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

Abstract

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).

The effect of the mole fraction of hydrogen in natural gas on its basic physical properties has been studied using the equation of state of gas based on the Helmholtz free energy (AGA-8). Using the methods of regression analysis, linear algebra, theoretical and methodological foundations of hydraulics and gas dynamics, methods of the theory of calculating the physical properties of gases, refined mathematical models of thermal and caloric properties of gas mixed with hydrogen were obtained. The problem of calculating the basic physical properties of natural gas with a given component molar composition when hydrogen is added to its composition with the actual molar content after mixing with gas is considered. A comparison is made between the normative methods for calculating the physical properties of gas in accordance with the multicomponent equation of state of real gas AGA-8 and the classical method for calculating the properties of gas, taking into account the actual hydrogen content in the composition of natural gas.