ГОСТ 34898—2022
ходящимися между двумя значениями (сухим и насыщенным), следует помнить о том, каким способом
учитывают водяной пар при измерении или в методе анализа.
Ситуация, требующая особого подхода, может возникнуть при анализе газа, содержащего водяной
пар в качестве установленного компонента при давлении пара ниже его насыщенного значения. В этом
случае полученная (частично насыщенная) теплота сгорания сухого газа и теплота сгорания насыщен
ного природного газа поддаются вычислению, отличаются и могут быть перепутаны друг с другом.
Примечание — Следует обратить внимание на то, что для других значений температуры измерения
(при давлении измерения р2 =
101,325
кПа) молярные доли водяных паров при насыщении составляют
0,0060
(t2=
0
°С),
0,0174
[t2=
15,55
°С
(60
°F)] и
0,0231
(t2=
20
°С), т. е. максимальные значения снижения калорийности
по отношению к сухому газу, обусловленной присутствием в анализируемом газе водяного пара
0,60
%,
1,74
% и
2,31
%соответственно.
10.3 Скрытый тепловой (энтальпийный) эффект
j
j
Вторичный эффект присутствия водяного пара в пробе природного газа игнорируют (см. 10.2).
Скрытая теплота испарения воды, образующаяся при сжигании углеводородов, является существен
ным фактором при определении теплоты сгорания углеводородов, и, следовательно, состояние воды
точно определено в ГОСТ 31369—2021, 3.1 и 3.2 (см. также [1]).
В случае высшей теплоты сгорания требуется, чтобы вся вода, образующаяся при сгорании, скон
денсировалась до жидкого состояния при стандартной температуре сгорания Ц. Это требование не
всегда реализуется на практике, но оно обеспечивает теоретическую основу для вычисления высшей
теплоты сгорания сухого природного газа. Наличие водяного пара в объеме газа до сгорания порождает
вопрос, как учитывать состояние этой воды после сгорания:
a) следует ли предполагать, что эта вода остается газообразной после сгорания, не оказывая
влияния на общую выделяющуюся энергию (теплоту сгорания), т. е. конденсируется только вода, об
разовавшаяся при сгорании;
b
) следует ли предполагать, что эта вода также конденсируется до жидкого состояния при исход
ной температуре сгораниятем самым увеличивая теплоту сгорания на величину, равную выделяе
мой скрытой теплоте испарения воды;
c) следует ли предполагать, что продукты сгорания уносят достаточное количество водяного пара,
чтобы точно удовлетворять давлению насыщенного пара ps при исходной температуре сгорания
Все три указанных выше варианта в большей или меньшей степени нереалистичны и/или нереа
лизуемы на практике.
Однако существует аргумент в пользу простейшей обработки, которая для высшей теплоты сгора
ния состоит в предположении, что вся вода, как содержащаяся в объеме природного газа до сгорания,
так и полученная при сгорании, конденсируется до жидкого состояния при исходной температуре
сгора ния Ц, т. е. по варианту перечисления Ь).
Логика и простота также говорят в пользу варианта, приведенного в перечислении Ь). Вариант
перечисления с), который практически невозможно реализовать в рутинных вычислениях, по этой при
чине далее не рассматривают.
Можно отметить, что вариант по перечислению а) соответствует интерпретации определения
высшей теплоты сгорания, приведенного в [3], тогда как вариант по перечислению Ь) — ГОСТ 31369
(см. также [1]).
В случае варианта по перечислению Ь) ясно, что водяной пар, содержащийся в объеме пробы
природного газа, следует повторно рассматривать как один из компонентов природного газа, присут
ствующий в определенной молярной доле и имеющий псевдовеличину теплоты сгорания, полученную
из скрытой теплоты испарения воды. Другими словами, существует дополнительный член X-H для
воды в обычном весовом суммировании молярной доли. Поэтому высшая теплота сгорания водяного
пара, приведенная в ГОСТ 31369—2021, таблица 3 (см. также [1]), не равна нулю.
Такая обработка приводит к небольшому, но не пренебрежимо малому увеличению теплоты сго
рания. Предполагая, что природный газ насыщен водяным паром, это увеличение не зависит от компо
нентного состава газа, почти не зависит от стандартной температуры сгорания Ц и практически полно
стью зависит от температуры газа (при измерении объема) t2.Для объемной теплоты сгорания данное
увеличение для насыщенного парами воды природного газа составляет:
- повышение на 0,012 МДжм~3для измерения объема (и сжигания) при температуре 0 °С;
- повышение на 0,032 МДж м-3для измерения объема (и сжигания) при температуре 15 °С;
- повышение на 0,033 МДжм~3для измерения объема (и сжигания) при температуре 60 °F;
- повышение на 0,042 МДж-м-3 для измерения объема (и сжигания) при температуре 20 °С.
32