Учёт фазовых переходов при воспроизведении газожидкостных потоков - путь совершенствования эталонов расхода многофазных потоков

Рассмотрена проблема влияния фазовых переходов газожидкостного потока на точность воспроизведения стендами расхода газожидкостной смеси при высоких давлениях. Предложен способ расчёта фазового равновесия смеси воздуха и заменителя нефти Exxol в различных концентрациях с использованием уравнений состояния и фундаментальных положений термодинамики. Получены коэффициенты бинарного взаимодействия заменителя нефти Exxol и основных компонентов воздуха: азота, диоксида углерода, кислорода и аргона. Приведены экспериментальные и расчётные значения давления насыщения смесей воздуха и Exxol различных концентраций. Показано, что отсутствие учёта фазовых переходов существенно искажает информацию о получаемых на стенде параметрах воспроизводимого потока многофазной смеси.

фазовый переход, фазовое равновесие, воспроизведение расхода газожидкостной смеси, уравнения состояния, давление насыщения, phase transition, phase equilibrium, reproduction of gas-liquid mixture discharge, equation of state, saturation pressure

1. ГОСТ 8.637-2013. ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений многофазных потоков.

2. Danesh A. PVT and Phase Behaviour of Petroleum Reservoir Fluids. Amsterdam: Elsevier Science & Technology Books, 1998.

3. Брусиловский А. И. Фазовые превращения при разработке месторождений нефти и газа. М.: Грааль, 2002.

4. Valderrama J. O., Cisternas L. A. A Cubic Equation of State for Polar and Other Complex Mixtures // Fluid Phase Equilibria 1986. No. 29. P. 431-438.

5. Тонконог М. И., Левин К. А., Фишман И. И. Анализ методов определения коэффициентов, учитывающих растворённый газ в нефти // Измерительная техника. 2016. № 10. С. 60-65.

6. Prausnitz J. M., Lichtenthaler R. N., de Azevedo E.G. Molecular Thermodynamics of Fluid-Phase Equilibria. 2nd ed. New Jersey: Prentice-Hall Inc, 1986.

7. Michelsen M. L. Calculation of phase envelopes and critical points for multicomponent mixtures // Fluid Phase Equilibria. 1980. No. 4. P. 1-10.

8. Pedersen K. S., Christensen P. L. Phase behavior of petroleum reservoir fluids. Boca Raton: CRC Press, 2007

9. D.-H. Xu, A. Danesh, A. C. Todd. Аn accelerated successive substitution method for calculation of saturation pressure of multicomponent fluids // Fluid Phase Equilibria. 1992. No. 72. P. 15-24.

10. Wilson G. A. Modified Redlich-Kwong EOS, Application to General Physical Data Calculations // American Industrial and Chemical Engineering (AIChE): 65th National Meeting. 1968. Paper 15c.

11. Twu C. H. An Internally Consistent Correlation for Predicting the Critical Properties and Molecular Weights of Petroleum and Coal Tar Liquids // Fluid Phase Equilibria. 1984. No. 16. P. 137-150.

12. Lee B. I., Kesler M.G. A Generalized Thermodynamic Correlation Based on Three-Parameter Corresponding States // AIChE J. 1975. No 21(3), P. 510-527.

13. Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей. Ленинград: Химия, 1982.

14. Chueh, P. L., Prausnitz J. M. Vapour-Liquid Equilibria at High Pressures, Calculation of Partial Molar Volume in Non-Polar Liquid Mixtures // AIChE J. 1967. No. 13(6), P. 1099-1113.

15. Marquardt D. An Algorithm for Least-Squares Estimation of Nonlinear Parameters // SIAM Journal on Applied Mathematics. 1963. Vol. 11. Nо. 2. P. 431-441.