izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2021-9-35-40izmertech-1945Research ArticleМЕХАНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯMECHANICAL MEASUREMENTSМетодика и результаты экспериментального определения коэффициента сжимаемости природного газаTechnique and results of experimental determination of the compressibility factor of the natural gasКутовойД. Ю.KutovoyD. Y.

Денис Юрьевич Кутовой

Санкт-Петербург

Denis Y. Kutovoy

St.-Petersburg

U2600002@mrg.gazprom.ruЯценкоИ. А.YatsenkoI. A.

Игорь Александрович Яценко

 Казань

Igor A. Yatsenko

Kazan

yacenko@ooostp.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3837-6033ЯвкинВ. Б.YavkinV. B.

Владимир Борисович Явкин

Казань

Vladimir B. Yavkin

 Kazan

vb.yavkin@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-9725-9008МухаметовА. Н.MukhametovA. N.

Айдар Назимович Мухаметов

 Казань

Aydar N. Mukhametov

Kazan

mukhametov.a@ooostp.ruЛовцовП. В.LovtsovP. V.

Петр Владимирович Ловцов

Санкт-Петербург

Petr V. Lovtsov

St.-Petersburg

U2600012@mrg.gazprom.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0817-1491ГаниевР. И.GanievR. I.

Раис Ильясович Ганиев

 Казань

Rais I. Ganiev

Kazan

ganiev@ooostp.ruГазпром МежрегионгазРоссияGazprom MezhregiongazRussian FederationЦентр Метрологии «СТП»РоссияCenter Metrology “STP”Russian FederationКазанский национальный исследовательский технический университетРоссияKazan National Research Technical UniversityRussian Federation202114082023093540Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/1945

Рассмотрена актуальная задача применимости уравнений состояния для газовой фазы природного газа при температурах ниже 250 К. Для решения поставленной задачи требуются полученные экспериментально с высокой точностью значения коэффициента сжимаемости природного газа. С этой целью разработана методика и экспериментально определён коэффициент сжимаемости природного газа. Предложенная методика основана на том, что для оценки применимости уравнения состояния достаточно получить относительное значение коэффициента сжимаемости и не определять его абсолютное значение. Такой подход не требует сложного оборудования и обеспечивает высокую точность определения коэффициента сжимаемости. Методика апробирована на азоте, аргоне, воздухе и метане. Неопределённость определения коэффициента сжимаемости не превышает 0,1 %. Экспериментально исследованы два различных состава природного газа. Показано, что неопределённость расчёта коэффициента сжимаемости по уравнениям состояния GERG-2004 и AGA8-DC92 составляет не более 0,1 % при температуре 220–250 К и давлении менее 5 МПа.

The actual problem of the possibility of using the equations of state for the gas phase of natural gas at temperatures below 250 K is considered. To solve it, the compressibility coefficients of natural gas obtained experimentally with high accuracy are required. The technique was developed and experimental study was carried out of compressibility factor aiming expanding temperature range of the state equations GERG-2004 and AGA8-DC92. The proposed technique is based on the fact that to assess the applicability of the equation of state, it is sufficient to obtain the relative value of the compressibility coefficient and not to determine its absolute value. The technique does not require complex equipment and provides high accuracy. The technique was tested on nitrogen, argon, air and methane. Uncertainty of determination of the compressibility factor is not greater than 0.1 %. For two different compositions of natural gas, obtained experimental data were demonstrated that the equations of state GERG-2004 and AGA8-92DC provide uncertainty of the calculation of the compressibility coefficient within 0.1 % in the temperature range from 220 K to 250 K and pressure below 5 Mpa.

коэффициент сжимаемостиметодикаэкспериментуравнение состояниянеопределённость измеренияcompressibility factortechniqueexperimentequation of stateuncertaintyReferencesTM-15 / The GERG-2004 Wide-range equation of state for natural gases and other mixtures, edited by O. Kunz, R. Klimeck, and W. Wagner, 2007, available at: http://www.gerg.eu/wp-content/uploads/2019/10/TM15.pdf(accessed: 22.01.2021).TM-15 / The GERG-2004 Wide-range equation of state for natural gases and other mixtures, edited by O. Kunz, R. Klimeck, and W. Wagner, 2007, available at: http://www.gerg.eu/wp-content/uploads/2019/10/TM15.pdf(accessed:22.01.2021).Kunz O., Wagner W., J. Chem. Eng. Data, 2012, vol. 57, pp. 3032–3091. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/je300655bKunz O., Wagner W., J. Chem. Eng. Data, 2012, vol. 57, pp. 3032–3091. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/je300655bTM-4 / The GERG databank of high accuracy compressibility factor measurements, edited by M. Jaeschke and A. E. Humphreys, 1991, available at: http://www.gerg.eu/wp-content/uploads/2019/10/TM4.pdf(accessed: 22.01.2021).TM-4 / The GERG databank of high accuracy compressibility factor measurements, edited by M. Jaeschke and A. E. Humphreys, 1991, available at: http://www.gerg.eu/wp-content/uploads/2019/10/TM4.pdf(accessed:22.01.2021).TM-7 / Supplement to the GERG databank of high-accuracy compression factor measurements, edited by M. Jaeschke, H. M. Hinze and A. E. Humphreys, 1997, available at: http://www.gerg.eu/wpcontent/uploads/2019/10/TM7.pdf(accessed:22.01.2021).TM-7 / Supplement to the GERG databank of high-accuracy compression factor measurements, edited by M. Jaeschke, H. M. Hinze and A. E. Humphreys, 1997, available at: http://www.gerg.eu/wpcontent/uploads/2019/10/TM7.pdf(accessed:22.01.2021).Циклис Д. С. Техника физико-химических исследований при высоких и сверхвысоких давлениях. Изд. 4-е, пер. и доп. М.: Химия, 1976 г., 423 с.Cyclis D. S., Technique of physicochemical research at high and ultrahigh pressures, edition 4th, Moscow, Chimiya Publ., 1976, 423 p. (In Russ.)Hwang C.-A., Simon P. P., Hou H., Hall K. R., Holste J. C., Marsh K. N., J. Chem. Thermodynamics, 1997, vol. 29, рр. 1455– 1472. https://doi.org/10.1006/jcht.1997.0258Hwang C.-A., Simon P. P., Hou H., Hall K. R., Holste J. C., Marsh K. N., J. Chem. Thermodynamics, 1997, vol. 29, рр. 1455– 1472. https://doi.org/10.1006/jcht.1997.0258Сычев В. В., Вассерман А. А., Козлов А. Д., Спиридонов Г. А., Цымарный В. А. Термодинамические свойства азота. М.: Издательство стандартов, 1977, 352 с.Sytchev V. V., Vasserman A. A., Kozlov A. D., Spiridonov G. A., Tsimarny B. A., Thermodynamic properties of nitrogen, Moscow, Izdatelstvo standartov Publ., 1977, 352 p. (In Russ.)Варгафтик Н. Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Физматгиз, 1972. 721 с.Vargaftic N. B., Handbook on thermophysical properties of gases and liquids, Moscow, Phismathgis Publ., 1972, 721 p. (In Russ.)Сычев В. В., Вассерман А. А., Загорученко В. А., Козлов А. Д., Спиридонов Г. А., Цымарный В. А. Термодинамические свойства метана: ГСССД. Серия монографии. М.: Издательство стандартов, 1979. 348 с.Sytchev V. V., Vasserman A. A., Zagoroutchenko V. A., Kozlov A. D., Spiridonov G. A., Tsimarny B. A., Thermodynamic properties of methane, GSSSD, Monograph series, Moscow, Izdatelstvo standartov Publ., 1979, 348 p. (In Russ.)Сычев В. В., Вассерман А. А., Козлов А. Д., Спиридонов Г. А., Цымарный В. А. Термодинамические свойства воздуха: ГСССД. Серия монографии. М.: Издательство стандартов, 1978. 276 с.Sytchev V. V., Vasserman A. A., Kozlov A. D., Spiridonov G. A., Tsimarny B. A., Thermodynamic properties of air, GSSSD, Monograph series, Moscow, Izdatelstvo standartov Publ., 1979, 276 p. (In Russ.)Magee J. W., Haynes W. M., Hiza M. J., J. Chem. Thermodynamics, 1997, vol. 29, рр. 1439–1454. https://doi.org/10.1006/jcht.1997.0259Magee J. W., Haynes W. M., Hiza M. J., J. Chem. Thermodynamics, 1997, vol. 29, рр. 1439–1454. https://doi.org/10.1006/jcht.1997.0259

The authors declare that there are no conflicts of interest present.