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Gültigkeitsbereich und Genauigkeiten der Zustandsgleichung GERG-2008

 

Die Zustandsgleichung GERG-2008 erlauben die Berechnung von Zustandsgrößen im Gasgebiet, in der Flüssigkeit, im überkritischen Zustandsgebiet und im Phasengleichgewicht Gas-Flüssigkeit. Der Gültigkeitsbereich der Gleichungen wurde in Hinblick auf die Berechnung thermodynamischer Zustandsgrößen von Erdgasen, anderen Mehrkomponenten-Gemischen sowie binären Gemischen, wie folgt, in drei Bereiche unterteilt. Die Genauigkeitsangaben für die einzelnen Bereiche basieren auf der Qualität GERG-2008 bei der Wiedergabe von Messwerten unterschiedlicher thermodynamischer Zustandsgrößen von binären und Mehrkomponenten-Gemischen.


Der Standard-Gültigkeitsbereich

Der Standard-Gültigkeitsbereich umfasst Temperaturen von

90 K ≤ T ≤ 450 K

und Drücke von

p ≤ 35 MPa.

Dieser Bereich entspricht der Verwendung der Gleichung sowohl bei herkömmlichen als auch modernen Anwendungen, z. B. Pipeline-Transport, Erdgasspeicherung und Flüssigerdgas-Einsatz.

Die Gleichung erreicht im Gasgebiet eine sehr hohe Genauigkeit bei der Beschreibung von Dichte und Schallgeschwindigkeit. Die Unsicherheit beträgt 0,1% im Temperaturbereich von 250 K / 270 K bis 450 K bei Drücken bis zu 35 MPa. Diese Angabe gilt sowohl für unterschiedlichste Erdgase als auch für viele binäre und andere Gemische, die aus einer Kombination der 18 von der GERG-2004 oder der 21 von der GERG-2008 abgedeckten Erdgaskomponenten bestehen. Außerdem werden von den Zustandsgleichungen genaue Messwerte isobarer Enthalpiedifferenzen von binären und Mehrkomponenten-Gemischen innerhalb der experimentellen Unsicherheit der Messdaten, die (0,2–0,5)% beträgt, wiedergegeben.

Im Flüssigkeitsgebiet werden die Dichten von zahlreichen binären und Mehrkomponenten-Gemischen mit einer Unsicherheit von (0,1–0,5)% beschrieben. Die Unsicherheit in der Berechung der Enthalpiedifferenzen beträgt (0,5-1)% und der Wärmekapazitäten (1-2)%.

Das Phasengleichgewicht Gas-Flüssigkeit kann nur mit geringerer Genauigkeit erfasst werden, da die schlechtere Datenlage eine genauere Beschreibung verhindert. Genaue Messwerte des Dampfdrucks binärer und ternärer Gemische aus den Erdgashauptkomponenten werden von der Gleichung innerhalb der experimentellen Unsicherheit von (1–3)% reproduziert.


Der erweiterte Gültigkeitsbereich

Der erweiterte Gültigkeitsbereich umfasst Temperaturen von

60 K ≤ T ≤ 700 K

und Drücke von

p ≤ 70 MPa.

Die Unsicherheit der Gleichung in der Beschreibung von Gasdichten bei Temperaturen und Drücken außerhalb des Standard-Gültigkeitsbereiches liegt bei (0,2–0,5)%.

Für bestimmte Gemische umfasst der erweiterte Gültigkeitsbereich Temperaturen bis zu 900 K und Drücke bis zu 100 MPa und mehr. Beispielsweise werden genaue Messwerte der Gasdichten von Luft mit Abweichungen von (0,1–0,2)% bei Temperaturen bis zu 900 K und Drücken bis zu 100 MPa beschrieben.


Die Berechnung von Zustandsgrößen außerhalb des erweiterten Gültigkeitsbereiches

Über den erweiterten Gültigkeitsbereich hinaus ist die GERG-2008 auch bis zu höheren Drücken und Temperaturen sinnvoll extrapolierbar. Beispielsweise werden Dichtemesswerte bestimmter binärer Gemische mit Abweichungen von 1% bei Drücken bis zu 300 MPa beschrieben.