A comparison between PSRK and GERG-2004 equation of state for simulation of non-isothermal compressible natural gases mixed with hydrogen in pipelines

• Autorzy: Uilhoorn F. E.

Warianty tytułu

PL

Porównanie równań stanu opracowanych według metody PSRK oraz GERG-2004 wykorzystanych do symulacji zachowania ściśliwych mieszanin gazu ziemnego i wodoru w rurociągach, w warunkach przepływów nie-izotermicznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this work, the GERG-2004 equation of state based on a multi-fluid approximation explicit in the reduced Helmholtz energy is compared with the predictive Soave-Redlich-Kwong group contribution method. In the analysis, both equations of state are compared by simulating a non-isothermal transient flow of natural gas and mixed hydrogen-natural gas in pipelines. Besides the flow conditions also linepack-energy and energy consumption of the compressor station are computed. The gas flow is described by a set of partial differential equations resulting from the conservation of mass, momentum and energy. A pipeline section of the Yamal-Europe gas pipeline on Polish territory has been selected for the case study.

PL

W artykule dokonano porównania wyników uzyskanych przy wykorzystaniu równania stanu GERG- 2004 opartego na jawnym przybliżeniu wyników dla wielu cieczy w oparciu o zredukowaną energię Helmhotza oraz wyników uzyskanych w oparciu o metodę Soave-Redlich Kwonga. Obydwa równania stanu porównano poprzez przeprowadzenie symulacji stanów przejściowych przepływów gazu ziemnego oraz mieszanin gazu ziemnego i wodoru w rurociągach w warunkach przepływów nie-izotermicznych. Oprócz warunków przepływu, określono energię w napełnionym układzie oraz zużycie energii przez stację kompresora. Przepływ gazu opisano zbiorem równań różniczkowych cząstkowych, wyprowadzonych w oparciu o prawa zachowania masy, pędu i energii. Jako studium przypadku wybrano fragment rurociągu jamalskiego (Yamal- Europa) przebiegającego przez terytorium Polski.

Słowa kluczowe

EN

GERG-2004; PSRK method; hydrogen; pipeline; unsteady gas flow

PL

GERG-2004; metoda PSRK; wodór; rurociąg; nieustalony przepływ gazu

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 58, no. 2
• Strony: 579--590
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Uilhoorn F. E.

• Gas Engineering Division, Faculty of Environmental Engineering, Warsaw University of Technology 00-653 Warsaw, Nowowiejska 20, Poland

Bibliografia

• Chaczykowski M., Osiadacz A., 2012. Comparative Assessment of steady-state gas pipeline flow models. Arch. Min. Sci., Vol. 57, No 1, p. 23-38.
• Colebrook C.F., White C.M., 1937. Experiments with Fluid Friction in Roughened Pipes. Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences 161 (906), p. 367-381.
• Dahl S., Michelsen M.L., 1990. High-Pressure Vapor-Liquid Equilibrium with a UNIFAC-Based Equation of State. AIChE Journal, 36(12): p. 1829-1836.
• Fischer K., Gmehling J., 1996. Further Development, Status and Results of the PSRK Method for the Prediction ofVapor-Liquid Equilibria and Gas Solubilities. Fluid Phase Equilibria, 121, 185.
• Gmehling J., Li J., Fischer K., 1997. Further Development of the PSRK Method for the Prediction of Gas Solubilitiesand Vapor-Liquid Equilibria at High Pressures II. Fluid Phase Equilibria, 141, 113.
• Gmehling J., Fischer K., Li J., Schiller M., 1993. Status and results of group contribution methods. Pure Appl. Chem., 65, 919-926.
• Haeseldonckx D., D’haeseleer W., 2007. The use of the natural-gas pipeline infrastructure for hydrogen transport ina changing market structure. International Journal of Hydrogen Energy. 32(10-11), p. 1381-1386.
• Hansen H.K., Rasmussen P., Fredenslund Aa., Schiller M., Gmehling J., 1991. Vapor-Liquid Equilibria by UNIFACGroup Contribution. 5. Revision and Extension. Ind. Eng. Chem. Res., 30, p. 2352-2355.
• Heidemann R.A., 1996. Excess free energy mixing rules for cubic equations of state. Fluid Phase Equilibria, 116, 454-464.
• Holderbaum T., Gmehling J., 1991. PSRK: A Group-Contribution Equation of State Based on UNIFAC. Fluid Phase Equilibria, 70, p. 251-265.
• Horstmann S., Fischer K., Gmehling J., 2000. PSRK Group Contribution Equation of State: Revision and Extension III. Fluid Phase Equilibria, 167, 173.
• Huron M.-J., Vidal J., 1979. New mixing rules in simple equations of state for representing vapourliquid equilibria ofstrongly non-ideal mixtures. Fluid Phase Equilibria, 3, 255-271.
• Kunz O., Klimeck R., Wagner W., Jaeschke M., 2007. The GERG-2004 wide-range equation of state for natural gasesand other mixtures. GERG TM15 2007. Fortschr.-Ber. VDI, Reihe 6, Nr. 557, VDI Verlag, Düsseldorf, 2007; also available as GERG Technical Monograph 15.
• Lemmon E.W., 1996. A generalized model for the prediction of the thermodynamic properties of mixtures includingvapor-liquid equilibrium. Ph.D. Dissertation, University of Idaho.
• Mathias P.M., Copeman T.W., 1983. Extension of the Peng-Robinson Equation of State to Complex Mixtures: Evaluationof Various Forms of the Local Composition Concept. Fluid Phase Equilibria, 13, p. 91.
• Soave G., 1972. Equilibrium constants from a modified Redlich-Kwong equation of state. Chem. Eng. Sci., 27, p. 1197-1203.
• Thorley A.R.D., Tiley C.H., 1987. Unsteady and transient flow of compressible fluids in pipelines-a review of theoreticaland some experimental studies. International Journal of Heat and Fluid Flow, 8(1), p. 3-15.
• Tillner-Roth R., 1993. Die thermodynamischen Eigenschaften von R152a, R134a und ihren Gemischen. Messungen und Fundamentalgleichungen. Forschungsberichte des DKV, Nr. 41.