Проектирование компрессорного цеха

 

4.3 Тепловой расчет  АВО газа

 

Исходные  данные: производительность газопровода V=15,64 млн. м³/сут. Температура газа на входе в аппарат t_вх=44,64°C, на выходе t_вых=30°С, температура наружного воздуха τ₁= 10°С. Определить количество передаваемой теплоты, требуемую поверхность охлаждения и число аппаратов.

4.3.1 Выбираем  тип теплообменного аппарата: АВГ с наружной поверхностью охлаждения H=3200 м², коэффициент оребрения φ=20.

4.3.2 Определяем  количество передаваемой теплоты  из уравнения теплового баланса

 

где G- расход газа, кг/с;

ρ_г - плотность газа при стандартных условиях, кг/м³;

- теплоемкость природного газа, кДж/(кг·°С);

- температура газа на входе в аппарат, °C;

- температура газа на выходе  из аппарата, °C;

 

Теплоемкость  газа определяется из номограммы на рис. 68 [5] при средней температуре t_am=(t₁+t₂)/2=(44,64+30)/2=37,32 °С и давлении P=P_вх=5,147 МПа, содержании метана r=0,976, с_рm=2,51 кДж/(кг·°С).

4.3.3 Вычисляем  температуру воздуха на выходе  из аппарата при номинальной производительности вентилятора указанного типа АВО по паспорту аппарата V_в=250·10³ м³/ч [3, стр. 35].

 

где – теплоемкость воздуха [5, стр. 162], кДж/(кг·°С);

G₂ – расход воздуха, кг/с;

 

ρ_в - плотность воздуха при 0 °С [5, стр. 162], кг/м³;

V_в - номинальная производительность вентилятора АВО, м³/ч;

n – число произвольно выбранных аппаратов АВО, n=4;

Число аппаратов  выбирается таким образом, чтобы  температура воздуха на выходе из аппарата была ниже, чем температура, газа, на 10-12 °С.

4.4.4 Вычисляем  среднюю разность температур  процесса теплопередачи

 

где θ₁, θ₂- наибольшая и наименьшая разности температур, ;

ε- поправка на непротивоточность в зависимости от коэффициентов M и N

 

 

Вычисляем поправочный  коэффициент при однократном  перекрестном ходе (А=1)

 

 

 

 

 

где

 

 

Для многоходовых АВО (А=2)

 

4.4.5 Водяной эквивалент поверхности теплообмена

 

4.4.6 Необходимая  поверхность охлаждения при выбранном  коэффициенте теплопередаче К=28·10^-3 кВт/(м²·°С)

 

Сравниваем  с общей поверхностью охлаждения 4 аппаратов , так как поверхность охлаждения выбранных 4 аппаратов больше необходимой расчетной поверхности охлаждения, дальнейшие расчеты проводим для 4 аппаратов. Если расчетная поверхность оказывается больше, чем установленная, то необходимо увеличить число установленных аппаратов  и провести с п. 3. Принимаем коэффициент теплопередачи К=28·10^-3 кВт/(м²·°С), а затем проверяем выбранное значение.

4.4.7 Вначале вычисляем коэффициент теплоотдачи от газа к стенке внутри трубы α₂, который рассчитывается по числу подобия Nu. В зависимости от режима движения используются разные уравнения для расчета Nu.

Число Рейнольдса

 

где ρ_г – плотность газа, кг/м³;

 – скорость газа в аппарате, м/с;

- внутренний диаметр несущих  трубок [4, табл. 6], м;

 – динамическая вязкость  газа,

Для условия  и

 

 

 

Плотность газа определяем из уравнения Клайперона при давлении P=5,147 МПа и при средней температуре Т=(44,64+30)/2=37,32 °С=310,32 К

 

Скорость  газа в аппарате вычисляем на основании  расхода газа G, плотности и площади поперечного сечения хода f=46,8·10^-3 м² [4, табл. 6] и числа аппаратов n=4

 

В связи с  тем что Re>10⁴, т.е. режим движения газа турбулентный, для определения коэффициента теплоотдачи используем уравнение

 

где - критерий Прандтля для газа

 

- коэффициент теплопроводности  газа, Вт/();

 

 

 

 

 

Коэффициент теплоотдачи от газа к внутренней поверхности трубок

 

Коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности  к воздуху

 

 

где D – наружный диаметр несущих трубок, мм;

h – высота ребра [5, cтр.165], мм;

t – шаг ребер [5, cтр.165], мм;

 – число Рейнольдса для воздуха;

- скорость воздуха в  узком сечении пучка труб [4, стр. 55], м/с;

 – динамическая вязкость  воздуха [5, табл. 21],

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности

 

где – коэффициент теплопроводности воздуха [5, табл. 21], Вт/();

Физические  характеристики воздуха выбираем при  средней температуре τ_am=τ₁+τ₂/2=10+22,47/2=21,23°С из табл. 21 [5] интерполированием.

Коэффициент теплопередачи, отнесенный к наружной поверхности

 

 

где δ - толщина стенки трубы [5, стр. 165], м ;

λ_ст - коэффициент теплопроводности стенки [3, стр. 38], Вт/(м²·°С).

Сопоставляем  принятое значение коэффициента теплопередачи К=28·10^-3 кВт/(м²·°С) с полученным К=29,73·10^-3 кВт/(м²·°С). Отклонение равно 5,8 % и не превышает 8%, следовательно, расчет верен; если расхождение превышает 15-20%, то необходимо принять новое значение коэффициента теплопередачи и повторить расчет с п. 4.4.6.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Целью выполнения данного курсового проекта являлось:

- технологический  расчет магистрального газопровода;

- выбор типа  ГПА;

- расчет  режима работы компрессорных  станций.

Плановый  объем транспортируемого газа Бованенковского месторождения Q_год=23,5 млрд.м³/год; протяженность газопровода составляет L=572км.

В ходе выполненной  работы по технологическому расчету  газопровода мы получили следующие  результаты:

          1. Рабочее давление в газопроводе p=7,35 МПа. Для строительства газопровода приняли  трубы D_н=1220 мм, толщину стенки трубы δ=15 мм  Харцызского трубного завода, изготовленные по ТУ 14-3р-04-94 из стали 12ГСБ.

          2. Расчетное число КС  п=6, расстояние между КС l=95 км. Суточная  производительность газопровода Q_сут=69,23 млн.м³/сут.

3.На компрессорных станциях газопровода устанавливаем газотурбинные агрегаты ГТК-10-4, оборудованные центробежными нагнетателями 370-18-1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

 

1. Ульшина К.Ф. Технологический расчет магистрального газопровода и расчет режимов работы компрессорной станции: Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине «Эксплуатация и ремонт насосных и компрессорных станций» для студентов специальности 130501 «Проектирование и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ» очной и заочной форм обучения. – Альметьевск: Альметьевский государственный нефтяной институт, 2009. – 68 с.
2. Козаченко А.Н., Никишин В.И., Поршаков Б.П. Энергетика  трубопроводноготранспорта газов: Учебное пособие. - М.: ГУП Издательство «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. Губкина, 2001.— 400с.
3. Машины и оборудование газонефтепроводов; Учеб. пособие для вузов // Ф. М. Мустафин, Н. И. Коновалов, Р. Ф. Гильметдинов и др.- 2-е изд., перераб. и доп.— Уфа: Монография, 2002.— 384 с.
4. Проектирование и эксплуатация насосных и компрессорных станций: Учебник для вузов/А.М. Шаммазов, В.Н. Александров, А.И. Гольянов и др. – М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2003. – 404 с.
5. СНиП    2.01.01-82*. Строительная климатология и геофизика // Госстрой России.М.: ГУП ЦПП, 1984. - 184с.
6. СНиП   2.05.06-85*. Магистральные трубопроводы // Госстрой России.
7. ГОСТ 30319.1-96 Газ природный. Методы расчета физических свойств. Определение физических свойств природного газа, его компонентов и продуктов его переработки

 

 

					КП 130501.65.11.27.02.07 ПЗ	Лист
Изм.	Лист	№ докум.	Подп.	Дата