ISO 20765-2:2015
(Main)Natural gas — Calculation of thermodynamic properties — Part 2: Single-phase properties (gas, liquid, and dense fluid) for extended ranges of application
Natural gas — Calculation of thermodynamic properties — Part 2: Single-phase properties (gas, liquid, and dense fluid) for extended ranges of application
ISO 20765-2:2015 specifies a method to calculate volumetric and caloric properties of natural gases, manufactured fuel gases, and similar mixtures, at conditions where the mixture may be in either the homogeneous (single-phase) gas state, the homogeneous liquid state, or the homogeneous supercritical (dense-fluid) state.
Gaz naturel — Calcul des propriétés thermodynamiques — Partie 2: Propriétés des phases uniques (gaz, liquide, fluide dense) pour une gamme étendue d'applications
L'ISO 20765-2:2015 spécifie une méthode de calcul des propriétés volumétriques et calorifiques des gaz naturels, des gaz naturels manufacturés, et des mélanges similaires, dans des conditions telles que le mélange peut exister à l'état gazeux homogène (phase unique), à l'état liquide homogène, ou à l'état supercritique homogène (fluide dense).
General Information
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 20765-2
First edition
2015-01-15
Natural gas — Calculation of
thermodynamic properties —
Part 2:
Single-phase properties (gas, liquid,
and dense fluid) for extended ranges
of application
Gaz naturel — Calcul des propriétés thermodynamiques —
Partie 2: Propriétés des phases uniques (gaz, liquide, fluide dense)
pour une gamme étendue d’applications
Reference number
©
ISO 2015
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ii © ISO 2015 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 2
3 Terms and definitions . 2
4 Thermodynamic basis of the method . 4
4.1 Principle . 4
4.2 The fundamental equation based on the Helmholtz free energy . 4
4.2.1 Background. 4
4.2.2 The Helmholtz free energy . 5
4.2.3 The reduced Helmholtz free energy . 5
4.2.4 The reduced Helmholtz free energy of the ideal gas . 6
4.2.5 The pure substance contribution to the residual part of the reduced
Helmholtz free energy . 6
4.2.6 The departure function contribution to the residual part of the reduced
Helmholtz free energy . 7
4.2.7 Reducing functions . 8
4.3 Thermodynamic properties derived from the Helmholtz free energy . 8
4.3.1 Background. 8
4.3.2 Relations for the calculation of thermodynamic properties in the
homogeneous region . 9
5 Method of calculation .11
5.1 Input variables .11
5.2 Conversion from pressure to reduced density .11
5.3 Implementation .12
6 Ranges of application .13
6.1 Pure gases .13
6.2 Binary mixtures .14
6.3 Natural gases .17
7 Uncertainty of the equation of state .18
7.1 Background .18
7.2 Uncertainty for pure gases . .18
7.2.1 Natural gas main components.18
7.2.2 Secondary alkanes .19
7.2.3 Other secondary components .21
7.3 Uncertainty for binary mixtures .21
7.4 Uncertainty for natural gases .23
7.4.1 Uncertainty in the normal and intermediate ranges of applicability of
natural gas .24
7.4.2 Uncertainty in the full range of applicability, and calculation of properties
beyond this range .25
7.5 Uncertainties in other properties .25
7.6 Impact of uncertainties of input variables .25
8 Reporting of results .25
Annex A (normative) Symbols and units .27
Annex B (normative) The reduced Helmholtz free energy of the ideal gas .29
Annex C (normative) Values of critical parameters and molar masses of the pure components .35
Annex D (normative) The residual part of the reduced Helmholtz free energy .36
Annex E (normative) The reducing functions for density and temperature .48
Annex F (informative) Assignment of trace components .55
Annex G (informative) Examples .57
Bibliography .60
iv © ISO 2015 – All rights reserved
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity
assessment, as well as information about ISO’s adherence to the WTO principles in the Technical Barriers
to Trade (TBT) see the following URL: Foreword - Supplementary information
The committee responsible for this document is ISO/TC 193, Natural Gas, Subcommittee SC 1, Analysis
of Natural Gas.
ISO 20765 consists of the following parts, under the general title Natural gas — Calculation of
thermodynamic properties:
— Part 1: Gas phase properties for transmission and distribution applications
— Part 2: Single-phase properties (gas, liquid, and dense fluid) for extended ranges of application
— Part 3: Two-phase properties (vapour-liquid equilibria)
INTERNATIONAL STANDARD ISO 20765-2:2015(E)
Natural gas — Calculation of thermodynamic properties —
Part 2:
Single-phase properties (gas, liquid, and dense fluid) for
extended ranges of application
1 Scope
This part of ISO 20765 specifies a method to calculate volumetric and caloric properties of natural gases,
manufactured fuel gases, and similar mixtures, at conditions where the mixture may be in either the
homogeneous (single-phase) gas state, the homogeneous liquid state, or the homogeneous supercritical
(dense-fluid) state.
NOTE 1 Although the primary application of this document is to natural gases, manufactured fuel gases,
and similar mixtures, the method presented is also applicable with high accuracy (i.e., to within experimental
uncertainty) to each of the (pure) natural gas components and to numerous binary and multi-component mixtures
related to or not related to natural gas.
For mixtures in the gas phase and for both volumetric properties (compression factor and density)
and caloric properties (for example, enthalpy, heat capacity, Joule-Thomson coefficient, and speed of
sound), the method is at least equal in accuracy to the method described in Part 1 of this International
Standard, over the full ranges of pressure p, temperature T, and composition to which Part 1 applies. In
some regions, the performance is significantly better; for example, in the temperature range 250 K to
275 K (–10 °F to 35 °F). The method described here maintains an uncertainty of ≤ 0,1 % for volumetric
properties, and generally within 0,1 % for speed of sound. It accurately describes volumetric and
caloric properties of homogeneous gas, liquid, and supercritical fluids as well as those in vapour-liquid
equilibrium. Therefore its structure is more complex than that in Part 1.
NOTE 2 All uncertainties in this document are expanded uncertainties given for a 95 % confidence level
(coverage factor k = 2).
The method described here is also applicable with no increase in uncertainty to wider ranges of
temperature, pressure, and composition for which the method of Part 1 is not applicable. For example, it
is applicable to natural gases with lower content of methane (down to 0,30 mole fraction), higher content
of nitrogen (up to 0,55 mole fraction), carbon dioxide (up to 0,30 mole fraction), ethane (up to 0,25 mole
fraction), and propane (up to 0,14 mole fraction), and to hydrogen-rich
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 20765-2
Première édition
2015-01-15
Gaz naturel — Calcul des propriétés
thermodynamiques —
Partie 2:
Propriétés des phases uniques (gaz,
liquide, fluide dense) pour une gamme
étendue d’applications
Natural gas — Calculation of thermodynamic properties —
Part 2: Single-phase properties (gas, liquid, and dense fluid) for
extended ranges of application
Numéro de référence
©
ISO 2015
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Publié en Suisse
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Sommaire Page
Avant-propos .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 2
3 Termes et définitions . 2
4 Base thermodynamique de la méthode . 4
4.1 Principe . 4
4.2 Équation fondamentale basée sur l’énergie libre de Helmholtz . 4
4.2.1 Rappel . 4
4.2.2 Énergie libre de Helmholtz . 5
4.2.3 Énergie libre réduite de Helmholtz. 5
4.2.4 Énergie libre réduite de Helmholtz du gaz parfait . 6
4.2.5 Contribution de la substance pure à la partie résiduelle de l’énergie libre
réduite de Helmholtz . . 6
4.2.6 Contribution de la fonction de départ à la partie résiduelle de l’énergie
libre réduite de Helmholtz . 7
4.2.7 Fonctions réductrices . 8
4.3 Propriétés thermodynamiques établies à partir de l’énergie libre de Helmholtz . 8
4.3.1 Rappel . 8
4.3.2 Relations pour le calcul des propriétés thermodynamiques dans la
phase homogène . 9
5 Méthode de calcul .10
5.1 Variables d’entrée .10
5.2 Conversion de la pression en masse volumique réduite .11
5.3 Application .12
6 Plages d’application .12
6.1 Gaz purs .12
6.2 Mélanges binaires .14
6.3 Gaz naturels .17
7 Incertitude de l’équation d’état .18
7.1 Rappel .18
7.2 Incertitude inhérente aux gaz purs .18
7.2.1 Principaux constituants du gaz naturel .18
7.2.2 Alcanes secondaires .18
7.2.3 Autres constituants secondaires .20
7.3 Incertitude inhérente aux mélanges binaires .21
7.4 Incertitude inhérente aux gaz naturels .22
7.4.1 Incertitude associée aux plages normales et intermédiaires d’applicabilité
du gaz naturel .23
7.4.2 Incertitude dans le la plage d’application complète, et calcul des
propriétés au-delà de cette plage .25
7.5 Incertitudes associées à d’autres propriétés .25
7.6 Impact des incertitudes des variables d’entrée .25
8 Consignation des résultats dans un rapport .25
Annexe A (normative) Symboles et unités .27
Annexe B (normative) Énergie libre réduite de Helmholtz du gaz parfait .29
Annexe C (normative) Valeurs des paramètres critiques et des masses molaires des
constituants purs .35
Annexe D (normative) Partie résiduelle de l’énergie libre réduite de Helmholtz .36
Annexe E (normative) Fonctions réductrices pour la masse volumique et la température .48
Annexe F (informative) Attribution des constituants à l’état de traces .56
Annexe G (informative) Exemples .58
Bibliographie .61
iv © ISO 2015 – Tous droits réservés
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne
la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/CEI, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant les
références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de l’élaboration
du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de brevets reçues par
l’ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données pour
information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un engagement.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de
la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes de l’OMC concernant
les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: Avant-propos — Informations
supplémentaires.
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO 193, Gaz naturel, sous-comité SC 1,
Analyse du gaz naturel.
L’ISO 20765 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Gaz naturel — Calcul des
propriétés thermodynamiques:
— Partie 1: Propriétés de la phase gazeuse pour des applications de transport et de distribution
— Partie 2: Propriétés des fluides monophasiques (gaz, liquide, fluide dense) pour un domaine d’application
étendu (ce document)
— Partie 3: Propriétés des milieux diphasiques (équilibres liquide-vapeur)
NORME INTERNATIONALE ISO 20765-2:2015(F)
Gaz naturel — Calcul des propriétés thermodynamiques —
Partie 2:
Propriétés des phases uniques (gaz, liquide, fluide dense)
pour une gamme étendue d’applications
1 Domaine d’application
La présente partie de l’ISO 20765 spécifie une méthode de calcul des propriétés volumétriques et
calorifiques des gaz naturels, des gaz naturels manufacturés, et des mélanges similaires, dans des
conditions telles que le mélange peut exister à l’état gazeux homogène (phase unique), à l’état liquide
homogène, ou à l’état supercritique homogène (fluide dense).
NOTE 1 Bien que ce document vise principalement les gaz naturels, les gaz naturels manufacturés, et les
mélanges similaires, la méthode présentée est également applicable avec une grande précision (c’est-à-dire, à
l’incertitude expérimentale près) à chacun des composants du gaz naturel (pur) et à de nombreux mélanges
binaires ou à plusieurs constituants liés au gaz naturel.
Pour les mélanges en phase gazeuse et pour les propriétés volumétriques (facteur de compressibilité et
masse volumique) et les propriétés calorifiques (par exemple, enthalpie, capacité thermique, coefficient
de Joule-Thomson, et vitesse du son), la méthode offre une précision au moins égale à la méthode décrite
dans la Partie 1 de la présente Norme internationale, pour toutes les plages de pression p, de température
T, et de composition pour lesquelles la Partie 1 est applicable. Dans certaines régions, la performance est
significativement meilleure; par exemple, dans la plage de température allant de 250 K à 275 K (–10 °F
à 35 °F). La méthode décrite ici conserve une incertitude ≤ 0,1 % pour les propriétés volumétriques,
et généralement de l’ordre de 0,1 % pour la vitesse du son. Elle décrit précisément les propriétés
volumétriques et calorifiques des fluides gazeux, liquides, et supercritiques homogènes ainsi que celles
de l
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.