标况与工况的换算

标况和工况之间的不同是什么呢？如何计算气体状态？标况流量与工况流量又该如何转换呢？今天，小编就来帮你轻松搞定标况和工况的相关知识。


（一）标况和工况的区别


工况：实际工作状态下的流量，单位：m3/h

标况：温度20℃、一个大气压（101.325kPa）下的流量，单位：Nm3/h

注意：通常所指的标况是温度为0℃（273.15开尔文）和压强为101.325千帕（1标准大气压，760毫米汞柱）的情况，区别于我国工业气体标况的规定。

两种状态下的单位都是一样的，只是对应的流量不同而已。另外不同国家所指的标态也不一样。



（二）计算方程



根据理想气体状态方程：pV=nRT。

这个方程有4个变量：p是指理想气体的压强，V为理想气体的体积，n表示气体物质的量，而T则表示理想气体的热力学温度；还有一个常量：R为理想气体常数。

PV/T=nR为常数，所以P1×V1/T1=P2×V2/T2

设标况**积流量为V0，温度T0=273+20=293k，压力P0=101.325Kpa=0.101325Mpa，

工况**积流量为V，温度T(摄氏度)，压力P(表压力，Mpa)，忽略压缩因子的变化有V*(P+0.101325)/(T+273)=V0*P0/T0




注意：一般天然气都是中低压输送，低压入户，都是带有压力的，属于工况。天然气的计量按标准状态（严格的说是准标准状态，我们叫它常态）来计量的，一般贸易计量按20℃，1个大气压力（0.1013MPa）状态下的体积计量，比标准状态下的体积稍大一些，对卖方有利（因为本来是乘以273，按照20℃的话就是乘以273+20，所以变大了）。在国际标准中的标准状态是0℃，1个标准大气压力。对于气体来说不同的压力，其体积会差很大（气体很易压缩），当然体积流量会差很大，同径条件下不同工况下的流速自然也会差很大，比方同直径蒸汽管线对于10bar和3.5bar时最大流量是不同的。工艺计算时用工况或用标况取决于你查的图表、用的常数，两种状态的计算都是可能出现的。比方在定义压缩机参数时，我们常用标况下的参数来给厂家提条件，同时我们也提供温度大气压力等参数供做工况下的校正，这么做的好处是我们可以用同一个状态来表明参数，就如同泵的性能曲线都是用清水来说的，没人会说汽油的性能曲线是什么，原油的性能曲线又是什么。在很多计算中用的都是工况，比方计算流速时。


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（三）气体的标准状态

   

气体的标准状态分三种：

（1）1954年第十届国际计量大会(CGPM)协议的标准状态是：温度273.15K（0℃），压力101.325KPa。世界各国科技领域广泛采用这一标态。

（2）国际标准化组织和美国国家标准规定以温度288.15K（15℃），压力101.325KPa作为计量气体体积流量的标态。

（3）我国《天然气流量的标准孔板计算方法》规定以温度293.15K（20℃），压力101.325KPa作为计量气体体积流量的标准状态。

    天然气标况体积换算公式和普通气体的不一样，必须符合中国石油天然气总公司发布的标准。


    气体的气态方程式：

    Qn＝Zn/Zg*(Pg+Pa)/Pn*Tn/Tg*Qg

    式中：

    Qn——标准状态下的体积流量（Nm3/h）

    Zn——标准状态下的压缩系数

    Zg——工作状态下的压缩系数

    Pg——表压（KPa）

    Pa——当地大气压（KPa）

    Pg+Pa——工况下的绝对压力

    Pn——标准大气压（101.325KPa）

    Tn——标准状态下（天然气国标20℃）的绝对温度（293.15K）

    Tg——介质的绝对温度（273.15+t）K

    t——被测介质的摄氏温度（℃）

    Qg——未经修正的体积流量（m3/h）

    注：带n的是标况参数，带g的是工况参数。


（四）标况与工况之间的换算实例

   

通常我们所说的流量为了便于统一的单位，都是述说的标况状态的流量；而工厂运行记录的实际流量基本都是工况状态下的流量。

1.标况流量到工况流量换算的实例：

问题：空压机额定产气量2立方/分钟，管道压力8公斤，实际管道的工况流量是多少？

解答：粗略计算，假设压缩空气温度20度。

工况流量=2/(0.8+0.101325)*0.101325=0.2248立方/分钟

式中：0.101325是大气的绝对压力；0.8为管道压力，单位是MPa。

2.工况流量到标况流量换算的实例：

问题：氧气管道压力12公斤，工况流量10立方/小时，标况流量是多少？

解答：假设温度为20度，不参与运算。

标况流量=10/0.101325*(1.2+0.101325)=128.43立方/小时

式中：0.101325是大气的绝对压力；1.2为管道压力，单位是MPa。


（五）流量计选型计算实例  



问题：已知某一供气管线的实际工作压力为（表压）0.8MPa~1.2MPa，介质温度范围为-5℃~40℃，供气量为3000~10000Nm3/h(标况流量)，在不考虑天然气组分情况下，要求确定流量计的规格型号。

解答：根据气态方程先将标况流量换算成工况流量，然后再选择合适的口径。气体方程式如下：

Qb=Q×PTb/PbT×Zb/Zg=QCF2

式中：C为换算系数；F为气体压缩因子

计算：

①当介质压力最低，温度最高时，应具有最大标况体积流量，

即Qb=Q×PTb/PbT×Zb/Zg=QCF2=1200.87m3/h

②当介质压力最高，温度最低时，应具有最小标况体积流量，

即Qmin=213.51m3/h

从以上计算结果得知，要选择的流量计其工况流量范围为(214-1200)m3/h。

根据计算的流量范围，选择满足工况要求的流量计。

标况和工况是描述气体状态的不同条件。转换公式基于理想气体状态方程，标况流量转换为工况流量，或反之，需要知道气体的温度、压力，并考虑压缩因子。

计算示例：标况流量到工况流量的转换，如果压缩空气温度20℃，管道压力为0.8MPa，则：
\[工况流量 = \frac{2}{0.8 + 0.101325} \times 0.101325 = 0.2248 \, \text{立方/分钟}\]

计算示例：工况流量到标况流量的转换，假设氧气温度20℃，管道压力为1.2MPa，则：
\[标况流量 = \frac{10}{0.101325} \times (1.2 + 0.101325) = 128.43 \, \text{立方/小时}\]

流量计选型计算考虑介质的实际工作压力和温度范围。先用标况流量到工况流量的转换公式得到工况流量范围，再根据这个范围选择合适规格型号的流量计。
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