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能够准确计算天然气热力学性质的扩展的AGA状态方程
来源:  作者:本站
AGA 8号报告中的状态方程是用于天然气混合物的最准确、最广泛的公式,可以用来确定天然气的物理性质(如密度、压缩因子等),但是对于计算其热力学性质(如焓、熵、声速、等熵指数等),不是一个合适的形式。然而,在计算流量中所需的临界流系数和其它重要参数时,热力学性质又是十分重要的。
  流体热力学性质的现代表达式,是以流体或流体混合物的亥姆霍兹(Helmholtz)能量形式表达的单一基本方程组。一个这种形式的基本方程能使该种流体的物理性质和热力学性质同时表达出来,并且能够通过微分将所有重要的工程性质推导出来。考虑到与我们先前在临界流系数方面所做的工作的一致性,有必要推导天然气混合物的亥姆霍兹能量表达式,其中包括:
  1、AGA 8公式的物理性质,和
  2、在理想状态下,天然气混合物各气相组分的最新热值数据。
  本文介绍了根据AGA 8状态方程式推导的用于评价天然气混合物热力学性质的各基本方程式。


二、单一流体和混合流体的亥姆霍兹能量表达式


  根据热力学,对比的或无量纲的单一流体的亥姆霍兹能量A,可以一个理想气体分量与一个真实气体分量的和表达为:
  A(ρ,T)/RT=Ψ(ρ,T)=Ψ理想(T) ln(ρ/ρ参考) Ψ实际(ρ,T)      (1)
式中: Ψ理想(T)--只是温度的函数,是理想气体对对比的亥姆霍兹能量的影响;
    Ψ实际(ρ,T)--是密度和温度的函数,为实际气体对对比的亥姆霍兹能量的影响;
    R--气体常数;
    T--绝对温度;
    ρ--摩尔密度。
  对于单一流体,理想气体对对比的亥姆霍兹能量的影响可以用理想气体热容Cp,理想,表达为:
              (2)
而实际气体对对比的亥姆霍兹能量的影响表示为:
               (3)
在以上表达式中,ρ参考和T参考分别是流体在某一任选参考点的密度和温度。对于处于理想气体状态的N个流体的混合物,亥姆霍兹能量不同于各组分单独影响量,A理想,i(T)的摩尔分数平均值,其差值体现在混合熵上。混合物的总的亥姆霍兹能量表达为:
                  (4)
式中: Ψ理想,i(T)--相对于混合气体中第i个组分,理想气体对对比的亥姆霍兹能量的影响,由式            (2)给出;
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