1、 1 印月 94 10 月 本標準非經本局同意得翻印 中華民國國家標準 CNS 總號 號 ICS 160.30 K61094 14765 經濟部標準檢驗局印 公布日期 修訂公布日期 92 9 月 9 日 月日 氣體燃料熱值與壓縮因子及相對密度計算法 (共 16 頁)Standard practice for calculating heat value, compressibility factor, and rela-tive density of gaseous fuels 1. 適用範圍：本標準規定在基準況下 14.696 psia 及 60 (15.6 )從天然氣混合物成分分析計算其熱
2、值，相對密及壓縮因子的標準計算作業程序。 備考 1. 本標準適用於所有型實用公用氣體燃，閱第 6 節中使用適當分析方法分析之乾天然氣、重組氣 、高低熱值油氣、丙烷 -空氣混合氣、水煤氣、焦氣及乾餾煤氣等。其他基準況的計算程序亦已出。 2. 英制單位 (英吋 -磅 )表示的值可視為標準值，括弧內的 SI 單位僅供考。 3. 本標準可能涉及有危險性的材，操作和設備，本標準要旨在強調有關使用它時的所有安全問題，使用者應建適用之安全衛生之操作準則，並且在使用之前能決定規則範圍之應用性。 2. 用語釋義 2.1 英制熱單位使用國際英熱單位 (Btu)表。 2.1.1 單位關係式換算如下： 1 Btu/l
3、b 2.326 J/g (準確值 ) 1 lb 453.592 37 g (準確值 ) 由上關係式可得， 1 Btu 1 055.055 852 62 J(準確值 )。通常使用簡值1 Btu 1 055.056 J 即可。 2.1.2 壓縮因子 (Z)某定質氣體在特定溫壓下之實際體積和相同況下由想氣體定推算出體積的比值。 2.1.3 總熱值在標準溫下，氣體與空氣在完全及想的燃燒過程中所產生的水皆凝結成液體時所釋放的熱。純氣體的總熱值皆於每都會新之GPA 2145(Physical Constants for the paraffin Hydrocarbons and Other Compone
4、nts in Natural Gas)標準。該總熱值以容積而非質或莫耳之單位表示，則必須標示基準壓。 2.1.4 淨熱值在標準溫下，氣體燃燒於完全及想過程中且所產生的水，皆維持在蒸氣態下所釋放的熱。原有水分與反應水分，燃燒過程中之氣化再凝結並提供淨熱值。該淨熱值以容積而非質或莫耳之單位表示，則必須標示基準壓。 2.1.5 相對密氣體燃在溫與壓之密與同溫同壓下之乾空氣測試況下 (包括正常二氧化碳含 )的密之比值。 2 CNS 14765, 61094 2.1.6 氣體之標準立方英呎在 60 (15.6 )溫度及給予基準壓力下，以飽和水蒸氣 (濕 )或無水蒸氣 (乾 )狀況 (參閱 ANSI Z
5、132.1)佔有 1 ft3(0.028m3)之氣體量。在本作業所做計算以 14.696 psia 和 60 (15.6 )為基準，在轉換其他基準條件時應在最後才做四捨五入的取捨。 2.1.7 基準溫度 60 (15.6 ) 2.2 符號及稱謂 2.2.1 符號 (1) B：氣體混合物之第二維里係數 (2) ij：計算真實氣體校正之加總因子 Bj(替代方法 ) (3) (cor)：水成分校正 (4) (dry)：乾基 (5) d：相對於空氣密度之氣體密度 (6) did：理想相對密度或相對莫耳質量，意即相對於空氣莫耳質量之氣體莫耳質量 (7) Gid：莫耳質量比 (8) idmH ：每單位質量
6、總熱值 (9) idvH ：每單位體積總熱值 (10) idnH ：每單位莫耳總熱值 (11) idmh ：每單位質量淨熱值 (12) idvh ：每單位體積淨熱值 (13) idnh ：每單位莫耳淨熱值 (14) a、 b、 c：在方程式 (1)中，要平衡碳、氫、硫、氧之整數 (15) (id)：理想氣體狀態 (16) (l)：液相 (17) M：莫耳質量 (18 m：質量流率 (19) n：成分種類總數 (20) P：絕對單位壓力 (psia) (21)idQ ：在燃燒放熱下單位時間之理想釋放熱能量 (22) R：氣體常數，在本作業中為 10.731 6psia.ft3/(lb mol R
7、) 依據 R 8.314 48J/(mol K) (23) (sat)：指飽和狀態值 (24) T：絕對溫度， R 459.67 或 K 273.15 (25) (T, P)：取決於溫度壓力值 (26) V：氣體體積流率 (27) x：莫耳分率 3 CNS 14765, 61094(28) Z：氣體壓縮因子性質之重複性 (29) ：性質之重複性 (30) ：單位體積質量密度 (31) =n1j：從成分 1 到 n 的性質之加總，其中 n代表混合物之成分種類總數 2.2.2 上標 (1) id：理想氣體值 (2) l：液體 (3) ：飽和狀態值 (蒸氣壓 ) (4) ：再現性 2.2.3 下標
8、(1) a：空氣的值 (2) a：方程式 (1)中碳原子相對數目 (3) b：方程式 (1)中氫原子相對數目 (4) c：方程式 (1)中硫原子相對數目 (5) j：成分 j 的性質 (6) ii：成分 i 的非理想氣體性質 (7) ij：混合物 i 和 j 的非理想氣體性質 (8) jj：成分 j 的非理想氣體性質 (9) w：水的值 (10) 1：成分 1 的性質 (11) 2：成分 2 的性質 3. 方法概要：在基準狀況下 14.696 psia 及 60 (15.6 )的理想氣體熱值及理想氣體相對密度是從莫耳組成和個別組成之理想氣體值計算得來，然後依計算出的壓縮因子調整之。 4. 意義
9、及應用 4.1 熱值的用途在於作為一純氣體或混合氣體於做燃料用途時的合適性之量度，其代表燃燒每一單位氣體所得到的熱能。根據各氣體的熱值我們得以輕易比較不同來源及成分氣體做為燃料用途的相對長處比較，因此，熱值在交易計量時用於作為決定氣體價錢之一參數。熱值也用為計算能量轉換設備如燃氣渦輪機之效率的一基本因素。氣體的熱值不只取決於溫度與壓力，也取決於水蒸氣之飽和程度。然而，有些測熱值的方法依據於指定狀況下已知飽和水氣狀態之度量而設定。 4.2 氣體之相對密度 (比重 )量化了該氣體密度與同一條件下的空氣密度之比較。 5. 操作步驟 5.1 以任何可量測完整組成之 CNS 標準及國際通用標準方式測定氣
10、體分子組成。此法須排除水分，但包括所有其他存在成分，且須以表 1 之成分或成分群組名稱列出成分量至 0.1% 或更高量。至少 98%的樣本必須以個別成分報出 (意即少 4 CNS 14765, 61094 於 2%報出為成分群組如丁烷群、戊烷群、己烷群、丁烯群等 ) 。所有使用的群組必須是表 1 所列有顯示平均值中之一組。試驗方法參閱 CNS 13275天然氣成分試驗法 (氣相層析法 )及 ASTM D1717、 ASTM D2163、 ASTM D2650 等。 表 1 天然氣成分在 60及 14.696 psiaA狀況之性質表 理想總熱值D理想淨熱值 idnHidmHidvHidnhidm
11、hidvh化合物 化學式 莫耳質量 lb/lbmolB莫耳質量比值 ,Gid CkJ/mol Btu/lbm Btu/ft3kJ/mol Btu/lbm Btu/ft3加總因子bi/psia 氫 H22.0159 0.069 60 286.20 6 1022 324.2 241.79 51 566 273.93 0 氦 He 4.0026 0.138 20 0 0 0 0 0 0 0 水 H2O 18.0153 0.622 02 44.409 1059.8 50.312 0 0 0 0.0623 一氧化碳 CO 28.010 0.967 11 282.9 4342 320.5 282.9 4
12、342 320.5 0.0053 氮 N228.0134 0.967 23 0 0 0 0 0 0 0.0044 氧 O231.9988 1.104 8 0 0 0 0 0 0 0.0073 硫化氫 H2S 34.08 1.176 7 562.4 7094.2 637.1 517.99 6 534 586.8 0.0253 氬 Ar 39.948 1.379 3 0 0 0 0 0 0 0.0071 二氧化碳 CO244.010 1.519 6 0 0 0 0 0 0 0.0197 空氣 E 28.9625 1.000 0 0 0 0 0 0 0 0.0050 甲烷 CH416.043 0.5
13、53 92 891.63 23 891 1010.0 802.71 21 511 909.4 0.0116 乙烷 C2H630.070 1.038 2 1562.06 22 333 1769.7 1428.83 20 429 1618.7 0.0239 丙烷 C3H844.097 1.522 6 2220.99 21 653 2516.1 2043.3 19 922 2314.9 0.0344 異丁烷 C4H1058.123 2.006 8 2870.45 21 232 3251.9 2648.4 19 590 3000.4 0.0458 正丁烷 C4H1058.123 2.006 8 287
14、9.63 21 300 3262.3 2657.6 19 658 3010.8 0.0478 異戊烷 C5H1272.150 2.491 2 3531.5 21 043 4000.9 3265.0 19 456 3699.0 0.0581 正戊烷 C5H1272.150 2.491 2 3535.8 21 085 4008.9 3269.3 19 481 3703.9 0.0631 正己烷 C6H1486.177 2.975 5 4198.1 20 943 4755.9 3887.2 19 393 4403.9 0.0802 正庚烷 C7H16100.204 3.459 8 4857.2 20
15、 839 5502.5 4501.9 19 315 5100.3 0.0944 正辛烷 C8H18114.231 3.944 1 5515.9 20 759 6248.9 5116.2 19 256 5796.2 0.1137 正壬烷 C9H20128.258 4.428 4 6175.9 20 701 6996.5 5731.8 19 213 6493.6 0.1331 正癸烷 C10H22142.285 4.912 7 6834.9 20 651 7742.9 6346.4 19 176 7189.9 0.1538 新戊烷 C5H1272.015 2.491 2 3517.27 20 95
16、8 3985 3250.8 19 371 3683 2-甲基戊烷 C6H1486.177 2.975 5 4190.43 20 905 4747 3879.6 19 355 4395 0.080 3-甲基戊烷 C6H1486.177 2.975 5 4193.03 20 918 4750 3882.2 19 367 4398 0.080 2,2-二甲基丁烷 C6H1486.177 2.975 5 4180.63 20 856 4736 3869.8 19 306 4384 0.080 2,3-二甲基丁烷 C6H1486.177 2.975 5 4188.41 20 895 4745 3877.
17、5 19 344 4393 0.080 環丙烷 C3H642.081 1.452 9 2092.78 21 381 2371 1959.6 20 020 2220 環丁烷 C4H856.108 1.937 3 2747.08 21 049 2747 2569.4 19 688 2911 環戊烷 C5H1070.134 2.421 5 3322.04 20 364 3764 3100.0 19 003 3512 環己烷 C6H1284.161 2.905 9 3955.84 20 208 4482 3689.4 18 847 4180 乙炔 C2H226.038 0.899 0 1301.32
18、21 487 1474 1256.9 20 753 1424 0.021 5 CNS 14765, 61094乙烯 C2H428.054 0.968 6 1412.06 21 640 1600 1323.2 20 278 1499 0.020 丙烯 C3H642.081 1.452 9 2059.35 21 039 2333 1926.1 19 678 2182 0.033 苯 C6H678.114 2.697 1 3202.74 18 177 3742 3169.5 17 444 3591 0.069 丁烷烴 (平均 ) C4H1058.123 2.006 8 2875 21 266 325
19、7 2653 19 623 3006 0.046 戊烷烴 (平均 ) C5H1272.150 2.491 2 3534 21 056 4003 3267 19 469 3702 0.062 己烷烴 (平均 ) C6H1486.177 2.975 5 4190 20 904 4747 3879 19 353 4395 0.080 丁烯烴 (平均 ) C4H856.108 1.937 2 2716 20 811 3077 2538 19 450 2876 0.046 戊烯烴 (平均 ) C5H1070.134 2.421 5 3375 20 691 3824 3153 19 328 3572 0.
20、060 A 本表和 GPA 2145-89 一致，但用於交易計量之計算用時需使用 GPA 2145 最新版數值。 B 1984 年原子重量為：碳 12.011，氫 1.00794，氧 15.9994，氮 14.0067，硫 32.06。 C 莫耳質量比值為氣體莫耳質量對空氣莫耳質量之比值。 D 在理想反應；水的加入代表總蒸發焓。 E組成採自 F.E. Jones, J. Res. Nat. Bur. Stand., Vol. 83, 419, 1978. 6. 計算：理想氣體值；理想熱值。 6.1 在理想氣體狀態下燃料及空氣的理想燃燒反應通式為： CaHbSc(id) (a b/4 c)O2(
21、id) aCO2(id) (h/2)H2O(id 或 l) cSO2(id) (1) 式中， id：表示理想氣體狀態 l：表示液相 當所有水分皆存留於理想氣體狀態則得到理想淨熱值，當所有反應產生的水皆凝結成液體時則得到理想總熱值。水之理想蒸發焓為，從 H2O(id)到 H2O(l)之差值即是lwidwHH ，其值稍大於蒸發焓lwywHH 。 6.1.1 因為總熱值起源於理想燃燒反應，故可使用理想氣體關係式。混合物每單位質量之理想總熱值為： =n1jn1jjjidj,mjjidmMx/HMxH(2) 式中， xj：是成分 j 的莫耳分率 Mj ：是表 1 中成分 j 的莫耳質量 n：是成分之種類
22、總數 6.1.2 idmjH 是每單位質量成分 j 於表一 60 (15.6 ) 之純成分理想總熱值。idmH值則不受壓力影響，但隨溫度改變。 6.2 理想氣體密度 6.2.1 理想氣體密度id為： id (P/RT) =n1jjjMx=MP/RT (3) 式中， M：為混合物的莫耳質量 6 CNS 14765, 61094 M =n1jjjMx(4) P：以絕對單位 (psia)表示的基準壓力 R：氣體常數，於本作業中根據 R=8.314 48 J/(mol K)則為 10.731 6 psia.ft3/(lb mol R ) T：絕對單位下 ( R 459.67)的基準溫度。在 60 (1
23、5.6 )及14.696psia 下的理想氣體密度值列於 GPA 2145 標準中。 6.3 理想相對密度 6.3.1 理想相對密度 did為： did =n1jajjjjM/Mxdx M/Ma (5) 式中， Ma：空氣莫耳質量 理想相對密度為莫耳質量比。 6.4 每單位體積總熱值： 6.4.1 單位質量總熱值乘以理想氣體密度得到每單位體積總熱值idvH ： idvH =n1jidj,vjidmidHxH (6) 式中，idj,vH ：成分 j 在給定溫度壓力下表 1 中 60 (15.6 )及 14.696psia單位體積純成分總熱值 6.4.2 將表 1 中數值轉換至不同壓力基準可由乘以
24、壓力比值而得： idvH(P)idvH( P14.696)P/14.696 (7) 6.5 真實氣體值 壓縮因子 6.5.1 壓縮因子為： Z(T, P)id/ (MP/RT) / (8) 式中，：以每單位體積之質量表示之真實氣體密度 在接近週遭環境溫度的狀況下，簡化的維理狀態方程式可充分表現天然氣的體積特性如下： Z(T, P) 1 BP/RT (9) 式中， B：氣體混合物的第二維里係數 混合物的第二維理係數為： B21xB1122xB222nxBnn 2x1x2 B12 2xn-1xn Bn-1,n =n1in1jijjiBxx (10) 式中， Bjj：成分 j 的第二維理係數 Bij
25、：成分 i 和 j 的第二交叉維理係數 第二維理係數為溫度之函數。對眾多不同基準壓力狀況下的壓縮因子可用方程式第 (9)和方程式第 (10)作計算。但當壓力高 過兩大氣壓時便不準確。在氫與氦莫耳分率低於 0.01 時並不需要特別的處理。對氫與氦可以 Bjj=0 計算之。 7 CNS 14765, 610946.5.2 以方程式第 (9)和方程式第 (10)來計算氣體混合物的 Z( T, P)是相當嚴謹的，但卻需要相當多有時無法取得的計算和資料。一個徒手計算上比較方便的近似 Z( T, P)方程式為： Z(T, P) 1 P =n1jjjjx 2(11) 式中，jj Bjj/RT jj ：成分
26、j 之加總因子，jj 在 60 (15.6 )之值為表 2 之 bi採用方程式第 (11)之方法已被用於本作業中。 表 2 氣體性質在 60 , 14.696psia(乾氣體分析 )之計算範例 化合物 xi i i i idiHvidiGbixi i xi i xi i idiiHvxidiiGxxibi甲烷 0.8302 1 4 0 1010.0 0.553 92 0.0116 0.8302 3.3208 0 838.5 0.4599 0.009 63 乙烷 0.0745 2 6 0 1769.7 1.038 20 0.0239 0.1490 0.4470 0 131.8 0.0773 0.
27、001 78 丙烷 0.0439 3 8 0 2516.1 1.522 60 0.0344 0.1317 0.3512 0 110.5 0.0668 0.001 51 異丁烷 0.0083 4 10 0 3251.9 2.006 80 0.0458 0.0332 0.0830 0 27.0 0.0167 0.000 38 正丁烷 0.0108 4 10 0 3262.3 2.006 80 0.0478 0.0432 0.1080 0 35.2 0.0217 0.000 52 異戊烷 0.0031 5 12 0 4000.9 2.491 20 0.0581 0.0155 0.0372 0 12.
28、4 0.0077 0.000 18 正戊烷 0.0025 5 12 0 4008.9 2.491 20 0.0631 0.0125 0.03 0 10.0 0.0062 0.000 16 己烷 0.0030 6 14 0 4755.9 2.975 50 0.0802 0.0180 0.0420 0 14.3 0.0089 0.000 24 氦 0.0003 0 0 0 0 0.138 20 0 0 0 0 0 0.0000 0.000 00 氮 0.0032 0 0 0 0 0.967 23 0.0044 0 0 0 0 0.0031 0.000 01 二氧化碳 0.0202 0 0 0 0
29、1.519 60 0.0197 0 0 0 0 0.0307 0.000 40 加總 1.0000 1.2333 4.4192 0 1179.7 0.6991 0.014 81 備考：idHv 除以 Z 並不會得到一真實氣體熱值而是每真實立方英呎之理想 氣體熱值。任何超過千分之一以下之位數除了可減低四捨五入誤差外並不重要。雖然二氧化碳有一碳原子，其 =0 因為其非燃料化學式 C H S 的成分。 xw (0.256 36)/14.696 0.0174 Gid(乾氣體 ) 0.6991 Z(乾氣體 ) 1- 0.014 812(14.696) 0.9968 Z(乾空氣 ) 1- 0.00502(
30、14.696) 0.9996 G (乾氣體，乾空氣 ) 0.6991(0.9996)/0.9968 0.7011 G (乾氣體，飽和空氣 ) 0.6991(0.9995)/0.9968 0.7010 Hvid(乾氣體，乾空氣 ) 1179.7 Btu/ft3Hvid(飽和氣體，乾空氣 ) 1179.7(0.9826) 1159.1 Btu/ft31 xw 0.9826 Gid(飽和氣體 ) 0.6991(0.9826) 0.0174(0.622 02) 0.6978 Z(飽和氣體 ) 1- 0.9826(0.014 81) 0.0174(0.0623)2 (14.696) 0.9964 8 C
31、NS 14765, 61094 Z(飽和空氣 ) 1- 0.9826(0.0050) 0.0174(0.0623)2(14.696) 0.9995 G (飽和氣體，乾空氣 ) 0.6978(0.9996)/0.9964 0.7001 G (飽和氣體，飽和空氣 ) 0.6978(0.9995)/0.9964 0.7000 （ Hvid/Z） (乾氣體，乾空氣 ) 1179.7/0.9968 1183.5 Btu/ft3（ Hvid/Z） (飽和氣體，乾空氣 ) 1159.1/(0.9964) 1163.3 Btu/ft36.6 實際氣體密度 6.6.1 在指定溫度壓力下實際氣體密度為： id/Z
32、 (12) 式中，id和 Z 以相同溫度壓力下計算所得。 6.7 實際相對密度 6.7.1 實際相對密度 d 為： d /a MZa/MaZ (13) 6.8 實際熱值實際熱值並非由理想熱值除以壓縮因子而得。實際氣體熱值與理想氣體熱值在 14.696psia 相差少於 104分之一，恰為熱值準確度範圍。 6.9 濕水氣之總熱值 6.9.1 若氣體含水成分但組成成分分析為乾分析基礎，則必須修正莫耳分率以反映水的存在。其修正過的莫耳分率為： xj(cor) xj(1 xw) (14) 水的莫耳分率範圍可從零到飽和值。 xw的飽和值假設遵照拉午耳定律(Raoults Law)為： xw(sat) P
33、/Pw(15) 式中，wP ：水的蒸氣壓在 60 (15.6 )為 0.256 36psia 6.9.2 技術上而言，水之總熱值即為理想的凝結焓。若僅有燃燒時形成的水凝結則溼氣體與乾空氣燃燒所放出的熱為： idvH(溼氣體 ) (1 xw)idvH(乾基 ) (16) 對含飽和水氣體， xw在 60 (15.6 )為 0.256 36/Pb，其中 Pb為基準壓力。方程式第 (16)適用於交易計量應用上之名詞定義。然而，此一方程式並未準確描述水對熱值的影響。參閱參考第 X1 節包含對水的影響之嚴謹檢驗。 6.10 理想釋放熱能量之計算 6.10.1 理想總熱值乘以氣體流率可提供理想燃燒釋放熱能量
34、，idQ其理想氣體性質為： idQidmHm(17) 式中， m：質量流率 對理想氣體而言，質量流率與體積流率之關係如下： ididVm= (18) 9 CNS 14765, 61094及 idQidvidHV= (19) 6.10.2 理想氣體流率可和真實氣體流率以下列關係式相關連： idVV / Z (20) 式中， V：實際體積流率 Z(T,P)：同溫同壓下之真實氣體壓縮因子 因此，將方程式第 (19)與方程式第 (20)合併可得： idQidvHV / Z(T,P) (21) 備考：單位時間釋放的理想燃燒熱量，idQ，可由方程式第 (17)之質量流率，方程式第 (19)之理想氣體流率，
35、或方程式第 (21)之實際氣體流率計算而得，但總為一種理想氣體性質。idvH 除以氣體壓縮因子 Z(T,P)並不會產生真實氣體熱值，但僅能在計算idQ時可用真實氣體流率而毋須用理想氣體流率。 7. 精密度 7.1 本作業中報出的性質和實驗所得燃燒焓數據比較，大致上準確到 1/1000。在附列表格中小數後第 4、 5 位數字，並非必須 之有效數字，在加總後可四捨五入，以減低誤差，且使表格內容一致。 7.2 本作業的性質數值即為 GPA 2172-97 標準， GPSA 工程數據書中圖 23-2， GPA TP-17，和 TRC 碳氫化合物 (TRC Thermodynamic tables-Hy
36、drocarbons)熱力性質表中數值。 GPA 2145 標準每年皆有更新，是以所有計算皆須使用該標準更新值。 備考 1. 必須考慮三種誤差來源：成分熱值誤差，壓縮因子之計算誤差，及成分之組成誤差。成分理想氣體熱值之不確定性 (兩個標準差 )須低於0.03%。此誤差影響到熱值之計算值及量測值的偏差和一致性，但並不影響精密度。壓縮因子計算值之誤差隨氣體成分而改變，但對於天然氣此誤差須小於 0.03%且與成分不確定性所帶來的誤差相比為可忽略的。在本作業中，成分的熱值誤差以及壓縮因子 Z 之計算誤差皆已忽略。本方法的精密度與分析之重複性與再現性相關。表 3 即為其例。 2. 基本上於氣體樣本分析中
37、必須涵蓋所有成分大於或等於 0.001 莫耳分率以上之成分。有些例行性分析並不測定如氦及硫化氫之化合物，但這些化合物在計算中卻很重要。 10 CNS 14765, 61094 表 3 氣體性質在 60 , 14.696psia(溼氣體分析)之計算範例 化合物 xi i i iidiHvidiGbixi i xi i xi iidiiHvxidiiGxxibi甲烷 0.8157 1 4 0 1010.0 0.553 92 0.0116 0.8157 3.2629 0 823.9 0.4518 0.009 46 乙烷 0.0732 2 6 0 1769.7 1.038 20 0.0239 0.14
38、64 0.4392 0 129.5 0.0760 0.001 75 丙烷 0.0431 3 8 0 2516.1 1.522 60 0.0344 0.1294 0.3451 0 108.5 0.0657 0.001 48 異丁烷 0.0082 4 10 0 3251.9 2.006 80 0.0458 0.0326 0.0816 0 26.5 0.0164 0.000 37 正丁烷 0.0106 4 10 0 3262.3 2.006 80 0.0478 0.0424 0.1061 0 34.6 0.0213 0.000 51 異戊烷 0.0030 5 12 0 4000.9 2.491 20
39、 0.0581 0.0152 0.0366 0 12.2 0.0076 0.000 18 正戊烷 0.0025 5 12 0 4008.9 2.491 20 0.0631 0.0123 0.0295 0 9.8 0.0061 0.000 15 己烷 0.0029 6 14 0 4755.9 2.975 50 0.0802 0.0177 0.0413 0 14.0 0.0088 0.000 24 氦 0.0003 0 0 0 0 0.138 20 0 0 0 0 0 0.0000 0 氮 0.0031 0 0 0 0 0.967 23 0.0044 0 0 0 0 0.0030 0 二氧化碳 0
40、.0198 0 0 0 0 1.519 60 0.0197 0 0 0 0 0.0302 0.000 39 水 0.0174 0 0 0 50.3 0.622 02 0.0623 0 0 0 0.9 0.0108 0.001 09 加總 1.0000 1.2118 4.3421 0 1160.0 0.6977 0.015 64 備考：idHv 除以 Z 並非得到一真實氣體熱值而是每真實立方英呎之理想氣體熱值。超過千分之一以下之位數可四捨五入。雖然二氧化碳 (CO2)有一碳原子，其 =0 因為其非燃料化學式 C H S 的成分。Gid(飽和氣體 ) 0.6977 Z(飽和氣體 ) 1-（ 0.0
41、15 64）2(14.696) 0.9964 Z(乾空氣 ) 1-（ 0.0050）2(14.696) 0.9996 G (飽和氣體，乾空氣 ) 0.6977(0.9996)/0.9964 0.6999 Hvid(飽和氣體，乾空氣 ) 1160.0 0.9 1159.1 Btu/ft3 Z(飽和空氣 ) 1- 0.9826(0.0050) 0.0174(0.0623)2(14.696) 0.9995 G (飽和氣體，飽和空氣 ) 0.6977(0.9995)/0.9964 0.6999 （ Hvid/Z） (飽和氣體，乾空氣 ) 1159.1/(0.9964) 1163.3 Btu/ft37.
42、3 重複性 7.3.1 若所有成分都已分析得到結果，則熱值之重複性， H 為： ()()2n1jjidjid2ididxHHH1HH=(22) 7.3.2 若分析結果，是以 1.0 減去其他成分莫耳分率總和來計算甲烷之莫耳分率，以便使所有成分總和加總成為 1.0，則為： ()=n1j2jidj2ididxHH1HH(23) 式中， xj：成分在本分析方法的重複性 11 CNS 14765, 61094當 H 被當做一標準差時，由同一操作者使用同樣氣體樣本及同樣儀器的配對連續成對分析結果，只有 5%的測試會超過 2 H。 7.4 再現性再現性 H可由成分 j 在本分析方法的再現性 xj代入方程式
43、第 (22)和方程式第 (23)來計算之。預期由不同實驗室分析取得之計算熱值差異只有 5%會超過 H。 12 CNS 14765, 61094 參考 (非必要性資料 ) X1. 水對熱值的影響 X.1.1 在天然氣的交易計量應用上使用一簡單的計價公式即：氣體價格為燃燒釋能率乘以每單位能量氣體價格再乘以時間或會計期間。燃燒釋能率為氣體的熱值與流量之乘積。氣體流量之計算須先得知氣體壓縮因子和相對密度。交易計量之三項性質 (熱值，壓縮因子和相對密度 )可由已知純成分性質表和組成計算而得。計算乾天然氣性質的方程式已廣為所知，但此參考亦另外提供燃燒氣之氣體或空氣中所含水分之影響。 X 1.2 一天然氣的
44、熱值為其在理想燃燒反應中的燃燒焓之絕對值。因此，熱值為理想氣體之性質，可由純成分性質表明確算出且不受壓力影響。 X1.3 在理想氣體狀態下空氣與燃料以及空氣與可能含水燃料之理想燃燒反應為： C H S (id) ( /4 )(1 )O2(id) 0.043 83( /4 )(1 )Ar(id) (X1.1) 0.001 62( /4 )(1 ) xc/(1 xN xc) CO2(id) 3.728 73( /4 )(1 ) xN/(1 xN xc) N2(id) (gwn awn)H2O (id) 0.001 62( /4 )(1 ) xc/(1 xN xc) CO2(id) vwnH2O (
45、id) lwnH2O (l) SO2(id) 3.728 73( /4 )(1 ) xN/(1 xN xc) N2(id) 0.0043 83( /4 )(1 ) Ar(id) ( /4 ) O2(id) 式中，、：化學計量係數 ：過量空氣分率 假設空氣組成採用表 X1.1， gwn ：燃氣成分中水的莫耳數 awn ：空氣成分中水的莫耳數 vwn ：產品氣體混合物中水的莫耳數 lwn ：實際凝結的氣體莫耳數 c：氣體中二氧化碳莫耳分率 xN：氣體中氮氣的莫耳分量 若將空氣注入氣體中，假設其效應可由過量空氣分率涵括。氣體燃料混合物則有非整數值的，和。 13 CNS 14765, 61094表 X
46、1.1 精密度之計算範例 重複性 再現性 化合物 組成 xjidviidvHH Btu/ft3 xj (idviidvHH ) xj2(Btu/ft3)2ijx (idviidvHH ) ijx 2(Btu/ft3)2甲烷 0.8302 169.7 0.0010 0.029 0.0020 0.115 乙烷 0.0745 -590.0 0.0002 0.014 0.0004 0.056 丙烷 0.0439 -1336.4 0.0002 0.071 0.0004 0.286 異丁烷 0.0083 -2072.2 0.0001 0.043 0.0002 0.171 丁烷 0.0108 -2082.6
47、 0.0002 0.173 0.0004 0.694 異戊烷 0.0031 -2821.2 0.0001 0.080 0.0002 0.318 戊烷 0.0025 -2829.2 0.0001 0.080 0.0002 0.320 己烷 0.0030 -3576.2 0.0001 0.128 0.0002 0.512 氦 0.0003 1179.7 0.0001 0.014 0.0002 0.056 氮 0.0032 1179.7 0.0001 0.014 0.0002 0.056 二氧化碳 0.0202 1179.7 0.0002 0.056 0.0004 0.223 總計 1.0000 0.702 2.807 X 1.4 習慣上皆以方程式 1 來定義反應形成水的假想參考狀態 (相對於被氣體或空氣帶入反應式的夾帶水 )。若假設反應中形成的水保持在理想氣體狀態則其熱值叫 “淨 ” 熱值。若假設反應中形成的水完全凝結成液態，則其熱值叫 “總 ”熱值。總熱值比淨熱值大，其差為水的理想蒸發焓： 熱值 (總 )熱值 (淨 ) Hw(id) Hw(l) (X1.2) 式中， H：焓 l：液態 w：水 Hw(id) Hw(l)即為水的理想蒸發焓。 X1.5 理論上可以不用假想狀態便可計算實際氣體熱值
