天然气物性计算方程的适应性研究

摘要

天然气因其清洁、环保的特点在新世纪的能源利用中占据较大的份额，且需求量与日俱增。而压缩机被广泛用来运输、液化、压缩天然气，遍及天然气的生产和消耗过程中，平稳、持续、高效运行的天然气压缩机，对天然气的使用和发展起到良好地推动作用。天然气的介质物性计算在压缩机的热力设计和优化过程中占据举足轻重的地位，目前天然气的组分种类繁多，物性计算方法呈现多元化的发展，研究不同状态方程在天然气物性计算中的适应性问题则显得尤为重要。 本文基于与某企业合作的科研项目的一部分，主要针对PR、LKZX、BWRS和Helmholtz四个不同状态方程在天然气物性计算中的适应性问题进行研究。通过文献查明，REFPROP软件在天然气物性计算中的精度很高，作者查阅众多文献并收集和整理实验数据，将PR、LKZX、BWRS和Helmholtz方程及REFPROP软件应用于八类典型物性的计算并与实验数据进行对比分析，验证REFPROP的精度，结果显示REFPROP能够充当天然气物性计算和对比参考标准数据源。 为研究四个不同状态方程的适应性问题，针对多组天然气混合物种类和状态点参数，对十一类典型物性按照性质进行划分，分为常规物性、热力学性质、输运性质和气液相平衡性质参数。以REFPROP计算的物性数据作为标准参考值，采用平均相对误差和平均绝对误差的分析方法，分别将PR、LKZX、BWRS和Helmholtz方程的计算结果与之进行对比分析，得到Helmholtz方程在天然气物性计算中适应性最好的结论。 最后，本文也重点阐述了不同状态方程应用于天然气物性计算中的程序设计，详述了该程序设计的技术路线、算法流程与程序结构框架。作者针对上述多组天然气的物性计算数据，选取3组典型的混合物及其物性计算结果，对该程序进行实例验证，结果表明该程序具有可行性和高度可靠性，为后续天然气物性计算软件的开发打下坚实的基础。

目录

1 绪论

1.1 课题背景与意义

1.2 国内外发展与现状

1.3 主要研究内容

2 物性计算方程的理论基础及其实验计算结果对比分析

2.1 PR、LKZX、BWRS、Helmholtz方程和REFPROP简介

2.1.1 PR状态方程

2.1.2 LKZX状态方程

2.1.3 BWRS状态方程

2.1.4 Helmholtz自由能方程

2.1.5 REFPROP简介

2.2 四个方程和REFPROP计算天然气物性对比分析

3 物性计算状态方程的适应性分析

3.1 物性分类与误差分析方法介绍

3.2 常规物性参数计算结果的误差对比分析

3.3 热力学性质参数计算结果的误差对比分析

3.4 输运性质参数计算结果的误差对比分析

3.5 气液相平衡参数计算结果的误差对比分析

3.6 总体分析

3.7 本章小结

4 物性参数及其状态方程计算的程序实现

4.1 开发工具

4.1.1 MySQL简介

4.1.2 C语言简介

4.1.3 Visual Studio开发环境

4.2 技术路线

4.3 MySQL数据库的创建

4.4 算法流程

4.5 程序结构框架

4.5.1 C语言与MySQL的连接与数据库的调用

4.5.2 主程序计算部分

4.6 实例验证

4.6.1 天然气组分与物性计算结果

4.6.2 程序实现与结果验证

4.7 本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢