Мысал. Компрессор стансаларының (КС) санын табу.

2а–мысал. Берілгені: Ұзындығы L _тр=1060км болатын магистральды газ құбыры арқылы арқылы жылына Q _жыл=8,6 млрд.м³/жыл және параметрлері төмендегідей болатын газ тасымалдансын: М =18,1г/моль; Т _кр=202,7К; Р _кр=4,6107МПа; Δ=0,625. Газ құбырын қоршаған орта температурасы T ₀=279K, ал КС – ның шығысындағы қысым р _н=5,6МПа, ал КС – дағы газдың сығылу дәрежесі ε=1,55. Қысымдардың практикадан табылған тәулік ішіндегі ең кіші мәні Р _{к min}=1,2МПа, газдан қоршаған ортаға жылу берілу коэффициенті k =1,73Вт/(м²·К). Құбырдың сыртқы диаметрі мм, оның қабырғасының қалыңдығы δ =12 мм. Биіктік әсерін ескермей, соңғы аралықтың газ жинақтау қабілеті ең үлкен болу шартынан компрессор стансаларының (КС) санын табу керек. Сол сияқты КС аралықтарының нақты ұзындығын, олардың соңындағы қысымның нақты шамасын және соңғы аралықтың газ жинақтау қабілетін есептеу керек.

Есептің шешуі: КС – ның кірісіндегі қысым (1.39) бойынша ≈3,61МПа. Компрессор агрегаттарының шығысындағы температура (политропа көрсеткішін т =1,32 деп аламыз): =310,3К. Газ суытылмайды деп есептесек, онда осы температураны жуық түрде аралықтағы газдың бастапқы температурасы ретінде қабылдауға болады (әдетте КС аралығындағы газ қоспасының бастапқы температурасы суытылуды ескере отырып, алдын ала беріледі, сондықтан табылып отырған температураны есеп шығарған кездегі мысал ретінде берілген температура деп қараған жөн).

Орташа қысым (1.15): МПа.

Орташа температура: К.

Келтірілген температура мен келтірілген қысым:

;

=1,0143;

=1–0,4273∙1,0143∙1,4279^–3,668=0,8827;

Газдың салыстырмалы тығыздығы: ;

Газ қоспасының тұрақтысы: Дж/(кг·К);

Стандарттық жағдайдағы газ қоспасының тығыздығы: ρ _ст=1,205·Δ=1,205·0,6251=0,7532 кг/м³;

Есептеуді екінші әдіспен шығарайық.

=2597 Дж/(кг∙К).

=12,2∙10^–6 Па∙с.

Джоуль–Томсон коэффициенті: 3,927К/МПа.

Құбырдың ішкі диаметрі = 996мм.

Магистральды газ құбырындағы газдың тәуліктік коммерциялық шығыны:

млн.м³/жыл/(тәулік/жыл)= 25,308 млн.м³/тәулік.

Бұл жердегі 0,95∙0,98∙1 = k _и – магистральды газ құбырының өткізу қабілетін бағалау коэффициенті.

Тәуліктік коммерциялық шығынның өтпелі мәні:

=24,468 млн.м³/тәулік.

Компрессор стансаларының аралығының бастапқы мәні:

, бұл жерде Q _т ≥ Q _а болғандықтан ;

α =1, Е =1, φ=0,95 деп алып, табамыз: К_а=16,7∙10^–6∙996^2,6∙1∙1∙0,95=990,6366;

=175,86 км;

Температураның орташа мәнінің дәл шамасын табу үшін Шухов параметрін есептейміз.

=1,6597;

=0,4879;

Орташа температураның табылған соңғы екі мәнінің айырмасы 291,9–289,4=2,5К<5К, яғни екі қатар есептелген жуықтаулардағы T _ср мәндерінің айырмасы 5 К шамасынан аз болып шықты, алынған нәтиже дұрыс.

Енді соңғы аралықтың ұзындығын есептейміз:

= =143,55км;

Осы аралыққа сәйкес магистральды газ құбырының газ жинақтау қабілеті:

= =

=5,647∙10⁶м³;

немесе 5,647млн. м³;

Газ құбырының бойындағы аралық компрессор стансаларының есептік саны:

=5,21; сонда п =6 деп аламыз. Осы бүтін санға сәйкес КС аралығы ұзындығының нақты мәні: =152,74км;

Осындай L =152,74км≤ L ₀ аралыққа сәйкес келетін аралықтың соңындағы қысымның нақты мәні:

= =3,93МПа;

Газдың КС аралығы соңындағы температурасы:

=

=281,1К – яғни қоршаған орта температурасынан (279К) сәл жоғары болып табылды.

Егер бірінші әдіс бойынша есептесек с =2115,38 Дж/(кг∙К), μ =10,16∙10^–6 Па∙с деп табылады, есептеулер көрсеткендей, ондағы нәтиже өзгеріссіз қалады. Тек температураның орташа мәнінің дәл шамасы T _ср =289,7К болып шығады. Ал үшінші әдіс бойынша есептеуде с =2554Дж/(кг∙К), μ =11,77∙10^–6 Па∙с деп табылады, бұл жағдайда да нәтиже өзгеріссіз қалады екен (T _ср = 291,7 К болып табылады). Сол сияқты газ қоспасының параметрлерін есептеген кездегі температураның орташа мәніне оның дәл шамасын қойсақ та, алынған нәтижелер өзгеріссіз қалады.

Сонда жер жағдайына, елді мекендердің болуына және басқа да себептерге байланысты газ айдау стансаларының бір–бірінен ара қашықтығы L ₀≤ L ≤ L _фак, немесе 152,74км≤ L ≤175,86км аралықтарда болуы мүмкін. Бұл жағдайда L ≤175,86км шарты қатаң орындалуы керек (КС–дағы кіріс қысымы аз болып қалады), ал L = 152,74км болу шарты, егер басқа стансалардың ара қашықтығы 152,74км шамасынан артық болса – орындалмауы да мүмкін.

2б–мысал (құбырдың сыртқы диаметрін үлкен етіп алынған жағдай). Берілгені: Ұзындығы L _тр=1060км болатын магистральды газ құбыры арқылы арқылы жылына Q _жыл=8,6 млрд.м³/жыл және параметрлері төмендегідей болатын газ тасымалдансын: М =18,1г/моль; Т _кр=202,7К; Р _кр=4,6107МПа; Δ=0,625. Газ құбырын қоршаған орта температурасы T ₀=279K, ал КС – ның шығысындағы қысым р _н=5,6МПа, ал КС – дағы газдың сығылу дәрежесі ε=1,55. Қысымдардың практикадан табылған тәулік ішіндегі ең кіші мәні Р _кmin=1,2МПа, газдан қоршаған ортаға жылу берілу коэффициенті k =1,73Вт/(м²·К). Құбырдың сыртқы диаметрі мм, оның қабырғасының қалыңдығы δ=12мм. Биіктік әсерін ескермей, соңғы аралықтың газ жинақтау қабілеті ең үлкен болу шартынан компрессор стансаларының (КС) санын табу керек. Сол сияқты КС аралықтарының нақты ұзындығын, олардың соңындағы қысымның нақты шамасын және соңғы аралықтың газ жинақтау қабілетін есептеу керек.

Есептің шешуі: КС жабдығы 2 а – мысалдағыдай, яғни оның кірісіндегі қысым (1.39) бойынша ≈3,61МПа. Аралықтағы бастапқы Т _н (немесе КС –ң шығысындағы) температура алдыңғы мысалдағыдай (политропа көрсеткішін т =1,32 деп аламыз): =310,3К.

Орташа қысым (1.15): МПа.

Орташа температура: К.

Келтірілген температура мен келтірілген қысым:

;

=1,0143;

=1–0,4273∙1,0143∙1,4279^–3,668=0,8827;

Газдың салыстырмалы тығыздығы: ;

Газ қоспасының тұрақтысы: Дж/(кг·К);

Стандарттық жағдайдағы газ қоспасының тығыздығы: ρ _ст=1,205·Δ=1,205·0,6251=0,7532 кг/м³;

Есептеуді екінші әдіспен шығарайық.

=2597 Дж/(кг∙К).

=12,2∙10^–6 Па∙с.

Джоуль–Томсон коэффициенті:

3,927К/МПа.

Магистральды газ құбырындағы газдың тәуліктік коммерциялық шығыны:

млн.м³/жыл/(тәулік/жыл)= 25,308 млн.м³/тәулік.

Бұл жердегі 0,95∙0,98∙1 = k _и – магистральды газ құбырының өткізу қабілетін бағалау коэффициенті.

Яғни әзірге есеп өзгеріссіз. Құбырдың ішкі диаметрі =1196мм.

Тәуліктік коммерциялық шығынның өтпелі мәні:

=38,661млн.м³/тәулік.

, бұл жерде Q _т < Q _а болғандықтан ;

Е =1, φ=0,95 деп аламыз. Рейнольдс саны:

=19223638;

=0,009869;

=1570,55;

=442,03 км;

Температураның орташа мәнінің дәл шамасын табу үшін Шухов параметрін есептейміз.

=5,0093;

=0,1983;

Орташа температураның табылған соңғы екі мәнінің айырмасы 289,4–284,0=5,4К>5К, яғни екі қатар есептелген жуықтаулардағы T _ор мәндерінің айырмасы 5 К шамасынан аз болмай шықты, нәтиже қайта есептелу керек.

; =1–0,4273∙1,0143∙1,4009^–3,668=0,8741;

=454,95 км;

Температураның орташа мәнінің келесі шамасын табу үшін Шухов параметрін есептейміз.

=5,1557;

=0,1928;

Орташа температураның табылған соңғы екі мәнінің айырмасы 284,0–283,8=0,2К<5К, яғни

жуықтау үрдісі бітті: Т _ор=284,0К, =454,95 км;

Енді соңғы аралықтың ұзындығын есептейміз:

= =371,35км;

Осы аралыққа сәйкес магистральды газ құбырының газ жинақтау қабілеті:

= =5,647∙10⁶м³;

немесе 5,647млн. м³;

Газ құбырының бойындағы аралық компрессор стансаларының есептік саны:

=1,51; сонда п =2 деп аламыз. Осы бүтін санға сәйкес КС аралығы ұзындығының нақты мәні: =344,33км;

Осындай L =152,74км≤ L ₀ аралыққа сәйкес келетін аралықтың соңындағы қысымның нақты мәні:

= =4,18МПа;

Газдың КС аралығы соңындағы температурасы:

=

=277,7К – яғни қоршаған орта температурасынан (279К) соңғы температура бұл жолы сәл төмен (1,3К–ге) болып табылды (Джоуль–Томсон құбылысы).

Дата добавления: 2015-07-14