孔板设计实例：天然气

孔板设计实例：天然气

天然气设计比一般气体多了三个环节：组分、压缩因子与能量计量。任何一个环节出错都会造成可观的结算偏差。

• 工况：DN200 管道，D = 190.0 mm；天然气 p = 4.0 MPa(a)，T = 20 ℃
• 组分：CH₄ 92%、C₂H₆ 4%、C₃H₈ 1.5%、N₂ 1.5%、CO₂ 1%（摩尔分数）
• 摩尔质量：M ≈ 0.0178 kg/mol（按组分加权）
• 压缩因子：4 MPa 下 Z ≈ 0.91（须按 AGA8/GERG 计算，不可取 1）
• 密度：ρ = p·M/(Z·R·T) = 4e6×0.0178/(0.91×8.314×293.15) ≈ 32.1 kg/m³
• 参比条件：中国 p_N = 101.325 kPa(a)，T_N = 293.15 K（20 ℃）
• 流量：qv_N = 10 000 Nm³/h → qm = 10000 × ρ_N / 3600，ρ_N ≈ 0.74 kg/m³ → qm ≈ 2.06 kg/s
• β 选取：取 0.55（天然气常用 0.4~0.65）
• 差压：取 Δp = 25 kPa
• 能量计量：需组分计算高位/低位发热量，按 MJ 或 kWh 结算

天然气工况密度：
  ρ = p·M / (Z·R·T)
    = 4e6 × 0.0178 / (0.91 × 8.314 × 293.15)
    ≈ 32.1 kg/m³

标况密度（20 ℃, 101.325 kPa）：
  ρ_N = p_N·M / (Z_N·R·T_N)

能量流量：
  Q = qv_N × H   （H 为高位发热量，MJ/Nm³）