掌握气体密度的计算，是化工、环境、能源等诸多领域的基础技能。无论是评估储气罐容量、计算管道流量，还是进行空气质量分析，都离不开它。本文将从基本原理出发，系统讲解两种最常用的气体密度计算方法，并通过一个完整的实例演示，帮助你彻底理解并避免常见错误。

气体密度的计算

理想气体在标况下的密度为：ρ0=M/22.4

M—气体物质的分子量

例如：标况下的空气，ρ0=29/22.4=1.29kg/m³

对于一般情况下，理想气体密度可由下式给出：

其中：

P—压力

R—气体常数

T—温度

对于非理想气体，则有：

其中z为压缩因子。压缩因子可以由压缩因子图通过临界压缩因子和比温度查到，但精度和准确度会受影响，并且也感觉不到方便；下面用到的一种方法是使用维里方程求得。

维里方程（Virial Equation）

(1901年，由荷兰Leiden大学Onness教授提出)

上图为物质的PV图，从图中可知，在气相区，等温线近似于双曲线，当P↑时，V↓。因此Onness提出，

1.方程可以由下式描述：

PV=a+bP+cP²+dP³+....

令式中b=aB' c=aC' d=aD'.....则上式可以表示为：

PV=a(1+B'P+C'P²+D'P³+...)

这种描述气体状态的方程就是维里方程，式中：a，B'，C'，D'…皆是T和物质的函数；

当p→0时，真实气体的行为近似为理想气体的行为。

对于理想气体（Ideal Gas)，其行为表现为：

(1）分子间作用力小

(2）分子本身体积小

由维里方程式，当P→0时，PV=a

由理想气体状态方程EOS，PV=RT

上述两个方程联立即可求出维里方程式中的a=RT，因此：

PV=RT(1+B'P+C'P²+D'P³+......)

从而压缩因子可以写成以下两种方式：

Z= pV/RT=1+B'P+C'P²+D'P³+..... （压力形式）

Z= pV/RT=1+B/V+C/V²+D/V³+......（体积形式）

其中的B、B'、C、C'、D、D'等称作维里系数，维里系数=f(物质，温度)

B、B’--- 第二维里系数，它表示对于一定量的真实气体，两个气体分子间作用所引起的真实气体与理想气体的偏差。

C、C’--- 第三维里系数，它表示对于一定量的真实气体，两个气体分子间作用所引起的真实气体与理想气体的偏差。

D、 D' --- ………

注意：B≠B' C≠C' D≠D'

近似地：

当时对于这些常数， Onness 也没有给出任何解释，直到统计热力学的出现，才对这些常数做出了比较满意的解释，统计热力学实际上就是维里方程的理论基础，因而我们可以说，维里方程是具有理论基础的方程。

2.两项维里方程

维里方程式中，保留前两项，忽略掉第三项之后的所有项，得到：

Z=PV/RT=1+B'P

Z=PV/RT=1+B/V

把这个式子代入用压力表示的两项维里方程中，就得到常用的两项维里方程:

3.维里方程的应用范围与条件

(1) 用于气相PVT性质计算，对液相不能使用；

(2) T<Tc,P<1.5MPa,用两项维里方程计算，可以满足工程需要；

常用气体的粘度和密度数据，供大家参考。