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能夠準確計算天然氣熱力學性質的擴展的AGA狀態方程
來源:  作者:本站
AGA 8號報告中的狀態方程是用于天然氣混合物的最準確、最廣泛的公式,可以用來確定天然氣的物理性質(如密度、壓縮因子等),但是對于計算其熱力學性質(如焓、熵、聲速、等熵指數等),不是一個合適的形式。然而,在計算流量中所需的臨界流系數和其它重要參數時,熱力學性質又是十分重要的。
  流體熱力學性質的現代表達式,是以流體或流體混合物的亥姆霍茲(Helmholtz)能量形式表達的單一基本方程組。一個這種形式的基本方程能使該種流體的物理性質和熱力學性質同時表達出來,并且能夠通過微分將所有重要的工程性質推導出來。考慮到與我們先前在臨界流系數方面所做的工作的一致性,有必要推導天然氣混合物的亥姆霍茲能量表達式,其中包括:
  1、AGA 8公式的物理性質,和
  2、在理想狀態下,天然氣混合物各氣相組分的最新熱值數據。
  本文介紹了根據AGA 8狀態方程式推導的用于評價天然氣混合物熱力學性質的各基本方程式。


二、單一流體和混合流體的亥姆霍茲能量表達式


  根據熱力學,對比的或無量綱的單一流體的亥姆霍茲能量A,可以一個理想氣體分量與一個真實氣體分量的和表達為:
  A(ρ,T)/RT=Ψ(ρ,T)=Ψ理想(T) ln(ρ/ρ參考) Ψ實際(ρ,T)      (1)
式中: Ψ理想(T)--只是溫度的函數,是理想氣體對對比的亥姆霍茲能量的影響;
    Ψ實際(ρ,T)--是密度和溫度的函數,為實際氣體對對比的亥姆霍茲能量的影響;
    R--氣體常數;
    T--絕對溫度;
    ρ--摩爾密度。
  對于單一流體,理想氣體對對比的亥姆霍茲能量的影響可以用理想氣體熱容Cp,理想,表達為:
              (2)
而實際氣體對對比的亥姆霍茲能量的影響表示為:
               (3)
在以上表達式中,ρ參考和T參考分別是流體在某一任選參考點的密度和溫度。對于處于理想氣體狀態的N個流體的混合物,亥姆霍茲能量不同于各組分單獨影響量,A理想,i(T)的摩爾分數平均值,其差值體現在混合熵上。混合物的總的亥姆霍茲能量表達為:
                  (4)
式中: Ψ理想,i(T)--相對于混合氣體中第i個組分,理想氣體對對比的亥姆霍茲能量的影響,由式            (2)給出;
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