаимодействия трех объектов и более высокого порядка относительно редкие; следовательно, вириальное уравнение может быть усечено на втором члене без существенной потери точности. Таким образом, формулы:

;                                                       (21)

                                       (22)

могут быть решены как квадратные относительно коэффициента , если установлен коэффициент . Все вышесказанное применимо как к чистым газам, так и к смесям.

По статистической механике коэффициент , для многокомпонентной смеси произвольного состава определяют следующим образом:

;                                                   (23)

,                                                            (24)

где каждое суммирование выполняют по всем компонентам смеси. В этих выражениях есть членов однородных взаимодействий (чистых компонентов) вида и членов неоднородных (смешанных) взаимодействий вида .

Затруднительно использовать численные значения для всех и всех для каждой из определяемых стандартных температур измерения ; для этого потребуется около 7320 значений (см. примечание ниже), достаточно высокая доля которых должна быть основана на определенном оценочном или коррелятивном методе.

Примечание - Значение вычисляют как для 60, причем для обычно используют четыре значения.