Розрахунок фізичних властивостей суміші природного газу з воднем на основі фундаментального рівняння стану AGA-8

Анотація

Досліджено вплив мольної частки водню в природному газі на його основні фізичні властивості із застосуванням рівняння стану газу на основі вільної енергії Гельмгольца (AGA-8). Із використанням методів регресійного аналізу, лінійної алгебри, теоретичних та методологічних основ гідравліки і газової динаміки, методів теорії розрахунку фізичних властивостей газів отримано відповідні уточнені математичні моделі термічних та калоричних властивостей газу в суміші з воднем. Розглянута задачу на розрахунок основних фізичних властивостей природного газу із заданим компонентним мольним складом при додаванні до його складу водню із фактичним мольним вмістом після змішування із газом. Проведено порівняння між собою нормативних методик розрахунку фізичних властивостей газу відповідно до багатокомпонентного рівняння стану реального газу AGA-8 та класичної методики розрахунку властивостей газу з урахуванням фактичного вмісту водню у складі природного газу. Встановлено, що при визначенні густини та нижчої теплоти згоряння і числа Воббе газоводневої суміші за нормальних умов можна без суттєвої втрати точності використовувати спрощену класичну методику розрахунку (за молярною масою газу чи за густинами окремих компонентів газу за нормальних умов). При зміні мольної частки водню в газі від 0 до 40 % кінематична в’язкість газу за нормальних умов збільшується майже на 60 %. При цьому відповідне значення динамічної в’язкості газу зростає лише на 2 %. Тобто при гідравлічних розрахунках газових мереж можна нехтувати зміною динамічної в’язкості газу за нормальних умов, а враховувати лише зміну густини газу. Густина, нижча об’ємна теплота згоряння та відповідне число Воббе за нормальних умов адекватно описуються лінійними залежностями від мольної частки водню в складі газу. Динамічну та кінематичну в’язкість газу за нормальних умов можна описати за допомогою полінома другого степеня від мольної концентрації водню.