Мысал. Магистральды газ құбырының ең тиімді параметрлерін таңдау.

Ұзындығы L _тр=1060км магистральды газ құбыры арқылы жылына Q _жыл=8,6 млрд.м³/жыл құрамы 92% метаннан, 2% этаннан, 3% пропаннан, 2% бутаннан және 1% азоттан тұратын табиғи газ қоспасы тасымалданатын болсын. Газ құбырын қоршаған орта температурасы T ₀=279K, құбыр жоғарғы жасаушысынан санағанда 1м тереңдікте, негізінен өсімдігі бар топырақ арқылы өтеді. Магистральды газ құбырының тиімді параметрлерін таңдап, КС санын табу керек.

Есептің шешуі. Грунттың жылу өткізу коэффициенті өсімдігі бар топырақ үшін 2.3–кестеден λ _гр=2,3 Вт/(м∙К) екендігін табамыз. Газдан ортаға жылу берілу коэффициентінің 700 мм құбыр үшін есептелетін 1м тереңдікке сәйкес тіректік мәні 1.1–суреттің көмегімен табылады:

k_b ≈2,8 Вт/(м²∙К). Басқа диаметр үшін .

1.2–кестеге сәйкес 3 түрлі диаметр таңдалады: D _н=820,1020,1220 мм. Сонда

D _н=820 мм үшін 2,43 Вт/(м²∙К),

D _н=1020 мм үшін 2,00 Вт/(м²∙К),

D _н=1220 мм үшін 1,70 Вт/(м²∙К).

Қоспаның кейбір параметрлері 1және 2–мысалдарда есептелген:

М =18,1265г/моль;

Т _кр=202,7К;

Р _кр=4,6107МПа;

Δ=0,625052;

ρ _ст=0,7532 кг/м³;

R =458,44 Дж/(кг·К);

=25,308 млн.м³/тәулік.

Басқа параметрлер құбырдағы қысым мен температураның орташа мәндеріне байланысты, оларды есептеу құбыр диаметрі мен компрессор таңдағаннан кейін ғана мүмкін.

Өткізгіштік қабілеті 5 млрд. м³/жылдан артық және =25,308 млн.м³/тәулік болатындықтан КС–да пайдаланатын газ айдау агрегаттарына қатысты екі түрлі нұсқаны қарастырайық (1.3–кесте):

а) ГТК–10–4 агрегаты (520–12–1 айдағышты), р _н=5,6МПа,

1–агрегаттағы сығылу дәрежесі ε₁=1,25;

б) ГТК–10–4 агрегаты (370–18–1 айдағышты), р _н=7,6МПа,

1–агрегаттағы сығылу дәрежесі ε₁=1,25.

Екі жағдайда да 2 агрегат тізбектей қосылатын болсын, яғни КС – дағы газдың сығылу дәрежесі жуық шамамен (оның дәл мәні айдалатын газ параметрлері мен газдың коммерциялық шығынына тәуелді және КС–ның параметрлерін есептеу барысында анықталады): ε=1,25²=1,5625. Демек аралық соңындағы және орташа қысымдар (1.39)–өрнек бойынша төмендегідей болып табылады:

–бірінші нұсқада р _к=5,6/1,5625=3,584МПа≈3,6МПа; Р _ср=2∙[5,6+3,6²/(5,6+3,6)]/3= =4,67МПа;

–екінші нұсқада р _к=7,6/1,5625=4,864МПа≈4,9МПа; Р _ср=2∙[7,6+4,9²/(7,6+4,9)]/3= =6,34МПа.

КС–нан шыққан кездегі сығылған газдың температурасын жуық түрде (1.40)–өрнекті пайдалана отырып есептейміз (т =1,32 деп алайық):

Екі жағдайда да Т _н= Т ₀∙ε^{[(m –1)/ m ]}=279∙1,5625 ^{[(1,32–1)/ 1,32]}≈311К.

Орташа температураның жуық мәні: Т _ср=[311+2∙279]/3≈290К.

Енді КС–ның әрбір нұсқасын жеке–жеке қарастырайық.

а) р _н=5,6МПа, р _к=3,6МПа; Р _ср=4,67МПа; Т _н=311К; Т ₀=279К; Т _ср=290К. Сонда

Р _пр=4,67/4,6107=1,01286;

Т _пр=290/202,7=1,43069;

=1–0,4273∙1,01286∙1,43069^–3,668=0,88366;

(1.12), (1.13), (1.17) – өрнектер көмегімен газ қоспасының меншікті жылу сыиымдылығы с мен динамикалық тұтқырлығын және Джоуль–Томсон коэффициентін табамыз:

= 2595Дж/(кг∙К);

3,91К/МПа.

Алдынғы бөлімдерде келтірілген әдістерді пайдалана отырып, КС санын табамыз. Сонда бірінші нұсқа үшін (ГТК–10–4 агрегаты (520–12–1 айдағышты), р _н=5,6МПа, р _к=3,6МПа):

D _н=820 мм үшін n =19. Кестеден табамыз:

c _л= 123мың ш.б./км, c _ст=8465 мың. ш.б., э _л=5,45 мың ш.б./(км∙жыл), э _ст=1615 мың. ш.б./жыл. Сонда

K = c _л L _тр+ c _ст n =123∙1060+8465∙19≈291,2 млн. ш.б.,

Э = э _л L _тр+ э _ст n= 5,45∙1060+1615∙19≈36,5 млн. ш.б.,

Р = Э + ЕК =36,5+0,12∙291,2≈71,4 млн. ш.б.

D _н=1020 мм үшін n =6. Кестеден табамыз:

c _л= 141мың ш.б./км, c _ст=8465 мың. ш.б., э _л=7,62 мың ш.б./(км∙жыл), э _ст=1615 мың. ш.б./жыл. Сонда

K = c _л L _тр+ c _ст n =141∙1060+8465∙6≈200,3 млн. ш.б.,

Э = э _л L _тр+ э _ст n= 7,62∙1060+1615∙6≈17,8 млн. ш.б.,

Р = Э + ЕК =17,8 +0,12∙200,3≈41,8 млн. ш.б.

D _н=1220 мм үшін n =2 КС. Кестеден табамыз:

c _л= 225мың ш.б./км, c _ст=8465 мың. ш.б., э _л=9,85 мың ш.б./(км∙жыл), э _ст=1615 мың. ш.б./жыл. Сонда

K = c _л L _тр+ c _ст n =225∙1060+8465∙2≈255,4 млн. ш.б.,

Э = э _л L _тр+ э _ст n= 9,85∙1060+1615∙2≈13,7 млн. ш.б.,

Р = Э + ЕК =13,7 +0,12∙255,4≈44,3 млн. ш.б.

Ал екінші нұсқа үшін (ГТК–10–4 агрегаты (370–18–1 айдағышты), р _н=7,6МПа, р _к=4,9МПа):

D _н=820 мм үшін n =10. Бұл жағдайды қарастыру керек емес, тиімсіз (кестеде берілмеген).

D _н=1020 мм үшін n =3. Кестеден табамыз:

c _л= 202мың ш.б./км, c _ст=10793 мың. ш.б., э _л=8,91 мың ш.б./(км∙жыл), э _ст=1900 мың. ш.б./жыл. Сонда

K = c _л L _тр+ c _ст n =202∙1060+10793∙3≈246,5 млн. ш.б.,

Э = э _л L _тр+ э _ст n= 8,91∙1060+1900∙3≈15,1 млн. ш.б.,

Р = Э + ЕК =15,1 +0,12∙246,5≈44,7 млн. ш.б.

D _н=1220 мм үшін n =1. Кестеден табамыз:

c _л= 312мың ш.б./км, c _ст=10793 мың. ш.б., э _л=13,49 мың ш.б./(км∙жыл), э _ст=1900 мың. ш.б./жыл. Сонда

K = c _л L _тр+ c _ст n =312∙1060+10793∙1≈341,5 млн. ш.б.,

Э = э _л L _тр+ э _ст n= 13,49∙1060+1900∙1≈16,2 млн. ш.б.,

Р = Э + ЕК =16,2 +0,12∙341,5≈57,2 млн. ш.б.

Келтірілген шығындарды салыстырамыз (Р =71,4; 41,8; 44,3; 44,7; 57,2 млн. ш.б.). Сонда ең тиімді нұсқа табылады:

әрбір стансада ГТК–10–4 (520–12–1 айдағышты) 2 агрегат тізбектей қосылған, р _н=5,6МПа, р _к=3,6МПа, КС–ның жалпы саны 6 болатын және D _н=1020 мм магистральды газ құбырымен газ тасымалдаудың келтірілген шығыны Р ≈41,8 млн. ш.б. болатын нұсқа.

Дата добавления: 2015-07-14