Методологія розрахунку густини природного газу в магістральних газопроводах великої протяжності

Abstract

Розглядається питання розрахунку густини природного газу за різними рівняннями стану реального газу в умовах його транспортування при значеннях тиску до 25 МПа. Проведено обчислення даного параметра згідно алгоритмів Американської Газової Асоціації (AGA 8), Бенедикта-Вебба-Рубіна, Соаве-Редліха- Квонга та Пенга-Робінсона. За отриманими результатами здійснено порівняльний аналіз щодо точності визначення необхідних показників. Як еталонне рівняння запропоновано застосовувати залежність AGA 8 у зв’язку із найкращою точністю у порівнянні із експериментальними значеннями. Проте, слід відзначити, що рівняння Пенга-Робінсона достатньо точно описує вказаний діапазон робочих тисків, однак характери- зується похибкою в 1,6÷3,5 % у порівнянні із залежністю AGA 8, на відміну від інших двох. Тому для практичного застосування у вказаному діапазоні робочих тисків можливе застосування рівняння Пенга- Робінсона. Наводяться переваги та недоліки вище вказаних алгоритмів у процесі їх практичного застосування. Також вказано на важливість врахування фізичних властивостей всіх компонентів під час розрахунку параметрів транспортування природного газу при надвисоких тисках. Для практичного застосування пропонується графічні залежності густини природного газу за різних тисків та температур.

The article refers to the question of natural gas density calculation, applying different equations of real gas state while transporting it at pressures up to 25 MPa. Calculations of this parameter were carried out according to the algorithms of American Gas Association (AGA 8), Benedict-Webb-Rubin, Soave-Redlich-Kwong and Peng- Robinson. A comparative analysis of the accuracy of measurements of required parameters, obtained by these equations, was performed as well. As a reference equation, it is proposed to use AGA 8 equation of state because of its least uncertainty in comparison with the experimental values. However, it should be noted, that the Peng-Robinson equation also accurately describes the specified range of operating pressures, though, it has uncertainty limits 1.6 ÷ 3.5% in comparison with AGA 8 method, unlike the other two. Therefore, Peng-Robinson equation can be applied in practice in the specified range of operating pressures. The article additionally indicates the advantages and disadvantages of the above mentioned algorithms in the course of their practical application. Furthermore, it is emphasized on the importance of taking into account the physical properties of all components while calculating the parameters of transportation of natural gas under ultrahigh pressures. For practical application it is offered to use diagrams of the natural gas density at different pressures and temperatures.