Ziel eines Projektes war es, eine neue Referenzgleichung zur Berechnung thermischer und kalorischer Zustandsgrößen im Gasgebiet, im Flüssigkeitsgebiet und im Phasengleichgewicht flüssig-gasförmig für sämtliche Erdgasanwendungen, wie z.B. den Pipeline-Transport oder den Flüssigerdgas-Einsatz, bereitzustellen. Für die Gleichungsentwicklung wurden Stoffdaten für die Erdgashauptkomponenten Methan, Stickstoff, Kohlendioxid und Ethan benötigt. Darüber hinaus wurde ein Datensatz für binäre Gemische mit ca. 12000 ppT-Daten, 5800 kalorischen Daten und mehr als 9000 Phasengleichgewichtsdaten aufgestellt. Die Entwicklung erfolgte auf der Grundlage eines Multifluid-Ansatzes in Form der reduzierten freien Energie in Abhängigkeit von der Dichte, der Temperatur und der Zusammensetzung. Als Multifluid-Ansatz basiert die neue Erdgaszustandsgleichung auf Reinstoffgleichungen für die Komponenten. Deshalb wurden neue Fundamentalgleichungen für die Erdgashauptkomponenten aufgestellt, die den speziellen Anforderungen einer Gemischzustandsgleichung für technische Anwendungen entsprechen. Diese Gleichungen beschreiben das jeweilige Zustandsgebiet mit der Genauigkeit, die für die Beschreibung von Erdgasen erforderlich ist. Um für einen möglichst weiten Zusammensetzungsbereich von Erdgasen prädiktive Ergebnisse zu erhalten, erfolgte die Entwicklung der Elemente des Multifluid-Ansatzes, die das Gemischverhalten berücksichtigen, nicht anhand von Erdgasdaten, sondern mit Daten binärer Gemische. Zur Beschreibung der thermodynamischen Eigenschaften der sich aus den betrachteten Erdgaskomponenten ergebenden 21 binären Gemische wurden Reduzierungsfunktionen für die Variablen Dichte und Temperatur sowie für einige Gemische Zusatzfunktionen entwickelt. Die neue Fundamentalgleichung für Erdgase besteht aus der Kombination der Gleichungen für Reinstoffe und der Gleichungen für binäre Gemische. Mit Blick auf die Einsetzbarkeit bei industriellen Anwendungen ist der Aufbau der neuen Zustandsgleichung so einfach wie möglich gehalten. Hierdurch lassen sich in der Praxis eine gute Programmierung und rechenzeitsparende Algorithmen realisieren.
Entwicklung einer Fundamentalgleichung für Erdgase für das Gas- und Flüssigkeitsgebiet sowie das Phasengleichgewicht
2000
274 Seiten, Bilder, Tabellen, 681 Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
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