Проектирование элементов энергосберегающей технологии транспорта газа

    Относительная плотность газа определяется по формуле: 

      = 0,560 
 
 

    Плотность газа ρ_СТ, кг/м³, при стандартных условиях, соответствующих температуре Т = 293,15 К и давлению Р = 0,1013 МПа, определяется по формуле  

    r_ст = ρ₀ × =0,723 = 0,673 кг/м³

где  P, P₁ – абсолютные давления газа, МПа;

    Т₁, Т – абсолютные температуры газа, К;

    ρ_о, - плотность газа при нормальных условиях, кг/м³;

    Z, Z₁ – коэффициент сжимаемости при двух состояниях газа. 
 

    Псевдокритическая температура определяется по формуле 

    Т_пк=155,24×(0,564+r_ст)=155,24×(0,564+0,673) = 192,096 К 

где  P, P₁ – абсолютные давления газа, МПа; 

          Псевдокритическое давление определяется по формуле

    Р_пк=0,1734×(26,831-r_ст)=0,1734×(26,831-0,673) = 4,536 МПа

    где  P, P₁ – абсолютные давления газа, МПа; 

    3.2. Тепловой и гидравлический расчет участка газопровода 

Определим начальное давление в газопроводе:

                                       

             

    Расчитаем внутренний диаметр газопровода:

      d=d_н -2d= 1,220-2×0,012=1,196 м;

               Определим среднюю температуру газа на участке газопровода:

                               , К                                                            

    Среднее давление в газопроводе:

 
 
 
 
 
 
 

Приведенная давление и температура определяется по формуле:

                                                                               

       Находим  удельную теплоемкость газа: 

              (14)

 

                   где       С_р – удельная теплоемкость газа, кДж/кг×К. 

       Определяем  коэффициент Джоуля–Томсона: 

                ,             (15) 

                        где   D_i – коэффициент Джоуля–Томсона, К/МПа. 

       Рассчитываем  коэффициент “a” по формуле: 

                     (16) 

      где    К_СР – средний на участке общий коэффициент теплопередачи

                              от газа  в окружающую среду, Вт/(м²×К);

                            D – наружный диаметр газопровода, м;

                           Q – расход транспортируемого газа, млн. м³/сут. 
 
 
 

Определим среднюю  температуру на участке:

      (17) 

           

               где      Т_СР – средняя температура на участке газопровода, К;

                       L – длинна участка газопровода, км. 

Коэффициент сжимаемости газа определяется по формуле:

    

       

где  Pпр – приведенное давление газа, МПа;

Коэффициент динамической вязкости определяется по формуле

                                    

 

Коэффициент сопротивления трению:

                                 

Т.к. газопровод имеет устройство для периодического пропуска очистного устройства –  принимаем Е=0,95.

Определяем  коэффициент гидравлического сопротивления: 

                                                       

Определим пропускную способность газопровода  в первом приближении:

 
 

    Среднее давление в газопроводе:

 
 
 
 
 

Приведенная давление и температура определяется по формуле:

                                                                               

       Находим  удельную теплоемкость газа: 

                             (14)

 

                   где       С_р – удельная теплоемкость газа, кДж/кг×К. 

       Определяем  коэффициент Джоуля–Томсона: 

                ,            

       Рассчитываем  коэффициент “a” по формуле: 

                     (16) 

      где    К_СР – средний на участке общий коэффициент теплопередачи

                              от газа  в окружающую среду, Вт/(м²×К);

                            D – наружный диаметр газопровода, м;

                           Q – расход транспортируемого газа, млн. м³/сут. 
 
 
 

Определим среднюю  температуру на участке:

      (17) 

           

               где      Т_СР – средняя температура на участке газопровода, К;

                       L – длинна участка газопровода, км. 

Коэффициент сжимаемости газа определяется по формуле:

    

       

где  Pпр – приведенное давление газа, МПа;

Коэффициент динамической вязкости определяется по формуле

                                    

 

Коэффициент сопротивления трению:

                                 

Т.к. газопровод имеет устройство для периодического пропуска очистного устройства –  принимаем Е=0,95.

Определяем  коэффициент гидравлического сопротивления: 

                                                       

Определим пропускную способность газопровода  в первом приближении:

 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Определим коэффициент а:

 

 1/м                                      
 

 

   = 23,04 млн.м³/сут

   Для оценки первого приближения по формуле 3.5 определяем число Рейнольдса: 

Определим коэффициент  во втором приближении: 

 

По формуле 3.4 определим пропускную способность  газопровода во втором приближении:

= 22,65 млн.м³/сут

Определим изменение  пропускной способности:

    

    Поскольку второе  приближение отличается от первого более чем на 1%, необходимо продолжить расчет в третьем приближении.

  Для оценки второго приближения по формуле 3.5 определяем число Рейнольдса: 

Определим коэффициент  во третьем приближении: 

 

По формуле 3.4 определим пропускную способность газопровода во втором приближении:

= 22,648 млн.м³/сут

Определим изменение  пропускной способности:

      

    Значение  λ в третьем приближении практически  не отличается от второго приближения. Поэтому за окончательный результат принимаем

    Q= 22,648 млн.м³/сут 

    Определим коэффициент теплопередачи от газа в окружающую среду при транспорте газа по участку газопровода Пермь-Горький 2 для января. 

     

     

   Изобарная теплоемкость газа

   Ср = 1,695 + 1,838·10^-3 · Т + 1,96·10⁶ · (Р-0,1)/ Т³ =

     = 1,695 + 0,544 + 0,388 = 2,627 кДж/(кг· К) 

7. (2.2.8) 

        9.                                                   (2.2.9) 
 

   10.                               (2.2.13) 

   11. Коэффициент Джоуля-Томсона

D₁= (1/ Ср) · (0,98·10⁶ / Т² – 1,5) = 4,258 К/МПа                                  (2.2.14) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3  Расчет пропускной  способности газопровода  для горизонтальной  прокладки трассы 
 
 

    3.2. Гидравлический расчет 

    Выполним  гидравлический расчет участка от 0 км до 83 км газопровода Пермь – Горький -2 без учета рельефа трассы, т.е. при условии горизонтальной  прокладки трассы, и с учетом рельефа трассы для оценки влияния профиля трассы магистрального газопровода на пропускную способность газопровода.