Определение исходных расчетных данных

Содержание

Введение

Современный производственный процесс транспорта газов с помощью газоперекачивающих агрегатов, установленных на компрессорных станциях, - это сложный физико-технологический процесс, при оценке эффективности которого и оптимизации работы компрессорных станций необходимо в систематизированной форме учитывать целый ряд факторов: технологических, термогазодинамических, диагностических, эмпирических и др.

В условиях острого дефицита топливно-энергетических ресурсов первоочередное значение приобретают задачи, связанные с повышением эффективности их использования, и реализация программ энергосбережения. Экономия энергетических ресурсов на современном этапе развития экономики страны является наиболее действенным и эффективным направлением при решении всех задач, стоящих перед промышленностью.

В связи с этим такие задачи трубопроводного транспорта природных газов, как установление и поддержание оптимальных режимов работы газотранспортных систем, разработка и реализация мероприятий, направленных на повышение эффективности транспорта газов с сокращением энергетических затрат на его перекачку, уменьшение разного рода потерь газа в технологическом процессе и т. п., являются важнейшими и наиболее актуальными задачами отрасли. Это положение в значительной степени усиливается, если принимать во внимание непрерывный рост стоимости энергоресурсов, увеличение себестоимости транспорта газа и невозобновляемость его природных ресурсов.

Анализ существующего положения трубопроводного транспорта газов и оценка перспектив его дальнейшего развития показывают, что газотурбинный вид привода центробежных нагнетателей на компрессорных станциях и на ближайшую перспективу останется основным видом энергопривода компрессорных станций.

Определение исходных расчетных данных

Q_г = 5,8 млрд м³/год

L= 500 км

T_o=270 К Т_возд= 278 К

смешанный грунт К_ср=1 Вт/м²­­·К

1.1. Выбор рабочего давления.

1.1.1. Современные газопроводы работают с избыточным давлением 5,40 МПа . Значения абсолютного давления на нагнетании центробежного нагнетателя составят соответственно p_наг=5,5 МПа, давление на всасывании центробежного нагнетателя составляет p_вс=3,8 МПа . Согласно принятого уровня давления и годовой производительности принимаем условный диаметр D_y=800 мм.

1.1.2. Для строительства газопровода принимаем трубу D_н=820 мм из (Приложения Б) марки стали 12Г2СБ

Для принятого диаметра решаем значение расчетного сопротивления и толщину стенки газопровода

R₁=

δ=

Значение R₁^H (R₁^H =σ_в), , m, k₁ и k_H определяется по СНиП 2.05.06-85

Вычисленное значение толщины стенки трубопровода δ округляется в большую сторону до стандартной величины δ_Н из рассматриваемого сортамента труб (Приложения Г)

R₁=

δ=

δ_Н=9 мм

D_вн=820-2·9=802 мм=0,802 м

1.2. Расчет свойств перекачиваемого газа.

1.2.1. Плотность газа при стандартных условиях

Ρ_ст=0,912·0,669+0,028·1,264+0,009·1,872+0,006·2,519+0,007·3,228+

+0,005·1,842+0,033·1,165=0,748 кг/м³.

1.2.2. Молярная масса

М=0,912·16,04+0,028·30,07+0,009·44,09+0,006·58,12+0,007·72,15+

+0,005·44,01+0,033·28,02=17,866 кг/кмоль.

1.2.3. Газовая постоянная

R=

1.2.4. Псевдокритические температуры и давления

Т_пк=155,24·(0,564+0,748)=203,67 К;

Р_пк=0,1737·(26,831-0,748)=4,531 МПа.

1.2.5. Относительная плотность газа по воздуху

Δ= Ρ/ Ρ_возд= Ρ_ст/1,206=0,6202

1.2.6. Суточная производительность газопровода

Q_сут=

где k_H – оценочный коэффициент пропускной способности газопровода, который ориентировочно можно принять =0,9.

Q_cут= м³/сут.

1.3. Определение расстояния между компрессорными станциями и числа КС.

1.3.1. Пользуясь таблицей 1. Определяется значение начального и конечного давления на линейном участке между КС.

P_{H =} P_наг -(δPвых+δP_охл)

δP_охл принимаем для охлаждения газа АВО равным 0,06

P_{H =} 5,5-(0,11+0,06) = 5,29 МПа;

P_K= P_{ВС +} ΔP_ВС= 0,8 + 0,12 = 3,92 МПа.

Таблица 1

Потери давления газа на КС

1.3.2. Пологая температуру газа на входе в линейный участок равной Т_Н=303 К, определим ориентировочно среднюю температуру газа на линейном участке

Т_СР = = 286,5

1.3.3. Коэффициент сопротивления трению

λ_тр = 0,067·( ^0,2,

λ_{тр =} 0,067·

1.3.4. Пологая, что газопровод будет оборудован устройствами для очистки внутренней полости ( Е_г=0,95), коэффициент гидравлического сопротивления

λ=1,05·

λ=1,05·

1.3.5. Среднее давление в линейном участке

P_ср= ;

P_ср=

1.3.6. Приведенные значение давления и температуры

P_ПР=P/P_ПК ;

Т_ПР=Т/Т_ПК

P_ПР= 5,499/4,531=1,214; Т_ПР=286,5/203,67=1,407.

1.3.7. Коэффициент сжимаемости газа

Z_СР=1- ;

Z_СР=1-

1.3.8. Расчётное расстояние между КС

Ɩ=

Ɩ=

1.3.9. Определяем расчетное число КС

1.3.10. Округляем расчетное число КС до

Ɩ=

Ɩ=

2. Уточненный тепловой и гидравлический расчет газопровода между двумя КС.

2.1. Принимаем в качестве первого приближения значения λ, Т_ср и Z_ср из первого этапа вычислений:

λ ; Т_ср=286,5; Z_ср=0,863.

2.2. Определим в первом приближении значение P_к,

P_к=

P_к=

2.3. Среднее давление

P_cp= ;

P_cp=

2.4. Определяем среднее значение приведенного давления и температуры.

P_пр=P/P_пк;

T_пр=T/T_пк

P_пр=4,635/4,531=1,023;

T_пк=286,5/203,67=1,407.

2.5. Удельная теплоемкость газа

=1,695+1,838 ;

2.6. Коэффициент Джоуля-Томсона

2.7 Рассчитываем коэффициент

Kcp-средний на ЛУ общий коэффициент теплопередачи от газа в окружающую среду, Вт/(м²·К) в нашем случае равен 1 Вт/(м²·К).

2.8. Вычисляем значение средней температуры с учетом теплообмена с окружающей средой и коэффициента Джоуля- Томсона

Т_ср= Т_о+(Т_н-Т_о)· ·

Т_ср=270+(303-270)·

2.9. Вычисляем уточненные значения приведённой температуры и коэффициента сжимаемости

Т_пр=

Z_cp=1- ;

Z_cp=1-

2.10. Рассчитываем коэффициент динамической вязкости и число Рейнольдса

µ=5,1· ·

µ=5,1·

Re=17,75·

Re=17,75·

2.11. Вычисляем коэффициенты

2.12. Вычисляем конечное давление во втором приближении

P_к=

=

2.13. Относительная погрешность определения конечного давления составляет

.

Полученный результат отличается от предыдущего приближения менее 1 % уточнение результатов расчетов не требуется.

2.14. Определяем конечную температуру газа

Т_к=Т_о+(Т_н – Т_о)· -D_i·

Т_к=270+(303-270)·

Поиск по сайту: