Определение физических свойств газа
МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ»
Теоретические основы
Пропускная способность и режим работы
Магистрального газопровода
Пропускная способность и режим работы магистрального газопровода (МГ) определяются совместной работой КС и линейных участков, его составляющих. При этом режимы работы отдельных КС и участков, в связи с различием их геометрических размеров, давления и температуры газа, значительно отличаются, что диктует необходимость поочередного расчета всех элементов системы. Выходные параметры одного элемента являются входными параметрами следующего за ним. Таким образом, поочередно следуют расчеты работы участков и компрессорных станций. На каждом этапе ведется проверка соответствия полученных параметров условиям нормальной работы газопровода и оптимальности режима.
По аналогичной схеме будет работать математическая модель МГ при расчетах на ЭВМ. Для ее реализации требуется формализовать работу основных элементов системы: участок, газоперекачивающий агрегат (ГПА), пылеуловитель (ПУ), аппарат воздушного охлаждения (АВО).
Рассмотрим поочередно основные уравнения, позволяющие оценить изменения параметров газа при его перемещении по элементам МГ, и на их основе составим алгоритмы решения важнейших задач эксплуатации газопровода.
Основным расчетным уравнением для участка МГ является уравнение пропускной способности. В общем случае пропускная способность участка зависит от его длины, внутреннего диаметра труб, перепада давления, физических свойств газа и рельефа трассы. Учитывая, что плотность газа мала, влиянием рельефа чаще всего можно пренебречь. Согласно ОНТП газопровод рассчитывается как горизонтальный при разности геодезических отметок менее 100 м. В этом случае уравнение пропускной способности используется в следующем виде:
, (6.1)
где - пропускная способность участка (Т = 293К, Р = 0,1 МПа), млн. м3/сут; Р1, Р2 - давление в начале и в конце участка, МПа; D - эквивалентный диаметр труб, м; z - коэффициент сжимаемости газа при среднем значении давления и температуры в участке; T - средняя
температура газа в участке, К; l - длина участка, км; λ - расчетное значение коэффициента гидравлического сопротивления.
Для определения пропускной способности необходимо определить:
ü коэффициент гидравлического сопротивления;
ü среднее давление газа на участке;
ü среднюю температуру газа на участке;
ü физические свойства газа при Pср и Tср.
Определение физических свойств газа
Физические свойства газа определяются при средних значениях Т и Р участка (расчет участка), при Т и Р на входе в ЦН (расчет ЦН) и при средних значениях Т и Р в АВО (расчет АВО).
Широкое использование ЭВМ диктует необходимость аналитического определения физических свойств газа. При гидравлических и тепловых расчетах МГ используются следующие физические величины: коэффициент сжимаемости, динамическая вязкость, удельная теплоемкость и коэффициент Джоуля - Томсона. Базовым параметром является относительная плотность газа (Δ), или плотность газа при стандартных условиях (ρСТ), между которыми существует следующая связь:
. (6.2)
Коэффициент сжимаемости (z) и динамическая вязкость газа (η) определяются через приведенные значения давления и температуры:
, (6.3)
где PПР и ТПР - приведенные давление и температура; Р и PКР - давление, при котором определяются свойства и критическое давление газа; Т и ТКР - температура, при которой определяются свойства и критическая температура газа:
(6.4)
. (6.5)
В настоящее время для определения коэффициента сжимаемости и динамической вязкости газа рекомендуется использовать следующие зависимости:
, (6.6)
где ;

, (6.7)
где η - динамическая вязкость газа, Па c.
Удельная теплоемкость cp (кДж/(кгК)) и коэффициент Джоуля - Томсона Di (К/МПа) газа определяются из уравнений (6.8) и (6.9):
, ( 6.8)
. (6.9)
При решении задач следует постоянно следить за соответствием условий, при которых определяются физические свойства газа реальным, условиям рассчитываемого участка газопровода.
6.1.2. Определение коэффициента гидравлического сопротивления
В общем случае коэффициент гидравлического сопротивления зависит от числа Рейнольдса Re и относительной шероховатости ε
, (6.10)
где k – эквивалентная шероховатость труб.
При отсутствии уточненных данных k принимается равным 0,03 мм.
Число Рейнольдса определяется зависимостью
, (6.11)
где η – динамическая вязкость газа, Па×с.
Приняв и , получаем
. (6.12)
Для практических расчетов Re можно определять по следующей формуле
(6.13)
где Q – объемная производительность МГ, млн. м3/сут; D – внутренний диаметр труб, м.
Для условий МГ можно считать динамическую вязкость постоянной величиной. В таком случае постоянной величиной будет и Re.
Для расчетов МГ нормами технологического проектирования рекомендуется формула ВНИИгаза
. (6.14)
Эта формула справедлива для всей области турбулентного режима
течения газа. МГ при полной их загрузке обычно работают в квадратичной зоне этого режима. Для определения зоны, в которой работает МГ, используются переходные значения числа Рейнольдса и производительности
, (6.15)
. (6.16)
В квадратичной зоне влияние Re незначительно, поэтому
(6.17)
или при k = 0,03 мм
, (6.18)
здесь D – диаметр МГ, мм.
На гидравлическое сопротивление МГ оказывают влияние местные сопротивления и засорение труб. Для учета этих факторов при расчетах используется расчетное значение коэффициента гидравлического сопротивления
, (6.19)
где Е – коэффициент гидравлической эффективности газопровода.
В соответствии с ОНТП и правилами технической эксплуатации МГ, при отсутствии реального значения эффективности работы МГ, принимается Е = 0,95 для газопровода оборудованного узлами для очистки труб и Е = 0,92 при их отсутствии.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2025 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|