RU2269113C1 - Method for determining physical property coefficients for natural gas and device for automatic realization of method - Google Patents

Method for determining physical property coefficients for natural gas and device for automatic realization of method Download PDF

Info

Publication number
RU2269113C1
RU2269113C1 RU2004118739/28A RU2004118739A RU2269113C1 RU 2269113 C1 RU2269113 C1 RU 2269113C1 RU 2004118739/28 A RU2004118739/28 A RU 2004118739/28A RU 2004118739 A RU2004118739 A RU 2004118739A RU 2269113 C1 RU2269113 C1 RU 2269113C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
throttle
turbulent
print
pressure
Prior art date
Application number
RU2004118739/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004118739A (en
Inventor
Иль Леонидович Коновалов (RU)
Илья Леонидович Коновалов
Михаил Александрович Корженко (RU)
Михаил Александрович Корженко
Борис Федорович Тараненко (RU)
Борис Федорович Тараненко
Алексей Валентинович Ушенин (RU)
Алексей Валентинович Ушенин
Original Assignee
Открытое акционерное общество "НПО "Промавтоматика"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "НПО "Промавтоматика" filed Critical Открытое акционерное общество "НПО "Промавтоматика"
Priority to RU2004118739/28A priority Critical patent/RU2269113C1/en
Publication of RU2004118739A publication Critical patent/RU2004118739A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2269113C1 publication Critical patent/RU2269113C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

FIELD: technology for automatic control of technological parameters and coefficients of physical properties of natural gas during its extraction, transportation, storage and distribution.
SUBSTANCE: method includes preparation of gas. Prepared controlled gas is let through serially positioned turbulent and lamellate throttle governors, absolute gas pressure is measured prior to turbulent throttle governor, in inter-throttle portion and after lamellate throttle governor. Gas temperature is measured before turbulent throttle governor and in inter-throttle portion and on basis of measured values of mentioned parameters coefficients of physical properties of natural gas (density, dynamic viscosity, compression coefficient, adiabatic curve coefficient, specific combustion heat level coefficient) are determined, while before turbulent throttling absolute pressure is maintained, providing lamellate gas flowing mode in lamellate throttle governor with maximum possible Reynolds coefficient. Device has controlled gas line with gas preparation block (filter) positioned thereon and computing device unit, to first output of which information display device is connected, turbulent and lamellate throttle governors, serially positioned on controlled gas line. Executive mechanism, for example, adjusting valve, is positioned on controlled gas line before turbulent throttle. Absolute pressure indicators are positioned before turbulent throttle governor, in inter-throttle portion and after lamellate throttle governor. Temperature indicators are positioned before turbulent throttle governor and inside the inter-throttle portion. Aforementioned indicators are connected to computing device unit, second output of which is connected to executive mechanism.
EFFECT: simplified procedure, increased speed of operation (execution in real time scale mode) for process of determining physical property coefficients of natural gas (density, dynamic viscosity, compression coefficient, adiabatic curve coefficient, specific combustion heat level coefficient.
2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области автоматического контроля технологических параметров и показателей физических свойств природного газа в процессе его добычи, транспорта, хранения и распределения. Природный газ является (в основном) смесью углеводородных газов. Показателями физических свойств природного газа являются: его плотность при стандартных условиях, динамическая вязкость при заданных давлении и температуре, коэффициент сжимаемости при заданных давлении и температуре, показатель адиабаты, удельная теплота сгорания (теплотворная способность) газа. Перечисленные показатели свойств природного газа (кроме теплотворной способности) используют при измерении расхода газа методом переменного перепада давления на сужающем устройстве (диафрагме, сопле). Погрешность их определения оказывает заметное влияние на погрешность хозрасчетного измерения расхода газа при его реализации потребителям и, следовательно, на технико-экономические показатели деятельности как потребителя, так и продавца. Теплотворная способность газа является одним из основных показателей качества товарного газа. Она, также как и другие показатели, оказывает заметное влияние на технико-экономические показатели деятельности предприятий-потребителей. Отсюда следует важность и актуальность достоверного и оперативного контроля показателей физических свойств природного газа.The invention relates to the field of automatic control of technological parameters and indicators of the physical properties of natural gas during its production, transport, storage and distribution. Natural gas is a (mainly) mixture of hydrocarbon gases. Indicators of the physical properties of natural gas are: its density under standard conditions, dynamic viscosity at a given pressure and temperature, compressibility coefficient at a given pressure and temperature, adiabatic index, specific heat of combustion (calorific value) of a gas. The listed indicators of the properties of natural gas (except for calorific value) are used when measuring gas flow by the method of variable pressure drop across a narrowing device (diaphragm, nozzle). The error in their determination has a noticeable effect on the error of cost-accounting measurement of gas consumption during its sale to consumers and, therefore, on the technical and economic performance indicators of both the consumer and the seller. The calorific value of gas is one of the main indicators of the quality of commercial gas. It, as well as other indicators, has a significant impact on the technical and economic indicators of consumer enterprises. This implies the importance and relevance of reliable and operational control of indicators of the physical properties of natural gas.

Известен способ определения показателей физических свойств природного газа (плотности при стандартных условиях, динамической вязкости и коэффициента сжимаемости при заданных температуре и давлении, показателя адиабаты, удельной теплоты сгорания газа) по компонентному составу газа (ГОСТ 30319.1-96. Газ природный. Методы расчета свойств природного газа, его компонентов и продуктов переработки). Способ состоит в том, что контролируемый газ подготавливают, определяют компонентный состав, как правило, при помощи хроматографа, и вычисляют перечисленные выше показатели физических свойств газа с помощью вычислительного устройства с программным обеспечением.A known method of determining indicators of the physical properties of natural gas (density under standard conditions, dynamic viscosity and compressibility at given temperature and pressure, adiabatic exponent, specific heat of gas combustion) by the gas component composition (GOST 30319.1-96. Natural gas. Methods for calculating the properties of natural gas, its components and processed products). The method consists in preparing a controlled gas, determining the component composition, usually using a chromatograph, and calculating the above indicators of the physical properties of the gas using a computing device with software.

Недостатком указанного способа является его сложность, определяемая сложностью определения компонентного состава природного газа, и низкая оперативность.The disadvantage of this method is its complexity, determined by the complexity of determining the component composition of natural gas, and low efficiency.

Устройство для осуществления этого способа состоит из блока подготовки газа, хроматографа и вычислительного устройства с программным обеспечением. К выходу вычислительного устройства подключено устройство отображения информации (дисплей, принтер). Известное устройство работает следующим образом. Контролируемый газ через блок подготовки, при помощи которого осуществляют редуцирование (понижение и поддержание заданного давления), очистку от механических примесей и, при необходимости, осушку газа, подают на хроматограф. Последний определяет компонентный состав газа. Информацию о процентном содержании каждого компонента в природном газе вводят в вычислительное устройство, которое по соответствующей программе определяет (вычисляет) показатели физических свойств природного газа и выводит их значения на дисплей (или на печать).A device for implementing this method consists of a gas preparation unit, a chromatograph, and a computing device with software. An information display device (display, printer) is connected to the output of the computing device. The known device operates as follows. The controlled gas through the preparation unit, with the help of which the reduction (lowering and maintaining a given pressure), purification from mechanical impurities and, if necessary, drying of the gas, is carried out on a chromatograph. The latter determines the component composition of the gas. Information on the percentage of each component in natural gas is input into a computing device, which, according to the appropriate program, determines (calculates) the physical properties of natural gas and displays their values on a display (or print).

Недостаток известного устройства - его сложность и низкая оперативность получения результатов определения показателей физических свойств природного газа.A disadvantage of the known device is its complexity and low efficiency of obtaining the results of determining the indicators of the physical properties of natural gas.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, состоит в том, чтобы создать такое техническое решение, при использовании которого упрощалась бы процедура и повышалась оперативность определения показателей физических свойств природного газа.The problem to which the invention is directed is to create such a technical solution that would simplify the procedure and increase the efficiency of determining the physical properties of natural gas.

Для достижения названного технического результата контролируемый газ подготавливают, последовательно дросселируют через турбулентный и ламинарный дроссели; измеряют абсолютное давление газа перед турбулентным дросселем, в междроссельном участке и после ламинарного дросселя; измеряют температуру газа перед турбулентным дросселем и в междроссельном участке, и по измеренным значениям параметров вычисляют перечисленные выше показатели физических свойств газа с помощью вычислительного устройства с программным обеспечением, при этом перед турбулентным дросселем поддерживают абсолютное давление, обеспечивающее ламинарный режим течения газа в ламинарном дросселе при максимально-возможном числе Рейнольдса (Re=2300).To achieve the named technical result, the controlled gas is prepared, sequentially throttled through turbulent and laminar throttles; measure the absolute gas pressure in front of the turbulent throttle, in the inter-throttle portion and after the laminar throttle; measure the temperature of the gas in front of the turbulent throttle and in the inter-throttle section, and from the measured values of the parameters calculate the above indicators of the physical properties of the gas using a computing device with software, while the absolute pressure is maintained in front of the turbulent throttle, ensuring the laminar flow of gas in the laminar throttle at the maximum -possible Reynolds number (Re = 2300).

Для достижения названного технического результата известное устройство для определения показателей физических свойств природного газа, содержащее линию контролируемого газа с установленным на ней блоком подготовки газа (фильтром), а также вычислительное устройство, к первому выходу которого подключено устройство отображения информации, дополнительно содержит: исполнительный механизм (например, регулирующий клапан), турбулентный и ламинарный дроссели, последовательно установленные на линии контролируемого газа; датчики абсолютного давления, установленные перед турбулентным дросселем, в междроссельном участке и после ламинарного дросселя; датчики температуры, установленные перед турбулентным дросселем и в междроссельном участке; при этом выходы перечисленных датчиков подключены к вычислительному устройству, а к его второму выходу подключен исполнительный механизм.To achieve the named technical result, the known device for determining the physical properties of natural gas, comprising a line of controlled gas with a gas treatment unit (filter) installed on it, as well as a computing device, to the first output of which an information display device is connected, additionally contains: an actuator ( for example, control valve), turbulent and laminar throttles, sequentially installed on the line of the controlled gas; absolute pressure sensors installed in front of the turbulent throttle, in the inter-throttle section and after the laminar throttle; temperature sensors installed in front of the turbulent throttle and in the inter-throttle section; while the outputs of the above sensors are connected to the computing device, and an actuator is connected to its second output.

Определение показателей физических свойств природного газа заключается в том, что: контролируемый газ после его подготовки (фильтрации и, при необходимости, осушки) пропускают через последовательно установленные турбулентный и ламинарный дроссели; измеряют абсолютное давление газа перед турбулентным дросселем, в междроссельном участке и после ламинарного дросселя; измеряют температуру газа перед турбулентным дросселем и в междроссельном участке; по измеренным значениям перечисленных параметров вычисляют показатели физических свойств природного газа (плотность газа при стандартных условиях; коэффициент сжимаемости и динамическую вязкость газа при заданных значениях давления и температуры, показатель адиабаты, удельную теплоту сгорания газа), при этом перед турбулентным дросселем поддерживают абсолютное давление, обеспечивающее ламинарный режим течения газа в ламинарном дросселе при максимально-возможном числе Рейнольдса (Re=2300). Плотность природного газа при стандартных условиях вычисляют из формулы (вывод формулы приведен в Приложении 1):Determination of the physical properties of natural gas is that: the controlled gas after its preparation (filtration and, if necessary, drying) is passed through sequentially installed turbulent and laminar throttles; measure the absolute gas pressure in front of the turbulent throttle, in the inter-throttle portion and after the laminar throttle; measure the temperature of the gas in front of the turbulent throttle and in the inter-throttle section; the measured values of the listed parameters calculate the indicators of the physical properties of natural gas (gas density under standard conditions; compressibility coefficient and dynamic viscosity of gas at specified pressure and temperature values, adiabatic index, specific heat of gas combustion), while absolute pressure is maintained in front of the turbulent throttle, providing laminar gas flow in a laminar throttle at the highest possible Reynolds number (Re = 2300). The density of natural gas under standard conditions is calculated from the formula (the derivation of the formula is given in Appendix 1):

Figure 00000002
Figure 00000002

где

Figure 00000003
Where
Figure 00000003

ρst - плотность газа при стандартных условиях, кг/м3;ρ st is the gas density under standard conditions, kg / m 3 ;

А - постоянный коэффициент, определяемый по экспериментальным данным;A is a constant coefficient determined by experimental data;

Р1 - абсолютное давление газа перед турбулентным дросселем, Па;P 1 - absolute gas pressure in front of the turbulent throttle, Pa;

Р2 - абсолютное давление газа в междроссельном участке, Па;P 2 is the absolute gas pressure in the inter-throttle portion, Pa;

Р3 - абсолютное давление газа в после ламинарного дросселя, Па;P 3 is the absolute gas pressure in after the laminar throttle, Pa;

T1 - температура газа перед турбулентным дросселем, К;T 1 - gas temperature in front of the turbulent throttle, K;

Т2 - температура газа в междроссельном участке, К;T 2 - gas temperature in the inter-throttle section, K;

μ - динамическая вязкость газа, Па·с;μ is the dynamic viscosity of the gas, Pa · s;

Kz1=Z1/Zst - коэффициент сжимаемости газа перед турбулентным дросселем;K z1 = Z 1 / Z st is the compressibility coefficient of the gas in front of the turbulent throttle;

Kz2=Z2/Zst - коэффициент сжимаемости газа в междроссельном участке;K z2 = Z 2 / Z st is the gas compressibility coefficient in the inter-throttle section;

Z1, Z2, Zst - фактор сжимаемости газа, соответственно, при рабочих и при стандартных условиях.Z 1 , Z 2 , Z st - gas compressibility factor, respectively, under working conditions and under standard conditions.

k - показатель адиабаты.k is the adiabatic exponent.

Значения коэффициентов сжимаемости Kz1 и Kz2 определяют по алгоритму, приведенному в ГОСТ 30319.2-96 (ГОСТ 30319.2-96. Газ природный. Методы расчета физических свойств. Определение коэффициента сжимаемости) в зависимости от плотности газа при стандартных условиях, абсолютного давления и температуры газа, т.е.The values of the compressibility coefficients K z1 and K z2 are determined according to the algorithm given in GOST 30319.2-96 (GOST 30319.2-96. Natural gas. Methods for calculating physical properties. Determination of the compressibility factor) depending on the gas density under standard conditions, absolute pressure and gas temperature , i.e.

Figure 00000004
Figure 00000004

Динамическую вязкость природного газа вычисляют по формуле, приведенной в ГОСТ 30319.1-96 (ГОСТ 30319.1-96. Газ природный. Методы расчета свойств природного газа, его компонентов и продуктов переработки) и имеющей видThe dynamic viscosity of natural gas is calculated according to the formula given in GOST 30319.1-96 (GOST 30319.1-96. Natural gas. Methods for calculating the properties of natural gas, its components and processed products) and having the form

Figure 00000005
Figure 00000005

где μ - динамическая вязкость газа, мкПа·с;where μ is the dynamic viscosity of the gas, μPa · s;

Ха - объемная доля азота (N2);X a is the volume fraction of nitrogen (N 2 );

Ху - объемная доля диоксида углерода (CO2).X y is the volume fraction of carbon dioxide (CO 2 ).

Значение показателя адиабаты k определяют по формуле, приведенной в ГОСТ 30319.1-96 и имеющей видThe value of the adiabatic exponent k is determined by the formula given in GOST 30319.1-96 and having the form

Figure 00000006
Figure 00000006

Значения высшей Нс.в и низшей Нс.н удельной теплоты сгорания определяют по формулам, приведенным в ГОСТ 30319.1-96 и имеющих видThe values of the highest N s.v. and lower H.s.n. specific heat of combustion are determined by the formulas given in GOST 30319.1-96 and having the form

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

Значения Ха (объемная доля азота (N2)) и Ху (объемная доля диоксида углерода (CO2)) определяют по результатам хроматографического анализа.The values of X a (volume fraction of nitrogen (N 2 )) and X y (volume fraction of carbon dioxide (CO 2 )) are determined by the results of chromatographic analysis.

Значение коэффициента "А" определяют по экспериментальным данным до начала реализации предлагаемого способа (процедура описана в Приложении 1) из формулыThe value of the coefficient "A" is determined by experimental data before the implementation of the proposed method (the procedure is described in Appendix 1) from the formula

Figure 00000009
Figure 00000009

где ρst - плотность газа, измеренная одним из известных устройств (например, пикнометром).where ρ st is the gas density measured by one of the known devices (for example, a pycnometer).

Устройство для осуществления предложенного способа приведено на чертеже.A device for implementing the proposed method is shown in the drawing.

Устройство состоит из: линии контролируемого газа, включающей входной участок 1, междроссельный участок 2 и выходной участок 3, подключенной входом к источнику контролируемого газа (например, к газопроводу, сепаратору и др.), а выходом - к линии 4 утилизации газа; исполнительного механизма (регулирующего клапана) 5, установленного на входном участке 1 линии контролируемого газа; фильтра 6; турбулентного дросселя 7; ламинарного дросселя 8; датчиков абсолютного давления 9, 10, 11, установленных на линии контролируемого газа, соответственно, перед турбулентным дросселем 7, в междроссельном участке, после ламинарного дросселя; датчиков температуры 12, 13, установленных на входном участке перед турбулентным дросселем и в междроссельном участке перед ламинарным дросселем; вычислительного устройства 14, ко входам которого подключены перечисленные датчики, а к выходам - исполнительный механизм и устройство отображения информации (например, жидкокристаллический дисплей) 15. Вычислительное устройство содержит цифровой регулятор давления газа перед турбулентным дросселем 16, программный блок вычисления числа Рейнольдса 17, программный блок (цифровой регулятор) 18, программный блок вычисления ρst, μ, Kz2 19.The device consists of: a line of controlled gas, including an inlet section 1, an inter-throttle section 2 and an outlet section 3 connected by an input to a source of controlled gas (for example, a gas pipeline, separator, etc.), and an outlet to a gas recovery line 4; an actuator (control valve) 5 installed on the inlet section 1 of the line of controlled gas; filter 6; turbulent throttle 7; laminar throttle 8; absolute pressure sensors 9, 10, 11 installed on the line of the monitored gas, respectively, in front of the turbulent throttle 7, in the inter-throttle section, after the laminar throttle; temperature sensors 12, 13 installed in the inlet section in front of the turbulent throttle and in the inter-throttle section in front of the laminar throttle; a computing device 14, to the inputs of which the listed sensors are connected, and to the outputs - an actuator and an information display device (for example, a liquid crystal display) 15. The computing device contains a digital gas pressure regulator in front of the turbulent throttle 16, a program unit for calculating the Reynolds number 17, a program unit (digital controller) 18, software unit for calculating ρ st , μ, K z2 19.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Контролируемый газ из, например, газопровода проходит через исполнительный механизм (регулирующий клапан) 5, фильтр 6, турбулентный 7 и ламинарный 8 дроссели в линию 4 утилизации газа. При помощи регулирующего клапана 5 во входном участке 1 автоматически поддерживается необходимое давление. Фильтр 6 осуществляет очистку газа от механических примесей и жидкости, чем предотвращается засорение дросселей. При прохождении газа через турбулентный дроссель давление Р2 в междроссельном участке 2 понижается. Величина давления Р2 зависит от плотности ρst газа, а также от давления Р1 перед турбулентным дросселем, давления Р3 после ламинарного дросселя, температуры газа T1, перед турбулентным дросселем, температуры Т2 газа в междроссельном участке 2, а также от геометрических размеров обоих дросселей и коэффициента расхода турбулентного дросселя. Влияние геометрических размеров дросселей и коэффициента расхода турбулентного дросселя на значение давления P2 определяется значением коэффициента "А", входящим в вышеприведенное уравнение для определения плотности газа при стандартных условиях. Расчетная формула для определения коэффициента "А" (вывод см. в Приложении 1) имеет видThe controlled gas from, for example, the gas pipeline passes through an actuator (control valve) 5, a filter 6, a turbulent 7 and a laminar 8 throttles to the gas recovery line 4. Using the control valve 5 in the inlet section 1 is automatically maintained the required pressure. The filter 6 purifies the gas from mechanical impurities and liquids, which prevents clogging of the chokes. With the passage of gas through a turbulent throttle, the pressure P 2 in the inter-throttle portion 2 decreases. The pressure P 2 depends on the density ρ st of the gas, as well as on the pressure P 1 before the turbulent throttle, the pressure P 3 after the laminar throttle, the temperature of the gas T 1 , before the turbulent throttle, the temperature T 2 of the gas in the inter-throttle section 2, as well as the geometric the sizes of both throttles and the flow coefficient of the turbulent throttle. The influence of the geometric dimensions of the throttles and the flow coefficient of the turbulent throttle on the pressure value P 2 is determined by the value of coefficient "A", which is included in the above equation for determining the gas density under standard conditions. The calculation formula for determining the coefficient "A" (for a conclusion, see Appendix 1) has the form

Figure 00000010
Figure 00000010

где ε - коэффициент расхода турбулентного дросселя;where ε is the flow coefficient of the turbulent throttle;

F - площадь проходного сечения турбулентного дросселя, м2;F is the flow area of the turbulent throttle, m 2 ;

L - длина ламинарного дросселя (капилляра), м;L is the length of the laminar throttle (capillary), m;

DL - диаметр проходного канала ламинарного дросселя, м.D L - diameter of the passage channel of the laminar throttle, m

Однако значение коэффициента "А" определяют по экспериментальным данным (как описано в Приложении 1) и тем самым исключают необходимость определения геометрических размеров обоих дросселей и коэффициента расхода турбулентного дросселя для определения значения коэффициента "А" расчетным путем. Практически невозможно получить высокую точность определения коэффициента "А" расчетным путем из-за больших погрешностей определения геометрических размеров обоих дросселей и коэффициента расхода турбулентного дросселя. Поэтому значение коэффициента "А" определяют по экспериментальным данным для каждого устройства. Другими словами - требуется индивидуальная идентификация коэффициента "А" для каждого устройства. Это - неудобно, но другой альтернативы нет.However, the value of coefficient "A" is determined by experimental data (as described in Appendix 1) and thereby eliminates the need to determine the geometric dimensions of both throttles and the flow coefficient of a turbulent throttle to determine the value of coefficient "A" by calculation. It is practically impossible to obtain high accuracy in determining the coefficient "A" by calculation due to the large errors in determining the geometric dimensions of both throttles and the flow coefficient of the turbulent throttle. Therefore, the value of the coefficient "A" is determined by the experimental data for each device. In other words, an individual identification of coefficient “A” is required for each device. This is inconvenient, but there is no other alternative.

Давление P2 в междроссельном участке 2 является основным информативным параметром, зависящим от плотности газа. Другие параметры (Р1, Т1, Т2, Р3) от плотности газа не зависят, но их неучет проводит к недопустимым погрешностям определения плотности газа. Если бы эти параметры (Р1, Т1, Т2, Р3) были бы застабилизированы, то плотность газа можно было бы определять только по значению давления P2. Однако стабилизация параметров с высокой точностью усложнила бы устройство. Проще их измерить и результаты измерения учесть при определении плотности газа. Поэтому в предлагаемом устройстве все параметры измеряются при помощи датчиков 9, 10, 11, 12, 13 и сигналы от этих датчиков подаются на соответствующие входы вычислительного устройства (контроллера) 14. Вычислительное устройство 14 решает две задачи.The pressure P 2 in the inter-throttle portion 2 is the main informative parameter, depending on the density of the gas. Other parameters (P 1 , T 1 , T 2 , P 3 ) do not depend on the gas density, but their neglect leads to unacceptable errors in determining the gas density. If these parameters (P 1 , T 1 , T 2 , P 3 ) were stabilized, then the gas density could be determined only by the pressure value P 2 . However, stabilization of the parameters with high accuracy would complicate the device. It is easier to measure them and take the measurement results into account when determining the gas density. Therefore, in the proposed device, all parameters are measured using sensors 9, 10, 11, 12, 13 and the signals from these sensors are fed to the corresponding inputs of the computing device (controller) 14. The computing device 14 solves two problems.

Первая задача. Вычислительное устройство 14 по измеренным значениям параметров Р1, Р2, Р3, Т1, Т2 и заранее идентифицированному коэффициенту "А" вычисляет значение плотности ρst газа при стандартных условиях и выводит его на устройство отображения информации 15 (например, на жидкокристаллический дисплей). Зная плотность газа, вычислительное устройство вычисляет также другие показатели физических свойств газа. Вычисление плотности и других вышеназванных показателей физических свойств газа осуществляет программный блок 19 вычислительного устройства 14. Вычисления показателей физических свойств газа проводятся из уравнений (1)-(7).First task. The computing device 14, based on the measured values of the parameters P 1 , P 2 , P 3 , T 1 , T 2 and a pre-identified coefficient "A", calculates the density ρ st of the gas under standard conditions and outputs it to the information display device 15 (for example, to a liquid crystal display). Knowing the density of the gas, the computing device also calculates other indicators of the physical properties of the gas. The calculation of the density and other above-mentioned indicators of the physical properties of the gas is carried out by the program unit 19 of the computing device 14. The calculation of the indicators of the physical properties of the gas is carried out from equations (1) - (7).

Вторая задача. Вычислительное устройство 14 совместно с исполнительным механизмом (регулирующим клапаном) 5 реализует функцию каскадной автоматической системы регулирования числа Рейнольдса для ламинарного дросселя. Функцию датчика числа Рейнольдса реализует программный блок 17, который вычисляет число Рейнольдса из уравнения (вывод см. в Приложении 1, формула (П.18)).The second task. The computing device 14, together with the actuator (control valve) 5, implements the function of a cascade automatic system for controlling the Reynolds number for the laminar throttle. The function of the Reynolds number sensor is implemented by the program unit 17, which calculates the Reynolds number from the equation (for the conclusion, see Appendix 1, formula (A.18)).

Figure 00000011
Figure 00000011

При этом значения плотности ρst, динамической вязкости μ2 и коэффициента сжимаемости Kz2 газа подаются в программный блок 17 из программного блока 19, а значения Р2, Р3, T2 - вводятся от датчиков соответственно 10, 11 и 13. Значения DL и L вводят вручную. Вычисленное значение числа Рейнольдса подается на вход цифрового регулятора (программного блока) 18 числа Рейнольдса. На задающий вход этого регулятора вводится (пользователем) заданное значение числа Рейнольдса (Rez=2300). Цифровой регулятор 18 числа Рейнольдса совместно с датчиком 17 числа Рейнольдса образуют внешний контур каскадной автоматической системы регулирования числа Рейнольдса. Регулирующим воздействием этого контура регулирования является заданное значение давления газа P1z перед турбулентным дросселем 7. При реализации ПИД-закона регулирования регулирующее воздействие вычисляется по рекуррентному выражению (см. Приложение 1)In this case, the values of density ρ st , dynamic viscosity μ 2 and compressibility coefficient K z2 of the gas are supplied to program unit 17 from program unit 19, and the values of P 2 , P 3 , T 2 are input from sensors 10, 11 and 13, respectively. L and L are entered manually. The calculated value of the Reynolds number is fed to the input of a digital controller (program block) 18 Reynolds number. The set value of the Reynolds number (Re z = 2300) is entered into the input of this controller (by the user). The digital controller 18 of the Reynolds number together with the sensor 17 of the Reynolds number form the external circuit of a cascade automatic system for controlling the Reynolds number. The regulatory effect of this control loop is the set value of the gas pressure P 1z before the turbulent throttle 7. When the PID control law is implemented, the regulatory effect is calculated by the recurrence expression (see Appendix 1)

Figure 00000012
Figure 00000012

где εRe(i)=Re(i)-Rez(i) - ошибка регулирования числа Рейнольдса на i-м шаге;where εRe (i) = Re (i) -Re z (i) is the error in the regulation of the Reynolds number at the ith step;

Re(i) - текущее значение числа Рейнольдса на i-м шаге;Re (i) - the current value of the Reynolds number at the i-th step;

Rez(i) - заданное значение числа Рейнольдса на i-м шаге;Re z (i) is the set value of the Reynolds number at the i-th step;

P1z(i) - задание регулятору давления на i-м шаге (регулирующее воздействие регулятора внешнего контура регулирования);P 1z (i) - task pressure regulator at the i-th step (the regulatory effect of the regulator of the external control loop);

q0, q1, q2 - параметры настройки цифрового регулятора.q 0 , q 1 , q 2 - settings of the digital controller.

При малых тактах квантования параметры настройки q0, q1, q2 можно вычислять, используя параметры настройки К, T1 и TD аналогового ПИД-регулятора, по формулам:For small quantization clocks, the settings q 0 , q 1 , q 2 can be calculated using the settings K, T 1 and T D of the analog PID controller, using the formulas:

q0=K*(1+T0/(2*T1)+TD/T0);q 0 = K * (1 + T 0 / (2 * T 1 ) + T D / T 0 );

q1=-K*(1+2*TD/T0-T0/(2*T1));q 1 = -K * (1 + 2 * T D / T 0 -T 0 / (2 * T 1 ));

q2=K*TD/T0;q 2 = K * T D / T 0 ;

где К - коэффициент передачи аналогового ПИД-регулятора:where K is the transmission coefficient of the analog PID controller:

T1 - постоянная интегрирования аналогового ПИД-регулятора;T 1 - integration constant of the analog PID controller;

ТD - постоянная дифференцирования аналогового ПИД-регулятора;T D - differentiation constant of the analog PID controller;

Т0 - такт квантования, с.T 0 - quantization cycle, s.

Из выражения (11) следует, что для вычисления заданного значения давления на i-м шаге P1z(i) в памяти вычислительного устройства 14 (конкретнее, в программном блоке 18) необходимо хранить значение заданного значения давления P1z(i-1) на предыдущем шаге и значения ошибки регулирования на i-1 и i-2 шагах.From the expression (11) it follows that to calculate the set pressure value at the ith step P 1z (i) in the memory of computing device 14 (more specifically, in program block 18), it is necessary to store the value of the set pressure value P 1z (i-1) for the previous step and the values of the regulation error in i-1 and i-2 steps.

Заданное значение P1z(i) на i-м шаге подается на задающий вход цифрового регулятора (программного блока) 16 давления Р1 газа. На другой вход этого регулятора подается текущее значение давления P1 от датчика 9 давления. Цифровой регулятор (программный блок) 16 совместно с датчиком давления 10 и исполнительным механизмом (регулирующим клапаном) 5 образуют внутренний контур каскадной автоматической системы регулирования числа Рейнольдса. Цифровой регулятор 16 вычисляет разность между текущим и заданным значениями давления Р1, т.е. ошибку регулирования, и в зависимости от ее величины и знака воздействует на исполнительный механизм 5 до тех пор, пока давление P1 не станет равным заданному.The set value P 1z (i) at the i-th step is supplied to the input of the digital regulator (program unit) 16 of the gas pressure P 1 . To the other input of this regulator is the current pressure value P 1 from the pressure sensor 9. The digital controller (program unit) 16 together with the pressure sensor 10 and the actuator (control valve) 5 form the internal circuit of a cascade automatic Reynolds number control system. Digital controller 16 calculates the difference between the current and set pressure values P 1 , i.e. regulation error, and depending on its size and sign acts on the actuator 5 until then, until the pressure P 1 becomes equal to the specified.

Наличие в каскадной системе автоматического регулирования внутреннего контура регулирования давления P1 дает возможность заранее погасить внешние возмущения, например, возникшие при изменении давления газа в газопроводе, и тем самым улучшить качество процесса регулирования числа Рейнольдса.The presence in the cascade system of automatic control of the internal pressure control loop P 1 makes it possible to pre-suppress external disturbances, for example, arising from a change in gas pressure in the gas pipeline, and thereby improve the quality of the process of controlling the Reynolds number.

Использование предлагаемого технического решения дает возможность упростить процедуру и повысить оперативность (выполнять в режиме реального времени) определения показателей физических свойств природного газа.Using the proposed technical solution makes it possible to simplify the procedure and increase the efficiency (in real time) of determining indicators of the physical properties of natural gas.

Приложение 1.Annex 1.

ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПРИРОДНОГО ГАЗА ПО ПАРАМЕТРАМ ИСТЕЧЕНИЯ ЧЕРЕЗ ТУРБУЛЕНТНЫЙ И ЛАМИНАРНЫЙ ДРОССЕЛИSUBSTANTIATION OF THE METHOD FOR DETERMINING INDICATORS OF PHYSICAL PROPERTIES OF NATURAL GAS BY EXHAUST PARAMETERS THROUGH TURBULENT AND LAMINARY THROTTLES

1. Связь между параметрами истечения и плотностью газа1. The relationship between flow parameters and gas density

Рассмотрим процесс течения природного газа через последовательно установленные - на линии контролируемого газа турбулентный и ламинарный дроссели. Цель рассмотрения - получение зависимости, устанавливающей математическую связь между плотностью газа при стандартных условиях и параметрами течения газа.Consider the process of flowing natural gas through successively installed turbulent and laminar throttles on a line of controlled gas. The purpose of the review is to obtain a dependence establishing a mathematical relationship between the gas density under standard conditions and gas flow parameters.

По характеру течения газа в каналах дроссели делят на ламинарные и турбулентные [1]. Турбулентные дроссели характеризуются малыми отношениями длины канала дросселя к его диаметру и турбулентным режимом течения газа. Обычно в турбулентных дросселях отношение длины канала к его диаметру не превышает 10. Так как канал имеет малую длину, а скорость течения велика, то протекающий по дросселю газ не успевает обменяться теплом со стенками канала, и термодинамический процесс в дросселях такого типа считают адиабатическим [1].By the nature of the gas flow in the channels, the inductors are divided into laminar and turbulent ones [1]. Turbulent throttles are characterized by small ratios of the length of the throttle channel to its diameter and turbulent gas flow. Typically, in turbulent chokes, the ratio of the channel length to its diameter does not exceed 10. Since the channel is small and the flow velocity is high, the gas flowing through the throttle does not have time to exchange heat with the channel walls, and the thermodynamic process in this type of chokes is considered adiabatic [1 ].

Течение газа в турбулентных дросселях может происходить как с дозвуковыми (докритический режим), так и со звуковыми скоростями (надкритический режим). Режим истечения через турбулентный дроссель определяется величиной отношения давлений Р1 и P2 до и после него. Отношение давлений, при котором происходит переход от дозвуковой скорости к звуковой, называют критическим и обозначают (Р21)кр. Известно [1], чтоThe gas flow in turbulent chokes can occur both with subsonic (subcritical mode) and with sound speeds (supercritical mode). The flow regime through the turbulent throttle is determined by the ratio of the pressures P 1 and P 2 before and after it. The pressure ratio at which the transition from subsonic speed to sound occurs, is called critical and denote (P 2 / P 1 ) cr . It is known [1] that

Figure 00000013
Figure 00000013

где k - показатель адиабаты.where k is the adiabatic exponent.

Перепад давления, а следовательно, и основные потери в турбулентных дросселях обусловлены сжатием потока на входе в дроссель и расширением на выходе из него. Потери на трение (по длине дросселя) малы и ими пренебрегают.The pressure drop, and therefore the main losses in turbulent throttles, is due to compression of the flow at the inlet to the throttle and expansion at the outlet of it. Losses due to friction (along the length of the throttle) are small and neglected.

Рассмотрим режим докритического течения газа через турбулентный дроссель.Consider the regime of subcritical gas flow through a turbulent throttle.

Массовый расход Gтд газа (в кг/с) через турбулентный дроссель рассчитывают по формуле [1]The mass flow rate G td of gas (in kg / s) through a turbulent throttle is calculated by the formula [1]

Figure 00000014
Figure 00000014

где

Figure 00000015
Where
Figure 00000015

ε - коэффициент расхода;ε is the flow coefficient;

F - площадь отверстия дросселя, м2;F - throttle bore area, m 2 ;

P1 - абсолютное давление газа перед дросселем, Па;P 1 - absolute gas pressure in front of the throttle, Pa;

Р2 - абсолютное давление газа после дросселя, Па;P 2 - absolute gas pressure after the throttle, Pa;

R - газовая постоянная, Дж/(кг К);R is the gas constant, J / (kg K);

T1 - температура газа перед дросселем, К;T 1 - gas temperature in front of the throttle, K;

Kz1=Z1/Zst - коэффициент сжимаемости газа;K z1 = Z 1 / Z st is the gas compressibility coefficient;

Z1, Zst - фактор сжимаемости газа соответственно при рабочих и при стандартных условиях;Z 1 , Z st - gas compressibility factor, respectively, under working conditions and under standard conditions;

k - показатель адиабаты.k is the adiabatic exponent.

Зависимости для расчета факторов сжимаемости Z=Z(ρst, Pst, Tst) и коэффициента адиабаты k=k(ρst, Pst, Tst), где ρst(кг/м3) - плотность газа при стандартных условиях, приведены соответственно в ГОСТ 30319.2-96 [2] и ГОСТ 30319.1-96 [3]. Как видим, коэффициент сжимаемости и показатель адиабаты зависят от плотности газа при стандартных условиях (Рst=101325 Па, Tst=293,15 К, ГОСТ 30319.0-96.Dependencies for calculating compressibility factors Z = Z (ρ st , P st , T st ) and adiabatic coefficient k = k (ρ st , P st , T st ), where ρ st (kg / m 3 ) is the gas density under standard conditions are given respectively in GOST 30319.2-96 [2] and GOST 30319.1-96 [3]. As we see, the compressibility coefficient and the adiabatic index depend on the gas density under standard conditions (P st = 101325 Pa, T st = 293.15 K, GOST 30319.0-96.

В формулу (П.2) входит газовая постоянная, значение которой вычисляют по известному выражениюFormula (A.2) includes the gas constant, the value of which is calculated by the well-known expression

Figure 00000016
Figure 00000016

где Ru=8314,31 Дж/(кг К) - универсальная газовая постоянная;where R u = 8314.31 J / (kg K) is the universal gas constant;

М - относительная молекулярная масса газа, кг/кмоль.M is the relative molecular weight of the gas, kg / kmol.

При стандартных условиях плотность газа (кг/м3) связана с относительной молекулярной массой газа известным соотношениемUnder standard conditions, the gas density (kg / m 3 ) is related to the relative molecular weight of the gas by a known ratio

Figure 00000017
Figure 00000017

где Vst=24,0546 м3/кмоль - удельный мольный объем газа при стандартных условиях.where V st = 24.0546 m 3 / kmol is the specific molar volume of gas under standard conditions.

Из формул (П.4) и (П.5) получаемFrom formulas (A.4) and (A.5) we obtain

Figure 00000018
Figure 00000018

где Cr=Ru/Vst=345,64 Дж/(м3·K).where C r = R u / V st = 345.64 J / (m 3 · K).

Подставив в формулу (П.2) выражение (П.6), получим уравнение массового расхода газа через турбулентный дроссельSubstituting the expression (A.6) into the formula (A.2), we obtain the equation of the mass flow of gas through the turbulent throttle

Figure 00000019
Figure 00000019

где Kz1=Kz(ρst,P1,T1) и k=k(ρst,P1,T1) - функции от плотности газа при стандартных условиях, рабочих давлений и температуры газа.where K z1 = Kz (ρ st , P 1 , T 1 ) and k = k (ρ st , P 1 , T 1 ) are functions of the gas density under standard conditions, operating pressures, and gas temperature.

Перейдем к рассмотрению течения газа через ламинарный дроссель.We proceed to consider the gas flow through the laminar throttle.

Массовый расход Gлд газа (в кг/с) через ламинарный дроссель(капилляр) определяют по формуле Пуазейля [1, стр.37]The mass flow rate G LD of gas (in kg / s) through the laminar throttle (capillary) is determined by the Poiseuille formula [1, p. 37]

Figure 00000020
Figure 00000020

где π=3,14;where π = 3.14;

DL - диаметр проходного сечения капилляра, м;D L is the diameter of the passage section of the capillary, m;

Р2 - абсолютное давление газа перед ламинарным дросселем, Па;P 2 - absolute gas pressure in front of the laminar throttle, Pa;

Р3 - абсолютное давление газа после ламинарного дросселя, Па;P 3 - absolute gas pressure after the laminar throttle, Pa;

μ - динамическая вязкость, Па·с;μ - dynamic viscosity, Pa · s;

L - длина ламинарного дросселя, м;L is the length of the laminar throttle, m;

R - газовая постоянная, Дж/(кг·град);R is the gas constant, J / (kg · deg);

Т2 - температура газа, К;T 2 - gas temperature, K;

Кz2 - коэффициент сжимаемости газа при P2 и Т2.To z2 is the gas compressibility coefficient at P 2 and T 2 .

Подставим выражение (П.6) в (П.8). ПолучимWe substitute the expression (A.6) into (A.8). Get

Figure 00000021
Figure 00000021

илиor

Figure 00000022
Figure 00000022

Мы принимаем, что давление газа после турбулентного дросселя равно давлению перед ламинарным дросселем. Другими словами: мы принимаем, что потери давления в междроссельном участке линии контролируемого газа отсутствуют(или ими можно пренебречь в силу их исчезающе малой величины). В установившемся режиме массовый расход газа через турбулентный дроссель равен массовому расходу газа через ламинарный дроссель. Приравнивая левые части уравнений (П.7) и (П.10), получаемWe assume that the gas pressure after the turbulent throttle is equal to the pressure in front of the laminar throttle. In other words: we accept that there are no pressure losses in the inter-throttle section of the controlled gas line (or they can be neglected due to their vanishingly small value). In the steady state, the mass flow of gas through the turbulent throttle is equal to the mass flow of gas through the laminar throttle. Equating the left sides of equations (A.7) and (A.10), we obtain

Figure 00000023
Figure 00000023

где

Figure 00000024
Where
Figure 00000024

Значения коэффициентов сжимаемости Kz1 и Кz2 определяют по алгоритму, приведенному в ГОСТ 30319.2-96 [2], в зависимости от плотности газа при стандартных условиях, абсолютного давления и температуры газа, т.е.The values of compressibility coefficients K z1 and K z2 are determined according to the algorithm given in GOST 30319.2-96 [2], depending on the gas density under standard conditions, absolute pressure and gas temperature, i.e.

Figure 00000025
Figure 00000025

Figure 00000026
Figure 00000026

Значение показателя адиабаты k определяют по формуле, приведенной в ГОСТ 30319.1-96 [1] и имеющей видThe value of the adiabatic exponent k is determined by the formula given in GOST 30319.1-96 [1] and having the form

Figure 00000027
Figure 00000027

Динамическая вязкость природного газа и других газовых смесей, как показано в [3] и [5], однозначно зависит от плотности газа при стандартных условиях. В ГОСТ 30319.1-96 [3] приведена зависимость динамической вязкости природного газа от его плотности при стандартных условиях. При принятых выше условных обозначениях она имеет видThe dynamic viscosity of natural gas and other gas mixtures, as shown in [3] and [5], clearly depends on the density of the gas under standard conditions. GOST 30319.1-96 [3] gives the dependence of the dynamic viscosity of natural gas on its density under standard conditions. With the above conventions, it has the form

Figure 00000028
Figure 00000028

где μ - динамическая вязкость газа, мкПа·с;where μ is the dynamic viscosity of the gas, μPa · s;

Ха - объемная доля азота (N2);X a is the volume fraction of nitrogen (N 2 );

Хy - объемная доля диоксида углерода (СО2).X y is the volume fraction of carbon dioxide (CO 2 ).

Для перевода динамической вязкости из мкПа·с, вычисленной по уравнению (П.17), в Па·с, необходимо ее значение разделить на 106.To convert the dynamic viscosity from μPa · s calculated according to equation (A.17) to Pa · s, it is necessary to divide its value by 10 6 .

Согласно ГОСТ 30319.1-96 [3] формула (П.17) применима при давлениях газа до 0.5 МПа и в диапазоне температур 240-360 К. Погрешность определения вязкости газа в этом диапазоне не превышает для метана 1.0%. Природный газ, как правило, содержит в основном метан (95-100%). Поэтому ГОСТ 30319.1-96 рекомендует формулу (П.17) для определения динамической вязкости природного газа.According to GOST 30319.1-96 [3], formula (A.17) is applicable at gas pressures up to 0.5 MPa and in the temperature range 240-360 K. The error in determining the gas viscosity in this range does not exceed 1.0% for methane. Natural gas, as a rule, contains mainly methane (95-100%). Therefore, GOST 30319.1-96 recommends the formula (A.17) for determining the dynamic viscosity of natural gas.

Уравнение (П1.11) устанавливает однозначную связь между плотностью ρst газа при стандартных условиях и параметрами течения газа P1, T1, P2, T2, P3. В явном виде зависимость ρst от указанных параметров выразить невозможно из-за сложности зависимостей коэффициентов сжимаемости, показателя адиабаты и динамической вязкости от плотности газа ρst. Однако численным методом решить уравнение (П.11) относительно ρst можно. Для этого необходимо знать значения Р1, Т1, Р2, Т2, Р3 и А.Equation (A1.11) establishes an unambiguous relationship between the density ρ st of the gas under standard conditions and the gas flow parameters P 1 , T 1 , P 2 , T 2 , P 3 . It is impossible to express explicitly the dependence of ρ st on these parameters because of the complexity of the dependences of the compressibility coefficients, the adiabatic exponent, and the dynamic viscosity on the gas density ρ st . However, it is possible to solve equation (A.11) with respect to ρ st by a numerical method. To do this, you need to know the values of P 1 , T 1 , P 2 , T 2 , P 3 and A.

Значения параметров Р1, Т1, Р2, Т2 и Р3 могут быть измерены инструментальными средствами, а значение коэффициента «А» (будем называть этот коэффициент постоянной устройства) может и должно быть определено по экспериментальным данным. Для этого проводят эксперимент, состоящий в том, что через последовательно соединенные турбулентный и ламинарный дроссели пропускают газ, измеряют параметры P1, T1, P2, T2, P3, определяют плотность ρst газа при стандартных условиях (пикнометром или по компонентному составу газа) и из уравнения (П.11) определяют значение «А» постоянной устройства (например, численным методом половинного деления, на ПЭВМ). Эксперимент проводят несколько раз и принимают среднее значение коэффициента А. Вычисление постоянной устройства по формуле (П1.12) приводит к недопустимой погрешности из-за большой погрешности определения ε, F, DL, L.The values of the parameters P 1 , T 1 , P 2 , T 2 and P 3 can be measured by tools, and the value of the coefficient "A" (we will call this coefficient the constant of the device) can and must be determined from experimental data. To do this, conduct an experiment consisting in the fact that gas is passed through turbulent and laminar throttles in series, the parameters P 1 , T 1 , P 2 , T 2 , P 3 are measured, the density ρ st of the gas is determined under standard conditions (by a pycnometer or by component gas composition) and from equation (A.11) determine the value “A” of the device constant (for example, by a numerical method of half division, by a personal computer). The experiment is carried out several times and takes the average value of coefficient A. Calculation of the device constant by the formula (A1.12) leads to an unacceptable error due to the large error in determining ε, F, D L , L.

Из приведенного выше анализа вытекает способ определения плотности газа при стандартных условиях. Он состоит в следующем. Контролируемый газ пропускают через турбулентный и ламинарный дроссели, установленные последовательно на линии контролируемого газа; измеряют абсолютное давление Р1 и температуру T1 газа перед турбулентным дросселем, абсолютное давление Р2 и температуру Т2 газа в междроссельной линии, абсолютное давление Р3 газа после ламинарного дросселя и по измеренным параметрам вычисляют плотность ρst газа при стандартных условиях из уравнения (П.11), при этом используют значение коэффициента «А», полученное заранее.From the above analysis, a method for determining gas density under standard conditions follows. It consists of the following. Controlled gas is passed through turbulent and laminar throttles installed in series on the controlled gas line; measure the absolute pressure P 1 and the gas temperature T 1 in front of the turbulent throttle, the absolute pressure P 2 and the gas temperature T 2 in the inter-throttle line, the absolute gas pressure P 3 after the laminar throttle and calculate the gas density ρ st under standard conditions from the equation ( A.11), using the value of the coefficient "A" obtained in advance.

2. Математическое моделирование процесса истечения газа через турбулентный и ламинарный дроссели2. Mathematical modeling of the process of gas outflow through turbulent and laminar throttles

Основным информативным параметром, зависящим от плотности газа, является давление Р2 в междроссельном участке линии контролируемого газа. Значения таких параметров, как давление Р1 перед турбулентным дросселем и давление Р3 после ламинарного дросселя, предопределяются выбором пользователя и не являются информативными в смысле их зависимости от плотности газа. Это - возмущающие параметры. Их значения должны учитываться в процессе определения плотности газа. То же касается температур T1 и Т2 газа. Их значения предопределяются выбором пользователя.The main informative parameter, depending on the gas density, is the pressure P 2 in the inter-throttle section of the line of the controlled gas. The values of parameters such as pressure P 1 in front of the turbulent throttle and pressure P 3 after the laminar throttle are determined by the choice of the user and are not informative in the sense of their dependence on the gas density. These are disturbing parameters. Their values should be taken into account in the process of determining the gas density. The same applies to the temperatures T 1 and T 2 of the gas. Their values are determined by the user's choice.

Цель исследования - определение зависимости давления газа в междроссельном участке линии контролируемого газа от его плотности при стандартных условиях.The purpose of the study is to determine the dependence of the gas pressure in the inter-throttle section of the line of the controlled gas on its density under standard conditions.

Для реализации этой цели была разработана математическая модель процесса течения газа через два последовательно установленные турбулентный и ламинарные дроссели и программа ROTULA 1.BAS, реализующая расчет зависимости давления газа в междроссельной камере от плотности газа. (Текст программы прилагается, Приложение 2 ).To achieve this goal, a mathematical model of the gas flow through two successively installed turbulent and laminar throttles and the ROTULA 1.BAS program, which calculates the dependence of the gas pressure in the inter-throttle chamber on the gas density, were developed. (The text of the program is attached, Appendix 2).

Программа написана на алгоритмическом языке TURBOBASIC. Программа состоит из главной программы и одной подпрограммы. Главная программа реализует алгоритм интерактивного ввода исходных данных и вывода результатов расчета по одному из трех, задаваемых пользователем, направлений: на монитор, на печать, в файл. Главная программа осуществляет перевод параметров в нужные размерности, вычисляет (в цикле) значения плотности газа, значения давления в междроссельном участке линии контролируемого газа, значения массового расхода газа и критерия Рейнольдса для ламинарного дросселя. Подпрограмма вычисляет значения коэффициента сжимаемости газа (по алгоритму, приведенному в ГОСТ 30319.1-96 [2], показателя адиабаты и динамической вязкости газа, а также удельную теплоту сгорания газа.The program is written in the algorithmic language TURBOBASIC. A program consists of a main program and one subprogram. The main program implements an algorithm for interactive input of initial data and output of calculation results in one of three user-defined directions: to a monitor, to print, to a file. The main program translates the parameters into the required dimensions, calculates (in a cycle) the gas density values, the pressure values in the inter-throttle section of the monitored gas line, the gas mass flow rate and the Reynolds criterion for the laminar throttle. The subprogram calculates the values of the gas compressibility coefficient (according to the algorithm given in GOST 30319.1-96 [2], the adiabatic exponent and dynamic viscosity of the gas, as well as the specific heat of gas combustion.

В качестве исходных данных используются значения Dt, DL, L, T1, T2, P1, P3, а также начальное значение плотности газа ρn и приращение плотности газа dρ. Различные значения ρ формируются в цикле с заданным приращением плотности газа. Исходные данные вводят в ПЭВМ в интерактивном режиме (по запросу ПЭВМ). В результате работы программы для каждого значения плотности газа при стандартных условиях вычисляются значения давления Р2, массового расхода газа через турбулентный и ламинарный дроссели, динамической вязкости, коэффициентов сжимаемости газа, показателя адиабаты и числа Рейнольдса для ламинарного дросселя, а также коэффициента εf=ε×F, что в формуле (П.7).As initial data, the values D t , D L , L, T 1 , T 2 , P 1 , P 3 are used , as well as the initial value of the gas density ρ n and the increment of the gas density dρ. Different values of ρ are formed in a cycle with a given increment of gas density. The initial data is entered into a personal computer in an interactive mode (at the request of a personal computer). As a result of the program, for each gas density value under standard conditions, the values of pressure Р 2 , gas mass flow through turbulent and laminar throttles, dynamic viscosity, gas compressibility coefficients, adiabatic index and Reynolds number for the laminar throttle, and also the coefficient εf = ε × are calculated F, which is in the formula (A.7).

Число (критерий) Рейнольдса для ламинарного дросселя определяется по формулеThe Reynolds number (criterion) for a laminar throttle is determined by the formula

Figure 00000029
Figure 00000029

Эта формула получена следующим образом.This formula is obtained as follows.

Известно [6], что

Figure 00000030
It is known [6] that
Figure 00000030

где v - скорость газа, м/с;where v is the gas velocity, m / s;

dL - внутренний диаметр капилляра, м;d L is the inner diameter of the capillary, m;

ρ - плотность газа при рабочих условиях, кг/м3;ρ is the gas density under operating conditions, kg / m 3 ;

μ2 - динамическая вязкость газа, Па·с.μ 2 is the dynamic viscosity of the gas, Pa · s.

Скорость газа в ламинарном дросселеGas velocity in laminar throttle

Figure 00000031
Figure 00000031

где F=πdL2/4;where F = πd L 2/4;

Q - объемный расход газа через ламинарный дроссель, м3/с;Q is the volumetric gas flow through the laminar throttle, m 3 / s;

Gлд - массовый расход газа через ламинарный дроссель, кг/с.G ld - mass gas flow through the laminar throttle, kg / s.

Плотность газа при рабочих условиях определяют по формулеThe gas density under operating conditions is determined by the formula

Figure 00000032
Figure 00000032

Подставив в (П.20) уравнения (П.8) и (П.21), получимSubstituting equations (A.8) and (A.21) into (A.20), we obtain

Figure 00000033
Figure 00000033

Подставив выражения (П.22) и (П.21) в уравнение (П.19), после несложных преобразований получим формулу (П.18) для расчета критерия Рейнольдса для ламинарного дросселя. При моделировании принимали: Избыточное давление перед турбулентным дросселем Р1=10000 мм в.ст. (Абсолютное давление вычисляли в программе). Абсолютное давление после ламинарного дросселя Р3=100000 Па (барометрическое давление).Substituting expressions (A.22) and (A.21) into equation (A.19), after simple transformations, we obtain the formula (A.18) for calculating the Reynolds criterion for the laminar throttle. When modeling took: Overpressure in front of the turbulent throttle P 1 = 10000 mm century. (Absolute pressure was calculated in the program). Absolute pressure after a laminar throttle Р 3 = 100000 Pa (barometric pressure).

Диаметр турбулентного Dt=0.2 мм, диаметр ламинарного дросселя DL=0.3 мм.The diameter of the turbulent D t = 0.2 mm, the diameter of the laminar throttle D L = 0.3 mm.

Длина ламинарного дросселя L=100 мм.The length of the laminar throttle is L = 100 mm.

Начальная плотность газа при стандартных условиях ρn=0.45 кг/м3.The initial gas density under standard conditions is ρ n = 0.45 kg / m 3 .

Приращение плотности газа dρ=0.05 кг/м3.The increase in gas density dρ = 0.05 kg / m 3 .

Количество шагов по плотности газа N=12.The number of steps in gas density N = 12.

Варьировали значение Р1. Выводили на печать: для каждого значения плотности газа - давление Р2 в междроссельной линии, массовый расход газа через турбулентный и ламинарный дроссели, число Рейнольдса для ламинарного дросселя.The value of P 1 was varied. Printed: for each gas density value - pressure Р 2 in the inter-throttle line, gas mass flow through turbulent and laminar throttles, Reynolds number for the laminar throttle.

Результаты моделирования показали, что давление P2 в междроссельном участке существенно зависит от плотности газа. При этом, чем больше давление Р1 перед турбулентным дросселем, тем больше чувствительность. На фиг.2 приведены зависимости приращения избыточного давления dР2 от плотности газа при различных давлениях перед турбулентным дросселем. Под приращением давления dР2 понимали разность между давлением P2 при ρ=0.5 кг/м3 и давлением P2 при ρ=1.05 кг/м3. Из фиг.2 следует, что зависимость приращения давления Р2 от плотности газа в общем случае нелинейная. При изменении плотности газа от 0,55 кг/м3 до 1,05 кг/м3, т.е. на dρ=0.55 кг/м3 приращение давления dP2 зависит от давления Р1 газа перед турбулентным дросселем. Значения dP2 при dρ=0.55 кг/м3 и различных P1 приведены в таблице 1. Там же приведены значения чувствительности, под которой понимается отношение Kr=dP2/dρ.The simulation results showed that the pressure P 2 in the inter-throttle portion substantially depends on the gas density. Moreover, the greater the pressure P 1 in front of the turbulent throttle, the greater the sensitivity. Figure 2 shows the dependence of the increment of the excess pressure dP 2 on the gas density at various pressures in front of the turbulent throttle. By the pressure increment dP 2 was understood the difference between the pressure P 2 at ρ = 0.5 kg / m 3 and the pressure P 2 at ρ = 1.05 kg / m 3 . From figure 2 it follows that the dependence of the pressure increment P 2 on the gas density in the general case is non-linear. When changing the gas density from 0.55 kg / m 3 to 1.05 kg / m 3 , i.e. by dρ = 0.55 kg / m 3 the pressure increment dP 2 depends on the gas pressure P 1 in front of the turbulent throttle. The values of dP 2 for dρ = 0.55 kg / m 3 and various P 1 are given in table 1. The sensitivity values are also given there, which means the ratio Kr = dP 2 / dρ.

Таблица 1
Зависимость чувствительности Kr от давления P1 перед турбулентным дросселем
Table 1
The dependence of the sensitivity of Kr on the pressure P 1 before the turbulent throttle
P1, мм вод.ст.P 1 , mmHg 40004000 60006000 80008000 1000010,000 dP2, мм вод.ст.dP 2 , mm water column 767.3767.3 1144.31144.3 1493.61493.6 1811.31811.3 Kr, мм вод.ст./кг/м3 Kr, mm water.article / kg / m 3 1395.11395.1 2080.52080.5 2715.62715.6 3293.33293.3

Из таблицы 1 следует, что для повышения чувствительности, а следовательно, и точности определения плотности газа давление перед турбулентным дросселем следует повышать. Однако на повышение давления Р1 накладываются ограничения, связанные с необходимостью обеспечить ламинарный режим движения газа через ламинарный дроссель. На фиг.3, построенном на основании результатов моделирования, приведены зависимости числа Рейнольдса от плотности газа при различных давлениях P1. Как видно, ламинарный режим (Re<=2300) движения газа в ламинарном дросселе при P1=10000 мм вод.ст. может быть обеспечен только при плотности газа меньше 0,62 кг/м3. При давлении Р1=4000 мм вод.ст. ламинарный режим движения газа может быть обеспечен во всем диапазоне изменения плотности газа (от 0,5 до 1,1 кг/м3). Однако при Р1=4000 мм вод.ст. имеем самую низкую чувствительность. Отсюда следует важный вывод: с целью достижения максимальной чувствительности контроля плотности газа давление перед турбулентным дросселем необходимо поддерживать таким, чтобы число Рейнольдса для ламинарного дросселя было равно Re=2300.From table 1 it follows that to increase the sensitivity, and hence the accuracy of determining the gas density, the pressure in front of the turbulent throttle should be increased. However, the pressure increase P 1 imposes restrictions associated with the need to provide a laminar regime of gas movement through the laminar throttle. Figure 3, built on the basis of the simulation results, shows the dependence of the Reynolds number on the gas density at various pressures P 1 . As can be seen, the laminar regime (Re <= 2300) of the gas in the laminar throttle at P 1 = 10000 mm water column can be provided only with a gas density of less than 0.62 kg / m 3 . At a pressure of P 1 = 4000 mm water column the laminar regime of gas movement can be provided over the entire range of gas density changes (from 0.5 to 1.1 kg / m 3 ). However, when P 1 = 4000 mm water column we have the lowest sensitivity. An important conclusion follows from this: in order to achieve maximum sensitivity for monitoring the gas density, the pressure in front of the turbulent throttle must be maintained such that the Reynolds number for the laminar throttle is Re = 2300.

Технически это можно реализовать при помощи автоматической системы регулирования (АСР) с обратной связью. При этом возможны два варианта.Technically, this can be realized using an automatic control system (ACP) with feedback. In this case, two options are possible.

Первый вариант: реализуют одноконтурную АСР с виртуальным датчиком числа Рейнольдса, ПИД-регулятором и исполнительным механизмом на линии контролируемого газа. Виртуальный датчик числа Рейнольдса представляет собой вычислительное устройство (контроллер), которое в реальном масштабе времени вычисляет число Рейнольдса по измеренным параметрам контролируемого газа. Вычисления осуществляют по уравнению (П.18), при этом при помощи соответствующих датчиков измеряют Р2, Р3 и Т2, a ρst определяют по предлагаемому способу. Выходной сигнал виртуального датчика числа Рейнольдса вводят, например, в ПИД-регулятор как регулируемую величину. На задающий вход регулятора вводят заданное значение числа Рейнольдса (Re=2300). Рассогласование этих сигналов преобразуется по принятому закону (например, по ПИД-закону) в регулирующее воздействие на исполнительный механизм. В результате автоматически поддерживается заданное число Рейнольдса (Re=2300). Понятно, что вычислительные операции, связанные с реализацией виртуального датчика числа Рейнольдса и, например, ПИД-закона регулирования, могут выполняться одним вычислительным устройством (контроллером).The first option: they implement a single-loop ASR with a virtual Reynolds number sensor, a PID controller and an actuator on the line of the monitored gas. A virtual Reynolds number sensor is a computing device (controller) that in real time calculates the Reynolds number from the measured parameters of the gas being monitored. The calculations are carried out according to equation (A.18), while using the appropriate sensors measure P 2 , P 3 and T 2 , and ρ st is determined by the proposed method. The output signal of the virtual Reynolds number sensor is introduced, for example, into the PID controller as an adjustable value. The set value of the Reynolds number (Re = 2300) is introduced into the regulator's input. The mismatch of these signals is converted according to the adopted law (for example, according to the PID law) into a regulatory effect on the actuator. As a result, the specified Reynolds number (Re = 2300) is automatically maintained. It is clear that the computational operations associated with the implementation of a virtual sensor of the Reynolds number and, for example, the PID control law, can be performed by one computing device (controller).

Второй вариант: реализуют каскадную АСР, имеющую внутренний и внешний контуры регулирования. Внутренний контур - обычная одноконтурная АСР давления Р1, содержащая датчик давления газа (Р1), автоматический регулятор (например, ПИД-регулятор) и упомянутый выше исполнительный механизм на линии контролируемого газа. Задание этой АСР (заданное значение давления P1) вводится внешним контуром, содержащим виртуальный датчик числа Рейнольдса и, например, ПИД-регулятор числа Рейнольдса. Заданное значение числа Рейнольдса вводит пользователь. При отклонении текущего значения числа Рейнольдса от заданного значения внешний контур формирует выходной сигнал, который подается в качестве заданного значения на задающий вход регулятора давления. Последний поддерживает такое давление Р1, при котором текущее значение числа Рейнольдса равно заданному (Re=2300). Второй вариант АСР обеспечивает лучшее качество регулирования, т.к. возникающие отклонения давления Р1 (от внешних возмущений) заранее устраняются внутренним контуром регулирования.The second option: they implement a cascade ASR having internal and external control loops. The internal circuit is a conventional single-circuit pressure ASR P 1 containing a gas pressure sensor (P 1 ), an automatic controller (for example, a PID controller) and the aforementioned actuator on the monitored gas line. The task of this ACP (pressure setpoint P 1 ) is entered by an external circuit containing a virtual Reynolds number sensor and, for example, a PID controller of the Reynolds number. The set value of the Reynolds number is entered by the user. When the current value of the Reynolds number deviates from the set value, the external circuit generates an output signal that is supplied as the set value to the input of the pressure regulator. The latter maintains a pressure P 1 at which the current value of the Reynolds number is equal to the specified value (Re = 2300). The second version of the ACP provides the best quality regulation, because occurring pressure deviations P 1 (from external disturbances) are eliminated in advance by the internal control loop.

Алгоритм работы цифрового ПИД-регулятора [7, стр.82] числа Рейнольдса имеет видThe algorithm of the digital PID controller [7, p. 82] of the Reynolds number is

Figure 00000034
Figure 00000034

где εRe(i)=Re(i)-Rez(i) - ошибка регулирования числа Рейнольдса на i-м шаге;where εRe (i) = Re (i) -Rez (i) is the error in the regulation of the Reynolds number at the ith step;

Re(i) - текущее значение числа Рейнольдса на i-м шаге;Re (i) - the current value of the Reynolds number at the i-th step;

Rez(i) - заданное значение числа Рейнольдса на i-м шаге;Rez (i) is the set value of the Reynolds number at the i-th step;

P1z(i) - задание регулятору давления на i-м шаге (регулирующее воздействие регулятора внешнего контура регулирования).P 1 z (i) - assignment to the pressure regulator at the i-th step (the regulating effect of the regulator of the external control loop).

При малых тактах квантования параметры настройки q0, q1, q2 можно вычислять, используя параметры настройки К, T1 и ТD аналогового ПИД-регулятора [7], по формуламFor small quantization clocks, the settings q 0 , q 1 , q 2 can be calculated using the settings K, T 1 and T D of the analog PID controller [7], according to the formulas

q0=K*(1+T0/(2*T1)+TD/T0);q 0 = K * (1 + T 0 / (2 * T 1 ) + T D / T 0 );

q1=-K*(1+2*TD/T0-T0/(2*T1));q 1 = -K * (1 + 2 * T D / T 0 -T 0 / (2 * T 1 ));

q2=K*TD/T0;q 2 = K * T D / T 0 ;

где К - коэффициент передачи аналогового ПИД-регулятора:where K is the transmission coefficient of the analog PID controller:

T1 - постоянная интегрирования аналогового ПИД-регулятора;T 1 - integration constant of the analog PID controller;

ТD - постоянная дифференцирования аналогового ПИД-регулятора;T D - differentiation constant of the analog PID controller;

Т0 - такт квантования, с.T 0 - quantization cycle, s.

Аналогично, алгоритм работы цифрового ПИД-регулятора давления имеет видSimilarly, the operation algorithm of the digital PID pressure controller has the form

Figure 00000035
Figure 00000035

где U(i) - регулирующее воздействие регулятора давления на i-м шаге;where U (i) is the regulatory effect of the pressure regulator at the i-th step;

εP1(i)=P1(i)-P1z(i) - ошибка регулирования давления Р1 на i-м шаге;εP 1 (i) = P 1 (i) -P 1 z (i) - error of pressure regulation P 1 at the i-th step;

P1(i) - текущее значение давления Р1 на i-м шаге;P 1 (i) is the current value of pressure P 1 at the i-th step;

P1z(i) - заданное значение давления Р1 на i-м шаге.P 1 z (i) is the set pressure value P 1 at the i-th step.

3. Идентификация коэффициента "А"3. Identification of the coefficient "A"

Идентификацию коэффициента "А" проводят по экспериментальным данным.Identification of the coefficient "A" is carried out according to experimental data.

Технология эксперимента описана выше. Из уравнения (П.11) следует, чтоThe technology of the experiment is described above. From equation (A.11) it follows that

Figure 00000036
Figure 00000036

Значения коэффициентов сжимаемости Kz1 и Kz2 определяют по алгоритму, приведенному в ГОСТ 30319.2-96 [2], в зависимости от плотности газа при стандартных условиях, абсолютного давления и температуры газа.The values of the compressibility coefficients K z1 and K z2 are determined by the algorithm given in GOST 30319.2-96 [2], depending on the gas density under standard conditions, absolute pressure and gas temperature.

Значение показателя адиабаты k определяют по формуле, приведенной в ГОСТ 30319.1-96 [1], в зависимости от плотности газа при стандартных условиях.The value of the adiabatic index k is determined by the formula given in GOST 30319.1-96 [1], depending on the density of the gas under standard conditions.

Динамическую вязкость природного газа определяют по формуле, приведенной в ГОСТ 30319.1-96 [1], в зависимости от плотности газа при стандартных условиях и температуры газа.The dynamic viscosity of natural gas is determined by the formula given in GOST 30319.1-96 [1], depending on the density of the gas under standard conditions and gas temperature.

Для вычисления коэффициента "А" на ПЭВМ была разработана программа ROTULA2.BAS. Программа написана на алгоритмическом языке TURBOBASIC. Текст программы прилагается, Приложение 2. Программа состоит из основной программы и подпрограммы. Основная программа осуществляет: ввод исходных данных в интерактивном режиме, выбор направления вывода результатов расчета (на дисплей, на принтер или в файл), распечатку исходных данных, вычисление абсолютного давления по избыточному давлению, вычисление коэффициента "А", вывод значения коэффициента "А" по одному из заданных пользователем направлений. Подпрограмма осуществляет вычисление: коэффициентов сжимаемости, показателя адиабаты и динамической вязкости газа.To calculate the coefficient "A" on the PC, the program ROTULA2.BAS was developed. The program is written in the algorithmic language TURBOBASIC. The text of the program is attached, Appendix 2. The program consists of a main program and a subprogram. The main program carries out: input of the initial data in an interactive mode, the choice of the direction of the output of the calculation results (on the display, on the printer or in the file), the printing of the initial data, the calculation of the absolute pressure from the overpressure, the calculation of the coefficient "A", the output of the coefficient "A" in one of the user-defined directions. The subprogram calculates: compressibility coefficients, adiabatic exponent, and dynamic viscosity of the gas.

Работа программы была проверена на конкретных данных. Рассмотрены два примера. В первом примере в качестве исходных данных принимали: Р1=4000 мм Н2О, Р3=100000 Па, T1=300 К, Т2=300 К, ε=0.7, Dt=0.20 мм, DL=0.3 мм, L=100 мм, Xa=0, Xy=0. Во втором: Р1=4000 мм Н2О, Р3=100000 Па, Т1=300 К, Т2=300 К, ε=0.7, Dt=0.20 мм, DL=0.3 мм, L=100 мм, Ха=0, Хy=0.The program was tested on specific data. Two examples are considered. In the first example, the initial data was taken: P 1 = 4000 mm H 2 O, P 3 = 100,000 Pa, T 1 = 300 K, T 2 = 300 K, ε = 0.7, D t = 0.20 mm, D L = 0.3 mm, L = 100 mm, X a = 0, X y = 0. In the second: P 1 = 4000 mm H 2 O, P 3 = 100,000 Pa, T 1 = 300 K, T 2 = 300 K, ε = 0.7, D t = 0.20 mm, D L = 0.3 mm, L = 100 mm , X a = 0, X y = 0.

В первом примере плотность газа при стандартных условиях составляла ρ=0.7 кг/м3, а избыточное давление в междроссельном участке - Р2=2505.9 мм вод.ст., во втором примере: ρ=0.8 кг/м3, а Р2=3136.1 мм вод.ст. В первом примере получено значение коэффициента А=0.5827×109, во втором - А=0.5816×109, т.е. практически одинаковые значения. Вычисление коэффициента А по формуле (П.12), которая была использована при моделировании процесса истечения газа, дало А=0.5817×109. Таким образом, можно утверждать, что программа идентификации коэффициента "А" дает хорошие результаты.In the first example, the gas density under standard conditions was ρ = 0.7 kg / m 3 , and the overpressure in the inter-throttle section was Р 2 = 2505.9 mm water column, in the second example: ρ = 0.8 kg / m 3 , and Р 2 = 3136.1 mm water column In the first example, the coefficient A = 0.5827 × 10 9 is obtained, in the second - A = 0.5816 × 10 9 , i.e. almost the same values. The calculation of coefficient A by the formula (A.12), which was used to model the process of gas outflow, gave A = 0.5817 × 10 9 . Thus, it can be argued that the coefficient identification program “A” gives good results.

4. Расчет плотности газа при стандартных условиях по параметрам истечения4. Calculation of gas density under standard conditions for flow parameters

Вычисление плотности газа при стандартных условиях, как указывалось выше, осуществляют из формулы (П.11)The calculation of the gas density under standard conditions, as indicated above, is carried out from the formula (A.11)

Figure 00000037
Figure 00000037

где

Figure 00000038
Where
Figure 00000038

При этом коэффициент А определяют по экспериментальным данным, как указывалось в предыдущем разделе.In this case, coefficient A is determined from experimental data, as indicated in the previous section.

Расчет ρst из формулы (П.11) вручную практически невозможен из-за громоздкости вычисления Kz1, Кz2, k, μ и Pot. Поэтому была разработана программа ROTULA3.BAS. Программа разработана на алгоритмическом языке TURBOBASIC. Текст программы прилагается, Приложение 2. Программа состоит из главной программы и одной подпрограммы. Главная программа осуществляет: ввод и распечатку исходных данных в интерактивном режиме, выбор направления вывода значений исходных данных и результатов расчета (на дисплей, принтер или в файл), пересчет вводимых значений избыточного давления в абсолютные давления, расчет и вывод на печать плотности газа при стандартных условиях, числа Рейнольдса и массовый расход газа через ламинарный дроссель. Подпрограмма осуществляет: расчет коэффициентов сжимаемости газа, вязкости газа в ламинарном дросселе, показателя адиабаты, высшей и низшей теплотворной способности газа. Все эти величины выводятся на печать. Плотность газа при стандартных условиях вычисляют методом последовательных приближений (методом половинного деления). Алгоритм вычисления плотности газа имеет видManual calculation of ρ st from formula (A.11) is practically impossible due to the cumbersome calculation of K z1 , K z2 , k, μ and P ot . Therefore, the ROTULA3.BAS program was developed. The program is developed in the algorithmic language TURBOBASIC. The text of the program is attached, Appendix 2. The program consists of a main program and one subprogram. The main program implements: input and printing of input data in an interactive mode, selection of the direction of output of the values of the source data and calculation results (to a display, printer or file), recalculation of the input values of overpressure to absolute pressures, calculation and printing of gas density at standard conditions, Reynolds numbers and mass gas flow through the laminar throttle. The subprogram carries out: calculation of gas compressibility coefficients, gas viscosity in a laminar throttle, adiabatic index, higher and lower calorific value of gas. All these values are printed. The gas density under standard conditions is calculated by the method of successive approximations (half division method). The algorithm for calculating the gas density has the form

Ron=0.2Ron = 0.2

Rok=1.8Rok = 1.8

3 Ro=0.5*(Ron+Rok)3 Ro = 0.5 * (Ron + Rok)

Call Zet(P1m, T1, Ro, Xa, Xy, Kz1, Mu1, Kad1, Hh1, Hl1)Call Zet (P1m, T1, Ro, Xa, Xy, Kz1, Mu1, Kad1, Hh1, Hl1)

Call Zet(P2m, T2, Ro, Xa, Xy, Kz2, Mu2, Kad2, Hh2, Hl2)Call Zet (P2m, T2, Ro, Xa, Xy, Kz2, Mu2, Kad2, Hh2, Hl2)

'Определение расчетного коэффициента Ar''Determination of the calculated coefficient Ar'

Pot=(P2a/P1a)^(2/Kad1)-(P2a/P1a)^((Kad1+1)/Kad1)Pot = (P2a / P1a) ^ (2 / Kad1) - (P2a / P1a) ^ ((Kad1 + 1) / Kad1)

B1=P1a*(Mu2/1000000)*Kz2*T2/((P2a-P3)*(P2a+P3))B1 = P1a * (Mu2 / 1,000,000) * Kz2 * T2 / ((P2a-P3) * (P2a + P3))

B2=SQR(Kad1*Pot/(Kz1*(Kad1-1)*T1))B2 = SQR (Kad1 * Pot / (Kz1 * (Kad1-1) * T1))

B3=B1*B2B3 = B1 * B2

Ar=SQR(Ro)/B3Ar = SQR (Ro) / B3

EA=Ar-AEA = Ar-A

If Abs(EA)<0.001*A then goto 1If Abs (EA) <0.001 * A then goto 1

End IfEnd if

If EA<0 thenIf EA <0 then

Ron=Ro goto 3 else Rok=Ro goto 3Ron = Ro goto 3 else Rok = Ro goto 3

End IfEnd if

1 Дальнейший расчет и распечатка результатов расчета.1 Further calculation and printout of calculation results.

Алгоритм включает:The algorithm includes:

1. Расчет среднего (половинного) значения плотности газа по принятым начальному Ron и конечному Rok значениям плотности. (Принимали: на первом, шаге Ron=0.2, Rok=1.8, что перекрывает возможный диапазон изменения плотности природного газа).1. Calculation of the average (half) value of the gas density from the accepted initial Ron and final Rok density values. (Accepted: at the first step, Ron = 0.2, Rok = 1.8, which covers the possible range of changes in the density of natural gas).

2. Расчет Kz1, Kz2, Mu2, k по подпрограмме.2. Calculation of Kz1, Kz2, Mu2, k according to the subroutine.

3. Расчет коэффициента Ar (Расчетное значение коэффициента "А") по формуле (П.28)3. The calculation of the coefficient Ar (The calculated value of the coefficient "A") according to the formula (A.28)

Figure 00000039
Figure 00000039

4. Определение невязки расчетного значения коэффициента Ar с фактическим А значением по формуле ЕА=Ar-А.4. Determination of the residual of the calculated value of the coefficient Ar with the actual A value using the formula EA = Ar-A.

5. Проверку условия: Если абсолютное значение невязки ЕА меньше 0.001*А, то вычисленное в п.1 значение плотности газа принимается за решение задачи. В противном случае проверяется знак невязки. Если невязка отрицательная, то принимают Ron=Ro, иначе - Rok=Ro, и возращаются к п.1.5. Verification of the condition: If the absolute value of the residual EA is less than 0.001 * A, then the gas density value calculated in paragraph 1 is taken as the solution to the problem. Otherwise, the residual sign is checked. If the discrepancy is negative, then they take Ron = Ro, otherwise - Rok = Ro, and return to item 1.

6. Процесс расчета продолжают до тех пор, пока невязка не станет меньше 0.001 А. Точность расчета плотности газа Ro можно сколь угодно повысить, приняв соответствующую величину допустимой невязки.6. The calculation process is continued until the residual becomes less than 0.001 A. The accuracy of calculating the gas density Ro can be arbitrarily increased by taking the appropriate value of the permissible residual.

Программа ROTULA3.BAS была апробирована на двух конкретных примерах. В первом примере в качестве исходных принимали для ρ=0.7 кг/м3 Р1=4000 мм вод.ст., Р2=2505.9 мм вод.ст., T12=300 К, DL=0.3 мм, L=100 мм и барометрическое давление Pb=10125 Па. Коэффициент "А" принимали по результатам идентификации (см. предыдущий раздел): А=0.5817х109. В результате расчета получили плотность газа ρ=0.6984 кг/м3, против 0.7 кг/м3, как должно быть. Такая сходимость результата говорит о приличной работоспособности программы. Кроме плотности газа были вычислены: динамическая вязкость μ=0.1111×102 мкПа·с газа в ламинарном дросселе, высшая Hh=38,55 МДж/м3 и низшая Hl=34,77 МДж/м3 теплотворные способности газа, а также показатель адиабаты Kad=1.2937 и коэффициенты сжимаемости газа Kz1=1.0521, Кz2=1.0524.The ROTULA3.BAS program has been tested with two specific examples. In the first example, the initial values were taken for ρ = 0.7 kg / m 3 P 1 = 4000 mm water column, P 2 = 2505.9 mm water column, T 1 = T 2 = 300 K, D L = 0.3 mm, L = 100 mm and barometric pressure Pb = 10125 Pa. Coefficient "A" was taken according to the identification results (see the previous section): A = 0.5817x10 9 . As a result of the calculation, the gas density was ρ = 0.6984 kg / m 3 , versus 0.7 kg / m 3 , as it should be. This convergence of the result indicates a decent performance of the program. In addition to gas density, we calculated: dynamic viscosity μ = 0.1111 × 10 2 μPa · s of gas in the laminar throttle, the highest Hh = 38.55 MJ / m 3 and the lowest Hl = 34.77 MJ / m 3 calorific value, as well as adiabats Kad = 1.2937 and gas compressibility coefficients K z1 = 1.0521, K z2 = 1.0524.

Во втором примере в качестве исходных принимали данные: Р1=6000 мм Н2О, Р2=3136 мм Н2О, Р3=100000 Па, Т12=300 К, А=0.5817×109, DL=0.30 мм, L=100 мм для ρ=0.8 кг/м3. В результате решения задачи получили ρ=0.8 кг/м3, т.е. абсолютно точное значение. Таким образом, разработанная программа ROTULA3.BAS работоспособна и может быть использована для расчета плотности газа при стандартных условиях по параметрам истечения газа через последовательно установленные турбулентный и ламинарный дроссели.In the second example, the following data were taken as initial data: P 1 = 6000 mm H 2 O, P2 = 3136 mm H 2 O, P 3 = 100000 Pa, T 1 = T 2 = 300 K, A = 0.5817 × 10 9 , D L = 0.30 mm, L = 100 mm for ρ = 0.8 kg / m 3 . As a result of solving the problem, we obtained ρ = 0.8 kg / m 3 , i.e. absolutely exact value. Thus, the developed program ROTULA3.BAS is efficient and can be used to calculate the gas density under standard conditions by the parameters of the gas flow through sequentially installed turbulent and laminar throttles.

5. Влияние содержания азота и диоксида углерода на точность определения плотности природного газа5. The effect of nitrogen and carbon dioxide on the accuracy of determining the density of natural gas

В формулы для расчета коэффициента сжимаемости, показателя адиабаты и динамической вязкости газа входят величины: содержание азота и диоксида углерода. Поэтому следует ожидать, что их неучет приведет к погрешности определения плотности природного газа при стандартных условиях. Однако неясно, каково их количественное влияние на погрешность определения плотности газа. С целью выяснения этого вопроса проводили математическое моделирование процесса определения плотности газа.The formulas for calculating the compressibility coefficient, adiabatic exponent, and dynamic viscosity of a gas include the values: nitrogen and carbon dioxide contents. Therefore, it should be expected that their neglect will lead to an error in determining the density of natural gas under standard conditions. However, it is unclear what their quantitative effect on the error in determining the gas density. In order to clarify this issue, mathematical modeling of the process of determining the gas density was carried out.

В качестве примера рассматривали случай истечения газа через два дросселя при исходных данных: Р1=6000 мм вод.ст., Р3=100000 Па, Т12=300 К, А=0.5817×109, DL=0.3 мм, L=100 мм, Pb=101325 Па, Хay=0%. В этом случае давление газа в междроссельном участке Р2=3136.1 мм вод.ст и получили плотность газа ρst=0,8 кг/м3. При тех же исходных данных плотность газа определяли при различных значениях Хa и Хy. Результаты решения задачи приведены в таблицеAs an example, we considered the case of gas outflow through two throttles with the initial data: P 1 = 6000 mm water column, P 3 = 100,000 Pa, T 1 = T 2 = 300 K, A = 0.5817 × 10 9 , D L = 0.3 mm, L = 100 mm, Pb = 101325 Pa, X a = X y = 0%. In this case, the gas pressure in the inter-throttle section P 2 = 3136.1 mm water column and gas density ρ st = 0.8 kg / m 3 was obtained. With the same initial data, the gas density was determined at different values of X a and X y . The results of solving the problem are shown in the table.

Ха, %X a ,% 00 22 4four 66 88 Хy, %X y ,% 00 22 4four 66 88 ρst, кг/м3 ρ st , kg / m 3 0.80000.8000 0.82190.8219 0.84380.8438 0.86870.8687 0.89220.8922

Как видно, неучет содержания азота и диоксида углерода при определении плотности газа может привести к существенной погрешности. Эта погрешность проявится в том случае, когда идентификацию коэффициента "А" проводили на природном газе, не содержавшем азота и диоксида углерода, а определяли плотность газа, содержащего эти компоненты. Отсюда следуют правила: 1. Идентификацию коэффициента "А" следует проводить на том газе, плотность которого будет определяться. 2. При определении плотности газа значения Ха и Хy следует вводить в вычислительное устройство по результатам, например, хроматографического анализа.As can be seen, the neglect of the content of nitrogen and carbon dioxide in determining the gas density can lead to a significant error. This error will appear in the case when the identification of the coefficient "A" was carried out on natural gas that did not contain nitrogen and carbon dioxide, and the density of the gas containing these components was determined. The rules follow from here: 1. Identification of coefficient "A" should be carried out on the gas whose density will be determined. 2. When determining the gas density, the values of X a and X y should be entered into the computing device based on the results of, for example, chromatographic analysis.

Источники информацииInformation sources

1. Дмитриев В.Н., Градецкий В.Г. Основы пневмоавтоматики. М.: Машиностроение, 1973, 360 с.1. Dmitriev V.N., Gradetsky V.G. Fundamentals of pneumatic automation. M.: Mechanical Engineering, 1973, 360 pp.

2. ГОСТ 30319.2-96. Газ природный. Методы расчета физических свойств. Определение коэффициента сжимаемости.2. GOST 30319.2-96. Natural gas. Methods for calculating physical properties. Determination of compressibility factor.

3. ГОСТ 30319.1-96. Газ природный. Методы расчета свойств природного газа, его компонентов и продуктов переработки.3. GOST 30319.1-96. Natural gas. Methods for calculating the properties of natural gas, its components and processed products.

4. ГОСТ 30319.0-96. Газ природный. Методы расчета физических свойств. Общие положения.4. GOST 30319.0-96. Natural gas. Methods for calculating physical properties. General Provisions

5. Голубев И.Ф., Гнездилов Н.Е. Вязкость газовых смесей. М.: Изд-во "Стандартов". - 1971. 327 с.5. Golubev I.F., Gnezdilov N.E. The viscosity of gas mixtures. M .: Publishing house "Standards". - 1971. 327 s.

6. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества. Изд.3-е, перераб. и доп. Л.: Машиностроение (Ленинградское отделение), 1975. 776 с. с ил.6. Kremlin P.P. Flow meters and quantity counters. Vol. 3, rev. and add. L .: Engineering (Leningrad branch), 1975.776 p. with silt.

7. Изерман Р. Цифровые системы управления. Пер.с англ. - М.: Мир, 1984. - 541 с., ил.7. Iserman R. Digital control systems. Translated from English - M .: Mir, 1984. - 541 p., Ill.

Приложение 2.Appendix 2

ПРОГРАММЫ:PROGRAMS:

1. ROTULA1.BAS: "РАСЧЕТ ДАВЛЕНИЯ ГАЗА В МЕЖДРОССЕЛЬНОЙ КАМЕРЕ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПЛОТНОСТИ ПРИРОДНОГО ГАЗА. ДРОССЕЛИ: ТУРБУЛЕНТНЫЙ-ЛАМИНАРНЫЙ"1. ROTULA1.BAS: "CALCULATION OF GAS PRESSURE IN AN INTER-DOMESTIC CHAMBER DEPENDING ON THE DENSITY OF NATURAL GAS. THROTTLES: TURBULENT-LAMINAR"

2. ROTULA2.BAS: "ИДЕНТИФИКАЦИЯ КОЭФФИЦИЕНТА "А" ПО ПАРАМЕТРАМ ИСТЕЧЕНИЯ ГАЗА ЧЕРЕЗ ТУРБУЛЕНТНЫЙ И ЛАМИНАРНЫЙ ДРОССЕЛИ"2. ROTULA2.BAS: "IDENTIFICATION OF THE COEFFICIENT" A "BY THE PARAMETERS OF THE EXHAUST OF GAS THROUGH TURBULENT AND LAMINARY THROTTLES"

3. ROTULA3.BAS: "РАСЧЕТ ПЛОТНОСТИ ГАЗА ПО ПАРАМЕТРАМ ИСТЕЧЕНИЯ ЧЕРЕЗ ТУРБУЛЕНТНЫЙ И ЛАМИНАРНЫЙ ДРОССЕЛИ"3. ROTULA3.BAS: "CALCULATION OF GAS DENSITY BY EXHAUST PARAMETERS THROUGH TURBULENT AND LAMINARY THROTTLES"

'ПРОГРАММА ROTULA1.BAS''PROGRAM ROTULA1.BAS'

'РАСЧЕТ ДАВЛЕНИЯ ГАЗА В МЕЖДРОССЕЛЬНОЙ КАМЕРЕ''CALCULATION OF GAS PRESSURE IN THE INTERSIDER CHAMBER'

'В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПЛОТНОСТИ ПРИРОДНОГО ГАЗА''DEPENDING ON NATURAL GAS DENSITY'

'ДРОССЕЛИ: ТУРБУЛЕНТНЫЙ - ЛАМИНАРНЫЙ''THROTTLES: TURBULENT - LAMINAR'

DEFSNG P, T, E, V, R, D, G, Z, K, A, B, C, M, XDEFSNG P, T, E, V, R, D, G, Z, K, A, B, C, M, X

DEFINT i, j, nDEFINT i, j, n

77 cls77 cls

print" Введите избыточное давление"print "Enter gauge pressure"

print" перед турбулентным дросселем (мм вод.ст.)"print "in front of the turbulent throttle (mm water column)"

print" P1=";print "P1 =";

input P1input P1

print" Введите абсолютное давление после лам.др. (Па)"print "Enter the absolute pressure after lam.other (Pa)"

print" P3=";print "P3 =";

input Р3input P3

print" Введите температуру газа перед турб.дрос. (К)"print "Enter the gas temperature in front of the turboswitch. (K)"

print" T1=";print "T1 =";

input T1input T1

print" Введите температуру газа перед ламин.дрос. (К)"print "Enter the gas temperature in front of the lamin.ros. (K)"

print" T2=";print "T2 =";

input T2input T2

print" Введите диаметр турбулентного дросселя (мм)"print "Enter the diameter of the turbulent throttle (mm)"

print" Dt=";print "Dt =";

input Dtinput Dt

print" Введите коэффициент расхода турбулентного дросселя (мм)"print "Enter the flow coefficient of the turbulent throttle (mm)"

print" E=";print "E =";

input Einput E

print" Введите диаметр ламинарного дросселя(мм)"print "Enter the diameter of the laminar throttle (mm)"

print" DL=";print "DL =";

input DLinput DL

print" Введите длину ламинарного дросселя (мм)"print "Enter the length of the laminar throttle (mm)"

print" L=";print "L =";

input Linput L

print" Введите начальную плотность газа"print "Enter initial gas density"

print" при стандартных условиях(кг/м3)"print "under standard conditions (kg / m3)"

print" Ron=";print "Ron =";

input Roninput ron

print" Введите шаг изменения плотности газа"print "Enter the gas density change step"

print" DRo=";print "DRo =";

input DRoinput DRo

print" Введите количество шагов изменения плотности газа"print "Enter the number of steps to change the gas density"

print" N=";print "N =";

input Ninput N

print" Введите мольную концентрацию CO2 в газе(%)"print "Enter the molar concentration of CO2 in the gas (%)"

print" Ху=";print "xy =";

input Xyinput Xy

print" Введите мольную концентрацию азота в газе(%)"print "Enter the molar concentration of nitrogen in the gas (%)"

print" Xa=";print "Xa =";

input Xainput Xa

'ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ ВЫВОДА РЕЗУЛЬТАТОВ''SELECTION OF DIRECTION OF OUTPUT OF RESULTS'

print "Задайте направление вывода результатов расчета"print "Set the direction of output of calculation results"

print "1 - дисплей"print "1 - display"

print "2 - печать"print "2 - print"

print "3 - файл REZTULA.TXT"print "3 - file REZTULA.TXT"

print "NAP=";print "NAP =";

input NAPinput nap

print "Если будете корректировать исходные данные,"print "If you adjust the source data,"

print "задайте kor=1, иначе - kor=0"print "set kor = 1, otherwise - kor = 0"

print "kor=";print "kor = ";

input korinput kor

if kor=0 goto 78if kor = 0 goto 78

goto 77goto 77

78 if NAP = 1 then viw$ = "CON"78 if NAP = 1 then viw $ = "CON"

if NAP = 2 then viw$ = "PRN"if NAP = 2 then viw $ = "PRN"

if NAP = 3 then viw$ = "REZTULA.TXT"if NAP = 3 then viw $ = "REZTULA.TXT"

open viw$ for output as #2open viw $ for output as # 2

print #2,print # 2,

print #2," ПРОГРАММА ROTULA 1.BAS"print # 2, "ROTULA 1.BAS PROGRAM"

print #2,print # 2,

print #2," РАСЧЕТ ЗАВИСИМОСТИ ДАВЛЕНИЯ ГАЗА В"print # 2, "CALCULATION OF GAS PRESSURE DEPENDENCE ON"

print #2," МЕЖДРОССЕЛЬНОЙ КАМЕРЕ ОТ ЕГО ПЛОТНОСТИ"print # 2, "INTERSIDER CAMERA FROM ITS DENSITY"

print #2," (ДРОССЕЛИ: ТУРБУЛЕНТНЫЙ - ЛАМИНАРНЫЙ)"print # 2, "(THROTTLES: TURBULENT - LAMINAR)"

print #2,print # 2,

print #2," ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ"print # 2, "BACKGROUND"

print #2,print # 2,

a1$="P1=##### мм Н2O P3=###### Па T1=###.# К Т2=###.# E==#.##"a1 $ = "P1 = ##### mm H2O P3 = ###### Pa T1 = ###. # K T2 = ###. # E == #. ##"

print #2, using a1$; P1, P3, T1, T2, Eprint # 2, using a1 $; P1, P3, T1, T2, E

a2$="Dt=#.## мм DL=#.## мм L=###.# мм Xa=#.#### мол.%"a2 $ = "Dt = #. ## mm DL = #. ## mm L = ###. # mm Xa = #. #### mol.%"

print #2, using a2$; Dt, D1, L, Xaprint # 2, using a2 $; Dt, D1, L, Xa

a3$="Ron=#.#### кг/м3 DRo=#.#### кг/м3 N=## Xy=#.#### мол.%"a3 $ = "Ron = #. #### kg / m3 DRo = #. #### kg / m3 N = ## Xy = #. #### mol.%"

print #2, using a3$; Ron, DRo, N, Xyprint # 2, using a3 $; Ron, DRo, N, Xy

print #2,print # 2,

print #2," РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА"print # 2, "CALCULATION RESULTS"

print #2,print # 2,

print #2,print # 2,

"Расчет коэффициента истечения газа через дроссель''Calculation of the coefficient of gas flow through the throttle'

Ef=E*3.14*(Dt*0.001)^2/4Ef = E * 3.14 * (Dt * 0.001) ^ 2/4

Р1=Р1*9.80665 'Перевод мм Н2O в Па'P1 = P1 * 9.80665 'Conversion of mm H2O to Pa'

Р1а=Р1+101325P1a = P1 + 101325

DL=0.001*DL 'Перевод мм в м'DL = 0.001 * DL 'Convert mm to m'

L=0.001*L 'Перевод мм в м'L = 0.001 * L 'Convert mm to m'

'Печать результатов расчета''Printing calculation results'

a4$="Et=+.####^^^^a4 $ = "Et = +. #### ^^^^

print #2, using a4$; Efprint # 2, using a4 $; Ef

print #2,print # 2,

print #2," i Roprint # 2, "i Ro P2P2 GtGt GLGL Re"Re " print #2," - кг/м3 мм Н2Oprint # 2, "- kg / m3 mm H2O г/сg / s г/сg / s -"- "

print #2,print # 2,

P1m=P1a/(10^6) 'Перевод Па в МПа'P1m = P1a / (10 ^ 6) 'Conversion of Pa to MPa'

i=0i = 0

17 i=i+117 i = i + 1

Ro=Ron+i*DRoRo = Ron + i * DRo

Р2n=Р1aP2n = P1a

P2k=P3P2k = P3

1 P2=0.5*(P2n+P2k)1 P2 = 0.5 * (P2n + P2k)

P2m=P2/(10^6) 'Перевод Па в МПа'P2m = P2 / (10 ^ 6) 'Conversion of Pa to MPa'

Call Zet(P1m, Т1, Ro, Xa, Xy, Kz1, Mu1, Kad1, Hh1, Hl1)Call Zet (P1m, T1, Ro, Xa, Xy, Kz1, Mu1, Kad1, Hh1, Hl1)

Call Zet(P2m, T2, Ro, Xa, Xy, Kz2, Mu2, Kad2, Hh2, Hl2)Call Zet (P2m, T2, Ro, Xa, Xy, Kz2, Mu2, Kad2, Hh2, Hl2)

'Определение критерия Рейнольдса(ламинарный дроссель)''Definition of the Reynolds criterion (laminar throttle)'

Re1=DL^Ro*(P2^2-P3^2)Re1 = DL ^ Ro * (P2 ^ 2-P3 ^ 2)

Re2=22121*Kz2*T2*(Mu2/1000000^2*LRe2 = 22121 * Kz2 * T2 * (Mu2 / 1,000,000 ^ 2 * L

Re=Re1/Re2Re = Re1 / Re2

'Определение расхода газа через турбулентный дроссель''Determination of gas flow through a turbulent throttle'

Pot=(P2/P1a)^(2/Kad1)-(P2/P1a)^((Kad1+1)/Kad1)Pot = (P2 / P1a) ^ (2 / Kad1) - (P2 / P1a) ^ ((Kad1 + 1) / Kad1)

В1=SQR(2*Kad1*Ro*Pot/(345.64*Kz1*T1*(Kad1-1)))B1 = SQR (2 * Kad1 * Ro * Pot / (345.64 * Kz1 * T1 * (Kad1-1)))

Gt=Ef*Р1а*В1Gt = Ef * P1a * B1

'Определение расхода газа через ламинарный дроссель''Determination of gas flow through the laminar throttle'

В5=3.14*(DL^4)*Ro*(P2^2-P3^2)B5 = 3.14 * (DL ^ 4) * Ro * (P2 ^ 2-P3 ^ 2)

B6=88483*Mu2*L*Kz2*T2/1000000B6 = 88483 * Mu2 * L * Kz2 * T2 / 1,000,000

GL=B5/B6GL = B5 / B6

EpsG=Gt-GLEpsG = Gt-GL

If Abs(EpsG)<0.00000001 then goto 5If Abs (EpsG) <0.00000001 then goto 5

elseelse

goto 6goto 6

End ifEnd if

6 If EpsG<0 then6 If EpsG <0 then

P2n=P2 goto 1 else P2'k=P2 goto 1P2n = P2 goto 1 else P2'k = P2 goto 1

End ifEnd if

5 Gt=(10^3)Gt 'Перевод кг/с в г/с'5 Gt = (10 ^ 3) Gt 'Convert kg / s to g / s'

GL=(10^3)*GLGL = (10 ^ 3) * GL

P21=(P2-101325)/9.80665 'Перевод Па в мм вод.ст.'P21 = (P2-101325) /9.80665 'Conversion of Pa in mm water column'

'Печать результатов расчета''Printing calculation results'

а5$="## #.### #####.# +.####^^^^ +.####^^^^ #####"a5 $ = "## #. ### #####. # +. #### ^^^^ +. #### ^^^^ #####"

print #2, using a5$; i, Ro, P21, Gt, GL, Reprint # 2, using a5 $; i, Ro, P21, Gt, GL, Re

If i<N goto 17If i <N goto 17

12 print #2,12 print # 2,

print #2, "Расчет закончен"print # 2, "Calculation is completed"

EndEnd

'ПОДПРОГРАММА РАСЧЕТА КОЭФФИЦИЕНТА СЖИМАЕМОСТИ ГАЗА''GAS COMPRESSIBILITY COEFFICIENT CALCULATION PROGRAM'

'по модифицированному уравнению состояния GERG-91 мод,''according to the modified equation of state of the GERG-91 mod,'

ГОСТ 30319.2-96, а также динамической вязкости,'GOST 30319.2-96, as well as dynamic viscosity, '

'показателя адиабаты и теплотворной способности газа''adiabatic index and calorific value of gas'

'по ГОСТ 30319.1-96''according to GOST 30319.1-96'

Sub Zet(P, T, Ro, Xa, Xy, K, Mu, Kad, Hh, H1)Sub Zet (P, T, Ro, Xa, Xy, K, Mu, Kad, Hh, H1)

"Размерности: Р-МПа, Т-град.К, Ro-кг/м3, Ха, Ху-мол.%''Dimensions: R-MPa, T-grad. K, Ro-kg / m3, Ha, Hu-mol.%'

'Расчет фактора сжимаемости при стандартных условиях''Calculation of compressibility factor under standard conditions'

Zc=1-(0.0741*Ro-0.006*Xa-0.0575*Xy)Zc = 1- (0.0741 * Ro-0.006 * Xa-0.0575 * Xy)

'Расчет молярной доли эквивалентного углеводорода''Calculation of the molar fraction of equivalent hydrocarbon'

Хе=1-Ха-ХуHe = 1-Ha-Hu

'Расчет молярной массы эквивалентного углеводорода''Calculation of the molar mass of equivalent hydrocarbon'

Me=(24.05525*Zc*Ro-28.0135*Xa-44.01*Xy)/XeMe = (24.05525 * Zc * Ro-28.0135 * Xa-44.01 * Xy) / Xe

'Расчет показателя Н''Calculation of indicator H'

Н=128.64+47.479*МеH = 128.64 + 47.479 * Me

'Расчет коэффициентов уравнения состояния''Calculation of the coefficients of the equation of state'

В11=(8.77118/10^-5.56281*T/10^6+8.8151*T^2/10^9)*Н В12=(-B11 = (8.77118 / 10 ^ -5.56281 * T / 10 ^ 6 + 8.8151 * T ^ 2/10 ^ 9) * Н B12 = (-

8.24747/10^7+4.31436*Т/10^9-6.08319*T^2/10^12)*H^2 В1=-0.425468+2.865 *Т/10^3-4.62073*T^2/10^6+B11+B128.24747 / 10 ^ 7 + 4.31436 * T / 10 ^ 9-6.08319 * T ^ 2/10 ^ 12) * H ^ 2 B1 = -0.425468 + 2.865 * T / 10 ^ 3-4.62073 * T ^ 2/10 ^ 6 + B11 + B12

B2=-0.1446+7.4091*Т/10^4-9.1195*T^2/10^7 В23=-0.339693+1.61176*T/10^3-2.04429*T^2/10^6 В3=-0.86834+4.0376*Т/10^3-5.1657*T^2/10^6B2 = -0.1446 + 7.4091 * T / 10 ^ 4-9.1195 * T ^ 2/10 ^ 7 В23 = -0.339693 + 1.61176 * T / 10 ^ 3-2.04429 * T ^ 2/10 ^ 6 В3 = -0.86834 + 4.0376 * T / 10 ^ 3-5.1657 * T ^ 2/10 ^ 6

С11=(6.46422/10^4-4.22876*T/10^6+6.88157*T^2/10^9)*Н С12=(-C11 = (6.46422 / 10 ^ 4-4.22876 * T / 10 ^ 6 + 6.88157 * T ^ 2/10 ^ 9) * H C12 = (-

3.32805/10^7+2.2316*T/10^9-3.67713*T^2/10^12)*H^2 С1=-0.302488+1.95861*T/10^3-3.16302*T^2/10^6+C11+С123.32805 / 10 ^ 7 + 2.2316 * T / 10 ^ 9-3.67713 * T ^ 2/10 ^ 12) * H ^ 2 C1 = -0.302488 + 1.95861 * T / 10 ^ 3-3.16302 * T ^ 2/10 ^ 6 + C11 + C12

C2=7.8498/10^3-3.9895*T/10^5+6.1187*T^2/10^8 C3=2.0513/10^3+3.4888*T/10^5-8.3703*T^2/10^8-C223=5.52066/10^3-1.68609*T/10^5+1.57169*T^2/10^8C2 = 7.8498 / 10 ^ 3-3.9895 * T / 10 ^ 5 + 6.1187 * T ^ 2/10 ^ 8 C3 = 2.0513 / 10 ^ 3 + 3.4888 * T / 10 ^ 5-8.3703 * T ^ 2/10 ^ 8 -C223 = 5.52066 / 10 ^ 3-1.68609 * T / 10 ^ 5 + 1.57169 * T ^ 2/10 ^ 8

C233=3.58783/10^3+8.06674*T/10^6-3.25798*T^2/10^8C233 = 3.58783 / 10 ^ 3 + 8.06674 * T / 10 ^ 6-3.25798 * T ^ 2/10 ^ 8

Bz=0.72+1.875*(320-T)^2/10^5Bz = 0.72 + 1.875 * (320-T) ^ 2/10 ^ 5

Cz=0.92+0.0013*(T-320)Cz = 0.92 + 0.0013 * (T-320)

Bm1=Xe^2*B1+Xe*Xa*Bz*(B1+B2)-1.73*Xe*Xy*(B1*B3)^0.5Bm1 = Xe ^ 2 * B1 + Xe * Xa * Bz * (B1 + B2) -1.73 * Xe * Xy * (B1 * B3) ^ 0.5

Bm2=Xa^2*B2+2*Xa*Xy*B23+Xy^2*B3Bm2 = Xa ^ 2 * B2 + 2 * Xa * Xy * B23 + Xy ^ 2 * B3

Bm=Bm1+Bm2Bm = Bm1 + Bm2

Cm1=Xe^3*C1+3*Xe^2*Xa*Cz*(C1^2*C2)^(1/3)Cm1 = Xe ^ 3 * C1 + 3 * Xe ^ 2 * Xa * Cz * (C1 ^ 2 * C2) ^ (1/3)

Cm2=2.76*Xe^2*Xy*(C1^2*C3)^(1/3)+3*Xe*Xa^2*Cz*(C1*C2^2)^(1/3)Cm2 = 2.76 * Xe ^ 2 * Xy * (C1 ^ 2 * C3) ^ (1/3) + 3 * Xe * Xa ^ 2 * Cz * (C1 * C2 ^ 2) ^ (1/3)

Cm3=6.6*Xe*Xa*Xy*(C1*C2*C3)^(1/3)+2.76*Xe*Xy^2*(C1*C3^)^(1/3)Cm3 = 6.6 * Xe * Xa * Xy * (C1 * C2 * C3) ^ (1/3) + 2.76 * Xe * Xy ^ 2 * (C1 * C3 ^) ^ (1/3)

Cm4=Xa^3*C2+3*Xa^2*Xy*C223+3*Xa*Xy^2*C233+Xy^3*C3Cm4 = Xa ^ 3 * C2 + 3 * Xa ^ 2 * Xy * C223 + 3 * Xa * Xy ^ 2 * C233 + Xy ^ 3 * C3

Cm=Cm1+Cm2+Cm3+Cm4Cm = Cm1 + Cm2 + Cm3 + Cm4

'Расчет коэффициентов уравнения для вычисления Z''Calculation of the coefficients of the equation for calculating Z'

В=1000*Р/(2.7715*Т)B = 1000 * P / (2.7715 * T)

C0=B^2*CmC0 = B ^ 2 * Cm

В0=В*BmB0 = B * Bm

А1=1+В0A1 = 1 + B0

А0=1+1.5*(В0+С0)A0 = 1 + 1.5 * (B0 + C0)

A2=(A0-(A0^2-A1^3)^0.5)^1/3)A2 = (A0- (A0 ^ 2-A1 ^ 3) ^ 0.5) ^ 1/3)

'Расчет фактора сжимаемости''Compressibility factor calculation'

Z=(1+A2+A1/A2)/3Z = (1 + A2 + A1 / A2) / 3

'Расчет коэффициента сжимаемости''Compressibility factor calculation'

K=Z/ZcK = Z / Zc

'Расчет динамической вязкости''Dynamic viscosity calculation'

'Расчет псевдокритического давления и температуры''Calculation of pseudocritical pressure and temperature'

Ppk=2.9585*(1.608-0.05994*Ro+Xy-0.392*Xa)Tpk=88.25*(0.9915+1.759*Ro-Xy-1.681*Ха)Ppk = 2.9585 * (1.608-0.05994 * Ro + Xy-0.392 * Xa) Tpk = 88.25 * (0.9915 + 1.759 * Ro-Xy-1.681 * Ha)

'Расчет приведенного давления и температуры''Calculation of reduced pressure and temperature'

Ppr=P/PpkPpr = p / ppk

Tpr=T/TpkTpr = T / Tpk

'Расчет динамической вязкости при давлении до 0.5 МПа''Calculation of dynamic viscosity at pressures up to 0.5 MPa'

Mu1=T^0.5+1.37-9.09*Ro^0.125Mu1 = T ^ 0.5 + 1.37-9.09 * Ro ^ 0.125

Mu2=Ro^0.5+2.08-1.5*(Ха+Ху)Mu2 = Ro ^ 0.5 + 2.08-1.5 * (Ha + Hu)

Mu=3.24*Mu1/Mu2 'Размерность - мкПа.с'Mu = 3.24 * Mu1 / Mu2 'Dimension - μPa.s.'

'Расчет динамической вязкости при давлении 0.5 МПа и больше''Calculation of dynamic viscosity at a pressure of 0.5 MPa and more'

If P>0.5 thenIf P> 0.5 then

Cmu=1+Ppr^2/30*(Tpr-1) goto 9Cmu = 1 + Ppr ^ 2/30 * (Tpr-1) goto 9

elseelse

goto 2goto 2

End ifEnd if

9 Mu=Cmu*Mu 'Размерность - мкПа.с'9 Mu = Cmu * Mu 'Dimension - μPa.s.'

'Расчет удельной объемной теплоты сгорания' '(теплотворной способности) природного газа''Calculation of specific volumetric heat of combustion' (calorific value) of natural gas'

'Размерность - МДж/куб.м''Dimension - MJ / cubic meter'

2 Hh=92.819*(0.51447*Ro+0.05603-0.65689*Xa-Xy) 'высшая'2 Hh = 92.819 * (0.51447 * Ro + 0.05603-0.65689 * Xa-Xy) 'highest'

H1=85.453*(0.5219*Ro+0.04242-0.65197*Xa-Xy)'низшая'H1 = 85.453 * (0.5219 * Ro + 0.04242-0.65197 * Xa-Xy) 'lowest'

'Расчет показателя адиабаты при Т=240-360 К и Р до 10 МПа''Calculation of the adiabatic index at T = 240-360 K and P up to 10 MPa'

Kad1=1.556*(1+0.074*Ха)-3.9*Т*(1-0.68*Ха)/10^4-0.208*RoKad1 = 1.556 * (1 + 0.074 * Ha) -3.9 * T * (1-0.68 * Ha) /10^4-0.208*Ro

Kad2=(p/T)^1.43*(384*(1-Xa)*(p/T)^0.8+26.4*Xa)Kad2 = (p / T) ^ 1.43 * (384 * (1-Xa) * (p / T) ^ 0.8 + 26.4 * Xa)

Kad=Kad1+Kad2Kad = Kad1 + Kad2

End subEnd sub

'ПРОГРАММА ROTULA2.BAS''PROGRAM ROTULA2.BAS'

'ИДЕНТИФИКАЦИЯ КОЭФФИЦИЕНТА "А" ПО ПАРАМЕТРАМ ИСТЕЧЕНИЯ''ID A OF THE COEFFICIENT "A" BY EXHAUST PARAMETERS'

'ГАЗА ЧЕРЕЗ ТУРБУЛЕНТНЫЙ И ЛАМИНАРНЫЙ ДРОССЕЛИ''GAS THROUGH TURBULENT AND LAMINAR THROTTLES'

DEFSNG P, T, E, V, R, D, G, Z, K, A, B, C, M, XDEFSNG P, T, E, V, R, D, G, Z, K, A, B, C, M, X

DEFINT i, j, nDEFINT i, j, n

77 cls77 cls

print" Введите избыточное давление"print "Enter gauge pressure"

print" перед турбулентным дросселем (мм вод.ст.)"print "in front of the turbulent throttle (mm water column)"

print" P1=":print "P1 =":

input P1input P1

print" Введите избыточное давление"print "Enter gauge pressure"

print" между дросселями (мм вод.ст.)"print "between inductors (mm water column)"

print" P2=";print "P2 =";

input P2input P2

print" Введите абсолютное давление после лам.дрос.(Па)"print "Enter the absolute pressure after the lam.dros. (Pa)"

print" P3=":print "P3 =":

input Р3input P3

print" Введите барометрическое давление(Па)"print "Enter the barometric pressure (Pa)"

print" Pb=";print "Pb =";

input Pbinput pb

print" Введите температуру газа перед турб.дрос.(К)"print "Enter the gas temperature in front of the turboswitch. (K)"

print" T1=";print "T1 =";

input T1input T1

print" Введите температуру газа перед лам.дрос.(К)"print "Enter the gas temperature in front of the lam.dros. (K)"

print" Т2=";print "T2 =";

input T2input T2

print" Введите плотность газа при ст.условиях Ro (кг/м3)"print "Enter the gas density under standard conditions Ro (kg / m3)"

print" Ro=";print "Ro =";

input Roinput Ro

print" Введите мольную концентрацию CO2 в газе(%)"print "Enter the molar concentration of CO2 in the gas (%)"

print" Ху=";print "xy =";

input Xyinput Xy

print" Введите мольную концентрацию азота в газе(%)"print "Enter the molar concentration of nitrogen in the gas (%)"

print" Ха=";print "Ha =";

input Xainput Xa

'ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ ВЫВОДА РЕЗУЛЬТАТОВ''SELECTION OF DIRECTION OF OUTPUT OF RESULTS'

print "Задайте направление вывода результатов расчета"print "Set the direction of output of calculation results"

print "1 - дисплей"print "1 - display"

print "2 - печать"print "2 - print"

print "3 - файл REZTULA2.TXT"print "3 - file REZTULA2.TXT"

print "NAP=";print "NAP =";

input NAPinput nap

print "Если будете корректировать исходные данные,"print "If you adjust the source data,"

print "задайте kor=1, иначе - kor=0"print "set kor = 1, otherwise - kor = 0"

print "kor=";print "kor =";

input korinput kor

if kor = 0 goto 78if kor = 0 goto 78

goto 77goto 77

78 if NAP = 1 then viw$ = "CON"78 if NAP = 1 then viw $ = "CON"

if NAP = 2 then viw$ = "PRN"if NAP = 2 then viw $ = "PRN"

if NAP - 3 then viw$ = "REZTULA2.TXT"if NAP - 3 then viw $ = "REZTULA2.TXT"

open viw$ for output as #2open viw $ for output as # 2

print #2,print # 2,

print #2," ПРОГРАММА ROTULA2.BAS"print # 2, "PROGRAM ROTULA2.BAS"

print #2,print # 2,

print #2," ИДЕНТИФИКАЦИЯ КОЭФФИЦИЕНТА А ПО ПАРАМЕТРАМ"print # 2, "IDENTIFICATION OF COEFFICIENT A BY PARAMETERS"

print #2," ИСТЕЧЕНИЯ ГАЗА ЧЕРЕЗ ТУРБУЛЕНТНЫЙ И ЛАМИНАРНЫЙ ДРОССЕЛИ"print # 2, "GAS FLOWS THROUGH TURBULENT AND LAMINARY THROTTLES"

print #2,print # 2,

print #2," ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ"print # 2, "BACKGROUND"

print #2,print # 2,

a1$="P1=#### мм H2O P2=#### мм H2O P3=###### Па T1=###.# K"a1 $ = "P1 = #### mm H2O P2 = #### mm H2O P3 = ###### Pa T1 = ###. # K"

print #2, using a1$; P1, P2, P3, T1print # 2, using a1 $; P1, P2, P3, T1

a2$="T2=###.# Xa=#.#### мол.% Ху=#.#### мол.%"a2 $ = "T2 = ###. # Xa = #. #### mol.% Hu = #. #### mol.%"

print #2, using a2$; T2, Xa, Xyprint # 2, using a2 $; T2, Xa, Xy

a3$="Ro=#.#### Pb=######.# Па"a3 $ = "Ro = #. #### Pb = ######. # Pa"

print #2, using a3$; Ro, Pbprint # 2, using a3 $; Ro, Pb

print #2,print # 2,

print #2, " РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА"print # 2, "CALCULATION RESULTS"

print #2,print # 2,

P2=P2*9.80665 'Перевод мм Н2O в Па'P2 = P2 * 9.80665 'Convert mm H2O to Pa'

Р2а=Р2+Pb 'Вычисл.абсолютного давления'P2a = P2 + Pb 'Absolute pressure calculation'

Р1=Р1*9.80665 'Перевод мм Н2O в Па'P1 = P1 * 9.80665 'Conversion of mm H2O to Pa'

P1a=P1+Pb 'Вычисл.абсолютного давления'P1a = P1 + Pb 'Absolute pressure calculation'

P1m=P1a/(10^6) 'Перевод Па в МПа'P1m = P1a / (10 ^ 6) 'Conversion of Pa to MPa'

P2m=P2a/(10^6)P2m = P2a / (10 ^ 6)

Call Zet(P1m, Т1, Ro, Xa, Xy, Kz1, Mu1, Kad1, Hh1, Hl1)Call Zet (P1m, T1, Ro, Xa, Xy, Kz1, Mu1, Kad1, Hh1, Hl1)

Call Zet(P2m, T2, Ro, Xa, Xy, Kz2, Mu2, Kad2, Hh2, Hl2)Call Zet (P2m, T2, Ro, Xa, Xy, Kz2, Mu2, Kad2, Hh2, Hl2)

'Определение коэффициента А''Determination of coefficient A'

Pot=(P2a/P1a)^(2/Kad1)-(P2a/P1a)^((Kad1+1)/Kad1)Pot = (P2a / P1a) ^ (2 / Kad1) - (P2a / P1a) ^ ((Kad1 + 1) / Kad1)

В1=P1a*(Mu2/1000000)*Kz2*T2/((P2a-P3)*(P2a+P3))B1 = P1a * (Mu2 / 1,000,000) * Kz2 * T2 / ((P2a-P3) * (P2a + P3))

B2=SQR(Kad1*Pot/(Kz1*(Kad1-1)*T1))B2 = SQR (Kad1 * Pot / (Kz1 * (Kad1-1) * T1))

B3=B1*B2B3 = B1 * B2

A=SQR(Ro)/B3A = SQR (Ro) / B3

a5$=" Коэффициент А=+.####^^^^"a5 $ = "Coefficient A = +. #### ^^^^"

print #2, using a5$; Aprint # 2, using a5 $; A

print #2,print # 2,

print #2, "Расчет закончен"print # 2, "Calculation is completed"

EndEnd

'ПОДПРОГРАММА РАСЧЕТА КОЭФФИЦИЕНТА СЖИМАЕМОСТИ ГАЗА''GAS COMPRESSIBILITY COEFFICIENT CALCULATION PROGRAM'

'по модифицированному уравнению состояния GERG-91 мод,''according to the modified equation of state of the GERG-91 mod,'

'ГОСТ 30319.2-96, а также динамической вязкости,''GOST 30319.2-96, as well as dynamic viscosity,'

'показателя адиабаты и теплотворной способности газа''adiabatic index and calorific value of gas'

'по ГОСТ 30319.1-96''according to GOST 30319.1-96'

Sub Zet(P, T, Ro, Xa, Xy, K, Mu, Kad, Hh, Hl)Sub Zet (P, T, Ro, Xa, Xy, K, Mu, Kad, Hh, Hl)

'Размерности: Р-МПа, Т-град.К, Ro-кг/м3, Ха, Ху-мол.%''Dimensions: R-MPa, T-grad. K, Ro-kg / m3, Ha, Hu-mol.%'

'Расчет фактора сжимаемости при стандартных условиях''Calculation of compressibility factor under standard conditions'

Zc=1-(0.0741 *Ro-0.006*Xa-0.0575*Xy)Zc = 1- (0.0741 * Ro-0.006 * Xa-0.0575 * Xy)

'Расчет молярной доли эквивалентного углеводорода''Calculation of the molar fraction of equivalent hydrocarbon'

Хе=1-Ха-ХуHe = 1-Ha-Hu

'Расчет молярной массы эквивалентного углеводорода''Calculation of the molar mass of equivalent hydrocarbon'

Me=(24.05525*Zc*Ro-28.0135*Xa-44.01*Xy)/XeMe = (24.05525 * Zc * Ro-28.0135 * Xa-44.01 * Xy) / Xe

'Расчет показателя Н''Calculation of indicator H'

Н=128.64+47.479*МеH = 128.64 + 47.479 * Me

'Расчет коэффициентов уравнения состояния''Calculation of the coefficients of the equation of state'

В11=(8.77118/10^4-5.56281*T/10^6+8.8151*T^2/10^9)*HB11 = (8.77118 / 10 ^ 4-5.56281 * T / 10 ^ 6 + 8.8151 * T ^ 2/10 ^ 9) * H

В12=(-8.24747/10^7+4.31436*T/10^9-6.08319*T^2/10^12)*H^2B12 = (- 8.24747 / 10 ^ 7 + 4.31436 * T / 10 ^ 9-6.08319 * T ^ 2/10 ^ 12) * H ^ 2

В1=-0.425468+2.865 *Т/10^3-4.62073*T^2/10^6+B11+В12B1 = -0.425468 + 2.865 * T / 10 ^ 3-4.62073 * T ^ 2/10 ^ 6 + B11 + B12

В2=-0.1446+7.4091*Т/10^4-9.1195*T^2/10^7B2 = -0.1446 + 7.4091 * T / 10 ^ 4-9.1195 * T ^ 2/10 ^ 7

В23=-0.339693+1.61176*Т/10^3-2.04429*T^2/10^6B23 = -0.339693 + 1.61176 * T / 10 ^ 3-2.04429 * T ^ 2/10 ^ 6

В3=-0.86834+4.0376*Т/10^3-5.1657*T^2/10^6B3 = -0.86834 + 4.0376 * T / 10 ^ 3-5.1657 * T ^ 2/10 ^ 6

С11=(6.46422/10^4-4.22876*T/10^6+6.88157*T^2/10^9)*HC11 = (6.46422 / 10 ^ 4-4.22876 * T / 10 ^ 6 + 6.88157 * T ^ 2/10 ^ 9) * H

C12=(-3.32805/10^7+2.2316*T/10^9-3.67713*T^2/10^12)*H^2C12 = (- 3.32805 / 10 ^ 7 + 2.2316 * T / 10 ^ 9-3.67713 * T ^ 2/10 ^ 12) * H ^ 2

С1=-0.302488+1.95861*T/10^3-3.16302*T^2/10^6+C11+C12C1 = -0.302488 + 1.95861 * T / 10 ^ 3-3.16302 * T ^ 2/10 ^ 6 + C11 + C12

С2=7.8498/10^3-3.9895*T/10^5+6.1187*T^2/10^8C2 = 7.8498 / 10 ^ 3-3.9895 * T / 10 ^ 5 + 6.1187 * T ^ 2/10 ^ 8

C3=2.0513/10^3+3.4888*T/10^5-8.3703*T^2/10^8C3 = 2.0513 / 10 ^ 3 + 3.4888 * T / 10 ^ 5-8.3703 * T ^ 2/10 ^ 8

C223=5.52066/10^3-1.68609*T/10^5+1.57169*T^2/10^8C223 = 5.52066 / 10 ^ 3-1.68609 * T / 10 ^ 5 + 1.57169 * T ^ 2/10 ^ 8

C233=3.58783/10^3+8.06674*T/10^6-3.25798*T^2/10^8C233 = 3.58783 / 10 ^ 3 + 8.06674 * T / 10 ^ 6-3.25798 * T ^ 2/10 ^ 8

Bz=0.72+1.875*(320-T)^2/10^5Bz = 0.72 + 1.875 * (320-T) ^ 2/10 ^ 5

Cz=0.92+0.0013*(T-320)Cz = 0.92 + 0.0013 * (T-320)

Bm1=Xe^2*B1+Xe*Xa*Bz*(B1+B2)-1.73*Xe*Xy*(B1*B3)^0.5Bm1 = Xe ^ 2 * B1 + Xe * Xa * Bz * (B1 + B2) -1.73 * Xe * Xy * (B1 * B3) ^ 0.5

Bm2=Xa^2*B2+2*Xa*Xy*B23+Xy^2*B3Bm2 = Xa ^ 2 * B2 + 2 * Xa * Xy * B23 + Xy ^ 2 * B3

Bm=Bm1+Bm2Bm = Bm1 + Bm2

Cm1=Xe^3*C1+3*Xe^2*Xa*Cz*(C1^2*C2)^(1/3)Cm1 = Xe ^ 3 * C1 + 3 * Xe ^ 2 * Xa * Cz * (C1 ^ 2 * C2) ^ (1/3)

Cm2=2.76*Xe^2*Xy*(C1^2*C3)^(1/3)+3*Xe*Xa^2*Cz*(C1*C2^2)^(1/3)Cm2 = 2.76 * Xe ^ 2 * Xy * (C1 ^ 2 * C3) ^ (1/3) + 3 * Xe * Xa ^ 2 * Cz * (C1 * C2 ^ 2) ^ (1/3)

Cm3=6.6*Xe*Xa*Xy*(C1*C2*C3)^(1/3)+2.76*Xe*Xy^2*(C1*С3^2)^(1/3)Cm3 = 6.6 * Xe * Xa * Xy * (C1 * C2 * C3) ^ (1/3) + 2.76 * Xe * Xy ^ 2 * (C1 * C3 ^ 2) ^ (1/3)

Cm4=Xa^3*C2+3*Xa^2*Xy*C223+3*Xa*Xy^2*C233+Xy^3*C3Cm4 = Xa ^ 3 * C2 + 3 * Xa ^ 2 * Xy * C223 + 3 * Xa * Xy ^ 2 * C233 + Xy ^ 3 * C3

Cm=Cm1+Cm2+Cm3+Cm4Cm = Cm1 + Cm2 + Cm3 + Cm4

'Расчет коэффициентов уравнения для вычисления Z''Calculation of the coefficients of the equation for computing Z'

В=1000*Р/(2.7715*Т)B = 1000 * P / (2.7715 * T)

C0=B^2*CmC0 = B ^ 2 * Cm

В0=В*BmB0 = B * Bm

А1=1+В0A1 = 1 + B0

А0=1+1.5*(В0+С0)A0 = 1 + 1.5 * (B0 + C0)

A2=(A0-(A0^2-A1^3)^0.5)^(1/3)A2 = (A0- (A0 ^ 2-A1 ^ 3) ^ 0.5) ^ (1/3)

"Расчет фактора сжимаемости''Compressibility factor calculation'

Z=(1+A2+A1/A2)/3Z = (1 + A2 + A1 / A2) / 3

'Расчет коэффициента сжимаемости''Compressibility factor calculation'

K=Z/ZcK = Z / Zc

'Расчет динамической вязкости''Dynamic viscosity calculation'

'Расчет псевдокритического давления и температуры''Calculation of pseudocritical pressure and temperature'

Ppk=2.9585*(1.608-0.05994*Ro+Xy-0.392*Xa)Ppk = 2.9585 * (1.608-0.05994 * Ro + Xy-0.392 * Xa)

Tpk=88.25*(0.9915+1.759*Ro-Xy-1.681*Xa)Tpk = 88.25 * (0.9915 + 1.759 * Ro-Xy-1.681 * Xa)

'Расчет приведенного давления и температуры''Calculation of reduced pressure and temperature'

Ppr=P/PpkPpr = p / ppk

Tpr=T/TpkTpr = T / Tpk

'Расчет динамической вязкости при давлении до 0.5 МПа''Calculation of dynamic viscosity at pressures up to 0.5 MPa'

Mu1=T^0.5+1.37-9.09*Ro^0.125Mu1 = T ^ 0.5 + 1.37-9.09 * Ro ^ 0.125

Mu2=Ro^0.5-2.08-1.5*(Ха+Ху)Mu2 = Ro ^ 0.5-2.08-1.5 * (Ha + Hu)

Mu=3.24*Mu1/Mu2 'Размерность - мкПа.с'Mu = 3.24 * Mu1 / Mu2 'Dimension - μPa.s.'

'Расчет динамической вязкости при давлении 0.5 МПа и больше''Calculation of dynamic viscosity at a pressure of 0.5 MPa and more'

If P>0.5 thenIf P> 0.5 then

Cmu=1+Ppr^2/30*(Tpr-1) goto 9Cmu = 1 + Ppr ^ 2/30 * (Tpr-1) goto 9

elseelse

goto 2goto 2

End ifEnd if

9 Mu=Cmu*Mu 'Размерность - мкПа.с'9 Mu = Cmu * Mu 'Dimension - μPa.s.'

'Расчет удельной объемной теплоты сгорания''Calculation of specific volumetric heat of combustion'

'(теплотворной способности) природного газа''(calorific value) of natural gas'

'Размерность - МДж/куб.м''Dimension - MJ / cubic meter'

2 Hh=92.819*(0.51447*Ro+0.05603-0.65689*Xa-Xy) 'высшая'2 Hh = 92.819 * (0.51447 * Ro + 0.05603-0.65689 * Xa-Xy) 'highest'

Hl=85.453*(0.5219*Ro+0.04242-0.65197*Xa-Xy) 'низшая'Hl = 85.453 * (0.5219 * Ro + 0.04242-0.65197 * Xa-Xy) 'lowest'

'Расчет показателя адиабаты при Т=240-360 К и Р до 10 МПа''Calculation of the adiabatic index at T = 240-360 K and P up to 10 MPa'

Kad1=1.556*(1+0.074*Xa)-3.9*T*(1-0.68*Xa)/10^4-0.208*RoKad1 = 1.556 * (1 + 0.074 * Xa) -3.9 * T * (1-0.68 * Xa) /10^4-0.208*Ro

Kad2=(p/T)^1.43*(384*(1-Xa)*(p/T)^0.8+26.4*Xa)Kad2 = (p / T) ^ 1.43 * (384 * (1-Xa) * (p / T) ^ 0.8 + 26.4 * Xa)

Kad=Kad1+Kad2Kad = Kad1 + Kad2

End subEnd sub

'ПРОГРАММА ROTULA3.BAS ''PROGRAM ROTULA3.BAS'

'РАСЧЕТ ПЛОТНОСТИ ГАЗА ПО ПАРАМЕТРАМ ИСТЕЧЕНИЯ''CALCULATION OF GAS DENSITY BY EXHAUST PARAMETERS'

'ЧЕРЕЗ ТУРБУЛЕНТНЫЙ И ЛАМИНАРНЫЙ ДРОССЕЛИ''THROUGH TURBULENT AND LAMINAR THROTTLES'

DEFSNG P, T, E, V, R, D, G, Z, K, A, B, C, M, XDEFSNG P, T, E, V, R, D, G, Z, K, A, B, C, M, X

DEFINT i, j, nDEFINT i, j, n

77 cls77 cls

print" Введите избыточное давление"print "Enter gauge pressure"

print" перед турбулентным дросселем(мм вод.ст.)"print "in front of the turbulent throttle (mm water column)"

print" P1=";print "P1 =";

input P1input P1

print" Введите избыточное давление"print "Enter gauge pressure"

print" между дросселями (мм вод.ст.)"print "between inductors (mm water column)"

print" P2=";print "P2 =";

input P2input P2

print" Введите абсолютное давление после лам.дрос.(Па)"print "Enter the absolute pressure after the lam.dros. (Pa)"

print" P3=";print "P3 =";

input Р3input P3

print" Введите барометрическое давление(Па)"print "Enter the barometric pressure (Pa)"

print" Pb=";print "Pb =";

input Pbinput pb

print" Введите температуру газа перед турб.дрос.(К)"print "Enter the gas temperature in front of the turboswitch. (K)"

print" T1=":print "T1 =":

input T1input T1

print" Введите температуру газа перед лам.дрос.(К)"print "Enter the gas temperature in front of the lam.dros. (K)"

print" T2=":print "T2 =":

input T2input T2

print" Введите коэффициент А"print "Enter coefficient A"

print" A=";print "A =";

input Ainput A

print" Введите мольную концентрацию CO2 в газе(%)"print "Enter the molar concentration of CO2 in the gas (%)"

print" Ху=":print "xy =":

input Xyinput Xy

print" Введите мольную концентрацию азота в газе(%)"print "Enter the molar concentration of nitrogen in the gas (%)"

print" Xa=":print "Xa =":

input Xainput Xa

print" Введите диаметр ламинарного дросселя(мм)"print "Enter the diameter of the laminar throttle (mm)"

print" DL=":print "DL =":

input DLinput DL

print" Введите длину ламинарного дросселя(мм)"print "Enter the length of the laminar throttle (mm)"

print" L=";print "L =";

input Linput L

'ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ ВЫВОДА РЕЗУЛЬТАТОВ''SELECTION OF DIRECTION OF OUTPUT OF RESULTS'

print "Задайте направление вывода результатов расчета"print "Set the direction of output of calculation results"

print "1 - дисплей"print "1 - display"

print "2 - печать"print "2 - print"

print "3 - файл REZTULA3.TXT"print "3 - file REZTULA3.TXT"

print "NAP=";print "NAP =";

input NAPinput nap

print "Если будете корректировать исходные данные,"print "If you adjust the source data,"

print "задайте kor=1, иначе - kor=0"print "set kor = 1, otherwise - kor = 0"

print "kor=":print "kor =":

input korinput kor

if kor=0 goto 78if kor = 0 goto 78

goto 77goto 77

78 if NAP = 1 then viw$ = "CON"78 if NAP = 1 then viw $ = "CON"

if NAP = 2 then viw$ = "PRN"if NAP = 2 then viw $ = "PRN"

if NAP = 3 then viw$ = "REZTULA3.TXT"if NAP = 3 then viw $ = "REZTULA3.TXT"

open viw$ for output as#2open viw $ for output as # 2

print #2,print # 2,

print #2," ПРОГРАММА ROTULA3.BAS"print # 2, "PROGRAM ROTULA3.BAS"

print #2,print # 2,

print #2," РАСЧЕТ ПЛОТНОСТИ ГАЗА ПО ПАРАМЕТРАМ ИСТЕЧЕНИЯ "print # 2, "CALCULATING GAS DENSITY BY EXHAUST PARAMETERS"

print #2," ЧЕРЕЗ ТУРБУЛЕНТНЫЙ И ЛАМИНАРНЫЙ ДРОССЕЛИ"print # 2, "THROUGH TURBULENT AND LAMINARY THROTTLES"

print #2,print # 2,

print #2," ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ"print # 2, "BACKGROUND"

print #2,print # 2,

a1$="P1=#### мм H2О P2=#### мм H2O P3=###### Па Т1=###.# К"a1 $ = "P1 = #### mm H2O P2 = #### mm H2O P3 = ###### Pa T1 = ###. # K"

print #2, using a1$; P1, P2, P3, T1print # 2, using a1 $; P1, P2, P3, T1

a2$="T2=###.# A=+.####^^^^ Xa=#.#### мол.% Ху=#.#### мол.%"a2 $ = "T2 = ###. # A = +. #### ^^^^ Xa = #. #### mol.% Hu = #. #### mol.%"

print #2, using a2$; T2, A, Xa, Xyprint # 2, using a2 $; T2, A, Xa, Xy

a3$="DL=#.### mm L=###.## мм Pb=######.# Па"a3 $ = "DL = #. ### mm L = ###. ## mm Pb = ######. # Pa"

print #2, using a3$; DL, L, Pbprint # 2, using a3 $; DL, L, Pb

print #2,print # 2,

print #2," РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА"print # 2, "CALCULATION RESULTS"

print #2,print # 2,

P2=P2*9.80665 'Перевод мм Н2O в Па'P2 = P2 * 9.80665 'Convert mm H2O to Pa'

Р2а=Р2+Pb 'Вычисл.абсолютного давления'P2a = P2 + Pb 'Absolute pressure calculation'

Р1=Р1*9.80665 'Перевод мм Н2O в Па'P1 = P1 * 9.80665 'Conversion of mm H2O to Pa'

Р1а=Р1+Pb 'Вычисл.абсолютного давления'P1a = P1 + Pb 'Absolute pressure calculation'

Р1m=P1a/(10^6) 'Перевод Па в МПа'P1m = P1a / (10 ^ 6) 'Conversion of Pa to MPa'

P2m=P2a/(10^6)P2m = P2a / (10 ^ 6)

Ron=0.2Ron = 0.2

Rok=1.8Rok = 1.8

3 Ro=0.5*(Ron+Rok)3 Ro = 0.5 * (Ron + Rok)

Call Zet(P1m, T1, Ro, Xa, Xy, Kz1, Mul, Kad1, Hh1, Hl1)Call Zet (P1m, T1, Ro, Xa, Xy, Kz1, Mul, Kad1, Hh1, Hl1)

Call Zet(P2m, T2, Ro, Xa, Xy, Kz2, Mu2, Kad2, Hh2, Hl2)Call Zet (P2m, T2, Ro, Xa, Xy, Kz2, Mu2, Kad2, Hh2, Hl2)

'Определение расчетного коэффициента Ar''Determination of the calculated coefficient Ar'

Pot=(P2a/P1a)^(2/Kad1)-(P2a/P1a)^((Kad1+1)/Kad1)Pot = (P2a / P1a) ^ (2 / Kad1) - (P2a / P1a) ^ ((Kad1 + 1) / Kad1)

В1=Р1a*(Mu2/1000000)*Kz2*T2/((P2a-P3)*(P2a+P3))B1 = P1a * (Mu2 / 1,000,000) * Kz2 * T2 / ((P2a-P3) * (P2a + P3))

B2=SQR(Kad1*Pot/(Kz1*(Kad1-1)*T1))B2 = SQR (Kad1 * Pot / (Kz1 * (Kad1-1) * T1))

B3=B1*B2B3 = B1 * B2

Ar=SQR(Ro)/B3Ar = SQR (Ro) / B3

EA=Ar-AEA = Ar-A

If Abs(EA)<0.001*A then goto 1If Abs (EA) <0.001 * A then goto 1

End IfEnd if

If EA<0 thenIf EA <0 then

Ron=Ro goto 3 else Rok=Ro goto 3Ron = Ro goto 3 else Rok = Ro goto 3

End IfEnd if

'Определение критерия Рейнольдса(ламинарный дроссель)''Definition of the Reynolds criterion (laminar throttle)'

1 DL=0.001*DL1 DL = 0.001 * DL

L=0.001*LL = 0.001 * L

Re1=DL^3*(P2a^2-P3^2)*RoRe1 = DL ^ 3 * (P2a ^ 2-P3 ^ 2) * Ro

Re2=22121 *Kz2*T2*(Mu2/1000000)^2*LRe2 = 22121 * Kz2 * T2 * (Mu2 / 1,000,000) ^ 2 * L

Re=Re1/Re2Re = Re1 / Re2

'Определение расхода газа через ламинарный дроссель''Determination of gas flow through the laminar throttle'

B5=3.14*(DL^4)*Ro*(P2a^2-P3^2)B5 = 3.14 * (DL ^ 4) * Ro * (P2a ^ 2-P3 ^ 2)

B6=88483.84*Mu2*L*Kz2*T2/1000000B6 = 88,483.84 * Mu2 * L * Kz2 * T2 / 1,000,000

GL=B5/B6GL = B5 / B6

GL=1000*GL 'Перевод кг/с в г/с'GL = 1000 * GL 'Convert kg / s to g / s'

а5$=" Плотность газа Ro =#.#### кг/м3 Re=##### GL=+.####^^^^ г/с" print #2, using a5$; Ro, Re, GLa5 $ = "Gas density Ro = #. #### kg / m3 Re = ##### GL = +. #### ^^^^ g / s" print # 2, using a5 $; Ro, Re, GL

а8$=" Вязкость газа Mu=+.####^^^^ мкПа·с"a8 $ = "Gas viscosity Mu = +. #### ^^^^ μPa · s"

print #2, using a8$; Mu2print # 2, using a8 $; Mu2

а7$=" Теплотворная способность газа Hh=###.## H1=###.## МДж/м3" print #2, using a7$; Hh1, Hl2a7 $ = "Calorific value of gas Hh = ###. ## H1 = ###. ## MJ / m3" print # 2, using a7 $; Hh1, hl2

a6$="Kz1=#.#### Kz2=#.#### Kad=#.####"a6 $ = "Kz1 = #. #### Kz2 = #. #### Kad = #. ####"

print #2, using a6$; Kz1, Kz2, Kad1print # 2, using a6 $; Kz1, Kz2, Kad1

print #2,print # 2,

print #2, "Расчет закончен"print # 2, "Calculation is completed"

EndEnd

'ПОДПРОГРАММА РАСЧЕТА КОЭФФИЦИЕНТА СЖИМАЕМОСТИ ГАЗА''GAS COMPRESSIBILITY COEFFICIENT CALCULATION PROGRAM'

'по модифицированному уравнению состояния GERG-91 мод,''according to the modified equation of state of the GERG-91 mod,'

'ГОСТ 30319.2-96, а также динамической вязкости,''GOST 30319.2-96, as well as dynamic viscosity,'

'показателя адиабаты и теплотворной способности газа''adiabatic index and calorific value of gas'

'по ГОСТ 30319.1-96''according to GOST 30319.1-96'

Sub Zet(P, T, Ro, Xa, Xy, K, Mu, Kad, Hh, Hl)Sub Zet (P, T, Ro, Xa, Xy, K, Mu, Kad, Hh, Hl)

'Размерности: Р-МПа, Т-град.К, Ro-кг/м3, Ха, Ху-мол.%''Dimensions: R-MPa, T-grad. K, Ro-kg / m3, Ha, Hu-mol.%'

'Расчет фактора сжимаемости при стандартных условиях''Calculation of compressibility factor under standard conditions'

Zc=1-(0.0741*Ro-0.006*Xa-0.0575*Xy)Zc = 1- (0.0741 * Ro-0.006 * Xa-0.0575 * Xy)

'Расчет молярной доли эквивалентного углеводорода''Calculation of the molar fraction of equivalent hydrocarbon'

Хе=1-Ха-ХуHe = 1-Ha-Hu

'Расчет молярной массы эквивалентного углеводорода''Calculation of the molar mass of equivalent hydrocarbon'

Me=(24.05525*Zc*Ro-28.0135*Ха-44.01*Ху)/ХеMe = (24.05525 * Zc * Ro-28.0135 * Ha-44.01 * Hu) / He

'Расчет покачателя Н''Calculation of the rocker N'

Н=128.64+47.479*МеH = 128.64 + 47.479 * Me

'Расчет коэффициентов уравнения состояния''Calculation of the coefficients of the equation of state'

В11=(8.771 18/10^4-5.56281*Т/10^6+8.8151*-Т^2/10^9)*Н В12=(-B11 = (8.771 18/10 ^ 4-5.56281 * T / 10 ^ 6 + 8.8151 * -T ^ 2/10 ^ 9) * H B12 = (-

8.24747/10^+4.31436*Т/10^9-6.08319*T^2/10^12)*H^2 В1=-0.425468+2.865*Т/10^3-8.24747 / 10 ^ + 4.31436 * T / 10 ^ 9-6.08319 * T ^ 2/10 ^ 12) * H ^ 2 B1 = -0.425468 + 2.865 * T / 10 ^ 3-

4.62073*T^2/10^6+B11+B124.62073 * T ^ 2/10 ^ 6 + B11 + B12

В2=-0.1446+7.4091*T/10^4-9.1195*T^2/10^7 В23=-0.339693+1.61176*Т/10^3-B2 = -0.1446 + 7.4091 * T / 10 ^ 4-9.1195 * T ^ 2/10 ^ 7 В23 = -0.339693 + 1.61176 * T / 10 ^ 3-

2.04429*T^2/10^6 В3=-0.86834+4.0376^T/10^-5.1657*T^2/10^62.04429 * T ^ 2/10 ^ 6 B3 = -0.86834 + 4.0376 ^ T / 10 ^ -5.1657 * T ^ 2/10 ^ 6

C11=(6.46422/10^4-4.22876*T/10^6+6.88157*T^2/10^9)*H C12=(-C11 = (6.46422 / 10 ^ 4-4.22876 * T / 10 ^ 6 + 6.88157 * T ^ 2/10 ^ 9) * H C12 = (-

3.32805/10^7+2.2316*T/10^9-3.67713*7^2/10^12)*H^2 С1=-0.302488+1.95861*T/10^3-3.32805 / 10 ^ 7 + 2.2316 * T / 10 ^ 9-3.67713 * 7 ^ 2/10 ^ 12) * H ^ 2 C1 = -0.302488 + 1.95861 * T / 10 ^ 3-

3.16302*T^2/10^6+C11+C123.16302 * T ^ 2/10 ^ 6 + C11 + C12

С2=7.8498/10^3-3.9895*T/10^5+6.1187*T^2/10^8 С3=2.0513/10^+3.4888*T/10^5-C2 = 7.8498 / 10 ^ 3-3.9895 * T / 10 ^ 5 + 6.1187 * T ^ 2/10 ^ 8 C3 = 2.0513 / 10 ^ + 3.4888 * T / 10 ^ 5-

8.3703*T^2/10^8 C223=5.52066/10^3-1.68609*T/10^5+1.57169*T^2/10^88.3703 * T ^ 2/10 ^ 8 C223 = 5.52066 / 10 ^ 3-1.68609 * T / 10 ^ 5 + 1.57169 * T ^ 2/10 ^ 8

C233=3.58783/10^3+8.06674*T/10^6-3.25798*T^2/10^8C233 = 3.58783 / 10 ^ 3 + 8.06674 * T / 10 ^ 6-3.25798 * T ^ 2/10 ^ 8

Bz=0.72+1.875*(320-T)^2/10^5Bz = 0.72 + 1.875 * (320-T) ^ 2/10 ^ 5

Cz=0.92+0.0013*(T-320)Cz = 0.92 + 0.0013 * (T-320)

Bm1=Xe^2*B1+Xe*Xa*Bz*(B1+B2)-1.73*Xe*Xy*(B1*B3)^0.5Bm1 = Xe ^ 2 * B1 + Xe * Xa * Bz * (B1 + B2) -1.73 * Xe * Xy * (B1 * B3) ^ 0.5

Bm2=Xa^2*B2+2*Xa*Xy*B23+Xy^2*B3Bm2 = Xa ^ 2 * B2 + 2 * Xa * Xy * B23 + Xy ^ 2 * B3

Bm=Bm1+Bm2Bm = Bm1 + Bm2

Cm1=Xe^3*C1+3*Xe^2*Xa*Cz*(C1^2*C2)^(1/3)Cm1 = Xe ^ 3 * C1 + 3 * Xe ^ 2 * Xa * Cz * (C1 ^ 2 * C2) ^ (1/3)

Cm2=2.76*Xe^2*Xy*(C1^2*C3)^(1/3)+3*Xe*Xa^2*Cz*(C1*C2^2)^(1/3)Cm2 = 2.76 * Xe ^ 2 * Xy * (C1 ^ 2 * C3) ^ (1/3) + 3 * Xe * Xa ^ 2 * Cz * (C1 * C2 ^ 2) ^ (1/3)

Cm3=6.6*Xe*Xa*Xy*(C1*C2*C3)^(1/3)+2.76*Xe*Xy^2*(C1*C3^2)^(1/3)Cm3 = 6.6 * Xe * Xa * Xy * (C1 * C2 * C3) ^ (1/3) + 2.76 * Xe * Xy ^ 2 * (C1 * C3 ^ 2) ^ (1/3)

Cm4=Xa^3*C2+3*Xa^2*Xy*C223+3*Xa*Xy^2*C233+Xy^3*C3Cm4 = Xa ^ 3 * C2 + 3 * Xa ^ 2 * Xy * C223 + 3 * Xa * Xy ^ 2 * C233 + Xy ^ 3 * C3

Cm=Cm1+Cm2+Cm3+Cm4Cm = Cm1 + Cm2 + Cm3 + Cm4

'Расчет коэффициентов уравнения для вычисления Z''Calculation of the coefficients of the equation for computing Z'

В=1000*Р/(2.7715*Т)B = 1000 * P / (2.7715 * T)

C0=B^2*CmC0 = B ^ 2 * Cm

B0=B*BmB0 = B * Bm

А1=1+В0A1 = 1 + B0

А0=1+1.5*(В0+С0)A0 = 1 + 1.5 * (B0 + C0)

A2=(A0-(A0^2-A1^3)^0.5)^1/3)A2 = (A0- (A0 ^ 2-A1 ^ 3) ^ 0.5) ^ 1/3)

"Расчет фактора сжимаемости''Compressibility factor calculation'

Z=(1+A2+A1/A2)/3Z = (1 + A2 + A1 / A2) / 3

'Расчет коэффициента сжимаемости''Compressibility factor calculation'

K=Z/ZcK = Z / Zc

'Расчет динамической вязкости''Dynamic viscosity calculation'

'Расчет псевдокритическою давления и температуры''Calculation of pseudo-critical pressure and temperature'

Ppk=2.9585*(1.608-0.05994*Ro+Xy-0.392*Xa)Tpk=88.25*(0.9915+1.759*Ro-Xy-1.681*Ха)Ppk = 2.9585 * (1.608-0.05994 * Ro + Xy-0.392 * Xa) Tpk = 88.25 * (0.9915 + 1.759 * Ro-Xy-1.681 * Ha)

'Расчет приведенного давления и температуры''Calculation of reduced pressure and temperature'

Ppr=P/PpkPpr = p / ppk

Tpr=T/TpkTpr = T / Tpk

'Расчет динамической вязкости при давлении до 0.5 МПа''Calculation of dynamic viscosity at pressures up to 0.5 MPa'

Mu1=T^0.5+1.37-9.09*Ro^0.125Mu1 = T ^ 0.5 + 1.37-9.09 * Ro ^ 0.125

Mu2=Ro^0.5+2.08-1.5*(Ха+Ху)Mu2 = Ro ^ 0.5 + 2.08-1.5 * (Ha + Hu)

Mu=3.24*Mu1/Mu2 'Размерность - мкПа.с'Mu = 3.24 * Mu1 / Mu2 'Dimension - μPa.s.'

'Расчет динамической вязкости при давлении 0.5 МПа и больше''Calculation of dynamic viscosity at a pressure of 0.5 MPa and more'

If P>0.5 thenIf P> 0.5 then

Cmu=1+Ppr^2/30*(Tpr-1) goto 9Cmu = 1 + Ppr ^ 2/30 * (Tpr-1) goto 9

elseelse

goto 2goto 2

End ifEnd if

9 Mu=Cmu*Mu 'Размерность - мкПа.с'9 Mu = Cmu * Mu 'Dimension - μPa.s.'

'Расчет удельной объемной теплоты сгорания''Calculation of specific volumetric heat of combustion'

'(теплотворной способности) природного газа''(calorific value) of natural gas'

'Размерность - МДж/куб.м''Dimension - MJ / cubic meter'

2 Hh=92.819*(0.51447*Ro+0.05603-0.65689*Xa-Xy) 'высшая'2 Hh = 92.819 * (0.51447 * Ro + 0.05603-0.65689 * Xa-Xy) 'highest'

H1=85.453*(0.5219*Ro+0.04242-0.65197*Xa-Xy)'низшая'H1 = 85.453 * (0.5219 * Ro + 0.04242-0.65197 * Xa-Xy) 'lowest'

'Расчет показателя адиабаты при Т=240-360 К и Р до 10 МПа''Calculation of the adiabatic index at T = 240-360 K and P up to 10 MPa'

Kad1=1.556*(1+0.074*Ха)-3.9*Т*(1-0.68*Ха)/10^4-0.208*RoKad1 = 1.556 * (1 + 0.074 * Ha) -3.9 * T * (1-0.68 * Ha) /10^4-0.208*Ro

Kad2=(p/T)^1.43*(384*(1-Xa)*(p/T)^0.8+26.4*Xa)Kad2 = (p / T) ^ 1.43 * (384 * (1-Xa) * (p / T) ^ 0.8 + 26.4 * Xa)

Kad^Kad1+Kad2Kad ^ Kad1 + Kad2

End subEnd sub

Claims (3)

1. Способ определения показателей физических свойств природного газа (плотности, динамической вязкости, коэффициента сжимаемости, показателя адиабаты, удельной теплоты сгорания), включающий подготовку газа и вычисление перечисленных выше показателей физических свойств газа, отличающийся тем, что подготовленный контролируемый газ пропускают через последовательно установленные турбулентный и ламинарный дроссели, измеряют абсолютное давление газа перед турбулентным дросселем, в междроссельном участке и после ламинарного дросселя, измеряют температуру газа перед турбулентным дросселем и в междроссельном участке и по измеренным значениям перечисленных параметров определяют показатели физических свойств природного газа.1. The method of determining indicators of the physical properties of natural gas (density, dynamic viscosity, compressibility coefficient, adiabatic index, specific heat of combustion), including the preparation of gas and the calculation of the above indicators of physical properties of the gas, characterized in that the prepared controlled gas is passed through successively installed turbulent and laminar throttles, measure the absolute gas pressure in front of the turbulent throttle, in the inter-throttle portion and after the laminar throttle, from eryayut turbulent gas temperature before the throttle portion and mezhdrosselnom and the measured values of these parameters determine the parameters of physical properties of natural gas. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед турбулентным дросселированием поддерживают абсолютное давление, обеспечивающее ламинарный режим течения газа в ламинарном дросселе при максимально возможном числе Рейнольдса.2. The method according to claim 1, characterized in that before the turbulent throttling support absolute pressure, providing a laminar flow of gas in the laminar throttle at the maximum possible Reynolds number. 3. Устройство для автоматического определения показателей физических свойств природного газа, содержащее линию контролируемого газа с установленным на ней блоком подготовки газа (фильтром) и вычислительное устройство, к первому выходу которого подключено устройство отображения информации, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит турбулентный и ламинарный дроссели, последовательно установленные на линии контролируемого газа, исполнительный механизм (например, регулирующий клапан), установленный на линии контролируемого газа перед турбулентным дросселем, датчики абсолютного давления, установленные перед турбулентным дросселем, в междроссельном участке и после ламинарного дросселя; датчики температуры, установленные перед турбулентным дросселем и в междроссельном участке; при этом перечисленные датчики подключены к вычислительному устройству, второй выход которого подключен к исполнительному механизму.3. A device for automatically determining the physical properties of natural gas, comprising a controlled gas line with a gas preparation unit (filter) installed on it and a computing device, the first output of which is connected to an information display device, characterized in that it additionally contains turbulent and laminar chokes sequentially installed on a monitored gas line, an actuator (e.g. control valve) installed on a monitored gas line in front of the turbulent throttle, absolute pressure sensors installed in front of the turbulent throttle, in the inter-throttle section and after the laminar throttle; temperature sensors installed in front of the turbulent throttle and in the inter-throttle section; while the above sensors are connected to a computing device, the second output of which is connected to the actuator.
RU2004118739/28A 2004-06-21 2004-06-21 Method for determining physical property coefficients for natural gas and device for automatic realization of method RU2269113C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004118739/28A RU2269113C1 (en) 2004-06-21 2004-06-21 Method for determining physical property coefficients for natural gas and device for automatic realization of method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004118739/28A RU2269113C1 (en) 2004-06-21 2004-06-21 Method for determining physical property coefficients for natural gas and device for automatic realization of method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004118739A RU2004118739A (en) 2005-12-10
RU2269113C1 true RU2269113C1 (en) 2006-01-27

Family

ID=35868483

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004118739/28A RU2269113C1 (en) 2004-06-21 2004-06-21 Method for determining physical property coefficients for natural gas and device for automatic realization of method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2269113C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1944608A1 (en) 2007-01-10 2008-07-16 Sergey Ermishin Measuring method for physical-chemical parameters of natural gas

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГОСТ 30319.1-96. Газ природный. Методы расчета свойств природного газа, его компонентов и продуктов переработки. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1944608A1 (en) 2007-01-10 2008-07-16 Sergey Ermishin Measuring method for physical-chemical parameters of natural gas

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004118739A (en) 2005-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101839737B (en) Mass flow meter, mass flow controller, and mass flow meter system and mass flow controller system including the same
US8857461B2 (en) Flow rate control using mass flow rate control device
DE112005000508B4 (en) Multi-phase Coriolis flow meter
CN1688948B (en) Methods and apparatus for pressure compensation in a mass flow controller
JP6759206B2 (en) Methane value calculation method and methane value measuring device
EP1398603A2 (en) Process for filling compressed gas fuel dispensers which utilizes volume and density calculations
CN101536159A (en) Methods for performing actual flow verification
Xu et al. On fluctuation of the dynamic differential pressure signal of Venturi meter for wet gas metering
US8849589B2 (en) Multivariable process fluid flow device with energy flow calculation
KR20170057380A (en) Method and apparatus for determining differential density
CN106471344A (en) For determining device and the correlation technique of the difference zero migration in vibrating flowmeter
US20220034697A1 (en) Wet gas flow rate metering method based on a coriolis mass flowmeter and device thereof
CN101019007A (en) Attitude insensitive flow device system and method
CN106796128B (en) Natural gas flow calculation correction for water vapor effects
JP2010518368A (en) Method and apparatus for continuously measuring dynamic fluid consumption
CN109791099B (en) Concentration detection method and pressure type flow rate control device
Li et al. Two-phase flow experiments with Coriolis Mass Flow Metering using complex signal processing
KR102529837B1 (en) How to Compensate for Mass Flow Using a Known Density
RU2269113C1 (en) Method for determining physical property coefficients for natural gas and device for automatic realization of method
CN1333238C (en) Method for measuring supercritical state aviation kerosene discharge
Filippov et al. Two-phase cryogenic flow meters: Part II–How to realize the two-phase pressure drop method
WO2023196960A1 (en) Correcting mass flow and density measurements from coriolis meters operating on bubbly liquids
CN113670626B (en) Test device for researching influence of bubbles in environmental factors on flow measurement
CN102937240A (en) Back pressure control method and application system for liquefied gas loading
CN108827412B (en) Two class determination method for parameter in the total word drive of Coriolis mass flowmeter

Legal Events

Date Code Title Description
HE4A Notice of change of address of a patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130622