Межгосударственный стандарт ГОСТ 30319.2-2015 "Газ природный. Методы расчета физических свойств. Вычисление физических свойств на основе данных о плотности при стандартных условиях и содержании азота и диоксида углерода" (введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 10 ноября 2015 г. N 1744-ст)

Natural gas. Methods of calculation of physical properties. Calculation of physical properties on base information on density of standards conditions and nitrogen and carbon dioxide contents

Дата введения - 1 января 2017 г.

Взамен ГОСТ 30319.1-96,
ГОСТ 30319.2-96

Предисловие

Цели, основные принципы и порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2009 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 Разработан Обществом с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ", Техническим комитетом по стандартизации ТК 52 "Природный и сжиженные газы"

2 Внесен Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии Российской Федерации (Росстандарт)

3 Принят Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации по переписке (протокол от 27 августа 2015 г. N 79-П)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97	Код страны по МК (ИСО 3166) 004-97	Сокращенное наименование национального органа по стандартизации (по управлению строительством)
Армения	AM	Минэкономики Республики Армения
Беларусь	BY	Госстандарт Республики Беларусь
Казахстан	KZ	Госстандарт Республики Казахстан
Киргизия	KG	Кыргызстандарт
Молдова	MD	Молдова-Стандарт
Россия	RU	Росстандарт
Украина	UA	Минэкономразвития Украины

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 10 ноября 2015 г. N 1744-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 30319.2-2015 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2017 г.

5 Взамен ГОСТ 30319.1-96, ГОСТ 30319.2-96

1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт предназначен для расчета коэффициента сжимаемости, плотности, показателя адиабаты, коэффициента динамической вязкости природного газа и скорости распространения звука в среде природного газа по измеренным значениям давления, температуры, плотности при стандартных условиях, содержания азота и диоксида углерода.

1.2 Настоящий стандарт применяют для расчета указанных в 1.1 физических свойств природного газа при давлениях до 7,5 МПа включительно и температурах от 250 до 350 К.

1.3 Методы расчета физических свойств, приведенные в настоящем стандарте, могут быть использованы при разработке программного обеспечения вычислителей расхода природного газа.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ 31369-2008 Газ природный. Вычисление теплоты сгорания, плотности, относительной плотности и числа Воббе на основе компонентного состава

ГОСТ 31371.1-2008 Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 1. Руководство по проведению анализа

ГОСТ 31371.2-2008 Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 2. Характеристики измерительной системы и статистические оценки данных

ГОСТ 31371.3-2008 Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 3. Определение водорода, гелия, кислорода, азота, диоксида углерода и углеводородов до с использованием двух насадочных колонок

ГОСТ 31371.4-2008 Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 4. Определение азота, диоксида углерода и углеводородов и в лаборатории и с помощью встроенной измерительной системы с использованием двух колонок

ГОСТ 31371.5-2008 Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 5. Определение азота, диоксида углерода и углеводородов и в лаборатории и при непрерывном контроле с использованием трех колонок

ГОСТ 31371.6-2008 Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 6. Определение водорода, гелия, кислорода, азота, диоксида углерода и углеводородов с использованием трех капиллярных колонок

ГОСТ 31371.7-2008 Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 7. Методика выполнения измерений молярной доли компонентов

ГОСТ 30319.1-2015 Газ природный. Методы расчета физических свойств. Общие положения

ГОСТ 30319.3-2015 Газ природный. Методы расчета физических свойств. Вычисление физических свойств на основе данных о компонентном составе

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины, определения и обозначения

3.1 В настоящем стандарте применены термины и определения по ГОСТ 30319.1.

3.2 Основные условные обозначения величин, принятые в стандарте, приведены в таблице 2 ГОСТ 30319.1.

4 Определение коэффициента сжимаемости и плотности

4.1 Метод расчета

Метод расчета коэффициента сжимаемости и плотности основан на применении уравнения состояния, которое приведено в международном стандарте [1], и имеет следующий вид:

,

(1)

где и - коэффициенты уравнения состояния.

Коэффициенты уравнения состояния рассчитывают по следующим формулам:

,

(2)

,

(3)

где - молярная доля эквивалентного углеводорода;

- молярная доля азота;

- молярная доля диоксида углерода.

Молярную долю эквивалентного углеводорода и входящие в формулы (2) и (3) коэффициенты рассчитывают по следующим формулам:

,

(4)

,

(5)

,

(6)

,

(7)

,

(8)

,

(9)

,

(10)

,

(11)

,

(12)

,

(13)

,

(14)

,

(15)

В формулах (5), (9) значение теплоты сгорания эквивалентного углеводорода () рассчитывают по формуле

,

(16)

где - молярная масса эквивалентного углеводорода, значение которой рассчитывают по формуле

.

(17)

где - молярная доля эквивалентного углеводорода, см. формулу (4);

- молярная доля азота;

- молярная доля диоксида углерода.

В формуле (17) коэффициент сжимаемости при стандартных условиях рассчитывают по формуле

.

(18)

4.2 Алгоритм расчета

4.2.1 Используя измеренные значения температуры, плотности при стандартных условиях, а также измеренные по ГОСТ 31371.1 - ГОСТ 31371.7 значения молярных долей азота и диоксида углерода, рассчитывают значения коэффициентов уравнения состояния (1) и по формулам (2) - (18).

Примечание - Допускается рассчитывать плотность при стандартных условиях по ГОСТ 31369.

4.2.2 Рассчитывают коэффициент сжимаемости при измеренных значениях температуры и давления по формуле

,

(19)

где

,

(20)

,

(21)

,

(22)

,

(23)

,

(24)

.

(25)

4.2.3 Плотность природного газа рассчитывают по формуле

,

(26)

где - молярная масса природного газа, которую рассчитывают по следующей формуле

.

(27)

В формуле (27) коэффициент сжимаемости при стандартных условиях рассчитывают по формуле (18).

4.3 Диапазон применения и погрешности расчета

4.3.1 Диапазон применения и погрешности метода расчета коэффициента сжимаемости и плотности по уравнению состояния (1) приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Диапазон применения и погрешности метода расчета коэффициента сжимаемости и плотности

Диапазон применения и погрешности метода расчета				Отклонения от экспериментальных данных
Диапазон применения	,	р, МПа	, %	, %	, %
20Н, 48 0,66, 1,05 00,20 00,20 250Т, К350 0,1р, МПа7,5	От 0,66 до 0,70 включ.	От 0,1 до 3,0 включ.	0,11	0,002	0,02
		Св. 3,0 до 7,5 включ.	0,16	0,01	0,06
	Св. 0,70 до 0,75 включ.	От 0,1 до 3,0 включ.	0,13	-0,005	0,04
		Св. 3,0 до 7,5 включ.	0,17	-0,005	0,07
	Св. 0,75 до 1,05 включ.	От 0,1 до 3,0 включ.	0,12	0,006	0,03
		Св. 3,0 до 7,5 включ.	0,16	-0,005	0,06
Примечания 1 Оценка значений погрешностей метода расчета коэффициента сжимаемости и плотности выполнена в соответствии с А.1 (приложение А). 2 Н - высшая теплота сгорания, рассчитанная по ГОСТ 31369 или по следующей формуле: Н = 92,819(0,51447 + 0,05603 - 0,65689 - ). 3 - погрешность метода расчета коэффициента сжимаемости и плотности. 4 и - соответственно систематическое и стандартное отклонения расчетных значений коэффициента сжимаемости от экспериментальных данных.

4.3.2 Погрешности расчета коэффициента сжимаемости () и плотности () по уравнению состояния (1) с учетом погрешности измерения давления, температуры, плотности при стандартных условиях, молярных долей азота и диоксида углерода (исходных данных для расчета) вычисляют по формулам

,

(28)

,

(29)

где - погрешность метода расчета коэффициента сжимаемости и плотности, значения которой приведены в таблице 1;

- погрешность расчета коэффициента сжимаемости, которая появляется дополнительно в связи с погрешностью измерения давления, температуры, плотности при стандартных условиях, молярных долей азота и диоксида углерода;

- погрешность расчета плотности, которая появляется дополнительно в связи с погрешностью измерения давления, температуры, плотности при стандартных условиях, молярных долей азота и диоксида углерода.

Формулы расчета и приведены в А.3 (приложение А).

5 Определение показателя адиабаты

5.1 Показатель адиабаты применяют при расчете коэффициента расширения природного газа.

5.2 Показатель адиабаты зависит от параметров состояния газа (давления и температуры), а в случае природного газа и от его компонентного состава.

5.3 Показатель адиабаты природного газа вычисляют по формуле Кобза [2], которая имеет следующий вид:

,

(30)

где - молярная доля азота.

5.4 Диапазон применения и погрешности метода расчета показателя адиабаты по формуле (30) приведены в таблице 2.

5.5 Погрешность расчета показателя адиабаты () с учетом погрешности измерения давления, температуры, плотности при стандартных условиях и молярных долей азота (исходных данных для расчета) вычисляют по формуле

,

(31)

где - погрешность метода расчета показателя адиабаты, значения которой приведены в таблице 2;

- погрешность расчета показателя адиабаты, которая появляется дополнительно в связи с погрешностью измерения давления, температуры, плотности при стандартных условиях и молярных долей азота.

Формулы расчета приведены в А.3 (приложение А).

Таблица 2 - Диапазон применения и погрешности метода расчета показателя адиабаты

Диапазон применения и погрешности метода расчета				Отклонения отданных ГОСТ 30319.3
Диапазон применения	T, К	р, МПа	, %	, %	, %
20Н, 48 0,66, 1,05 00,20 00,20 250Т, К350 0,1р, МПа7,5	От 250 до 260 включ.	От 0,1 до 6,0 включ.	2,5	-0,17	1,2
		Св. 6,0 до 7,5 включ.	4,9	-1,3	2,2
	Св. 260 до 350 включ.	От 0,1 до 7,5 включ.	2,5	-0,49	1,2
Примечания 1 Оценка значений погрешностей метода расчета показателя адиабаты выполнена в соответствии с А.2 (приложение А). 2 Н - высшая теплота сгорания, рассчитанная по ГОСТ 31369 или по следующей формуле: Н = 92,819(0,51447 + 0,05603 - 0,65689 - ). 3 - погрешность метода расчета показателя адиабаты. 4 и - соответственно систематическое и стандартное отклонения расчетных значений показателя адиабаты отданных, рассчитанных (полученных) по методу ГОСТ 30319.3.

6 Определение скорости звука

6.1 Скорость звука применяют при определении поправочного множителя показаний вибрационных плотномеров и при контроле точности результатов измерений расхода природного газа ультразвуковыми преобразователями расхода.

6.2 Скорость звука зависит от параметров состояния газа (давления и температуры), а в случае природного газа и от его компонентного состава.

6.3 Скорость звука вычисляют по формуле

.

(32)

Входящие в правую часть формулы (32) свойства рассчитывают:

- показатель адиабаты - по формуле (30);

- коэффициент сжимаемости - по методу раздела 4;

- коэффициент сжимаемости при стандартных условиях - по формуле (18).

Формула (32) получена из уравнений термодинамики для скорости звука и показателя адиабаты [3].

6.4 Диапазон применения и погрешности метода расчета скорости звука по формуле (32) приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Диапазон применения и погрешности метода расчета скорости звука

Диапазон применения и погрешности метода расчета				Отклонения отданных ГОСТ 30319.3
Диапазон применения	Т, К	р, МПа	, %	, %	, %
20Н, 48 0,66, 1,05 00,20 00,20 250Т, К350 0,1р, МПа7,5	От 250 до 260 включ.	От 0,1 до 6,0 включ.	1,3	-0,06	0,63
		Св. 6,0 до 7,5 включ.	2,7	-0,62	1,2
	Св. 260 до 350 включ.	От 0,1 до 7,5 включ.	1,3	-0,25	0,61
Примечания 1 Оценка значений погрешностей метода расчета скорости звука выполнена в соответствии с А.2 (приложение А). 2 Н - высшая теплота сгорания, рассчитанная по ГОСТ 31369 или по следующей формуле: Н = 92,819(0,51447 + 0,05603 - 0,65689 - ). 3 - погрешность метода расчета скорости звука. 4 и - соответственно систематическое и стандартное отклонения расчетных значений скорости звука от данных, рассчитанных (полученных) по методу ГОСТ 30319.3.

6.5 Погрешность расчета скорости звука () с учетом погрешности измерения давления, температуры, плотности при стандартных условиях, молярных долей азота и диоксида углерода (исходных данных для расчета) вычисляют по формуле

,

(33)

где - погрешность метода расчета скорости звука, значения которой приведены в таблице 3;

- погрешность расчета скорости звука, которая появляется дополнительно в связи с погрешностью измерения давления, температуры, плотности при стандартных условиях, молярных долей азота и диоксида углерода.

Формулы расчета приведены в А.3 (приложение А).

7 Определение коэффициента динамической вязкости

7.1 Вязкость применяют для вычисления числа Рейнольдса, которое является одной из важнейших характеристик течения вязкой среды и определяется отношением инерционных сил к силам вязкости. Число Рейнольдса применяют для определения коэффициента истечения.

7.2 Вязкость природного газа рассчитывают по формуле

,

(34)

где - молярная доля азота;

- молярная доля диоксида углерода;

и - приведенные давление и температура, соответственно.

Приведенные давление и температуру вычисляют по формулам

,

(35)

,

(36)

где и - псевдокритические давление в МПа и температура в К, которые рассчитывают по формулам

,

(37)

.

(38)

7.3 Диапазон применения и погрешности метода расчета вязкости по формуле (34) приведены в таблице 4.

Таблица 4 - Диапазон применения и погрешности метода расчета вязкости

Диапазон применения и погрешности метода расчета			Отклонения отданных ГОСТ 30319.3
Диапазон применения	р, МПа	, %	, %	, %
20Н, 48 0,66, 1,05 00,20 00,20 250Т, К350 0,1р, МПа7,5	От 0,1 до 1,0 включ.	5,6	-3,1	2,3
	Св. 1,0 до 7,5 включ.	6,7	-4,2	2,2
Примечания 1 Оценка значений погрешностей метода расчета вязкости выполнена в соответствии с А.2 (приложение А). 2 Н - высшая теплота сгорания, рассчитанная по ГОСТ 31369 или по следующей формуле: Н = 92,819(0,51447 + 0,05603 - 0,65689 - ). 3 - погрешность метода расчета вязкости. 4 и - соответственно систематическое и стандартное отклонения расчетных значений вязкости от данных, рассчитанных (полученных) по методу ГОСТ 30319.3.

7.4 Погрешность расчета вязкости () с учетом погрешности измерения давления, температуры, плотности при стандартных условиях, молярных долей азота и диоксида углерода (исходных данных для расчета) вычисляют по формуле

(39)

где - погрешность метода расчета вязкости, значения которой приведены в таблице 4;

- погрешность расчета вязкости, которая появляется дополнительно в связи с погрешностью измерения давления, температуры, плотности при стандартных условиях, молярных долей азота и диоксида углерода.

Формулы расчета приведены в А.3 (приложение А).

Примеры расчета физических свойств природного газа по представленным в стандарте методам приведены в приложении Б.

Библиография

[1]	Международный стандарт ISO 12213-3:2006(E)*	Natural gas - Calculation of compression factor - Part 3: Calculation using physical properties
[2]	Кобза 3., Добровольски Б. Гонтарек Я. (Польская высшая инженерная школа) Анализ влияния неточности определения показателя адиабаты природных газов на погрешность расчета расхода
[3]	Шпильрайн Э.Э. Кессельман П.М. Основы теории теплофизических свойств веществ. М. "Энергия", 1977. 248 с

_______________________________

* С указанным стандартом можно ознакомиться в ФГУП "Стандартинформ".