狀態(tài)方程法液化天然氣相平衡計(jì)算

1 概述

在液化天然氣的儲(chǔ)運(yùn)、氣化設(shè)計(jì)計(jì)算中，存在此類問(wèn)題：已知LNG的組成和溫度，待求LNG儲(chǔ)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(shí)現(xiàn)BOG再液化。應(yīng)用化工熱力學(xué)的非均相系統(tǒng)相平衡理論，進(jìn)行相平衡計(jì)算，能夠很好地解決這些問(wèn)題。

常用的相平衡計(jì)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?dú)庀嘟M成和系統(tǒng)壓力，求解系統(tǒng)溫度和液相組成。本文對(duì)這2種工況進(jìn)行分析。文中壓力均指絕對(duì)壓力。

2 相平衡關(guān)系

在密閉空間(如LNG儲(chǔ)罐)中，氣液兩相組成一個(gè)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(duì)于系統(tǒng)，存在如下關(guān)系

：

(1)

(2)

(3)

——?dú)庀嘟M分

摩爾分?jǐn)?shù)

——液相組分

摩爾分?jǐn)?shù)

——組分的數(shù)量

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

3 工況1計(jì)算

① 計(jì)算流程

在外層循環(huán)中，若當(dāng)前值

不滿足收斂條件，按照文獻(xiàn)

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(méi)對(duì)小蟲這么客氣呢。即使小蟲去他家吃飯，也沒(méi)拿過(guò)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(cuò)，說(shuō)了不少開心的事，邊聊邊喝，一瓶酒喝了個(gè)精光。小蟲有點(diǎn)暈了。姑父久經(jīng)沙場(chǎng)，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(jì)算式為：

學(xué)校招收新的音樂(lè)教師時(shí)要提高門檻，并對(duì)在校教師進(jìn)行定期培訓(xùn)考核，合唱要求專業(yè)性很強(qiáng)，如果教師本身素質(zhì)不夠就無(wú)法很好地對(duì)學(xué)生進(jìn)行專業(yè)性指導(dǎo)。因此，學(xué)校應(yīng)該注重教師的能力和素質(zhì)，并鼓勵(lì)在校教師多參加合唱的教研活動(dòng)，并為其提供再深造的機(jī)會(huì)，爭(zhēng)取優(yōu)化教師隊(duì)伍，提高教師的專業(yè)指導(dǎo)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(shì)來(lái)看,生育期和外源壓力對(duì)甘薯葉GA均有一定影響,從DAP30到DAP60,葉GA變化呈升高趨勢(shì),而到DAP118,葉GA處于降低趨勢(shì)．在各個(gè)生育期,T2處理葉GA高于T3,說(shuō)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(shí)的甘薯根系GA接近于葉片．從生育期來(lái)看,根系GA卻先隨著生育期延長(zhǎng)而增加．外源壓力處理對(duì)葉片和根系的GA的影響一致．

各氣相組分摩爾分?jǐn)?shù)初值計(jì)算式為：

(5)

由式(17)計(jì)算得到混合物摩爾體積

后，按下式計(jì)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(shí)，甲烷、乙烷的飽和蒸氣壓經(jīng)插值計(jì)算得到。

4 工況2計(jì)算

在此工況中，系統(tǒng)溫度也稱為露點(diǎn)。

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(guò)程報(bào)道如下。

由式(17)解得根后(3個(gè)根按從大到小順序排列)，對(duì)根逐個(gè)進(jìn)行判斷，若3個(gè)根都是實(shí)根，則第1個(gè)根是氣相混合物的摩爾體積，第3個(gè)根是液相混合物的摩爾體積，中間的根無(wú)意義。

在外層循環(huán)中，如果當(dāng)前值

不滿足收斂條件，若

的和<1，則將當(dāng)前值

作為溫度區(qū)間的右端點(diǎn)，(

-0.2 K)作為新值，繼續(xù)迭代；若

的和>1，則當(dāng)前值

作為溫度區(qū)間的左端點(diǎn)，(

+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(jì)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?jǐn)?shù)

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

，計(jì)算得到系統(tǒng)溫度

和液相各組分摩爾分?jǐn)?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(zhǎng)遠(yuǎn)持續(xù)的發(fā)展。因此在市場(chǎng)營(yíng)銷策略中要注重發(fā)展顧客滿意營(yíng)銷，需要運(yùn)用一定的方式方法，全面提高顧客的滿意度，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)市場(chǎng)營(yíng)銷的顧客滿意營(yíng)銷。對(duì)于如何實(shí)現(xiàn)企業(yè)的顧客滿意營(yíng)銷，本文提出以下幾個(gè)建議，以期能夠?yàn)槠髽I(yè)的顧客滿意營(yíng)銷提供一些借鑒。

5 狀態(tài)方程法逸度系數(shù)計(jì)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(jìn)場(chǎng)第一周于飼料中適當(dāng)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(shí)在飲水中添加適量“口服補(bǔ)液鹽”等則效果更佳。

氣相或液相組分

的逸度系數(shù)的計(jì)算式為

：

c

——組分

的臨界壓力，MPa

——組分

的偏心因子

——對(duì)比溫度，K

甲烷、乙烷、氮的臨界壓力取自文獻(xiàn)

，臨界溫度、偏心因子取自文獻(xiàn)[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(jì)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(guó)五大葡萄產(chǎn)區(qū)中唯一符合最適宜區(qū)7項(xiàng)指標(biāo)要求的優(yōu)生區(qū)，常年種植優(yōu)質(zhì)葡萄10萬(wàn)畝以上。近年來(lái)，威縣按照供給側(cè)改革發(fā)展理念，通過(guò)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(dǎo)農(nóng)戶強(qiáng)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(dòng)農(nóng)民增收致富的又一大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。

、

——混合物的系數(shù)

z,

、

z,

——?dú)庀嗷蛞合嘀校M分

、

的摩爾分?jǐn)?shù)

式中

——?dú)庀嗷蛞合嗷旌衔锏膲嚎s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(jì)算方法見式(16)，式(16)取自文獻(xiàn)[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(jì)算流程

從吉006斷塊全區(qū)與聚合物驅(qū)試驗(yàn)區(qū)的含水與采出程度關(guān)系圖(見圖7)可看出，試驗(yàn)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(shuō)明聚合物驅(qū)對(duì)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(jì)算

式中

,ini

——?dú)庀嘟M分

摩爾分?jǐn)?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(dú)生子，兩百畝地里的一棵獨(dú)苗，他的爺爺奶奶外公外婆是怎么寵著他長(zhǎng)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(duì)是一個(gè)自私的孩子。

(22)

(23)

式中

——?dú)庀嗷蛞合嘟M分

的逸度系數(shù)

——中間變量

總而言之，初中物理電學(xué)計(jì)算題解題時(shí)，首先要培養(yǎng)學(xué)生的解題習(xí)慣，讓學(xué)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(cè)量的對(duì)象，運(yùn)用所學(xué)的電學(xué)公式，列方程解決問(wèn)題。教師要不斷的培養(yǎng)學(xué)生的解題技巧，幫助學(xué)生學(xué)好電學(xué)。

當(dāng)計(jì)算氣相中組分

的逸度系數(shù)時(shí)，在給定的系統(tǒng)壓力

和系統(tǒng)溫度

下：首先，計(jì)算各組分的系數(shù)

、

；其次，基于氣相中各組分的摩爾分?jǐn)?shù)計(jì)算混合物的系數(shù)

、

，求解PR方程，得到合適的根，進(jìn)而計(jì)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(jì)算同理。

6 算例

① LNG儲(chǔ)罐內(nèi)氣相壓力

《國(guó)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(duì)26.86萬(wàn)平方公里生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目集中區(qū)域和418個(gè)部管在建生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目開展“天地一體化”監(jiān)管，及時(shí)發(fā)現(xiàn)違法違規(guī)行為。二是對(duì)134個(gè)在建和48個(gè)竣工國(guó)家水土保持重點(diǎn)治理項(xiàng)目開展“圖斑精細(xì)化”監(jiān)管，準(zhǔn)確掌握水土保持重點(diǎn)工程建設(shè)進(jìn)度、措施數(shù)量和實(shí)施效果。三是完成48個(gè)水土保持重要監(jiān)測(cè)點(diǎn)升級(jí)改造，提升自動(dòng)化觀測(cè)和信息傳輸能力。四是開展水土保持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)更新、系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)、監(jiān)管設(shè)備配置、信息化技術(shù)培訓(xùn)等監(jiān)管能力建設(shè)。

在LNG儲(chǔ)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?jǐn)?shù)分別為90.00%、7.00%、3.00%。采用本文的方法進(jìn)行相平衡計(jì)算，得到系統(tǒng)壓力為0.395 MPa，氣相中甲烷、乙烷、氮的摩爾分?jǐn)?shù)分別為64.581%、0.027%、35.392%。

② LNG儲(chǔ)罐安全閥放散時(shí)放散天然氣參數(shù)

(3) 微電網(wǎng)集各種分布式電源、負(fù)載、儲(chǔ)能于一體,是對(duì)能源的產(chǎn)生、分配、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、消費(fèi)等環(huán)節(jié)進(jìn)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(fù)載,其公共連接點(diǎn)的功率也可控,可以并網(wǎng)運(yùn)行也可以孤島運(yùn)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(yùn)行可以取得更好的收益。

在LNG儲(chǔ)罐安全閥選型計(jì)算中，安全閥整定壓力依據(jù)儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)壓力選取，選型計(jì)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(wèn)題為：在LNG儲(chǔ)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?jǐn)?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(diǎn)溫度為100 K，右端點(diǎn)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(diǎn)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(shí)的系統(tǒng)溫度，同時(shí)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?jǐn)?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(duì)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(jì)算流程和初值的確定方法。實(shí)例驗(yàn)證表明此方法可行。

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

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

[3] 段常貴. 燃?xì)廨斉?[M]. 4版. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.

[4] 童景山. 流體熱物性學(xué)[M]. 北京：中國(guó)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(guò)程的數(shù)值模擬(碩士學(xué)位論文)[D]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2007：25.