阅读星星月亮:【原创】】【第三届原创大赛】ASTMD1142译文

来源：百度文库编辑：九乡新闻网时间：2024/05/08 04:43:13

通过露点温度测定燃料气中水蒸汽含量的标准方法^[1]

本标准以固定名称D1142发行；紧跟在名称标号后的数字表示最初采用此标准的年份，或者如有修订，则为最后一次修订的年份。括号中的数字表明此标准最后一次重新获得批准的年份。上标(ε)表示自从最后一次修订或再次获准后的编辑变化。

1．范围

1.1 本方法规定了通过测露点温度，计算水蒸汽含量确定气态燃料中水蒸汽含量的标准方法。

注1—有些气态燃料含有碳氢化物或其它组分的蒸汽容易冷凝成液体有时会干扰或挡住水露点。这种现象产生时，给仪器补充一个图1所示的一光学附件照^[2]亮露点镜面而且放大镜面上的冷凝物。在有些情况下，用此附件可能可以分别观察到水蒸汽、碳氢化合物、乙二醇类的冷凝点以及冰点。然而如果碳氢化合物的露点高于水的露点，且碳氢化合物的量较大时，它们会冲刷镜面并使镜面模糊或冲掉水的露点。它们间隔不是太近时可以辨别多个组分露点。

注2露点镜面上水蒸汽的冷凝物可能在0～-10℉出现液态水。温度现低就可能观察到冰点而非水露点。任何蒸汽的最低可观测露点受限于设备的机械部件。用液氮作冷却剂，附热电偶温度计代替温度计连到镜面，可测温度最低达-150℉。

1.2本方法并非旨在解决所有与使用有关的安全问题，本标准的使用者有责任建立适当的安全健康措施并使用前确定应用的规定限制。

2. 术语

2.1本标准术语的定义：

2.1.1标准水蒸汽或平衡水蒸汽含量--混合气体中水蒸汽含量处于饱和状态，与纯水的液相处于平衡。当含水蒸汽的气体处在露点温度时，则认为在当时压力下是饱和的。

2.1.2比体积—针对气体燃料，气体体积按立方英尺每磅

2.1.3水露点温度--针对气体燃料，在一定压力下，气体含饱和水蒸汽时的温度。

3. 意义和应用

3.1 通常，控制管输天然气的合同包含最大允许含水量的限制。超量的水可引起腐蚀，损坏管线和设备。还可能冷凝并结冻或形成甲烷水合物引起堵塞现象。水蒸汽含量还影响天然气的热值，因此影响天然气的质量。本标准方法使天然气中水含量的测定成为可能。

4．仪器

4.1 任何能满足基本要求的结构合适的露点仪都可以使用，也即必须：

4.1.1仪器在气体露点以上至少3℉温度时，允许控制气体流进和流出仪器的速度。

4.1.2可以冷却和控制仪器的一部分（一小部分）的冷却速率，这样气体流入后接触到低得足以从气相冷凝的温度。

4.1.3观察仪器的冷却部位露珠的沉降。

4.1.4测量仪器露珠沉降的冷却部位的温度，并

4.1.5测量仪器内气体的压力或与当时已知大气压的偏离。

4.1.6仪器构造应有冷点，即露珠能在其上沉降的冷却部位。冷点避免其它非受测气体接触。仪器可以设计在高压下或不在高压下使用。

4.2图1是矿场型露点仪^[3] 。它符合4.1的要求。在第1章条件范围内，此仪器满足测定气体燃料露点。简单说，此仪器由一个金属腔组成。通过控制阀A和阀D允许测试气体流入和流出金属腔。气体通过阀A进入仪器被喷嘴B转向仪器的冷却部位C。气体流过C表面，通过阀D流出仪器。C部位是一个高度刨光不锈钢目标镜，通过铜冷却杆F冷却。C镜是铜的温度计井装配I上焊银的一个小块。铜温度井装配I是软焊在冷却杆F上的。温度计井与装配I是一整体。冷却杆F是通过致冷剂如液态丁烷、丙烷、二氧化碳或其它液化气在冷却器G蒸发进行冷却。致冷剂通过阀H节流进入冷却器，从阀J出来。冷却器是铜制的在另一端有一青铜头。下头与上头通过冷却器内无数小孔相连，这些小孔供蒸发的致冷剂穿过。冷却器通过锥形连接器连在冷却杆F上。目标镜C的温度由一个校正过的玻璃水银温度计K指示。温度计的水银泡恰好套在温度计井。通过耐压透明窗观察露珠沉降。

4.2.1注意只有不锈钢目标镜C中心部位是热连到装配I并通过I得以冷却。由于不锈钢传热性相对差，所以镜C中心部位温度保持在稍微低于外部的温度。这样露珠首先出现在镜C中心部位并通过对比助于测定。还应注意目标镜C温度的测定组织安排。温度通过玻璃水银温度计K读出。温度计插入冷却杆F以便水银泡完全套在装配I的温度计井。焊银不锈钢镜头是温度计井基础的一部分。因为温度计井与冷却管间无金属接触，不通过它的基础体。温度计K指示镜C温度而非沿冷却管变化的温度影响的折衷温度。如果不用此类型结构则出现沿冷却管变化的温度。

4.2.2 矿场型露点仪做的测试报告允许±0.2℉再现性，且露点温度范围从室温到32℉准确性在±0.2℉。假定测定过程不形成冰晶。水露点测定范围从室温到32℉时准确性在±0.5℉。

5．步骤

5.1一般性考虑---在气源取得有代表性的样品。不要取孤立点的样，那儿会聚集冷凝物，并且存在的水蒸汽与主流气或供气源气不平衡，比如蒸汽从取样管线或在沉降处的吸附和解吸。样品从气源到露点仪的管线温度和仪器的温度都应至少高于观察的露点3℉。测量可能在任一压力下进行。露点仪内的气压准确性必须适合于测试要求的准确性。压力读数可以在布尔登压力计上读出。对于低压或更准确的测量，应用水银液体压力计或静重仪。

5.2矿场型露点仪操作详细步骤---从阀A（见图1）引入气样，如果测试在气源压力下进行，全开阀A（注3）并通过开小出口阀D控制气流。流速不是关键但不应太在致使在当时压力下可测的或要不得的液滴穿过连接线和仪器。0.05～0.5立方英尺/分的流速（在大气压下测得的）就可以了。液化的致冷剂气体管输到致冷器节流阀H，不时调节阀H使致冷剂在致冷器里气化，对冷却气管F和目标镜C进行冷却，温度计K指示温度。初测时冷却速度可以很快。通过初测或从其它途径估计露点温度后，在接近露点温度时，控制升温和降温速度不超过1℉/min。为得到准确结果，升温和降温速度应尽可能接近等温条件。最好的办法是逐步升温或降温。大约0.2℉一步使平衡条件尽量接近且测量准确。露珠沉降时让镜面以降温时的速度开始升温。通常升温速度比希望的要快。不时调节阀H使冷却管F供冷以降低升温速度。重复几次升温降温循环。观察到露点出现和消失的温度的算术平均值认为是观察的露点。

注3---如果水蒸汽含量按6.2 计算，气样应在阀A节流到仪器内压力接近于大气压力。出口阀可以开大点或小点。然而仪器内压力必须达到要求的准确度。

6．计算

6.1如果能得到一个可接受的图表显示被测气体在适当压力范围内饱和状态水蒸汽含量的变化或水露点温度的变化，可以根据测定时的压力和观察到的水露点温度直接从图中读出水蒸汽含量。

6.2如果不能获得这样一个图，可以根据测定时的压力和观察到的水露点温度近下面公式计算出水蒸汽含量：

W= w×10⁶×(P_b/P×(T/T_b))

式中：W=每百万立方英尺P_b压力和T_b温度下气体混合物含水的磅数

w =水露点温度时饱和水蒸汽的重量，lb/ft³，也就是饱和水蒸汽比体积的倒数（见表1）。

P_b=气体测量基础压力，psia

P=被测气体水露点压力，psia

t=观察的水露点温度，℉

T=在P压力下兰金水露点（绝对华氏温度），t+460

T_b=气体测量基础温度，t_b+460

注4---例1：

假定：15.0psia时水露点37℉

每百万立方英尺气体水蒸汽含量是多少（气体测量基础是60℉，14.7psia）？

表1查得37℉饱和水蒸汽比体积是2734.1ft³/lb

所以w=（1/2734.1）=0.0003658 lb/ft³

W=0.0003658×10⁶×(14.7/15.0)×[(460+37)/(460+60)]=344 lb/Mft³

例2：

假定：14.7psia水露点5℉。

从表1查得5℉结冰时饱和水蒸汽比体积是11550ft³/lb，由此W_冰，5℉=0.0000866，但观察的水露点是与5℉的过冷水平衡的。从表1看（数据来自国际临界数据表^[4]）过冷水和5℉（-15℃）结冰时的蒸汽压力分别是1.436毫米汞柱和1.241毫米汞柱。

由于过冷水的蒸汽压力大于同温度下冰的蒸汽压力，与液态水处于平衡状态的每立方英尺水蒸汽的重量也成比例地大于从表中读出的比体积计算的值。

因此，W_液，5℉= W_冰，5℉×（1.436/1.241）=0.0000866×1.157=0.0001002

W=0.0001002×106×(14.7/14.4)×[(460+5)/(460+60)]=91.5 lb/Mft³

6.3Bukacek^[5]曾报道过天然气平衡水含量数据的相关系数。除了观察的露点接近天然气临界温度的特殊情况以外，此系数据被认为满足气态燃料工业的准确性要求。此系数是Raoul定律的修正形式。Raoul定律形式如下：

W=（A/P）+B

W=水蒸汽的含量，lb/Mft³

P=总压力，psia

A=水蒸汽的分压力

B=与温度和气体组分有关的恒量

注5——B值从甲烷，甲烷乙烷混合物和天然气数据计算得出。

6.3.1表2列出了天然气从-40℉到460℉范围的常量A和B。

6.3.2表3列出了绝大多数天然气处理应用涉及到的温度从-40℉到250℉，压力从14.7psia到5000 psia范围的水蒸气含量。

6.3.3图2^[6]是个方便的图展示表3中的数据。给出的水含量可修正到基础条件而非表2给出的14.7psia60℉的基础条件。

图2 天然气平衡水蒸气含量

7．精度和偏差

7.1 本标准方法没有精确度数据可用。但是委员会有兴趣指导实验室内测试程序并鼓励有兴趣的团体与ASTM总部D-3委员会管理人员联系。

[1]本方法在ASTM委员会D-3气态燃料的权限内，由气态燃料特殊组分的测定子委员会D03.05直接负责。

现行版本1993年8月31日批准，1991年2月发布。最早发布为D1142-50。最近的版本为D1142-86。

[2]仪器实现此目的几个零件可以购买。可以从ASTM总部取得此仪器有关住处资料。

[3] Deaton.W.M.,Frost.E.M., 矿场型露点仪用于高压气体露点测定，矿物局调查报告3399，1938，5月

[4] 国际临界数据表，第3卷，国家研究委员会。麦格劳-希尔教育出版集团，纽约.NY.p210-211,1928.

[5] Bukacek,R.F,天然气平衡水含量,研究公报8，气体技术研究所，1955.报告工作由美国气体协会管道研究委员会资助。

[6]覆盖表3的全部压力和温度范围的全套图表可以从气体技术研究所购买地址是IL 60616，芝加哥州大街3424S号

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