淺談壓縮因子及其在燃?xì)庥?jì)量中的影響.doc

淺談壓縮因子及其在燃?xì)庥?jì)量中的影響Gas Compression Factor(氣體壓縮因子)摘要：本文通過(guò)對(duì)壓縮因子的介紹，淺要分析了其在燃?xì)庥?jì)算中的影響。關(guān)鍵詞：臨界溫度；臨界壓力；勢(shì)能；動(dòng)能；壓縮因子；燃?xì)庥?jì)量1 前言隨著燃?xì)鈽I(yè)的不斷發(fā)展，工商業(yè)燃?xì)庥脩粢苍絹?lái)越多，特別是將來(lái)天然氣在廣東珠三角的推廣將使珠三角燃?xì)庑袠I(yè)得到更迅猛的發(fā)展。由于燃?xì)夤九c供應(yīng)商，燃?xì)夤九c用戶之間，都是存在經(jīng)濟(jì)的利益關(guān)系，因而在燃?xì)庥?jì)量上必然存在著或多或少的矛盾。特別是大型工業(yè)用戶與燃?xì)夤镜挠?jì)量問(wèn)題的更容易發(fā)生矛盾。為了減少此類矛盾的激化，燃?xì)夤驹谧陨砝娌皇軗p害的情況下，都將會(huì)盡量減少計(jì)量上的誤差，使兩者的矛盾得到緩和。因而燃?xì)夤驹谟?jì)量上就應(yīng)了解許多注意事項(xiàng)，其中壓縮因子就是眾多影響計(jì)量準(zhǔn)確度的潛在因素之一。2 壓縮因子的產(chǎn)生及在計(jì)量上的影響在實(shí)際的氣體計(jì)量的過(guò)程中，氣體狀態(tài)方程：Z=PVRT，壓縮因子z在計(jì)算中引入了臨界溫度Tc和臨界壓力Pc兩種參數(shù)，其中壓縮因子Z=f(Pc，Tc)是隨溫度及壓力而變化的(關(guān)系圖l，2)，其中：臨界溫度指的是氣體加壓液化所允許的最高溫度，一般分子間的引力越大對(duì)應(yīng)的臨界溫度越高；如甲烷臨界溫度Tc為19105K，丙烷臨界溫度Tc為36885K；臨界壓力指的是氣體在臨界溫度時(shí)發(fā)生液化所需要的最小壓力；如甲烷臨界壓力Pc為46407MPa，丙烷臨界壓力Pc為4.3975MPa；在實(shí)際計(jì)算中，還要引入對(duì)比壓力Pr和對(duì)比溫度Tr，所謂的對(duì)比壓力就是實(shí)際工作壓力和臨界壓力Pc的比值，對(duì)比溫度同理亦是實(shí)際工作溫度和臨界溫度Tc的比值。壓縮因子的數(shù)值在不同溫度壓力下的也不是完全沿一個(gè)趨勢(shì)變化的，如天然氣是先隨壓力增大而變小，到達(dá)一定程度后又逐漸隨壓力增大而變大。那為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況呢?從微觀上講，這主要是由于分子間的作用力造成的。一定溫度下的氣體在壓力較小時(shí)，分子間的距離較大，分子間一般表現(xiàn)為引力，造成實(shí)際氣體比理想氣體更易于被壓縮，但隨著壓力增加氣體分子逐漸靠近，分子間的作用力表現(xiàn)為排斥力造成氣體難于被壓縮，進(jìn)而形成壓縮因子的數(shù)值上的變化，并且該數(shù)值隨氣體種類不同而不同。根據(jù)氣體壓縮因子與對(duì)比溫度及對(duì)比壓力的曲線圖可發(fā)現(xiàn)：在一般的計(jì)量工況下(溫度小于50，壓力小于10MPa)，天然氣的壓縮因子均大于液化石油氣的壓縮因子，亦是說(shuō)氣態(tài)液化石油氣在該條件下體積受壓縮因子的影響大于對(duì)氣態(tài)天然氣的體積的影響。根據(jù)計(jì)算公式，Vo=VPTo(PoTZ)，液化石油氣和天然氣在同等工況下修正系數(shù)可通過(guò)計(jì)算得出：例一：已知混合氣體的容積成分為yC3H6=50，yC4H10=50，壓力為10MPa，溫度為25的壓縮因子。解：(1)標(biāo)準(zhǔn)狀況下混合氣體的密度：o=1100yii=001*(50*20102+50*2703)=236kgnm3(2)混合氣體的平均臨界溫度和臨界壓力：丙烷： Tc=36885K；Pc=43975MPa正丁烷：Tc=42595K；Pc=36173MPa混合氣體的平均臨界溫度和平均臨界壓力：TmC=1100*(50*36885+50*42595)=3972KPmC=1100*(50*43975+50*36173)=40074MPa(3)對(duì)比壓力和對(duì)比溫度：Pr=PPmc=(1+0101325)40074=028Tr=TTmC=(25+27315)3972=07506(4)通過(guò)圖13可解得壓縮因子：Z=067例二：已知CH4，壓力為10MPa，溫度為25的壓縮因子。解：(1)CH4氣體的臨界溫度和臨界壓力：Tc=19105K；Pc=46407MPa(2)對(duì)比壓力和對(duì)比溫度：Pr=PPc=(1+0101325)46407=0237Tr=TTc=(25+27315)19105=15606(3)壓縮因子：Z=098通過(guò)初步計(jì)算在一定溫度及壓力范圍內(nèi)(如25，10MPa壓力以下)，進(jìn)一步的可得出液化石油氣壓縮因子相對(duì)小于天然氣：表1溫度（）0.070.10.20.30.40.81.0壓力（MPa）252525252525251壓縮因子（LNG）0.9990.9980.9960.9940.9920.9840.98壓縮因子（LPG）0.9980.990.930.900.880.770.6724壓縮因子在實(shí)際計(jì)量的應(yīng)用在實(shí)際計(jì)量中，如在010.3MPa，030的條件下壓縮因子一般取0998(在國(guó)內(nèi)液化氣槽船上的氣體計(jì)量一般參照該數(shù))，數(shù)值偏差相對(duì)較小，但也不可忽視，比如一年銷售液化氣為100000t，槽船運(yùn)走氣相估計(jì)約為2000t，壓縮因子按0998來(lái)計(jì)算，影響的偏差可達(dá)4噸，以3000元/t計(jì)，如不考慮壓縮因子的影響，偏差將達(dá)12000元之巨。但通過(guò)本文以上計(jì)算不難發(fā)現(xiàn)，壓縮因子取0998其實(shí)只是個(gè)估算值，只有當(dāng)燃?xì)鈿怏w壓力、溫度到一定值時(shí)才能符合該數(shù)值要求。在中高壓的計(jì)量中為了考慮壓縮因子、溫度以及壓力的影響，通常在中高壓計(jì)量中引進(jìn)了一種修正設(shè)備體積溫壓修正儀。該設(shè)備有如下幾個(gè)功能：溫度補(bǔ)償，壓力補(bǔ)償，壓縮因子的計(jì)算，記憶存儲(chǔ)等。具體計(jì)算原理為：先預(yù)先設(shè)置氣體組成，然后通過(guò)溫壓信號(hào)、氣體成分計(jì)算出壓縮因子，最后通過(guò)氣體狀態(tài)方程計(jì)算出流量值，并直接顯示計(jì)算結(jié)果進(jìn)而達(dá)到商業(yè)計(jì)量的需要。但這直接受生產(chǎn)單位的制造水平的影響(如信號(hào)輸出及接收的準(zhǔn)確率、頻率，氣體成分的設(shè)置，軟件制造水平等等)。在實(shí)際計(jì)量中影響因素還很多，如溫度的大小，氣體的各組份比例，氣體壓力的大小，煤氣表的精度。通常計(jì)量時(shí)最有爭(zhēng)議的就是煤氣表的精度問(wèn)題