篇一:气体的压缩系数
什么是气体的压缩系数,
发布时间:10-01-30 来源: 点击量:5037 字段选择:大 中 小
什么是气体的压缩系数,
答:气体压缩系数Compressibilitycoefficient,也称压缩因子
Compressibilityfactor。是实际气体性质与理想气体性质偏差的修正值。通常用Z表示,Z=Pv/RT,Pvm/RuT;Z也可以认为是实际气体比容v(vactual)对理想气体比容videal的
1
比值;Z,vactual/videal;videal,RT/P。其中,P是气体的绝对压力;vm是摩尔体积;Ru是通用气体常数;R=Ru/M;R是气体的摩尔气体常数;T是热力学温度。Z偏离1越远,气体性质偏离理想气体性质越远。Z在实际气体状态方程中出现。凡在气体流量的计算中必然要考虑压缩系数。在压力不太高、温度较高、密度较小的参数范围内,按理想气体计算能满足一般工程计算精度的需要,使用理想气体状态方程就可以了,此时压缩系数等于1。但是在较高压力、较低温度或者要求高准确度计算,需要使用实际气体状态方程,在计量气体流量时由于要求计算准确度较高,通常需要考虑压缩系数。随着对气体状态方程准确度要求提高,在百余年来实际气体状态方程出现了许多不同形式,对压缩系数也有不同的表述。比较有名的是范德瓦尔状态方程和维里状态方程。 求得压缩系数的方法:
1)
查表法,对比态参数在图表上查得。已有的图表是通过试验对不同气体测得P、v、T(分别是压力、比容、温度)数据和相应的临界参数Pc、vc、Tc、计算得到对比参数Pr、vr、Tr绘制的Z--Pr、vr图。Zc是固定的,如图1,ZC固定为0.27。 图 1 通用气体压缩系数,纵坐标Z,横坐标是Pr-
2
式中,Pc是临界压力,Tc是临界温度,随物质不同而不同;对比压力Pr、对比
温度Tr根据测量的压力、温度和临界压力、温度计算;Pr=P/Pc;Tr=T/Tc;zc为临界点处实际气体的压缩因子,称为临界压缩因子。实验表明,临界压缩因子zc数值相近的各种气体,可以认为具有相似的热力学性质,即在相同的对比压力pr及对比温度Tr下,它们的对比比体积vr的数值基本相同,都可以表示为vr,f(pr,Tr)。于是压缩因子还可以表示为
对于临界压缩因子zc有相同数值的气体,当它们的对比参数pr及Tr相同,即处于对应状态时,它们压缩因子z具有相同的数值。于是,如果把压缩因子z随状态变化的实验关系整理成z与对比参数pr及Tr的关系,并表示成如图1所示的图线,就可以用于所有具有相同临界压缩因子zc的气体,直接按其状态所对应的pr、Tr的值,由图上查取该状态下压缩因子z的数值。因而这种表示z与pr、Tr关系的线图称为通用压缩因子图。
各种气体临界压缩因子的数值大致在0.23,0.31的范围内,而60%的烃类气体的zc在0.27左右,故最常见的通用压缩因子图为zc,0.27的线图。该图也常用于zc不等于0.27的气体的近似计算,当用于zc,0.26,0.28的各种气体时,
3
除临界点附近的状态外,所得z的数值的误差小于5%。此外,对于一些没有详细物性数据的气体,采用通用压缩因子图估算其状态变化关系有很大的实用价值。如果在气体的状态变化范围内,压缩因子z的数值在0.95,1.05的范围内,则可当作理想气体处理。
在临界压缩因子zc数值相同的条件下,如果已知Tr及Pr,就可应用通用热力性质图查出相应的偏差来。在应用通用热力性质图时,应注意该图的临界压缩因子zc的数值。显然,使用非同组的压缩因子图,会带来较大的误差。
2) 计算法
根据维里状态方程
其中,ω是对比密度,ω,ρ/ρc;τ是对比温度,τ,T/Tc ;bi,j是维里系数,
对于空气,bi,j使用下表,bi,j是维里系数
对于天然气,按照 AGA8/1992 and ISO-12213-2/1997 ,天然气的z系数计算
其中,ρm是天然气的莫尔密度,ρr是对比密度,B是第二维里系数,Cn*是温度从属系数(emperaturedependent
coefficients),bn, cn和kn是
ISO-12213-2/1997.给的状态方程的参数,ρm是莫尔密度,
4
ρr是对比密度;有关参数的计算比较复杂,请参阅ISO-12213-2/1997.
3) 试验法,按照实际使用的气体,根据需要的误差,选择合适的状态方程,进行试验,得到自己需要的压缩系数,是最准确的方法。
如果要求不太高,用查表法;如果要求高,用计算法或者查专门文献及标准资料。 江苏华尔威与您分享
篇二:z气体流量测量中的压缩系数补偿
气体流量测量中的压缩系数补偿
上海宝科自动化仪表研究所 刘 军
一、 问题的提出
有一路来自氨蒸发器的气态氨,在用旋涡流量计测得其工作状态下体积流量q vf 后,要将其换算到标准状态下的体积流量q vn ,并进而计算其质量流量,采用如式(1)所示的理想气态方程是否可行,答案是否定的。
p f ?t n (1) q vn =?q vf p n ?t f
式中:t f 、p f 、q vf 工作状态下气体绝对温度、绝对压
5
力、体积流量;
t n 、p n 、q vn 标准状态下气体绝对温度、绝对压力、体积流量
因为临界温度较高临界压力较低的气体,其温度、压力、体积三者之间的关系偏离理想气态方程较严重。如果不对这种偏离进行补偿,必将引起较大误差。
气体压缩系数Z 就是对这种偏离现象进行修正。例如在旋涡流量计中,可用式(2)进行修正。 p f ?t n ?Z n q vn =
?q vf (2) p n ?t f ?Z f
式中:Z f 工作状态下气体压缩系数;
Z n 标准状态下气体压缩系数
二、 如何得到压缩系数
气体的压缩系数不仅同该种气体的临界温度、临界压力有关,而且同该气体所处的工况有关,即
Z = f ( Tc ,P c ,t ,p )
式中:气体在t 、p 条件下的压缩系数;
Tc 气体临界绝对温度;
Pc 气体临界绝对压力;
t 气体绝对温度;
p 气体绝对压力
工程上常用查图和计算两种方法求取Z 。其中,在已知气
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体名称及温度、压力数据后,可用人工查图的方法求取Z 。而在智能流量二次表中,采用计算方法求取Z 较方便。
从T c 、P c 、t 和P 计算压缩系数Z 通常采用R-K 方程式(Redlich-Kwong ):
14. 934h (3) Z =-1. 5? 1-h T r 1-h 0. 08664p r h = Z ?T r 式中:h 中间变量; (4) T r 对比温度;
P r 对比压力 t T =r t c (5)
计算步骤如下:先从t 和T c 计算T r ,从P 和P c 计算P r ,再令Z = 1,代入式(4)得h ,再代入式(3)得Z 计算值,然后将此值再代入式(4)并经多次叠代得到精确的Z 。
p (6) p r = p c
三、 压缩系数补偿在智能二次表中的实施
很多智能流量二次表都有压缩系数补偿功能,仪表中已固化有从T c 、P c 、t 和P 求取Z 的程序,例如FC 6000型通用流量演算器中T c 存放在第44条菜单中,P c 存放在第45条菜单中,仪表人员只需根据气体名称从理化手册中查出相应的T c 和P c ,分别写入第44、45条菜单,并在功能指定窗口指定Z 用计算法补偿,则仪表运行后就会从T c 、P c 、t n 、P n 计算Z n ,从T c 、P c 、t f 、P f 计算Z f ,并且自动根据流量传感器、变送器类型自动计算出
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标准状态体积流量以及质量流量(若需计量质量流量,菜单须填入标准状态气体密度ρn )。
四、 差压式流量计的压缩系数补偿
差压式流量计的压缩系数补偿是对气体的工况偏离设计工况后压缩系数的变化进行补偿。其补偿公式为
p f t d z d q =???FS v p d t f z f
式中:t d 、p d 、Z d 设计状态气体绝对温度、绝对压力、压缩系数;
FS 满度流量值
在流量计菜单的第30条和第26条分别填入t d 、p d ,并按式(7)自动进行补偿。
压缩系数补偿对某些气体来说是必不可少的。 (7)
篇三:孔隙体积压缩系数测定方法
SY/T 5815-××××
目 次
前言…………………………………………………………………………………………………………?
8
1 范围…………………………………………………………………………………………………………1
2 规范性引用文
件……………………………………………………………………………………………1
3 术语和定
义…………………………………………………………………………………………………1
4 原理及方
法…………………………………………………………………………………………………1
5 实验条
件……………………………………………………………………………………………………1
6 实验步
骤……………………………………………………………………………………………………2
6.1 气态
法……………………………………………………………………………………………………2
6.1.1 实验前的准
9
备…………………………………………………………………………………………2
6.1.2 测定步
骤………………………………………………………………………………………………2
6.2 液态
法……………………………………………………………………………………………………3
6.2.1 实验前的准
备…………………………………………………………………………………………3
6.2.2 测定步
骤………………………………………………………………………………………………3
7 岩石孔隙体积压缩系数的计
算…………………………………………………………………………4
8 数据修
约……………………………………………………………………………………………………4
9 报告内容及格
式………………………………………………………………
10
……………………………4
附录A (资料性附录)岩石孔隙体积压缩系数测定原始记录表格式………………………………………6
附录B (资料性附录)岩石孔隙体积压缩系数测定报告格式……………………………………………8
附录C (资料性附录)岩石孔隙体积压缩系数测定报告图表格式…………………………………………10
I
SY/T 5815-××××
前 言
本标准代替SY/T 5815,93《岩石孔隙体积压缩系数测试方法》。
本标准在原标准的基础上进行了补充和修订,主要如下:
——对适用范围作了相应的扩大。
——在原理及方法中新增了以气体为测定介质的方法,同时在保留原标准的保持外压降低内压方
法的基础上,增加了保持内压升高外压的测定方法。
——对岩石孔隙体积压缩系数测定所需的仪器设备进行了补充和整理,增加了用气态法测定岩石
11
孔隙体积压缩系数的仪器。
本标准的附录A 、附录B 、附录C 均为资料性附录。
本标准由油气田开发专业标准化委员会提出并归口。
本标准主要起草单位:中国石油西南油田分公司勘探开发研究院。
本标准主要起草人:余华洁、李云、周克明。
本标准所代替标准的历次版本发布情况为:SY/T 5815,93。
II
SY/T 5815-××××
岩石孔隙体积压缩系数测定方法
1 范围
本标准规定了岩石孔隙体积压缩系数测定的基本原理、测定和计算方法以及主要仪器的技术指
标。本标准适用于胶结砂岩孔隙体积压缩系数的测定,其他类型岩心可参照执行。
2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款,凡是注日期的引用文件,其随后所有
12
的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方
研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。
SY ,T 5336-1996 岩心常规分析方法
3 术语和定义
3.1 覆盖压力
上部覆盖岩石层加在下部岩石单元上的压力叫覆盖压力。
3.2 孔隙压力
地层孔隙所承受的流体压力称之为孔隙压力,也叫地层压力。
3.3 净有效覆盖压力
覆盖压力与孔隙压力之差叫净有效覆盖压力。
3.4 岩石孔隙体积压缩系数
改变单位压力时,单位孔隙体积的变化值,即:
C p =?V p /?p =-1dV p ………………………………………………(1) ?V p dp
式中:
C p — 岩石孔隙体积压缩系数,MPa -1;
3 ?V p — 单位压力变化时,孔隙体积变化值,cm ;
V p — 岩石原始孔隙体积,cm 3。
4 原理及方法
13
4.1 气态法
在实验过程中,首先建立模拟压力,保持孔隙压力不变逐点增高覆盖压力,使净有效覆盖压力增加,
造成孔隙体积减小。根据波义尔定律,用氦孔隙计或CMS-300孔渗联测仪测得不同净覆盖压力下岩样的
孔隙体积,根据公式(1)计算岩石孔隙体积压缩系数。
4.2 液态法
在实验过程中,首先建立模拟压力,保持孔隙压力不变逐点增高覆盖压力,或者保持覆盖压力不变逐
点降低孔隙压力,使净有效覆盖压力增加,造成孔隙体积减小,根据公式(1)计算岩石孔隙体积压缩系
数。
5 实验条件
5.1 环境条件
5.1.1 环境温度
a ) 气态发:室温,测定期间温度变化不超过?1?。
b ) 液态法:室温。
5.2 实验用介质
5.2.1 氦气:纯度,99.99%,气瓶压力不低于2.0MPa (约300psi )。
1
14
SY/T 5815-××××
5.2.2 盐水:按地层总矿化度配制。
5.3 仪器设备
5.3.1 岩石孔隙体积压缩系数测定仪:最高工作压力70MPa ,工作温度室温,200?。
5.3.2 氦孔隙计:最高覆盖压力70MPa 。
5.3.3 CMS-300孔渗联测仪:最高覆盖压力70MPa 。
6 实验步骤
6.1 气态法
6.1.1 实验前准备
6.1.1.1 岩心的准备
a ) 根据实验要求,按SY/T5336-1996中3.4.2条制取小圆柱样品,要求岩样长度约5.00cm ,圆柱的
两端面平行且垂直于其轴线。
b ) 岩样的清洗按SY/T5336-1996中3.5条执行。
c ) 按SY/T5336-1996中3.6条将岩样烘干后,将岩样放入干燥器中冷却待测。
6.1.1.2 压力的确定
6.1.1.2.1 有地层压力资料时,用地层压力作为孔隙压力。
6.1.1.2.2 一般采用岩心所在地层的深度与压力梯度的乘积作为最高覆盖压力。
6.1.1.3 仪器校正
15
6.1.1.3.1 氦孔计按SY/T5336-1996中的4.1.2.1.3条进行仪器校正,分别得到仪器固体体积和孔隙体积
测定系统的空白体积值V D 和V 0。
6.1.1.3.2 CMS-300孔渗联测仪按仪器操作手册的要求,运行仪器校正程序进行氦漏测试。
6.1.2 测定步骤
6.1.2.1 标样测定
6.1.2.1.1 氦孔计按SY/T5336-1996中的4.1.2.1条和4.1.3.1条,测定标样的固体体积和孔隙体积。
根据公式(2)计算出各标样的孔隙度。
φ=V p
V p +V
s …………………………………………………………(2)
6.1.2.1.2 CMS-300孔渗联测仪进行标样测定时,直接将标样放入样品转盘中,运行仪器测定样品程
序,即可得到标样的孔隙体积和孔隙度。
6.1.2.1.3 如果2,3个标样的测定值与对应的标准值之差都在?0.5%以内,认为仪器校正可靠,
可以进行岩样孔隙体积压缩系数的测定。
6.1.2.2 岩样孔隙体积的测定
6.1.2.2.1 氦孔计测定不同覆盖压力下岩样的孔隙体积
a ) 称待测岩样的质量,按SY/T5336-1996中的4.1.2条,
16
测定岩样的固体体积和固体密度,并将结
果填入附录A 的表A.1中。
b ) 将测完固体体积和固体密度的岩样从岩心杯中取出,并用热缩性塑料管封包。要求封包时,一定
要将塑料与岩样接触处的空气全部除尽。岩心上如有洞或缺角,一定要用热熔性塑料或其它不污染岩
样的物质充填。
c ) 将封包好的岩样装入岩心夹持器中,按SY/T5336-1996中的4.1.3条,得到岩样的原始孔隙体积
后,再按设定的模拟压力逐点升高岩样的覆盖压力,得到岩样在不同覆盖压力下的孔隙体积,并将
结果填入附录A 的表A.1中。
6.1.2.2.2 CMS-300孔渗联测仪测定不同覆盖压力下岩样的孔隙体积
a ) 称取待测岩样的质量后,将岩样放入仪器样品转盘中。
2
SY/T 5815-××××
b ) 打开仪器测定样品程序,按菜单提示,输入岩样号和相关的参数值,并按设计的模拟压力设定岩
样的覆盖压力点。
c ) 运行仪器测定样品程序,得到岩样在不同覆盖压力下
17
的孔隙体积,并将结果填入附录A 的表A.1
中。
1. 内压截断阀;
2. 内压显示;
3. 体积计量泵;
4. 内压引入阀;
5. 外压截断阀;
6. 真空截断阀;
7. 外压显示;
8. 温度显示;
9. 放空阀;
10. 岩心夹持器。
图1 岩石孔隙体积压缩系数测定仪流程示意图
6.2 液态法
6.2.1 实验前的准备
岩心的准备、模拟压力的确定与气态法相同。实验用盐水
按地层水总矿化度配制。
6.2.2 测定步骤
6.2.2.1 岩心室空白体积测定
18
a ) 将铝质岩心放入岩心夹持器中,加1.38MPa (200psi )外压。
b ) 将孔隙体积泵吸满液体,退回到零位后,关闭内压截断阀,加孔隙压力至0.68948MPa (100psi ),
记录下泵值V 0。
c ) 将内压系统抽真空至少2h 。
d ) 关闭真空截断阀,打开内压引入阀,使液体充入岩心室。
e ) 为了补充液体进入岩心室引起的压力降,旋进体积泵,增加内压至0.68948MPa (100psi )。
3
SY/T 5815-××××
f ) 重复步骤e ),直到5min 内压力变化小于0.0068948MPa (1psi ),记录下泵值V 1。
g ) 根据公式(3)计算岩心室空白体积值V D :
V D =V 1-V
0…………………………………………………………………(3)
h ) 测定完后,取出铝质岩心,清洗管线。
6.2.2.2 岩样孔隙体积测定
6.2.2.2.1 保持内压升高外压法
19
a ) 将待测岩样放入岩心夹持器中,加1.38MPa (200psi )外压。
b ) 给岩样及内压系统抽真空至少4h 以上,同时用另一台泵对盐水脱气。
c ) 打开仪器操作程序,输入待测样品号、各参数值和待测样品数据保存路径及文件名。
d ) 输入空白体积,设置压力稳定准则(压力范围、时间)。
e ) 将孔隙体积泵吸满盐水后,加压至0.68948MPa (100psi ),记录下泵值V 0。
f ) 抽真空结束后,打开内压引入阀,使盐水填充到岩样的孔隙中。
g ) 旋进体积泵,使内压增加至0.68948MPa (100psi ),补充因盐水扩散而引起的压力降。
h ) 重复步骤g )至孔隙压力稳定,存入第一测定点各参数值,格式参见附录A 中表A.2。
i ) 按实验要求逐点增加覆盖压力,重复步骤g )、h ),测定各覆盖压力点的孔隙体积。
j ) 全部测定完成后,释放系统压力,取出岩样,清洗管线,恢复仪器初始状态。
6.2.2.2.2 保持外压降低内压法
a ) 岩样的安装和对岩样及内压系统抽真空与6.2.2.2.1中的a )、b )相同。
20
b ) 用盐水饱和岩样至少12h 。
c ) 打开仪器应用程序,输入待测样品号、各参数值和待测样品数据保存路径及文件名。
d ) 在外压始终高于内压1.38MPa 的前提下,内、外连续加压,一直加到实验要求的最高实验压力
为止。
e ) 在主菜单中输入空白体积,设置压力稳定准则(压力范围、时间)。
f ) 按退出方向旋转体积泵,使内压下降到设计压力。当孔隙压力稳定后,存入第一测定点各参数值,
格式参见附录A 中表A.2。
g ) 按设计要求,逐点降低孔隙压力,重复步骤f ),测定各覆盖压力点的孔隙体积。直到内压降到
0.68948MPa (100psi )时,结束实验。
h ) 全部测定完成后,释放系统压力,取出岩样,清洗管线,恢复仪器初始状态。
7 岩石孔隙体积压缩系数的计算
7.1 在岩石孔隙体积压缩系数测定原始数据表中,选择净有效覆盖压力为X 轴,孔隙体积为Y 轴进
行曲线拟合。根据拟合情况,选择相关性最好的曲线方程为拟合方程。
7.2 用选定的拟合方程计算出各有效覆盖压力下的孔隙体
21
积和dV p /dp。
7.3 根据公式(1)计算出有效净覆盖压力下的岩石孔隙体积压缩系数。
7.4 单轴向测定的岩石孔隙体积压缩系数应进行三轴向校正;反之,三轴向测定的岩石孔隙体积压缩
系数也应进行单轴向校正。
8 数据修约
8.1 岩样长度值修约到3位小数,cm 。
8.2 岩样直径值修约到3位小数,cm 。
8.3 岩样面积值修约到3位小数,cm 2。
8.4 岩样体积值修约到3位小数,cm 3。
8.5 岩样孔隙度值修约到1位小数,,。
8.6 岩样孔隙体积压缩系数值修约到3位小数,10-4MPa -1。
4
SY/T 5815-××××
9 报告内容及格式
9.1 报告内容应该包括报告封面、报告首页、报告文字内容、数据表格和图。
9.2 报告封面格式见附录B (资料性附录)。
9.3 报告首页格式见附录B (资料性附录)。
22
9.4 报告的文字内容
9.4.1 岩样数量及其基本情况。
9.4.2 实验所用盐水的性质。
9.4.3 实验所用仪器和实验过程。
9.4.4 在测定过程中遇到的异常情况,有助于资料解释和说明。
9.4.5 实验结果的总结。
9.5 岩石孔隙体积压缩系数测定报告格式见附录C (资料性附录)
5
SY/T 5815-××××
附 录 A
(资料性附录)
岩石孔隙体积压缩系数测定原始记录及计算表格式
表A.1 气态法测定岩石孔隙体积压缩系数原始数据表
油田: 地区: 井号: 岩样号: 岩样直径: cm 岩样长度: cm 分析日期:
分析人: 校核人:
23
1
SY/T 5815-××××
表A.2 液态法测定岩石孔隙体积压缩系数原始数据表
油田: 地区: 井号:
样号: 岩样直径: cm 岩样长度: cm
3岩心室空白体积,V D : cm 分析日期:
2
SY/T 5815-××××
附 录 B (资料性附录)
岩石孔隙体积压缩系数测定报告格式
表B.1 报告封面格式
检 测 项 档 案 油 送 样 单 井 样 品 块 报 告 页 报
告 日 分 析 测 定 报 告
目
24
号
田 位
号 数 数 期
(测定单位)
1
SY/T 5815-××××
表B.2 报告首页格式
样品类型:
执行标准名称:
主要检测仪器名称及编号:
检测温度: 检测人: 校核人:
报告批准人:
特殊说明:
备注:
25
2
SY/T 5815-××××
附 录 C (资料性附录)
岩石孔隙体积压缩系数测定报告图表格式
岩石孔隙体积压缩系数测定报告的格式见表C.1及图C.1。
表C.1 岩石孔隙体积压缩系数测定数据表格式
基础数据: 地区: 井号: 样品号: 层位: 井深: m 岩性: 孔隙度: % 渗透率: mD
注:
(1)单轴向净覆盖压力条件下的压缩系数。
(2)三轴向净覆盖压力条件下的压缩系数。
图C.1 岩石孔隙体积压缩系数曲线
1 -a P 4M -0 1,数 系 缩压
净有效覆盖压力,MPa
??????????
26
3
篇四:气体压缩系数探讨
气体压缩系数探讨
(1)问题的提出 有一路来自氨蒸发器的气态氨,在用涡街流量计测得其工作状态下体积流量qvf后,要将其换算到标准状态下的体积流量qvn,并进而计算其质量流量,采用如式(8.12)所示的理想气态方程是否可行,答案是否定的。
(8.12)
式中
——工作状态下气体绝对温度、绝对压力、体积流量;
——标准状态下气体绝对温度、绝对压力、体积流量。
因为临界温度较高临界压力较低的气体,其温度、压力、体积三者之间的关系偏离理想气态方程较严重,如果不对这种偏离进行补偿,必将引起较大误差。
气体压缩系数Z就是对这种偏离现象进行修正。例如在涡街流量计中,可用式(8.13)进行修正:
(8.13)
27
式中
——工作状态下气体压缩系数;
——标准状态下气体压缩系数;
其余符号的意义同式(8.12)。
(2)压缩系数的求取 气体的压缩系数不仅同该种气体的临界温度、临界压力有关,而且同该气体所处的工况有关,即
式中 Z——气体在T、
条件下的压缩系数;
——气体临界绝对温度,K;
——气体临界绝对压力,MPa;
——工作状态气体绝对温度,K;
——工作状态气体绝对压力,MPa。
工程上常用查图和计算两种方法求取Z。而在智能流量二次表中,在已知气体名称及温度、压力数据后,可用人工查图的方法求取Z。而在智能流量二次表中,采用计算方法求取Z较方便。
从
计算压缩系数Z通常采用R-K方程式(Redlich-Kwong),
28
即
(8.14)
式中 h——中间变量,
;
——对比温度,
;
——对比压力,
。
计算步骤如下:先从T和Tc计算Tr,从
和
计算
,再令
,代入式(8.15)得h,再代入式(8.14)得Z计算值,然后将此值再代入式(8.15)并经多次迭代得到精确的Z。
(3)压缩系数补偿在智能二次表中的实施 很多智能流量二次表都有压缩系数补偿功能,仪表中已固化有从
的程序,例如 FC6000型通用流量演算器中Tc存放在第44条菜单中,pc存放在第45条菜单中,仪
表人员只须根据气体名称从理化手册中查出相应的Tc和pc,分别写入第44、45条菜单,并在功能指定窗口指定Z
29
用计算法补偿,则仪表运行后就会从Tc、pc、Tn、pn计算Zn,从Tc、pc、Tf、pf计算Zf,并且根据流量传感器、变送器类型自动计算出标准状态体积流量以及质量流量(若需计量质量流量,菜单须填入标准状态气体密度
)。
(4)差压式流量计的压缩系数补偿 差压式流量计的压缩系数补偿是对气体的工况偏离设计工况后压缩系数的变化进行补偿。补偿后的流量q与压缩系数之间的关系为
(8.16)
式中
——设计状态气体绝对温度、绝对压力、压缩系数;
——未经补偿的流量。
在FC6000型流量演算器菜单的第30条和第26条分别填入Td、pd,并按式(8.16)自动进行补偿。
压缩系数补偿对乙烯、丙稀、丁烷、乙炔等临界温度较高、临界压力较低的气体来说尤为重要。
30
冻土融化体积压缩系数的经验确定方法
第32卷第11期 岩 土 力 学 V ol.32 No. 11 2011年11月 Rock and Soil Mechanics Nov. 2011
文章编号:1000-7598 (2011) 11-3432-05
冻土融化体积压缩系数的经验确定方法
杨凤学1,张喜发2,冷毅飞2,赵意民1
(1. 大庆油田工程有限公司,黑龙江 大庆 163712;2. 吉林大学 建设工程学院,长春 130026)
摘 要:融沉变形破坏是多年冻土区建筑物冻害的主要原因之一,实际的融沉量是热融沉陷与压缩沉降量的叠加:冻土融化体积压缩系数是估算冻土融后压缩沉降变形量的关键计算参数。根据286个冻土原状样融沉压缩试验数据资料,对细砾土、砂土、粉土、黏性土、泥炭化黏性土和泥炭质土等6类土,分别提出了在0~100 kPa和0~200 kPa压力段两种条件下的体积压缩系数和干密度之间的线性、二项式和对数式回归分析方程式。在此基础上,给出了确定6类土体积压缩系数的经验数据表。此外,还指出了现有规范推荐方法和建议值所存在的问题。 关 键 词:冻土融沉系数;体积压缩系数;干密度 中图分类号:TU 411 文献标识码:A
Empirical method for determining thawing volume
compression coefficient of frozen soil
YANG Feng-xue1,ZHANG Xi-fa2,LENG Yi-fei2,ZHAO Yi-min1
(1. The Engineering Co., Ltd. of Daqing Oilfield, Daqing, Heilongjiang 163712, China; 2. College of Construction Engineering, Jilin University, Changchun 130026, China)
Abstract: Thawing settlement deformation is one of the main freezing damage for the structure in permafrost region. The actual thawing settlement is the superposition of two parts: thaw settlement and compression settlement. The volume compression coefficient is the key calculation parameter in estimating the compression deformation. Basing on the 286 thawing compression test data of undisturbed frozen soil samples, it has put forward various types of regression equations including linear equation, binomial equation and logarithmic equation and these equations represent the relationship of volume compressibility and dry density of six sorts of soil on the two different pressure sections 0?100 kPa and 0?200 kPa. These soil types are fine gravel, sand, silt, clay, peaty clay and peat. On this basis the empirical volume compression data table of the six sorts of soils is given out; meanwhile, the problems in recommended methods of specifications are pointed out.
Key words: thawing settlement coefficient; volume compression coefficient; dry density
1 引 言
我国多年冻土的分布面积约占国土面积的21.5%[1],主要分布在青藏高原和东北大小兴安岭地区[2]。由于自然环境变迁和人类工程活动干扰,这些地区的多年冻土大都处于逐渐消退过程中,由此引起的冻土融化下沉可能对工程建设安全造成严重威胁。
在多年冻土地区,地基基础设计有两个原则可供选择[3]:①保护冻土原则;②接受冻土融化原则。当采用第②原则进行地基变形计算时,需要确定两
个重要的冻土力学参数,即冻土融沉系数a 0和体积压缩系数m v 。这两个参数可通过试验确定,也可用经验方法加以估计。
作者这些年积累了大量冻土原状样融化压缩试验资料。这些资料全部来源于大兴安岭多年冻土带,包括漠河—大庆中俄石油管道工程、2004年中俄石油管道工程南线工程勘察、漠河变电站工程和齐满高速公路工程等。现对这些资料加以分析总结,提出确定体积压缩系数的回归方程式和经验数据,供工程实践使用。至于确定融沉系数a 0经验方法,将另行成文进行交流。
收稿日期:2010-06-27
基金项目:中国石油天然气集团公司技术开发项目“中俄原油管道漠河—大庆段工程冻土研究”资助。 第一作者简介:杨凤学,男,1963年生,硕士,注册岩土工程师,主要从事工程地质和岩土工程方面的研究工作。E-mail: yangfengxue@petrochina.com.cn通讯作者简介:冷毅飞,女,1979年生,博士研究生,主要从事地质工程土体工程方面的研究工作。E-mail: lengyifei2006@163.com
3433第11期 杨凤学等:冻土融化体积压缩系数的经验确定方法
2 冻土融化沉降量计算基本公式
按经典冻土力学[4],冻土融化时孔隙比的变化与荷载关系可用图1表示,其孔隙比的变化Δe 可由二项式表示:
联系到式(2),一维情况下冻土融化后的稳定沉降量计算公式变为
s =a 0h +m v h Δp (5)
式(5)是前苏联与现今俄罗斯计算冻土融化
Δe =Δe 0+a Δp (1)
式中:Δe 0为自重作用下融化引起的孔隙比变化;a 为压缩系数;Δp 为土层荷载。
Δe
下沉的最重要的关系式,是预报正融土上建筑物沉降的基础[4],我国也广泛采用[3]。参数a 0和m v 可通过试验和经验方法确定。本文着重讨论体积压缩系数m v 的确定方法。
3 冻土融化压缩试验
3.1 试验要点
式(5)中参数可通过室内融沉试验确定。该试验要求在切样和装样过程中试样表面不发生融化,并且在融化试验过程中使试样满足自上而下单
Δe 0
向融化条件。
本文试验在大低温室中进行,室温控制在-1 ℃左右。试验室设备主要由制冷设备、电热器、电风扇、保温室和温控器等组成。融化压缩试验设备包括杠杆加压装置、加热传压板、恒温热水器、给排水管路和变形百分表等。环刀有两种尺寸:一种为
图1 冻土融化时孔隙比变化
Fig.1 The void ratio change of frozen soil thawing
式(1)表明,在荷载作用下融化的冻土孔隙比Δe 由两部分组成:一个与外压力无关,而另一个与外压力成正比。
按普通土力学,无侧向膨胀的土层稳定相对沉降量公式为
φ79.8 mm×40 mm,用于颗粒较细的土;另一种为
φ94.5 mm×50 mm,用于含砾的土。
在实际试验操作中,为克服土样和侧壁的摩擦力,先施加10 kPa左右的小荷载[4
-6]
s Δe
==δ (2)
1+e 0h
式中:s 为土层稳定沉降量;h 为土层的厚度;δ为土层稳定相对沉降量。
将式(1)代入式(2)得
Δe 0a
+Δp (3)δ= 1+e 01+e 0或
,使试样在-1 ℃
左右室温和上部受热条件下融化稳定,以求得融沉系数a 0;然后分级施加50、100、200、300 kPa压缩荷载,以得到各级压力下单位沉降量,进而计算体积压缩系数m v 。具体计算公式为
a 0=
δ=a 0+m v Δp (4)
式中:a 0为冻土融化下沉系数,是图2中斜直线截距;m v 为冻土融化时相对压缩系数,亦称体积压缩系数,是图2中直线的斜率。
Δh 0
(6) h 0
Δh i
(7) h 0
(8)
δi =
m v =
δi +1?δi
p i +1?p i
式中:δi 为融土在某压力下稳定后的单位变形量;
h 0、Δh 0、Δh i 分别为冻土试样初始高度、冻土融化下沉量和融化后某压力下的变形量;p i +1?p i 为荷
载增量。
3.2 m v 的取值方法和差别
由实测的p i -δi 数据绘制的单位变形量与压力关系曲线(图3)和式(8)可知,不同的压力段有
图2 冻土融化时相对沉降量与外压力关系
Fig.2 The relationship of relative settlement and pressure
3434 岩 土 力 学 2011年
大小不同的m v 值。有的文献将m v 当做定值,即
4.3 回归分析结果
细砾土的m v -γd 数对散点如图4所示。各种土在0~100 kPa和0~200 kPa压力段的体积压缩系数
p i -δi 是一条直线[3
-4]
,这既不符合土力学的基本原
理——压密定律,也偏离实践。作者进行的大量融沉试验结果表明,除了少量含水率很小、颗粒较粗、而又很密实的土样的p i -δi 关系可近似按线性处理外,一般均呈现显著的非线性特征。
为使问题简单化并便于分析比较,本文仅计算出0~100 kPa和0~200 kPa压力段的体积压缩系数
m v 与初始干密度γd 数据的各种回归方程式见表1,表中除方程式外,还给出了各类土的实测γd 范围值以及体积压缩系数m v 范围值。
4.0
3.53.02.5
m v 。按文献[4-6],试验初始所加10 kPa接触荷载在计算m v 和计算沉降时可不予考虑。
m v /M P a 1
-
181614121086420
2.01.51.00.50.0-0.5
单位变形量δ i /%
d /(g/cm)
050 100150200250
垂直荷载p i /kPa
图3 冻土融化压缩曲线
Fig.3 The thawing compression curve of frozen soil
图4 细砾土m v -γ d散点图及回归曲线 Fig.4 The m v -γ d regression curves and scatter
plots of fine gravel soil
4 m v 试验成果的数理统计分析
4.1 样品土质分类
作者曾对大量来自大兴安岭冻土原状样品进行了融沉试验。这些样品根据其颗粒组成、塑性大小和有机质含量多少,按有关规范标准进行分类
[7-9]
5 m v 的经验确定方法及比较
将表1中各类土的回归方程数字化,并取3种方程式平均值,结果如表2所示。表中各类土之间的数字变化充分显示了颗粒组成、塑性大小和有机质含量等土质因素对体积压缩系数的影响规律。表中100 kPa压力段m v 数值比200 kPa相应数值大得多。
表2是在多年积累下来的大量冻土原状样融沉压缩试验资料基础上总结出来的,可供生产实践参照使用。当实际压力段处于0~100 kPa和0~
。
①细砾,70个;其中有283个样品归结为如下6类:
②砂土,72个;③粉土,35个;④黏性土,56个;⑤泥炭化黏性土,26个;⑥泥炭质土,24个。山区的细砾,纯的很少,一般均为含细粒土细砾或细粒土质细砾;砂土样品涵盖了粉砂、细砂、中粗砂和砾砂,以砾砂样品为主体,砾砂纯的很少,一般都为含细粒土砾砂或细粒土质砾砂;山区的黏性土和粉土一般质地不均,含有较多砂砾;泥炭化黏性土,是指烧失量5≤Q 0<10的黏性土;泥炭质土,是指山区沼泽中烧失量10≤Q 0<65的土。 4.2 统计变量和模型
根据理论和经验[7
-11]
200 kPa之间时,可取二者平均值。
国内有关规范[3, 9]在文献[10]基础上提出了m v 的经验值,如表3所示。将表2和表3比较可看出:①本文增加了粉土和泥炭化黏性土两种土类; ②表3中前3种土类在某干密度后取定值难以解释,而作为其依据的文献[10]中这3类土在某干密度后
m v 值是逐渐减小的,二者很矛盾;③表2中0~
,体积压缩系数m v 和干
200 kPa压力段砂土
m v 值和黏性土后段m v 值都比表3中相应值大得多。
综合上述可看出,采用规范估计m v 的方法及建议值,对荷载不太大的建筑物沉降计算来说,是非常不安全的。
密度γd 关系密切,故本文仅研究m v -γd 关系,并且用线性、多项式和对数等6种模型对上述3种冻土原状样品融沉试验所得的m v -γd 数据进行回归分 析[12]。
3435第11期 杨凤学等:冻土融化体积压缩系数的经验确定方法
表1 m v -γ d回归方程汇总表
Table 1 The summary of m v -γ d regression equation
各压力区间实测m v 值及回归方程
土质 类别
样品数
干密度范围值
0~100 kPa区间
m v 实测值 /MPa 1
-
0~200 kPa区间
m v 实测值 /MPa 1
-
γ d /(g/cm3)
回归方程式
m v =-1.971 8γ d +4.057 5
回归方程式
m v =-1.119 9γ d +2.365 3
细砾 70 1.032~2.065 0.100~3.591 m v =1.633 6γ d2-6.993 2γ d +7.779 3m v =-2.997 3ln(γ d)+ 2.260 2 m v =-2.406 7γ d +4.814 9
0.093~1.922m v =0.685γ d2 -3.225 6γ d +3.926 m v =-1.691 2lnγ d + 1.339 3 m v =-1.296 1γ d +2.672 1
砂土 72 0.960~2.118 0.166~4.100
m v =2.3068γ d2 -9.665 1γ d +10.37 m v =-3.77ln(γ d)+2.684 m v =-1.8665γd + 3.707
0.099~2.192
m v =0.867 8γ d2-4.026 7γ d +4.761 9m v =-2.007 4lnγ d +1.514 2 m v =-γ d + 2.073 5
粉土 35 0.736~1.890 0.270~3.605
m v =0.47γ d2 -3.146 5γ d +4.537 7 m v =-2.407 2ln(γ d)+1.842 5 m v =-2.209 4γ d +4.181 4
0.183~1.915
m v =0.228 1γ d2 -1.621 1γ d +2.476 6m v =-1.291 5lnγ d +1.075 1 m v =-1.260 7γ d +2.480 6
黏性土 56 0.809~1.850 0.321~3.216
m v =1.667γ d2 -6.855 8γ d +7.340 7 m v =-3.023 4ln(γ d)+ 2.065 5
0.189~1.730
m v =0.877 8γ d 2- 3.707 3γ d + 4.144 2m v = -1.724 4lnγ d + 1.273 1 m v = -1.232 5γ d + 2.169 7
泥炭化 黏性土
m v = -2.112 9γ d + 3.676 6
26
0.849~1.515 0.345~2.616
m v =1.1914γ d2 -4.970 3γ d + 5.347 9m v = -2.499 1ln(γ d)+ 1.565 m v =-2.226 3γ d +3.665 4
24
0.263~1.332 0.611~4.586
m v =0.772 7γ d2 -3.401 4γ d +4.030 6m v =-1.493 1ln(γ d)+1.395 2
0.425~2.2940.240~1.444
m v =0.883γ d2 -3.350 2γ d + 3.408 4 m v = -1.460 2lnγ d + 0.938 4 m v =-1.216 3γ d +2.108 9
m v =0.278 9γ d2 -1.640 6γ d +2.240 7m v =-0.807 4lnγ d +0.871 3
泥炭 质土
表2 6类土不同压力段的体积压缩系数m v 值
Table 2 The volume compression coefficient of six soils at different pressure section
初始干密度
0~100 kPa区间的m v /MPa1
-
0~200 kPa区间的m v /MPa1
-
γ d /(g/cm3)
细砾 砂土 粉土 黏性土
泥炭化 黏性土
泥炭质土细砾 砂土 粉土 黏性土
泥炭化 黏性土
泥炭 质土
2.0 0.21 0.11 1.9 0.35 0.28
0.17 0.13 0.25 0.23
1.8 0.50 0.47 0.39 0.30 0.34 0.33 0.30 0.26 1.7 0.66 0.67 0.55 0.46 0.44 0.45 0.38 0.36 1.6 0.84 0.9 0.71 0.64 0.55 0.57 0.47 0.46 1.5 1.04 1.14 0.88 0.84 0.54 0.66 0.70 0.56 0.57 0.35 1.4 1.25 1.41 1.06 1.05 0.72 0.77 0.84 0.66 0.69 0.45 1.3 1.47 1.69 1.24 1.28 0.91 0.90 0.90 0.99 0.75 0.82 0.56 0.59 1.2 1.71 2.01 1.44 1.52 1.12 1.06 1.03 1.15 0.86 0.96 0.67 0.68 1.1 1.98 2.34 1.64 1.78 1.33 1.23 1.17 1.32 0.96 1.11 0.80 0.78 1.0 2.26 2.7 1.85 2.06 1.57 1.41 1.32 1.50 1.08 1.27 0.94 0.88 0.9 2.07 2.37 1.81 1.60 1.20 1.44 1.09 0.99 0.8 2.31 2.69 2.08 1.81 1.32 1.62 1.25 1.10 0.7 2.02 1.22 0.6 2.25 1.34 0.5 2.50 1.47 0.4 2.78 1.62
0.3 3.09 1.79
3436 岩 土 力 学 2011年
表3 规范提出的10~210 kPa压力段m v 值
Table 3 The volume compression coefficient at pressure
section 10-210 kPa in the specification
冻土γ d /(g/cm3)
不同土质的m v 值/MPa 1
-
参 考 文 献
[1] 徐学祖, 王家澄, 张立新. 冻土物理学(第一版)[M]. 北
砾石,碎石土 砂类土 黏性土 草皮 京: 科学出版社, 2001.
[2] 周幼吾, 郭东信, 邱国庆, 等. 中国冻土[M]. 北京: 科
学出版社, 2000.
[3] 中华人民共和国建设部. JGJ118-98 冻土地区建筑地
基基础设计规范[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 1998.
[4] 崔托维奇H A. 冻土力学[M]. 张长庆, 朱元林译. 北京:
科学出版社, 1985.
[5] 马祖罗夫 Γ Π(苏). 冻土物理力学性质[M]. 梁惠生,
伍期建译. 北京: 煤炭工业出版社, 1980.
[6] 南京水利科学研究院. SDS01-79 土工试验规程(下
册)[S]. 南京: 中国水利水电出版社, 1981.
[7] 中华人民共和国建设部. GB50007-2002 建筑地基基
础设计规范[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2002. [8] 中华人民共和国建设部. GB50021-2001 岩土工程勘
察规范[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2001. [9] 中华人民共和国建设部. GB50324-2001 冻土工程地
质勘察规范[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2001. [10] 朱元林, 张家懿, 吴紫汪. 冻土地基的融化压缩沉降计
算[C]//青藏冻土研究论文集. 北京: 科学出版社, 1983. [11] 陈肖柏. 祁连山木里地区冻土融化时的下沉与压缩特
性[C]//中国科学院兰州冰川冻土研究所集刊. 北京: 科学出版社, 1981.
[12] 中国科学院数学研究所数理统计组. 回归分析方法[M].
北京: 科学出版社, 1974.
2.10 0.00 2.00 0.10
1.90 0.20 0.00 0.00 1.80 0.30 0.12 0.15 1.70 0.30 0.24 0.30 1.60 0.40 0.36 0.45 1.50 0.40 0.48 0.60 1.40 0.40 0.48 0.75 1.30 0.48 0.75 0.40 1.20 0.48 0.75 0.45 1.10 1.00 0.90 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40
0.75 0.60 0.75 0.90 1.05 1.20 1.30 1.50 1.65
6 结 论
(1)冻土融化后体积压缩系数m v 不应取定值,而应根据实际压力段大小取相应值。
(2)本文提出的6类土m v -γd 回归关系和数字化表格是在迄今为止国内最为丰富的冻土原状样品融沉压缩试验资料基础上总结出来的,可供工程上估计m v 时使用,并在实践中进一步丰富完善。 (3)现有规范在估计m v 的方法上及其建议值都存在很多缺陷,值得改进。
上接第3431页
[7] POWRIE W, DALY M P. Centrifuge model tests on
embedded retaining walls supported by earth berms[J]. Geotechnique , 2002, 52(2): 89-106.
[8] 张玉成, 杨光华, 胡海英, 等. 在软土地基上有反压护
道路堤及堤坝的稳定计算[J]. 岩土力学, 2007, 28 (增刊): 844-848.
ZHANG Yu-cheng, YANG Guang-hua, HU Hai-ying, et al. Stability study of embankment or dam with back berm on soft soil foundation[J]. Rock and Soil Mechanics , 2007, 28(Supp.1): 844-848.
[9] GOURVENEC S M, POWRIE W. Three-dimensional
finite element analyses of embedded retaining walls supported by discontinuous earth berms[J]. Canadian
Geotechnical Journal, 2000, 37(5): 1062-1077. [10] 郑刚, 陈红庆, 雷扬, 等. 基坑开挖反压土作用机制及
其简化分析方法研究[J]. 岩土力学, 2007, 28(6): 1162-1166.
ZHENG Gang, CHEN Hong-qing, LEI Yang, et al. A study of mechanism of earth berm and simplified analysis method for excavation[J]. Rock and Soil Mechanics, 2007, 28(6): 1162-1166.
[11] DALY M P, POWRIE W. Undrained analysis of earth
berms as temporary supports for embedded retaining walls[C]//Proceedings of the Institution of Civil Engineers: Geotechnical Engineering. United Kingdom: Thomas Telford Services Limited, 2001: 237-248.
气体的压缩系数
什么是气体的压缩系数,
来源: 字段选择:大 中 小 发布时间:10-01-30 点击量:5037
什么是气体的压缩系数,
答:气体压缩系数Compressibilitycoefficient,也称压缩因子
Compressibilityfactor。是实际气体性质与理想气体性质偏差的修正值。通常用Z表示,Z=Pv/RT,Pv/RT;Z也可以认为是实际气体比容v(v)对理想气体muactual比容v的比值;Z,v/v;v,RT/P。其中,P是气体的绝对压力;idealactualidealideal
v是摩尔体积;R是通用气体常数;R=R/M;R是气体的摩尔气体常数;T是muu
热力学温度。Z偏离1越远,气体性质偏离理想气体性质越远。Z在实际气体状态方程中出现。凡在气体流量的计算中必然要考虑压缩系数。在压力不太高、温度较高、密度较小的参数范围内,按理想气体计算能满足一般工程计算精度的需要,使用理想气体状态方程就可以了,此时压缩系数等于1。但是在较高压力、较低温度或者要求高准确度计算,需要使用实际气体状态方程,在计量气体流量时由于要求计算准确度较高,通常需要考虑压缩系数。随着对气体状态方程准确度要求提高,在百余年来实际气体状态方程出现了许多不同形式,对压缩系数也有不同的表述。比较有名的是范德瓦尔状态方程和维里状态方程。
求得压缩系数的方法:
1)
查表法,对比态参数在图表上查得。已有的图表是通过试验对不同气体测得P、v、T(分别是压力、比容、温度)数据和相应的临界参数P、v、T、计算得ccc到对比参数P、v、T绘制的Z--P、v图。Z是固定的,如图1,Z固定为0.27。rrrrrcC
图 1 通用气体压缩系数,纵坐标Z,横坐标是P r,
式中,P是临界压力,T是临界温度,随物质不同而不同;对比压力P、对比ccr温度T根据测量的压力、温度和临界压力、温度计算;P=P/P;T=T/T;zcrrcrc为临界点处实际气体的压缩因子,称为临界压缩因子。实验表明,临界压缩因子zc数值相近的各种气体,可以认为具有相似的热力学性质,即在相同的对比压力pr及对比温度Tr下,它们的对比比体积vr的数值基本相同,都可以表示为vr,f(pr,Tr)。于是压缩因子还可以表示为
对于临界压缩因子zc有相同数值的气体,当它们的对比参数pr及Tr相同,即处于对应状态时,它们压缩因子z具有相同的数值。于是,如果把压缩因子z随状态变化的实验关系整理成z与对比参数pr及Tr的关系,并表示成如图1所示的图线,就可以用于所有具有相同临界压缩因子zc的气体,直接按其状态所对应的pr、Tr的值,由图上查取该状态下压缩因子z的数值。因而这种表示z与pr、Tr关系的线图称为通用压缩因子图。 各种气体临界压缩因子的数值大致在0.23,0.31的范围内,而60%的烃类气体的zc在0.27左右,故最常见的通用压缩因子图为zc,0.27的线图。该图也常用于zc不等于0.27的气体的近似计算,当用于zc,0.26,0.28的各种气体时,除临界点附近的状态外,所得z的数值的误差小于5%。此外,对于一些没有详细物性数据的气体,采用通用压缩因子图估算其状态变化关系有很大的实用价值。如果在气体的状态变化范围内,压缩因子z的数值在0.95,1.05的范围内,则可当
作理想气体处理。
在临界压缩因子z数值相同的条件下,如果已知T及P,就可应用通rcr
用热力性质图查出相应的偏差来。在应用通用热力性质图时,应注意该图的临界压缩因子z的数值。显然,使用非同组的压缩因子图,会带来较大的误差。c
2) 计算法
根据维里状态方程
其中,ω是对比密度,ω,ρ/ρ;τ是对比温度,τ,T/T ;b是维里系数,cci,j
对于空气,b使用下表,b是维里系数 i,ji,j
对于天然气,按照 AGA8/1992 and ISO-12213-2/1997 ,天然气的z系数计算
*其中,ρm是天然气的莫尔密度,ρr是对比密度,B是第二维里系数,C是温度n从属系数(emperaturedependent coefficients),bn, cn和kn是ISO-12213-2/1997.给的状态方程的参数,ρm是莫尔密度,ρr是对比密度;有关参数的计算比较复杂,请参阅ISO-12213-2/1997. 3) 试验法,按照实际使用的气体,根据需要的误差,选择合适的状态方程,进行试验,得到自己需要的压缩系数,是最准确的方法。
如果要求不太高,用查表法;如果要求高,用计算法或者查专门文献及标准资料。
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空气的压缩系数
空气的压缩系数
压力0.1 0.5 1 2 4 6 8 10 15 20 /MPa
温度
/K
90 0.9764 0.4581 0.6779 0.8929 100 0.9797 0.8872 0.3498 0.4337 0.6386 0.8377 120 0.9880 0.9373 0.8660 0.6730 0.3371 0.4132 0.5964 0.7720 140 0.9927 0.9614 0.9205 0.8297 0.5856 0.3313 0.3737 0.4340 0.5909 1.7699 160 0.9951 0.9748 0.9489 0.8954 0.7802 0.6603 0.5696 0.5489 0.6340 0.7564 180 0.9967 0.9832 0.9660 0.9314 0.8625 0.7977 0.7432 0.7084 0.7180 0.7986 200 0.9978 0.9886 0.9767 0.9539 0.9100 0.8701 0.8374 0.8142 0.8061 0.8540 250 0.9992 0.9957 0.9911 0.9822 0.9671 0.9549 0.9463 0.9411 0.9450 0.9713 300 0.9999 0.9987 0.9974 0.9950 0.9917 0.9901 0.9903 0.9930 1.0074 1.0326 350 1.0000 1.0002 1.0004 1.0014 1.0038 1.0075 1.0121 1.0183 1.0377 1.0635 400 1.0002 1.0012 1.0025 1.0046 1.0100 1.0159 1.0229 1.0312 1.0533 1.0795 450 1.0003 1.0016 1.0034 1.0063 1.0133 1.0210 1.0287 1.0374 1.0614 1.0913 500 1.0003 1.0020 1.0034 1.0074 1.0151 1.0234 1.0323 1.0410 1.0650 1.0913
氩气的压缩系数
氩气的压缩系数
?1 4 7 10 40 70 100 压力/atm
">温度/K
100 0.9782 0.9079 150 0.9930 0.9716 0.950 0.927 200 0.9971 0.9882 0.9792 0.9702 0.8978 0.7838 0.6917 250 0.9986 0.9945 0.9905 0.9864 0.9476 0.9141 0.8878 270 0.9990 0.9960 0.9930 0.9900 0.9622 0.9388 0.9208 280 0.9991 0.9966 0.9940 0.9915 0.9679 0.9486 0.9340 290 0.9993 0.9971 0.9949 0.9927 0.9729 0.9570 0.9454 300 0.9994 0.9975 0.9957 0.9938 0.9773 0.9643 0.9553 310 0.9995 0.9979 0.9963 0.9948 0.9810 0.9706 0.9637 320 0.9996 0.9982 0.9969 0.9956 0.9843 0.9761 0.9710 350 0.9998 0.9990 0.9983 0.9977 0.9921 0.9833 0.9879 400 1.0000 0.9999 0.9999 0.9998 1.0002 1.0022 1.0057 450 1.0001 1.0004 1.0007 1.0011 1.0050 1.0101 1.0162 500 1.0002 1.0007 1.0013 1.0018 1.0079 1.0147 1.0224 550 1.0002 1.0009 1.0016 1.0023 1.0095 1.0174 1.0259 ? 1atm=101325Pa
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