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        狀態(tài)方程法液化天然氣相平衡計算

        2022-09-22 05:18:16宿敬群包培哲李宇軒
        煤氣與熱力 2022年9期
        關(guān)鍵詞:系統(tǒng)

        1 概述

        在液化天然氣的儲運、氣化設(shè)計計算中,存在此類問題:已知LNG的組成和溫度,待求LNG儲罐上部空間BOG壓力和組成;已知BOG的組成、作為冷卻介質(zhì)的LNG的溫度和壓力,待判斷能否實現(xiàn)BOG再液化。應(yīng)用化工熱力學的非均相系統(tǒng)相平衡理論,進行相平衡計算,能夠很好地解決這些問題。

        常用的相平衡計算有2種工況。工況1:已知液相組成和系統(tǒng)溫度,求解系統(tǒng)壓力和氣相組成。工況2:已知氣相組成和系統(tǒng)壓力,求解系統(tǒng)溫度和液相組成。本文對這2種工況進行分析。文中壓力均指絕對壓力。

        2 相平衡關(guān)系

        在密閉空間(如LNG儲罐)中,氣液兩相組成一個系統(tǒng),LNG為液相,BOG為氣相,氣相與液相之間處于平衡狀態(tài)。氣相壓力稱為系統(tǒng)壓力

        。液相溫度與氣相溫度相同,稱為系統(tǒng)溫度

        。對于系統(tǒng),存在如下關(guān)系

        (1)

        (2)

        (3)

        ——氣相組分

        摩爾分數(shù)

        ——液相組分

        摩爾分數(shù)

        ——組分的數(shù)量

        (3)及時使用抗菌藥物,以防術(shù)后發(fā)生尿路感染,導管、引流管、引流袋必須無菌,定時用碘伏液清洗尿道口?;颊吣軌蜻M食后,應(yīng)盡量多飲水、多排尿,達到清潔泌尿系的目的。

        3 工況1計算

        ① 計算流程

        在外層循環(huán)中,若當前值

        不滿足收斂條件,按照文獻

        給出的迭代方法,將

        的和乘以

        ,作為新值,繼續(xù)迭代。

        姑父還從沒對小蟲這么客氣呢。即使小蟲去他家吃飯,也沒拿過這么好的酒款待小蟲。小蟲不能不受寵若驚了。姑父今天心情不錯,說了不少開心的事,邊聊邊喝,一瓶酒喝了個精光。小蟲有點暈了。姑父久經(jīng)沙場,面不改色。

        式中

        ——系統(tǒng)壓力,MPa

        按照道爾頓定律和拉烏爾定律,系統(tǒng)壓力初值計算式為:

        學校招收新的音樂教師時要提高門檻,并對在校教師進行定期培訓考核,合唱要求專業(yè)性很強,如果教師本身素質(zhì)不夠就無法很好地對學生進行專業(yè)性指導。因此,學校應(yīng)該注重教師的能力和素質(zhì),并鼓勵在校教師多參加合唱的教研活動,并為其提供再深造的機會,爭取優(yōu)化教師隊伍,提高教師的專業(yè)指導能力。

        (4)

        式中

        ——系統(tǒng)壓力初值,MPa

        甘薯葉和根的赤霉素(GA)在黏土和砂土中受外源壓力和生育期影響都很顯著(圖2,3).從葉GA變化趨勢來看,生育期和外源壓力對甘薯葉GA均有一定影響,從DAP30到DAP60,葉GA變化呈升高趨勢,而到DAP118,葉GA處于降低趨勢.在各個生育期,T2處理葉GA高于T3,說明甘薯地上部葉GA隨著壓力的增大而降低,即適宜的壓力有助于甘薯葉GA的分泌.黏土中DAP30和DAP60甘薯根系GA低于葉片,而DAP118時的甘薯根系GA接近于葉片.從生育期來看,根系GA卻先隨著生育期延長而增加.外源壓力處理對葉片和根系的GA的影響一致.

        各氣相組分摩爾分數(shù)初值計算式為:

        (5)

        由式(17)計算得到混合物摩爾體積

        后,按下式計算壓縮因子

        表1匯總了不同溫度下甲烷飽和蒸氣壓

        、乙烷飽和蒸氣壓

        、氮飽和蒸氣壓

        。其中,126.19 K時,甲烷、乙烷的飽和蒸氣壓經(jīng)插值計算得到。

        4 工況2計算

        在此工況中,系統(tǒng)溫度也稱為露點。

        全內(nèi)臟反位(Situs Inversus Viscerum)又稱“鏡面人”或“鏡像人”,是指人的心臟、 肝臟、脾臟、膽囊、腎臟、胃、腸等器官的解剖位置與正常人完全相反。此種病例極其罕見,最近本院脊柱外科收治1例“鏡面人”合并腰椎間盤突出癥病例,采用經(jīng)Quadrant通道系統(tǒng)椎間孔腰椎椎間融合術(shù)(Mis-TLIF)治療,現(xiàn)將診治過程報道如下。

        由式(17)解得根后(3個根按從大到小順序排列),對根逐個進行判斷,若3個根都是實根,則第1個根是氣相混合物的摩爾體積,第3個根是液相混合物的摩爾體積,中間的根無意義。

        在外層循環(huán)中,如果當前值

        不滿足收斂條件,若

        的和<1,則將當前值

        作為溫度區(qū)間的右端點,(

        -0.2 K)作為新值,繼續(xù)迭代;若

        的和>1,則當前值

        作為溫度區(qū)間的左端點,(

        +0.2 K)作為新值,繼續(xù)迭代。得到溫度區(qū)間后,用二分法計算,得到系統(tǒng)溫度。

        ② 系統(tǒng)溫度和液相組成初值的確定

        在已知系統(tǒng)壓力

        和氣相各組分摩爾分數(shù)

        的條件下,按照道爾頓定律和拉烏爾定律,采用計算液化石油氣露點的方法

        ,計算得到系統(tǒng)溫度

        和液相各組分摩爾分數(shù)

        的初值。

        顧客是企業(yè)賴以生存的基礎(chǔ),只有擁有龐大的客戶群,不斷吸引新的客戶,才能夠?qū)崿F(xiàn)企業(yè)的長遠持續(xù)的發(fā)展。因此在市場營銷策略中要注重發(fā)展顧客滿意營銷,需要運用一定的方式方法,全面提高顧客的滿意度,從而實現(xiàn)企業(yè)市場營銷的顧客滿意營銷。對于如何實現(xiàn)企業(yè)的顧客滿意營銷,本文提出以下幾個建議,以期能夠為企業(yè)的顧客滿意營銷提供一些借鑒。

        5 狀態(tài)方程法逸度系數(shù)計算

        ① 純物質(zhì)的PR方程

        純物質(zhì)(即組分

        )的PR方程形式為:

        (6)

        =

        (7)

        (8)

        =1+(0.376 46+1.542 26

        -

        (9)

        (10)

        (11)

        ② 系統(tǒng)壓力和氣相組成初值的確定

        ——摩爾氣體常數(shù),MPa·cm

        /(mol·K),取8.314 MPa·cm

        /(mol·K)

        ——系統(tǒng)溫度,K

        m

        ——組分

        的摩爾體積,cm

        /mol

        、

        ——組分

        的系數(shù)

        、

        ——中間變量

        1.如為引種的后備母豬,進場第一周于飼料中適當添加一些抗應(yīng)激藥物如“解毒應(yīng)激(VC、環(huán)丙預(yù)混劑)”、“免疫干擾素(70%黃芪多糖和鹽酸環(huán)丙沙星可溶性粉)”等,有條件時在飲水中添加適量“口服補液鹽”等則效果更佳。

        氣相或液相組分

        的逸度系數(shù)的計算式為

        c

        ——組分

        的臨界壓力,MPa

        ——組分

        的偏心因子

        ——對比溫度,K

        甲烷、乙烷、氮的臨界壓力取自文獻

        ,臨界溫度、偏心因子取自文獻[4],甲烷、乙烷、氮的基礎(chǔ)參數(shù)見表2。

        由純物質(zhì)的PR方程得到組分

        的系數(shù)

        、

        ,用于逸度系數(shù)計算。

        ② 混合物的PR方程和求解

        a.混合物的PR方程

        混合物(氣相或液相)的PR方程形式為:

        (12)

        (13)

        (14)

        (15)

        式中

        ——混合物的摩爾體積,cm

        /mol

        威縣的葡萄基地則是我國五大葡萄產(chǎn)區(qū)中唯一符合最適宜區(qū)7項指標要求的優(yōu)生區(qū),常年種植優(yōu)質(zhì)葡萄10萬畝以上。近年來,威縣按照供給側(cè)改革發(fā)展理念,通過產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,大力發(fā)揮葡萄種植科普示范基地、葡萄種植專業(yè)合作社等組織的作用,引導農(nóng)戶強力推廣成熟的葡萄種植技術(shù)和優(yōu)質(zhì)的葡萄品種,使威縣葡萄種植產(chǎn)業(yè)逐步成為帶動農(nóng)民增收致富的又一大主導產(chǎn)業(yè)。

        ——混合物的系數(shù)

        z,

        、

        z,

        ——氣相或液相中,組分

        、

        的摩爾分數(shù)

        式中

        ——氣相或液相混合物的壓縮因子

        ——組分

        與組分

        的相互作用系數(shù)

        組分

        與組分

        的相互作用系數(shù)取值見表3

        ,表中“—”表示計算方法見式(16),式(16)取自文獻[5]。

        =1.412 63-0.024 61

        +1.407 64×

        10

        -2.552 99×10

        (16)

        b.方程的求解

        式(12)可改寫為:

        (17)

        (18)

        (19)

        (20)

        式中

        、

        、

        ——系數(shù)

        ① 計算流程

        從吉006斷塊全區(qū)與聚合物驅(qū)試驗區(qū)的含水與采出程度關(guān)系圖(見圖7)可看出,試驗井組的含水上升率為3.8%,明顯低于全區(qū)的含水上升率(14.6%)。這也說明聚合物驅(qū)對于控制油井含水上升起到了明顯的抑制作用。

        ③ 組分

        的逸度系數(shù)計算

        式中

        ,ini

        ——氣相組分

        摩爾分數(shù)初值

        (21)

        ——中間變量

        式(21)既適用于氣相混合物,也適用于液相混合物。

        c

        ——組分

        的臨界溫度,K

        他是小城里的獨生子,兩百畝地里的一棵獨苗,他的爺爺奶奶外公外婆是怎么寵著他長大的?他怎么能理解易非這一而再再而三的退讓呢?他不是壞心眼的男孩,但他絕對是一個自私的孩子。

        (22)

        (23)

        式中

        ——氣相或液相組分

        的逸度系數(shù)

        ——中間變量

        總而言之,初中物理電學計算題解題時,首先要培養(yǎng)學生的解題習慣,讓學生能夠看清題意,找出提出的隱含條件。然后在分析所給的電路圖,正確判斷電路的串并聯(lián),找到電表測量的對象,運用所學的電學公式,列方程解決問題。教師要不斷的培養(yǎng)學生的解題技巧,幫助學生學好電學。

        當計算氣相中組分

        的逸度系數(shù)時,在給定的系統(tǒng)壓力

        和系統(tǒng)溫度

        下:首先,計算各組分的系數(shù)

        、

        ;其次,基于氣相中各組分的摩爾分數(shù)計算混合物的系數(shù)

        、

        ,求解PR方程,得到合適的根,進而計算得到氣相壓縮因子;最后,將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式(22),得到氣相中組分

        的逸度系數(shù)。

        取1~

        ,得到氣相中全部組分的逸度系數(shù)。液相中全部組分的逸度系數(shù)計算同理。

        6 算例

        ① LNG儲罐內(nèi)氣相壓力

        《國家水土保持監(jiān)管規(guī)劃(2018-2020年)》的規(guī)劃任務(wù)如下:一是對26.86萬平方公里生產(chǎn)建設(shè)項目集中區(qū)域和418個部管在建生產(chǎn)建設(shè)項目開展“天地一體化”監(jiān)管,及時發(fā)現(xiàn)違法違規(guī)行為。二是對134個在建和48個竣工國家水土保持重點治理項目開展“圖斑精細化”監(jiān)管,準確掌握水土保持重點工程建設(shè)進度、措施數(shù)量和實施效果。三是完成48個水土保持重要監(jiān)測點升級改造,提升自動化觀測和信息傳輸能力。四是開展水土保持數(shù)據(jù)庫更新、系統(tǒng)運行維護、監(jiān)管設(shè)備配置、信息化技術(shù)培訓等監(jiān)管能力建設(shè)。

        在LNG儲罐中,LNG和BOG構(gòu)成兩相系統(tǒng)。已知系統(tǒng)溫度為125 K,液相中甲烷、乙烷、氮的摩爾分數(shù)分別為90.00%、7.00%、3.00%。采用本文的方法進行相平衡計算,得到系統(tǒng)壓力為0.395 MPa,氣相中甲烷、乙烷、氮的摩爾分數(shù)分別為64.581%、0.027%、35.392%。

        ② LNG儲罐安全閥放散時放散天然氣參數(shù)

        (3) 微電網(wǎng)集各種分布式電源、負載、儲能于一體,是對能源的產(chǎn)生、分配、轉(zhuǎn)換、存儲、消費等環(huán)節(jié)進行協(xié)調(diào)優(yōu)化的能源產(chǎn)供銷一體化社區(qū)綜合能源系統(tǒng),是能源互聯(lián)網(wǎng)的終端載體之一。微電網(wǎng)與普通分布式電源的主要區(qū)別在于微電網(wǎng)內(nèi)部存在可控的分布式電源和可控負載,其公共連接點的功率也可控,可以并網(wǎng)運行也可以孤島運行。微電網(wǎng)與公共電網(wǎng)具有平等的法律和商業(yè)地位,且在公共電網(wǎng)的支撐下其運行可以取得更好的收益。

        在LNG儲罐安全閥選型計算中,安全閥整定壓力依據(jù)儲罐設(shè)計壓力選取,選型計算還與放散天然氣的組成、系統(tǒng)溫度(即LNG和放散天然氣的溫度)有關(guān)。所涉及的相平衡問題為:在LNG儲罐中,LNG和放散天然氣構(gòu)成兩相系統(tǒng)。已知系統(tǒng)壓力(即安全閥整定壓力)和液相組成,求解系統(tǒng)溫度和氣相組成。

        已知安全閥整定壓力為0.66 MPa,液相中甲烷、乙烷、氮的摩爾分數(shù)分別為90.00%、7.00%、3.00%,求解系統(tǒng)溫度和氣相組成。取系統(tǒng)溫度區(qū)間左端點溫度為100 K,右端點溫度為170 K,采用求解系統(tǒng)壓力和氣相組成的方法,分別得到左、右端點的系統(tǒng)壓力、氣相組成。然后用二分法得到系統(tǒng)壓力與安全閥整定壓力相等時的系統(tǒng)溫度,同時得到氣相組成。得出系統(tǒng)溫度為135.773 K,氣相中甲烷、乙烷、氮的摩爾分數(shù)分別為73.460%、0.062%、26.478%。

        7 結(jié)論

        應(yīng)用非均相系統(tǒng)相平衡理論,分析了液化天然氣的相平衡關(guān)系。針對求解系統(tǒng)壓力和氣相組成的工況、求解系統(tǒng)溫度和液相組成的工況,給出了計算流程和初值的確定方法。實例驗證表明此方法可行。

        [1] 陳新志,蔡振云,錢超. 化工熱力學[M]. 4版. 北京:化學工業(yè)出版社,2016.

        [2] 陳國邦,黃永華,包銳. 低溫流體熱物理性質(zhì)[M]. 北京:國防工業(yè)出版社, 2006.

        [3] 段常貴. 燃氣輸配 [M]. 4版. 北京:中國建筑工業(yè)出版社,2011.

        [4] 童景山. 流體熱物性學[M]. 北京:中國石化出版社,2008: 353.

        [5] 李佩銘. 丙烷預(yù)冷混合制冷劑循環(huán)液化天然氣熱力過程的數(shù)值模擬(碩士學位論文)[D]. 哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學,2007:25.

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