GB/T 29125-2012 压缩天然气汽车燃料消耗量试验方法

　　ICS 43. 020 T 40

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 29125—2012

　　压缩天然气汽车燃料消耗量试验方法

　　Testmethodsfor fuelconsumption ofCNG vehicles

　　2012-12-31发布 2013-07-01实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 29125—2012

　　目 次

　　前言 Ⅰ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 符号 、代号和缩略语 2

　　5 试验条件 4

　　6 试验仪器设备 4

　　7 试验项目和试验方法 5

　　8 燃料消耗量计算方法 6

　　附录 A (规范性附录) 压缩天然气汽车 — 天然气流量计安装方法 8

　　附录 B (规范性附录) 天然气密度和发热量计算方法 11

　　附录 C (规范性附录) 试验结果报告 16

　　附录 D (资料性附录) 压缩天然气汽车天然气 — 液体燃料消耗量换算方法 19

　　GB/T 29125—2012

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1. 1—2009给出的规则起草 。

　　本标准参考了联合国欧洲经济委员会(ECE)2005年 4 月 4 日生效的 ECE R101-02法规《关于就二氧化碳排放量和燃油消耗量对仅装内燃机或装混合动力系统乘用车认证 、以及就电能消耗量和电动续驶里程对装混合动力系统乘用车和纯电动 M1和 N1类汽车认证的统一规定》关于天然气消耗量部分的技术内容 。

　　本标准由中华人民共和国工业和信息化部提出 。

　　本标准由全国汽车标准化技术委员会(SAC/TC114)归 口 。

　　本标准起草单位 : 中国汽车技术研究中心 、东风朝阳柴油机有限责任公司 、联合汽车电子有限公司和广西玉柴机器股份有限公司 。

　　本标准主 要 起 草 人 : 尤 林 华 、刘 桂 彬 、曹 晓 峰 、贾 贵 起 、贾 雨 、李 玉 、马 玥 、马 杰 、马 宗 华 、戴 春 蓓 、刘志文 、贺兆欣 。

　　Ⅰ

　　GB/T 29125—2012

　　压缩天然气汽车燃料消耗量试验方法

　　1 范围

　　本标准规定了以压缩天然气(CNG)为燃料的乘用车和商用车天然气燃料消耗量试验方法 。

　　本标准适用于压缩天然气单一气体燃料乘用车和商用车天然气燃料消耗量试验 ,并适用于压缩天然气两用燃料乘用车和商用车的天然气燃料消耗量试验 。

　　装用压缩天然气单一燃料发动机或两用燃料发动机的其他类型车辆的天然气燃料消耗量试验可参照本标准执行 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的 。凡是注 日期的引用文件 ,仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 。

　　GB/T 12534 汽车道路试验方法通则

　　GB/T 12545. 1 汽车燃料消耗量试验方法 第 1部分 :乘用车燃料消耗量试验方法

　　GB/T 12545. 2 商用车燃料消耗量试验方法

　　GB/T 13610 天然气的组成分析 气相色谱法

　　GB 17691 车用压燃式 、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物限值及测量方法(中国 Ⅲ 、Ⅳ 、 Ⅴ阶段)

　　GB 18047 车用压缩天然气

　　GB 18352. 3 轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国Ⅲ 、Ⅳ阶段)

　　GB/T 19233 轻型汽车燃料消耗量试验方法

　　GB/T 20604—2006 天然气 词汇

　　GB/T 22723 天然气能量的测定

　　GB/T 27840 重型商用车辆燃料消耗量测量方法

　　QC/T 746 压缩天然气汽车高压管路

　　3 术语和定义

　　GB/T 20604—2006界定的术语和定义适用于本文件 。

　　3. 1

　　天然气 naturalgas;NG

　　以甲烷为主的复杂烃类混合物 ,通常也会有乙烷 、丙烷和很少量更重的烃类 , 以及若干不可燃气体 ,如氮气和二氧化碳 。

　　[GB/T 20604—2006,定义 2. 1. 1. 1] 3. 2

　　干气 dry naturalgas

　　水蒸气摩尔分数不超过 0. 005%[50×10-6 (摩尔)]的天然气 。

　　[GB/T 20604—2006,定义 2. 1. 1. 9]

　　1

　　GB/T 29125—2012

　　3. 3

　　燃烧参比条件 combustion referencecondition

　　对天然气燃烧纯理论性地规定的压力和温度条件 。

　　[GB/T 20604—2006,定义 2. 6. 1. 1] 3. 4

　　计量参比条件 metering referenceconditions

　　测定被燃烧的天然气量时 ,纯理论性地规定的压力和温度 。

　　[GB/T 20604—2006,定义 2. 6. 1. 2] 3. 5

　　标准参比条件 standard referencecondition

　　对干的真实气体 ,其压力 、温度和湿度(饱和态)的参比条件为 101. 325 kPa和 288. 15K。

　　[GB/T 20604—2006,定义 2. 6. 1. 4] 3. 6

　　理想气体 idealgas

　　指遵循理想气体定律的气体 。

　　[GB/T 20604—2006,定义 2. 6. 2. 1] 3. 7

　　压缩因子 compression factor

　　在指定压力和温度条件下任意质量气体的真实体积 ,与同样量气体在相同条件下由理想气体定律计算的体积相除之商 。

　　[GB/T 20604—2006,定义 2. 6. 2. 2] 3. 8

　　密度 density

　　在规定的压力和温度下 ,气体的质量除以其体积 。

　　[GB/T 20604—2006,定义 2. 6. 3. 1] 3. 9

　　高位发热量 superiorcalorificvalue

　　在燃烧反应的压力(p1 )保持恒定 ,除水以外的所有燃烧产物都恢复到与反应剂相同温度(T1 ) 下的气态 ,而水则冷凝成温度为 T1 的液态的条件下 ,一定量燃气在空气中完全燃烧时以热量形式释放出的能量 。

　　[GB/T 20604—2006,定义 2. 6. 4. 1]

　　3. 10

　　低位发热量 inferiorcalorificvalue

　　在燃烧反应的压力(p1 )保持恒定 ,所有燃烧产物都恢复到与反应剂相同的规定温度(T1 ) 下的气态的条件下 ,一定量燃气在空气中完全燃烧时以热量形式释放出的能量 。

　　[GB/T 20604—2006,定义 2. 6. 4. 2]

　　4 符号、代号和缩略语

　　4. 1 表 1 中符号 、代号和缩略语适用于本标准 。

　　2

　　GB/T 29125—2012

　　表 1 符号、代号和缩略语

　　符 号

　　单 位

　　定 义

　　D

　　km

　　实测汽车行驶距离

　　dair0

　　kg/m3

　　道路试验标准环境状态下空气密度

　　dL

　　kg/L

　　液体燃料在 15 ℃ ,101. 325 kPa状态下的密度

　　dNG,r

　　kg/m3

　　试验用天然气在标准参比条件(15℃ ,101. 325 kPa)下的密度

　　FC0

　　m3 /100km

　　基准天然气消耗量(15 ℃ 、101. 325 kPa)

　　FCr

　　m3 /100km

　　试验天然气标准参比条件(15 ℃ 、101. 325 kPa)下的消耗量

　　FCr(′)

　　m3 /100km

　　修正到道 路 试 验 标 准 环 境 状 态 下 的 天 然 气 消 耗 量 (15 ℃ 、 101. 325 kPa)

　　G20

　　基准天然气 ,CH4 (100%)

　　G23

　　基准天然气 ,CH4 (92. 5%) +N2 (7. 5%)(V/V)

　　20

　　HG

　　MJ/m3

　　基准天然气燃料 G20 的低位发热量(15 ℃ 、101. 325 kPa)

　　HG

　　23

　　MJ/m3

　　基准天然气燃料 G23 的低位发热量(15 ℃ 、101. 325 kPa)

　　HL,low

　　MJ/kg

　　液体燃料基准状态(15 ℃ 、101. 325 kPa)低位发热量

　　HNG,low

　　MJ/m3

　　天然气标准参比条件(15 ℃ 、101. 325 kPa)低位发热量

　　H0

　　kJ/mol

　　混合物的理想摩尔发热量(高位或低位)

　　Hj(0)

　　kJ/mol

　　混合物中组分 j的理想摩尔发热量(高位或低位)

　　0

　　MJ/kg

　　混合物的理想质量发热量(高位或低位)

　　j0

　　MJ/kg

　　混合物中组分 j的理想质量发热量(高位或低位)

　　~

　　H

　　MJ/m3

　　混合物的真实气体体积发热量(高位或低位)

　　~

　　H0

　　MJ/m3

　　混合物的理想气体体积发热量(高位或低位)

　　~

　　Hj(0)

　　MJ/m3

　　混合物中组分 j的理想气体体积发热量(高位或低位)

　　M

　　kg/kmol

　　混合物的摩尔质量

　　Mj

　　kg/kmol

　　混合物中组分 j的摩尔质量

　　m1

　　g

　　实测试验天然气消耗质量

　　p1

　　kPa

　　试验状态下天然气实测压力

　　pair

　　kPa

　　道路试验实际大气压力

　　pair0

　　kPa

　　道路试验标准环境状态大气压力

　　pr

　　kPa

　　天然气标准参比条件压力 ,101. 325 kPa

　　R

　　J · mol- 1 · K- 1

　　摩尔气体常数(R= 8. 314 510)

　　T1

　　K

　　试验状态下天然气实测温度

　　Tair

　　K

　　道路试验环境实际空气温度

　　Tair0

　　K

　　道路试验标准环境状态空气温度

　　Tr

　　K

　　天然气标准参比条件温度 ,288. 15K(15 ℃)

　　V1

　　L

　　实测试验天然气消耗体积(T1 ,p1 )

　　xj

　　%

　　混合物中组分 j的摩尔分数

　　Zmix

　　气体压缩因子

　　ρ

　　kg/m3

　　真实气体密度

　　ρ0

　　kg/m3

　　理想气体密度

　　3

　　GB/T 29125—2012

　　5 试验条件

　　5. 1 道路试验条件应符合 GB/T 12534规定 。

　　5. 2 采用底盘测功机试验或碳平衡法时 ,轻型汽车试验条件应符合 GB/T 19233和 GB 18352. 3规定 ;重型汽车试验条件应符合 GB/T 27840规定 。

　　5. 3 轻型汽车和重型汽车试验用天然气燃料应分别符合 GB 18352. 3 和 GB 17691 的要求 , 或采用符合 GB 18047规定的车用天然气燃料 ,其组分 、密度和发热量等参数应为已知 ,并满足汽车和发动机制造企业的要求 。

　　5. 4 试验用润滑油应符合企业规定 ,并应在试验报告中注明 。

　　6 试验仪器设备

　　6. 1 天然气流量计

　　6. 1. 1 允许使用的天然气流量计型式

　　6. 1. 1. 1 变压型质量流量计 :采用科里奥利原理(或相似原理)测量质量流量的仪器 。

　　6. 1. 1. 2 定压型体积流量计 :在一定试验压力下测量天然气体积流量的仪器(不包括质量流量计用于定压测量) ,试验压力可采用调压器调节和设定 。

　　6. 1. 1. 3 低压型流量计 :安装于减压调节器与发动机之间低压管道中的测量用燃料流量计 。

　　6. 1. 1. 4 高压型流量计 :安装于压缩天然气供气装置(包括车辆 CNG 气瓶 、定置式 CNG 供气设备和CNG储气瓶等)与减压调节器之间高压管道中的测量用燃料流量计 。

　　6. 1. 2 天然气流量计精度

　　天然气流量计精度应为测量值的 ±0. 5% 。

　　6. 1. 3 天然气流量计安装

　　6. 1. 3. 1 采用高压流量计测量时 ,应在管路中安装卸压阀 , 以便在流量计拆卸之前卸除管路中气压 。

　　6. 1. 3. 2 高压型流量计的连接应采用耐高压管 。

　　6. 1. 3. 3 对定压型高压流量计 ,应在其上游安装调压器 ;调压器出口压力应设定为流量计规定值 。

　　6. 1. 3. 4 采用低压流量计测量时 ,在流量计与发动机之间应安装稳压箱等装置 , 以消除燃料压力脉动 。

　　6. 1. 3. 5 在流量计与发动机之间安装的稳压箱等装置不应影响发动机正常运行 。

　　6. 1. 3. 6 为保证燃料流量计的正常功能 ,流量计及附件应合理布置 、连接和安装 ,并在试验中不应松动或脱落 。所有连接管路和连接部位不允许任何泄漏现象 。

　　6. 1. 3. 7 流量计连接用高压燃气管路应符合 QC/T 746规定 。

　　6. 1. 3. 8 在底盘测功机上试验时 ,如果采用天然气燃料流量计测量天然气燃料消耗量 , 流量计的安装应符合附录 A 的规定 。

　　6. 1. 3. 9 在 底 盘 测 功 机 上 试 验 采 用 车 载 CNG 气 瓶 供 气 时 , 天 然 气 燃 料 流 量 计 安 装 应 符 合 图 A. 1、图 A. 2 或图 A. 3规定 。

　　6. 1. 3. 10 在 底 盘 测 功 机 上 试 验 采 用 定 置 式 CNG 供 气 设 备 供 气 时 , 天 然 气 燃 料 流 量 计 安 装 应 符 合图 A. 4、图 A. 5 或图 A. 6规定 。

　　6. 1. 3. 11 道路试验时 ,天然气流量燃料计安装应符合附录 A 中图 A. 1、图 A. 2 或图 A. 3 的规定 。

　　4

　　GB/T 29125—2012

　　6. 1. 4 其他仪器设备

　　6. 1. 4. 1 通用试验仪器设备应符合 GB/T 12534标准的规定 。

　　6. 1. 4. 2 轻型汽车底盘测功机应符合 GB/T 19233和 GB 18352. 3规定 。

　　6. 1. 4. 3 重型汽车底盘测功机应符合 GB 27840规定 。

　　6. 1. 4. 4 碳平衡法所用的气体分析仪 ,轻型汽车试验应符合 GB 18352. 3 规定 ,重型汽车试验应符合GB 17691规定 。

　　7 试验项目和试验方法

　　7. 1 试验项目

　　7. 1. 1 可根据试验目的选择所需试验项 目 。

　　7. 1. 2 各类车型试验项目见表 2。

　　表 2 试验项目及试验方法

　　车 型

　　试验项 目

　　试验方法

　　M1 类 、最大设计总质量不超过 3500kg的 M2 类和 N1 类

　　模拟城市 、市郊 和 综 合 循 环 燃 料 消 耗 量试验

　　按 GB/T 19233规定

　　90 km/h等速行驶燃料消耗量试验

　　按 GB/T 12545. 1 规定

　　120 km/h等速行驶燃料消耗量试验

　　按 GB/T 12545. 1 规定

　　最大设 计 总 质 量 超 过 3 500 kg 的 M2类 、M3 类和 N2 类 、N3 类

　　等速行驶燃料消耗量试验

　　按 GB/T 12545. 2 规定

　　商用车辆燃料消耗量试验

　　按 GB/T 27840规定

　　7. 2 试验方法

　　7. 2. 1 试验一般要求应符合 GB/T 12534的规定 。

　　7. 2. 2 各试验项目的试验方法应符合表 2规定 。

　　7. 2. 3 天然气燃料消耗量的测量可采用流量计实测法或碳平衡法 。

　　7. 2. 4 如采用流量计测量天然气消耗量 ,应同时测量记录行驶时间和行驶距离 。

　　7. 2. 5 采用体积流量计测量天然气消耗量的同时 ,应测量流量计入口或出 口的温度和压力 , 以修正燃料流量 。

　　7. 2. 6 采用碳平衡法时 ,应按相关标准要求测量 CO2 、CO 和 THC(或 CH4 和 NMHC)等排放量 。

　　7. 3 采用汽油起动的压缩天然气汽车试验

　　7. 3. 1 对采用汽油起动再切换至气体燃料运行的压缩天然气单一气体燃料和两用燃料汽车 ,制造企业应提供发动机起动过程的控制策略 。在进行 GB/T 19233或 GB/T 27840标准规定的工况法燃料消耗量试验时 ,应符合 7. 3. 2 和 7. 3. 3 的规定 。

　　7. 3. 2 当采用碳平衡法时 , 如果发动机从汽油起动至切换为气体燃料运行的时间不大于 60 s,则可依据按 GB/T 19233或 GB/T 27840要求所测得的 CO、CO2 和 THC(或 CH4 +NMHC) 的排放量 ,采用8. 1 中式(1)计算得出天然气消耗量 。

　　7. 3. 3 当采用天然气流量计测量时 ,应将起动过程的汽油消耗量换算为天然气消耗量 ,并计入天然气总消耗量 。

　　5

　　GB/T 29125—2012

　　8 燃料消耗量计算方法

　　8. 1 碳平衡法

　　8. 1. 1 采用碳平衡法时 ,天然气密度采用 G20 和 G23在标准参比条件(288. 15 K、101. 325 kPa) 下的平均值(0. 654kg/m3 ) 。

　　8. 1. 2 天然气消耗量可根据所测得的 CO、CO2 和 THC(或 CH4 +NMHC)排放量 ,按式(1)计算 :

　　FC 749× THC+ 0. 429× CO+ 0. 273× CO2 ) ……………( 1 )

　　式中 :

　　FC0 — 基准天然气消耗量(15 ℃ 、101. 325 kPa) ,m3/100km ;

　　THC — 实测总碳氢排放量(当测量 CH4 和非甲烷碳氢 NMHC时 ,应为 CH4 和 NMHC排放量之和) ,g/km ;

　　CO — 实测一氧化碳排放量,g/km ;

　　CO2 — 实测二氧化碳排放量,g/km。

　　8. 2 流量计测量法

　　8. 2. 1 采用燃料流量计测量天然气流量时 ,天然气燃料消耗量应按 8. 2. 2 和 8. 2. 3计算 。

　　8. 2. 2 采用质量流量计时 ,天然气燃料消耗量按式(2)计算 :

　　FCr …………………………( 2 )

　　式中 :

　　FCr — 试验天然气标准参比条件(15 ℃ ,101. 325 kPa)下的消耗量 ,m3/100km ;

　　m1 — 实测试验天然气消耗质量 ,g;

　　dNG,r— 试验用天然气标准参比条件下(15 ℃ ,101. 325 kPa)密度 ,kg/m3 ;

　　D — 实测汽车行驶距离 ,km。

　　8. 2. 3 采用体积流量计时 ,天然气燃料消耗量按式(3)计算 :

　　FCr

　　式中 :

　　FCr — 试验天然气标准参比条件(15 ℃ ,101. 325 kPa)下的消耗量 ,m3/100km ;

　　V1 — 实测天然气消耗体积(T1 ,p1 ) ,L;

　　Tr — 标准参比条件温度 ,288. 15K;

　　pr — 标准参比条件压力 :101. 325 kPa;

　　p1 — 试验状态下天然气实测压力 ,kPa;

　　D — 实测汽车行驶距离 ,km ;

　　T1 — 试验状态下天然气实测温度(T1 =t1 +273. 15) ,K;

　　Zmix (t1 ,p1 ) — 混合气压缩因子(温度 t1 ,压力 p1 ) ;

　　Zmix (tr,pr) — 混合气压缩因子(温度 tr,压力 pr) 。

　　8. 3 道路试验环境校正

　　8. 3. 1 采用道路试验方法测量汽车天然气消耗量时 ,如果道路试验环境偏离标准状态 ,则应对道路试验环境进行修正 。

　　6

　　GB/T 29125—2012

　　8. 3. 2 道路试验标准环境状态为 :

　　8. 3. i耗ag(;4(/)m)修3。正到标准环境状态下 :

　　FC′r …………………………( 4 )

　　其中 :

　　k1 = 1+ 0. 002 5(293-Tair) …………………………( 5 )

　　k2 = 1+ 0. 002 1(pair - 100) …………………………( 6 )

　　式中 :

　　FCr— 试验天然气标准参比条件(15℃ ,101. 325 kPa)下的消耗量 ,m3/100km ;

　　FCr(′)— 修正到道路试验标准环境状态下的试验天然气消耗量(15 ℃ ,101. 325 kPa) ,m3/100km ; k1 — 环境温度校正系数 ;

　　k2 — 大气压力校正系数 ;

　　pair — 道路试验实际大气压力 ,kPa;

　　Tair — 道路试验环境实际空气温度 ,K。

　　8. 4 修正为基准天然气消耗量

　　8. 4. 1 当采用流量计测量汽车天然气消耗量时 ,如需将试验结果修正为基准天然气消耗量 ,应按8. 4. 2和 8. 4. 3规定的方法计算 。

　　8. 4. 2 底盘测功机试验时 , 按式(7)修正为基准天然气消耗量 :

　　FC0 = FCr …………………………( 7 )

　　式中 :

　　FC0 — 基准天然气消耗量(15 ℃ 、101. 325 kPa) ,m3/100km ;

　　FCr — 试验天然气标准参比条件(15 ℃ ,101. 325 kPa)下的消耗量 ,m3/100km ;

　　HG20 — 基准燃料 G20 的低位发热量(15 ℃ 、101. 325 kPa) ,MJ/m3 ;

　　HG23 — 基准燃料 G23 的低位发热量(15 ℃ 、101. 325 kPa) ,MJ/m3 ;

　　HNG,low — 试验天然气低位发热量(15 ℃ 、101. 325 kPa) ,MJ/m3 。

　　FC0 =FC …………………………( 8 )

　　8. 4. 3 道路试验时 ,按式(8)修正为基准天然气消耗量

　　式中 :

　　FC0 — 基准天然气消耗量(15 ℃ 、101. 325 kPa) ,m3/100km ;

　　FCr(′) — 修正到道路试验标准环境状态下的天然气消耗量(15 ℃ 、101. 325 kPa) ,m3/100km ;

　　HG20 — 基准燃料 G20 的低位发热量(15 ℃ 、101. 325 kPa) ,MJ/m3 ;

　　HG23 — 基准燃料 G23 的低位发热量(15 ℃ 、101. 325 kPa) ,MJ/m3 ;

　　HNG,low — 试验天然气低位发热量(15 ℃ 、101. 325 kPa) ,MJ/m3 。

　　7

　　GB/T 29125—2012

　　附 录 A

　　(规范性附录)

　　压缩天然气汽车— 天然气流量计安装方法

　　A. 1 概述

　　在进行压缩天然气汽车天然气消耗量试验时 ,天然气流量计的安装方法应符合本附录规定 。

　　A. 2 天然气流量计安装方法

　　A. 2. 1 采用车载 CNG气瓶供气时 ,高压流量计(变压型)的安装应符合图 A. 1规定 。

　　图 A. 1 车载 CNG气瓶供气时高压流量计(变压型)安装示意图

　　A. 2. 2 采用车载 CNG气瓶供气时 ,高压流量计(定压型)的安装应符合图 A. 2规定 。

　　图 A. 2 车载 CNG气瓶供气时高压流量计(定压型)安装示意图

　　8

　　GB/T 29125—2012

　　A. 2. 3 采用车载 CNG气瓶供气时 ,低压流量计的安装应符合图 A. 3规定 。

　　图 A. 3 车载 CNG气瓶供气时低压流量计安装示意图

　　A. 2. 4 采用定置式 CNG供气设备供气时 ,高压流量计(变压型)的安装应符合图 A. 4规定 。

　　图 A. 4 定置式 CNG供气设备供气时高压流量计(变压型)安装示意图

　　9

　　GB/T 29125—2012

　　A. 2. 5 采用定置式 CNG供气设备供气时 ,高压流量计(定压型)的安装应符合图 A. 5 规定 。

　　图 A. 5 定置式 CNG供气设备供气时高压流量计(定压型)安装示意图A. 2. 6 采用定置式 CNG供气设备供气和低压流量计时应符合图 A. 6规定 。

　　图 A. 6 定置式 CNG供气设备供气时低压流量计安装示意图

　　10

　　GB/T 29125—2012

　　附 录 B

　　(规范性附录)

　　天然气密度和发热量计算方法

　　B. 1 概述

　　本附录规定天然气密度 、发热量的计算方法 。

　　B. 2 压缩因子的计算

　　考虑到真实气体的非理想性 ,在计算体积发热量 、密度等参数时 ,需要对气体体积进行修正 。

　　对体积非理想性的修正是通过压缩因子 Zmix来进行的 。在计量参比条件下(温度 t2,压力 p2 ) ,压缩因子 Zmix 的计算公式(B. 1)如下 :

　　Zmix

　　式中 :

　　— 求和因子 。

　　表 B. 2 给出了天然气常有组分在三个计量参比条件下的求和因子的数值 ; 同时给出了各纯组分的压缩因子 Zj,其中 bj 与 Zj 的关系为 :bj= 1-Zj 。

　　B. 3 密度计算

　　B. 3. 1 理想气体

　　理想气体密度按式(B. 2)计算 :

　　xj

　　式中 :

　　ρ0 (t,p) — 理想气体的密度(温度 t,压力 p) ;

　　T — 绝对温度(T=t+273. 15) ,K;

　　R — 摩尔气体常数(R= 8. 314 510J · mol- 1 · K-1) ;

　　xj — 混合物中组分 j的摩尔分数 ;

　　Mj — 混合物中组分 j的摩尔质量 。

　　表 B. 1 给出了天然气中各组分摩尔质量 。

　　B. 3. 2 真实气体

　　真实气体密度按式(B. 3)计算 :

　　…………………………( B. 3 )

　　式中 :

　　ρ(t,p) — 真实气体密度(温度 t,压力 p) ;

　　ρ0 (t,p) — 理想气体密度(温度 t,压力 p) ;

　　11

　　GB/T 29125—2012

　　Zmix (t,p) — 气体的压缩因子(温度 t,压力 p) 。

　　B. 4 发热量计算

　　B. 4. 1 摩尔发热量计算

　　B. 4. 1. 1 理想气体

　　已知组成的混合物在温度 t1 下的摩尔发热量按式(B. 4)计算 :

　　xj …………………………( B. 4 )

　　H0 (t1 ) — 混合物的理想摩尔发热量(高位或低位) ;

　　Hj(0)(t1 ) — 混合物中组分 j的理想摩尔发热量(高位或低位) ;

　　xj — 混合物中组分 j的摩尔分数 。

　　表 B. 3 给出了天然气各组分在不同燃烧参比条件下的理想气体摩尔发热量 。

　　式中 :

　　B. 4. 1. 2 真实气体

　　本标准中 ,真实气体摩尔发热量与理想气体摩尔发热量在数值上视为相等 。

　　由理想气体摩尔发热量精确计算真实气体摩尔发热量时 ,要求对混合物进行焓修正计算 。对典型的车用天然气而言 ,该修正值非常小 , 由此产生的误差不超过 50J/mol(0. 005%) ,可将其忽略不计 。

　　B. 4. 2 质量发热量计算

　　B. 4. 2. 1 理想气体

　　已知组成的混合物在温度 t1 下的理想气体质量发热量按式(B. 5)计算 :

　　…………………………( B. 5 )

　　其中 :

　　M xj …………………………( B. 6 )

　　式中 :

　　M — 混合物的摩尔质量 ;

　　Mj — 混合物中组分 j的摩尔质量 ;

　　0 (t1 )— 混合物的理想质量发热量(高位或低位) ; H0 (t1 )— 混合物的理想摩尔发热量(高位或低位) ;

　　xj — 混合物中组分 j的摩尔分数 。

　　已知组成的混合物在温度 t1 下的质量发热量也可采用式(B. 7)计算 :

　　… … … … … … … … … …

　　式中 :

　　j0 (t1 ) — 混合物中组分 j的理想质量发热量(高位或低位) 。

　　表 B. 4 给出了天然气各组分在不同燃烧参比条件下的理想气体质量发热量 。

　　B. 4. 2. 2 真实气体

　　本标准中 ,真实气体质量发热量与理想气体质量发热量在数值上视为相等 。

　　12

　　GB/T 29125—2012

　　B. 4. 3 体积发热量计算

　　B. 4. 3. 1 理想气体

　　已知组成的混合物 ,在燃 烧 温 度 t1 , 计 量 温 度 t2 和 压 力 p2 时 的 理 想 气 体 体 积 发 热 量 按 式(B. 8)计算 :

　　式中 :

　　~

　　H0 [t1,V(t2,p2 )]— 混合物的理想气体体积发热量(高位或低位) ;

　　H0 (t1 ) — 混合物的理想摩尔发热量(高位或低位) ;

　　R — 摩尔气体常数 ;

　　此(T)2外 ,理想气体体积(—)—发— 热量还可(绝对温度)采(T用2t2(B(+)9(2)7)算(15)):,K。

　　xjt1,V(t2,p2 )] … … … … … … … …

　　式中 :

　　~

　　Hj(0)(t1,V(t2,p2 )]— 混合物中组分 j的理想气体体积发热量(高位或低位) 。

　　表 B. 5 给出了天然气各组分在不同燃烧参比条件下的理想气体体积发热量 。

　　B. 4. 3. 2 真实气体

　　气体混合物在燃烧温度 t1 和压力 p1 ,计量温度 t2 和压力 p2 时的真实气体体积发热量按式(B. 10)计算 :

　　式中 :

　　~

　　H[t1,V(t2,p2 )] — 混合物的真实气体体积发热量(高位或低位) ;

　　~

　　H0 [t1,V(t2,p2 )] — 混合物的理想气体体积发热量(高位或低位) ;

　　Zmix (t2 ,p2 ) — 在计量参比条件下的压缩因子 。

　　表 B. 1 天然气各组分摩尔质量

　　序号

　　组分

　　摩尔质量kg/kmol

　　序号

　　组分

　　摩尔质量kg/kmol

　　1

　　甲烷(CH4 )

　　16. 043

　　9

　　一氧化碳(CO)

　　28. 010

　　2

　　乙烷(C2 H6 )

　　30. 070

　　10

　　氢气(H2 )

　　2. 015 9

　　3

　　丙烷(C3 H8 )

　　44. 097

　　11

　　二氧化硫(SO2 )

　　64. 065

　　4

　　丁烷(C4 H10)

　　58. 123

　　12

　　氦气(He)

　　4. 002 6

　　5

　　水(H2 O)

　　18. 015 3

　　13

　　氖气(Ne)

　　20. 179 7

　　6

　　氮气(N2 )

　　28. 013 5

　　14

　　氩气(Ar)

　　39. 948

　　7

　　氧气(O2 )

　　31. 9988

　　15

　　氪气(Kr)

　　83. 80

　　8

　　二氧化碳(CO2 )

　　44. 010

　　16

　　氙气(Xe)

　　131. 29

　　13

　　GB/T 29125—2012

　　表 B. 2 天然气各组分在不同计量参比条件下的压缩因子和求和因子

　　组分

　　0 ℃ ,101. 325 kPa

　　15 ℃ ,101. 325 kPa

　　20 ℃ ,101. 325 kPa

　　Z

　　b

　　Z

　　b

　　Z

　　b

　　甲烷

　　0. 997 6

　　0. 049 0

　　0. 9980

　　0. 044 7

　　0. 998 1

　　0. 043 6

　　乙烷

　　0. 990 0

　　0. 100 0

　　0. 991 5

　　0. 092 2

　　0. 992 0

　　0. 0894

　　丙烷

　　0. 978 9

　　0. 145 3

　　0. 982 1

　　0. 133 8

　　0. 983 4

　　0. 1288

　　丁烷

　　0. 9572

　　0. 206 9

　　0. 965 0

　　0. 187 1

　　0. 9682

　　0. 178 3

　　氢气

　　1. 000 6

　　-0. 0040

　　1. 000 6

　　-0. 004 8

　　1. 000 6

　　-0. 005 1

　　水

　　0. 930 0

　　0. 264 6

　　0. 945 0

　　0. 234 5

　　0. 952 0

　　0. 219 1

　　硫化氢

　　0. 990 0

　　0. 100 0

　　0. 990 0

　　0. 100 0

　　0. 990 0

　　0. 100 0

　　一氧化碳

　　0. 999 3

　　0. 026 5

　　0. 999 5

　　0. 022 4

　　0. 999 6

　　0. 020 0

　　氦气

　　1. 000 5

　　0. 000 6

　　1. 000 5

　　0. 000 2

　　1. 000 5

　　0. 000 0

　　氖气

　　1. 000 5

　　0. 000 6

　　1. 000 5

　　0. 000 2

　　1. 000 5

　　0. 000 0

　　氩气

　　0. 999 0

　　0. 031 6

　　0. 999 2

　　0. 028 3

　　0. 999 3

　　0. 026 5

　　氮气

　　0. 999 5

　　0. 022 4

　　0. 999 7

　　0. 017 3

　　0. 999 7

　　0. 017 3

　　氧气

　　0. 999 0

　　0. 031 6

　　0. 999 2

　　0. 028 3

　　0. 999 3

　　0. 026 5

　　二氧化碳

　　0. 993 3

　　0. 081 9

　　0. 9944

　　0. 074 8

　　0. 9944

　　0. 072 8

　　二氧化硫

　　0. 976 0

　　0. 154 9

　　0. 979 0

　　0. 144 9

　　0. 980 0

　　0. 141 4

　　空气

　　0. 99941

　　—

　　0. 999 58

　　—

　　0. 999 63

　　—

　　表 B. 3 天然气各组分在不同燃烧参比条件下的理想气体摩尔发热量

　　组分

　　理想摩尔发热量 H0 /(kJ · mol-1)

　　25 ℃

　　20 ℃

　　15 ℃

　　0 ℃

　　高位

　　低位

　　高位

　　低位

　　高位

　　低位

　　高位

　　低位

　　甲烷

　　890. 63

　　802. 60

　　891. 09

　　802. 65

　　891. 56

　　802. 69

　　892. 97

　　802. 82

　　乙烷

　　1 560. 69

　　1 428. 64

　　1 561. 41

　　1 428. 74

　　1 562. 14

　　1 428. 84

　　1 564. 34

　　1 429. 12

　　丙烷

　　2 219. 17

　　2 043. 11

　　2 220. 13

　　2 043. 23

　　2 221. 10

　　2 043. 37

　　2 224. 01

　　2 043. 71

　　丁烷

　　2 877. 40

　　2 657. 32

　　2 878. 57

　　2 657. 45

　　2 879. 76

　　2 657. 60

　　2 883. 82

　　2 658. 45

　　氢气

　　285. 83

　　241. 81

　　285. 99

　　241. 76

　　286. 15

　　241. 72

　　286. 63

　　241. 56

　　水

　　44. 016

　　0

　　44. 224

　　0

　　44. 433

　　0

　　45. 074

　　0

　　硫化氢

　　562. 01

　　517. 99

　　562. 19

　　517. 97

　　562. 38

　　517. 95

　　562. 94

　　517. 87

　　一氧化碳

　　282. 98

　　282. 98

　　282. 95

　　282. 95

　　282. 91

　　282. 91

　　282. 80

　　282. 80

　　14

　　GB/T 29125—2012

　　表 B. 4 天然气各组分在不同燃烧参比条件下的理想气体质量发热量

　　组分

　　理想质量发热量 0 /(MJ · kg-1)

　　25 ℃

　　20 ℃

　　15 ℃

　　0 ℃

　　高位

　　低位

　　高位

　　低位

　　高位

　　低位

　　高位

　　低位

　　甲烷

　　55. 516

　　50. 029

　　55. 545

　　50. 032

　　55. 574

　　50. 035

　　55. 662

　　50. 043

　　乙烷

　　51. 90

　　47. 51

　　51. 93

　　47. 51

　　51. 95

　　47. 52

　　52. 02

　　47. 53

　　丙烷

　　50. 33

　　46. 33

　　50. 35

　　46. 34

　　50. 37

　　46. 34

　　50. 44

　　46. 35

　　丁烷

　　49. 51

　　45. 72

　　49. 53

　　45. 72

　　49. 55

　　45. 72

　　49. 62

　　45. 74

　　氢气

　　141. 79

　　119. 95

　　141. 87

　　119. 93

　　141. 95

　　119. 91

　　142. 19

　　119. 83

　　水

　　2. 44

　　0

　　2. 45

　　0

　　2. 47

　　0

　　2. 50

　　0

　　硫化氢

　　16. 49

　　15. 20

　　16. 50

　　15. 20

　　16. 50

　　15. 20

　　16. 52

　　15. 19

　　一氧化碳

　　10. 10

　　10. 10

　　10. 10

　　10. 10

　　10. 10

　　10. 10

　　10. 10

　　10. 10

　　表 B. 5 天然气各组分在不同燃烧参比条件下的理想气体体积发热量

　　组分

　　~

　　理想体积发热量 H0 /(MJ · m-3)

　　15/15 ℃

　　0/0 ℃

　　15/0 ℃

　　25/0 ℃

　　20/20 ℃

　　25/20 ℃

　　高位

　　低位

　　高位

　　低位

　　高位

　　低位

　　高位

　　低位

　　高位

　　低位

　　高位

　　低位

　　甲烷

　　37. 706

　　33. 948

　　39. 840

　　35. 818

　　39. 777

　　35. 812

　　39. 735

　　35. 808