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BS ISO 20765——天然气热力学性质计算标准系列
Natural Gas — Calculation of Thermodynamic Properties — Gas Phase & Single-phase Extended Ranges（ICS 75.060）
🔥 BS ISO 20765 是英国标准学会（BSI）采用 ISO 20765 的英国标准，专门规范天然气热力学性质（thermodynamic properties）的计算。天然气输配、计量、液化与利用都依赖于精确的状态方程与热力学性质（如压缩因子、密度、焓、熵、声速等）。标准由 BSI 技术委员会 PTI/15（天然气与气体分析）负责制定，归入 ICS 75.060（天然气）。该系列包含两部分：第 1 部分针对输配应用的气相性质，第 2 部分针对扩展范围（气、液与致密流体）的单相性质。
💡 天然气组分多变，其热力学性质不能简单查表。BS ISO 20765 提供基于状态方程的计算方法，使不同实验室、计量系统与工程软件能给出一致、可追溯的热力学性质结果，是天然气贸易计量与工程设计的基石。
一、标准系列概述与适用范围 📌
BS ISO 20765 系列建立天然气热力学性质的计算方法体系。系列构成如下：
- 第 1 部分（2005/2009 版）：天然气——热力学性质计算——第 1 部分：用于输配应用的气相性质，给出适用于长输与配气管网工况（气相）的热力学性质计算方法，如压缩因子、密度与相关性质。
- 第 2 部分（2015 版）：天然气——热力学性质计算——第 2 部分：扩展范围应用的单相性质（气、液与致密流体），给出基于亥姆霍兹自由能状态方程的计算方法，覆盖更宽的温度、压力与组分范围。
⚠️ 第 1 部分适用于气相输配工况，第 2 部分扩展到高压、低温、近临界以及液态等单相区域。选择计算方法时须与工况范围匹配，避免在不适用区域外推导致误差。
二、系列构成与技术要点 📋
| 标准号 | 名称 | 主要内容 | 适用工况 |
|---|---|---|---|
| BS ISO 20765-1:2005 | 天然气——热力学性质计算——第1部分：输配应用的气相性质 | 气相状态方程、压缩因子、密度、声速与相关性质的计算与验证 | 长输与配气管网（气相） |
| BS ISO 20765-2:2015 | 天然气——热力学性质计算——第2部分：扩展范围单相性质 | 基于亥姆霍兹自由能的根本方程、单相（气、液、致密流体）性质计算 | 高压、低温、近临界与液态 |
2.1 第 1 部分：输配应用的气相性质
第 1 部分给出适用于天然气输配的气相热力学性质计算方法。它以状态方程为基础，计算压缩因子、密度、声速等性质，并给出计算方法的验证要求。这些性质直接用于流量计量（如孔板、超声流量计的气体物性修正）、管网水力计算与气质分析。
2.2 第 2 部分：扩展范围单相性质
第 2 部分采用基于亥姆霍兹自由能（Helmholtz free energy）的”根本方程（fundamental equation）”，将计算方法扩展到气、液与致密流体等单相区域，覆盖更宽的温度、压力与组分范围。这为液化天然气（LNG）、高压储运、近临界输送等工况提供了统一、高精度的热力学性质计算工具。
三、关键技术要求 🔧
综合 digest 内容，BS ISO 20765 系列的关键技术要点包括：
| 技术主题 | 第1部分 | 第2部分 |
|---|---|---|
| 状态方程 | 气相状态方程与参数 | 亥姆霍兹自由能根本方程 |
| 计算性质 | 压缩因子、密度、声速等 | 气、液、致密流体的单相性质 |
| 适用范围 | 输配工况（气相） | 扩展的温度、压力与组分范围 |
| 精度验证 | 与实验数据比对 | 与实验及文献数据比对 |
| 应用输出 | 计量修正、水力计算 | LNG、高压储运、近临界 |
✅ 应用提示：在天然气计量系统中，应根据工况范围与组分选择对应部分的计算方法，并定期用标准参比数据校验计算软件，确保压缩因子与密度的计算精度满足贸易计量要求。
四、工程实践与应用 🛠️
- 🔍 流量计量：在孔板、涡轮、超声等流量计中，用第 1 部分方法计算压缩因子与密度，实现工况体积流量到标准状态体积流量的换算。
- 🔧 管网设计：在输配气管网水力与强度计算中，采用符合工况的状态方程计算气体物性。
- 📋 LNG 与储运：第 2 部分为 LNG 的密度、热值与相行为计算提供方法，支撑液化与再气化工艺设计。
- 📊 气质分析：结合色谱分析得到的组分，用标准方法计算热值、沃泊指数（Wobbe index）等气质参数。
五、常见问题解答 ❓
❓ 问：为什么天然气热力学性质需要标准计算方法？
答：天然气组分多变且工况复杂，不同方法计算的热力学性质可能存在显著差异。标准方法保证了结果的一致性、准确性与可追溯性，是贸易计量与工程设计的共同基础。
答：天然气组分多变且工况复杂，不同方法计算的热力学性质可能存在显著差异。标准方法保证了结果的一致性、准确性与可追溯性，是贸易计量与工程设计的共同基础。
❓ 问：第 1 部分与第 2 部分适用范围有何不同？
答：第 1 部分适用于输配工况下的气相性质；第 2 部分扩展到气、液与致密流体的单相区域，覆盖更高压力、更低温度与近临界工况。
答：第 1 部分适用于输配工况下的气相性质；第 2 部分扩展到气、液与致密流体的单相区域，覆盖更高压力、更低温度与近临界工况。
❓ 问：压缩因子在计量中的作用是什么？
答：压缩因子反映真实气体与理想气体的偏差，是将工况体积流量换算为标准状态流量、计算质量流量的关键参数，其误差会直接传递到贸易结算量。
答：压缩因子反映真实气体与理想气体的偏差，是将工况体积流量换算为标准状态流量、计算质量流量的关键参数，其误差会直接传递到贸易结算量。
❓ 问：如何验证计算方法的精度？
答：应与权威实验数据或标准参比数据比对，覆盖典型组分与工况范围；同时定期校验计算软件，确保实现与标准一致。
答：应与权威实验数据或标准参比数据比对，覆盖典型组分与工况范围；同时定期校验计算软件，确保实现与标准一致。
