Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АрхитектураБиологияГеографияДругоеИностранные языки
ИнформатикаИсторияКультураЛитератураМатематика
МедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогика
ПолитикаПравоПрограммированиеПсихологияРелигия
СоциологияСпортСтроительствоФизикаФилософия
ФинансыХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника

Тема лекции 4. Основные формулы гидравлического и практического расчетов магистрального газопровода.

Алматы 2012 | Аннотация | УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ- SYLLABUS | Задача изучения дисциплины. | Календарный график сдачи всех видов контроля | Перечень вопросов для проведения контроля по модулям и промежуточной аттестации | Тема лекции 1. Краткий обзор по теме транспортировки природных газов. | Тема лекции 6. Методы увеличения пропускной способности газопровода. Учет разности нивелирных высот между начальным и конечным пунктами газопровода. | Тема лекции 7. Расчет режима работы компрессорных станций. Совместная работа газопровода и компрессорных станций | Тема лекции 8. Расчет сложных газопроводов. |


Читайте также:
  1. I. Основные богословские положения
  2. I. Основные принципы
  3. I. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПАРТИИ
  4. I. Основные цели конкурса
  5. I. Основные этапы игры.
  6. I. ФИЛОСОФСКИЕ ФОРМУЛЫ ДЬЯВОЛА
  7. I. Философские формулы дьявола

Пусть в расстояниях L друг от друга по газопроводу располагается КС, а в начале и в конце этого перегона L давления газа р н и р к. Тогда массовый расход газа определяется из системы уравнений, включающие уравнение газодинамики, уравнение неразрывности течения и уравнение состояния газа. Этот массовый расход равен:

. (39)

Эта формула называется формулой, или уравнениям расхода. Здесь D – внутренний диаметр трубы газопровода, R - постоянная газовой смеси, T ср- средняя интегральная температуры перегона L, z – сжимаемость газа, она определяется через средние температуры и давлении на перегоне. Для нахождения средней температуры из (13)-формулы определяет закон распределения давлений по газопроводу:

. (40)

Среднее давление определяется из интеграла :

. (41)

Для определения закона распределения температур по газопроводу составляет для элементарного участка трубы уравнение баланса теплоты. Ее решение дает искомый закон распределения температуры:

, (42)

здесь - начальная температура газа после КС, - температура окружающей среды газопровода, Шу - параметр Шухова:

, (43)

D – внутренний диаметр газопровода, с - удельная (массовая) теплоемкость газа при постоянном давлении, k - коэффициент теплопередачи от газа в окружающую среду (ориентировочно можно принимать, что для грунта из сухого песка, k =1,2; для влажного песка, k =3,5; для сыроватой глины, k =1,6; при отсутствии информации о грунте, k =1,75 Вт/(м2·К)), Di - коэффициент Джоуля-Томсона (для природных газов Di =3÷3,5 К/МПа). Температура газа после его выхода из КС в конце перегона в результате теплопередачи и эффекта Джоуля-Томсона (когда реальный газ расширяется, его температура падает, а при сжатии - повышается) падает до температуры окружающей среды (даже ниже ее на 3-5К). Тогда средняя температура находится проинтегрированием выражения (42):

. (44)

В практике параметр Шухова обычно определяет через суточный коммерческий расход (практическая формула):

; (45)

здесь использованы практические единицы измерения: [ Q сут] = млн.м3 /сут, [ L ]=км, [ D ] =мм.

Количество газа (коммерческий объем) в трубопроводе в случае остановки перекачки по различным причинам, находится по средней температуре и среднему давлению:

. (46)

Формула расхода (39) запишем чуть по-другому:

. (47)

Эта формула называется формулой падения квадрата давления на газопроводах. Из (39)-формулы расхода можно получить формулу коммерческого расхода:

, (48)

или м2·с·К0,5/кг; здесь - постоянная воздуха.

В практических расчетах формулу коммерческого расхода запишет в других единицах измерения:

, (49)

здесь [ Q сут]= млн.м3 /сут, [ Р ]= МПа, [ L ]=км, [ D ] =мм. λ - коэффициент гидравлического сопротивления при учете местных сопротивлений, λ =(1,02÷1,05)·λтр, обычно принимает λ =1,035·λтр. λтр - коэффициент гидравлического сопротивления от трения, он зависит от режима течения. Средняя скорость течений газа равна: . Эта скорость определяет числа Рейнольдса:

, (50)

где ν – кинематическая вязкость газа, она связана с динамической вязкостью (ν=μ /ρ). μ мало изменяется по газопроводу (она почти не зависит от давления), следовательно, число Рейнольдса также постоянно по всей длине перегона. Для практических расчетов ([ Q сут]= млн.м3 /час, [ D ] =мм; практическая формула):

. (51)

При прохождении газа по газопроводу в турбулентном режиме давление газа уменьшается в основном по двум причинам: разные слои потока движутся с неодинаковыми скоростями и шероховатость стенки трубы мешает движению потока. Эти две причины определяет режим турбулентного течения и делит ее на 3 зоны. 1-зона есть зона гидравлически гладких труб (сопротивления из-за 1-причины), 2-зона есть зона смешанного трения (на сопротивления влияют обе причины) и 3-зона – зона квадратичного закона трения (сопротивления из-за 2-причины). Во всех этих 3-х зонах справедлива универсальная формула для коэффициента гидравлического сопротивления от трения, предложенная ВНИИГазом:

. (52)

здесь k э-шероховатость внутренней стенки трубы (по данным ВНИИГаз для новых труб k э = 0,03мм). В магистральных газопроводах течение газа происходит в основном в 2 и 3 - зонах. Для 3- зоны (52)-выражение переходит к следующему виду:

. (53)

Граница 2 и 3 -зоны определяется переходным числом Рейнольдса:

. (54)

если Re<Re пер, то течение - во 2 - зоне, а при ReRe пер, течение - во 3- зоне. Используя (29), можно найти переходное значение суточного коммерческого расхода (Q сут= Q пер), соответствующего значению переходного числа Рейнольдса (практическая формула):

, (55)

или для значения k э = 0,03мм

, (56)

здесь [ D ]=[ k э]=мм. если Q сут <Q пер то течение - во 2 - зоне, а при Q сутQ пер течение - в 3- зоне. Для 3-зоны при помощи (51)-го выражения формулу коммерческого расхода можно записать таким образом:

, (57)

или для значения k э = 0,03мм

. (58)

В практических расчетах вводится поправочные коэффициенты и коммерческий расход находится следующим способом:

, (59)

если Q сут <Q пер (течение во 2 зоне),

если Q сутQ пер (течение в 3 зоне).

Коэффициент φ учитывает влияние подкладных колец (если кольца нет, то φ=1, для труб длиной 12м - φ=0,975, 6м - φ=0,95). Коэффициент Е зависит от состояния внутренней стенки трубы в исходный момент и находится экспериментальным путем. Сначала при помощи известных параметров при помощи (59) определяется значение Q сут, затем экспериментальны путем находит значение действительной суточной пропускной способности Q сут = Q ф сут. Тогда

. (60)

При помощи выражения (59) можно провести несколько расчетов. Для нахождения значения Q сут, когда заранее неизвестен режим течения, ее находит при предположении, что режим течения - в 3-зоне. Затем перепроверяет режим течения, и если он не находится в 3-зоне, то еще раз определяет Q сут. Давление в конце участка между смежными КС сразу находится из выражения (59):

, (61)

Расстояние между смежными КС (длина участка, или перегона) найдем из (59) в виде:

. (62)

Здесь р н и р к - давления на выходе и на входе КС. На конце перегоне последнего участка нет КС. Поэтому в качестве р к для последнего участка берется входное давление перед конечным пунктом газопровода (или перед ГРС). Это давление зависит от спроса потребителей (не больше 1,2МПа). Обычно потребление газа в течении сутки бывает неравномерной (ночью – мало, а днем - больше). Поэтому последний перегон газопровода используется как газоаккумилирующий участок. Аккумилирующая способность последнего участка газопровода определяется следующим образом:

. (63)

Здесь р н max и р к min – наибольшее и наименьшее значения давлений р н и р к в течении сутки, L п – длина последнего участка. Длина последнего участка, соответствующей максимальному значению аккумулирующей способности, определяется формулой:

. (64)

То есть, в 2 раза меньше, чем найдена из (61). Расчетное число КС газопровода равно:

. (65)

Значение суточной пропускной способности в выражениях (61) и (62) во многих случаях находит через значения годовой пропускной способности Q год:

, (66)

здесь k и= k 1 k 2 k 3 - оценочный коэффициент пропускной способности газопровода, k 1– коэффициент повышенного спроса газа (k 1=0,95), k 2– коэффициент экстремальных температур (k 2=0,98), k 3– коэффициент надежности магистрального газопровода (зависит от его длины и диаметра, от оборудования на КС).

В некоторых расчетах используется другая практическая формула для расчета коммерческого расхода:

, (67)

Здесь коэффициент α учитывает отклонения режима течения от квадратического и находится при помощи номограммы (рис.4) α =α(D, Q сут).

 
 
Рис.4. Номограмма (рис.4) α =α(D, Q сут)


Основная литература: 1 осн. [140-149, 171-179], 2 осн. [168-173], 3 осн. [151-164], 4 осн. [271-286], 5 осн. [24-34, 70-72]

4 осн. [271-282], 5 осн. [24-34]

Дополнительная литература: 3 доп. [13-17]

Контрольные вопросы:


Дата добавления: 2015-08-10; просмотров: 128 | Нарушение авторских прав


<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Тема лекции 2. Физико-химические свойства природных газов. Расчет газовой смеси.| Тема лекции 5. Технологическая задача магистрального газопровода.

mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.011 сек.)