Расчет параметров газа, определение режима течения газа

Для определения расчетных параметров газа необходимо провести следующие расчеты:

1.Определить средние параметры газа, используя расчетные параметры смеси газа и следующие зависимости:

Молекулярная масса

Расчет параметров газа, определение режима течения газа - student2.ru (4.1)

Газовая постоянная

Расчет параметров газа, определение режима течения газа - student2.ru (4.2)

где Расчет параметров газа, определение режима течения газа - student2.ru Дж / (кг ∙ град) - универсальная газовая постоянная

Расчет параметров газа, определение режима течения газа - student2.ru - относительная плотность по сравнению с воздухом

Расчет параметров газа, определение режима течения газа - student2.ru - динамическая вязкость смеси

Расчет параметров газа, определение режима течения газа - student2.ru - средняя плотность смеси

Расчет параметров газа, определение режима течения газа - student2.ru - кинетическая вязкость

Расчет параметров газа, определение режима течения газа - student2.ru - средняя критическая температура

Расчет параметров газа, определение режима течения газа - student2.ru - среднее критическое давление

2.Средния температура газа Тср для труб d=1020 мм и выше определяется с учетом эффекта Джоуля – Томпсона.

Расчет параметров газа, определение режима течения газа - student2.ru (4.3)

Расчет параметров газа, определение режима течения газа - student2.ru (4.4)

где: Тср – температура грунта на глубине заложения газопровода, К;

a – параметр Шухова;

Тн – температура газа в начале расчетного участка газопровода, К;

L – длина расчетного участка, км;

e – основание натурального логарифма, равное 2,718;

Ср – удельная теплоемкость газа, Дж/К;

Dкс – средний для расчетного газопровода коэффициент Джоуля – Томпсона, К/МПа;

k – коэффициент теплоотдачи от газа в грунт, Вт/м2;

Dн – наружный диаметр, мм;

Рср – среднее давление в газопроводе, МПа;

Рн и Рк – давление в начале и в конце трубопровода, МПа;

Q – объемная производительность трубопровода, млн.м3/сутки.

3.Среднее давление в газопроводе:

Расчет параметров газа, определение режима течения газа - student2.ru (4.5)

4.Коэффициент сжимаемости газа z определяется в зависимости от приведенных параметров Рпр, Тпр по графикам:

Расчет параметров газа, определение режима течения газа - student2.ru Расчет параметров газа, определение режима течения газа - student2.ru (4.6)

Расчет параметров газа, определение режима течения газа - student2.ru (4.7)

или по формуле

Расчет параметров газа, определение режима течения газа - student2.ru (4.8)

где: Тср и Рср – средние температура и давление газа;

Ткр и Ркр – средние критические температура и давление газа.

Природа гидравлического сопротивления для газа и капельной жидкости одна и та же. Поэтому нет принципиальных различий между формулами, определяющими коэффициент гидравлического сопротивления для газопроводов и нефтепроводов. Однако при расчете магистральных газопроводов обычно пользуются специальными формулами. Число таких формул велико, и порой трудно решить, какой из них следует отдать предпочтение. После появления универсальных формул Расчет параметров газа, определение режима течения газа - student2.ru , учитывающих как число Рейнольдса, так и относительную шероховатость труб (k/D), стали пользоваться формулой

Расчет параметров газа, определение режима течения газа - student2.ru (4.9)

При режиме гладкого трения, когда Расчет параметров газа, определение режима течения газа - student2.ru Расчет параметров газа, определение режима течения газа - student2.ru ,

Расчет параметров газа, определение режима течения газа - student2.ru Расчет параметров газа, определение режима течения газа - student2.ru (4.10)

При квадратичном режиме, когда Расчет параметров газа, определение режима течения газа - student2.ru

Расчет параметров газа, определение режима течения газа - student2.ru Расчет параметров газа, определение режима течения газа - student2.ru (4.11)

В частном случае, когда k = 0,03 мм, λ определяют по формуле

Расчет параметров газа, определение режима течения газа - student2.ru (4.12)

Квадратичный режим движения газа – обычный для магистральных нефтепроводов. Режим смешанного трения бывает при неполной загрузке газопровода. Режим гладкого трения характерен для распределительных газопроводов в населенных пунктах.

Переход от режима смешанного трения к квадратичному происходит при числе Рейнольдса, рассчитываемому по формуле:

Расчет параметров газа, определение режима течения газа - student2.ru (4.13)

Если Re>Reпер, то режим квадратичный.

Число Рейнольдса удобно представить в следует представить в следующем виде:

Расчет параметров газа, определение режима течения газа - student2.ru (4.14)

выразив Q в млн.м3/сутки, D – в мм и μ – в Па·с

Расчет параметров газа, определение режима течения газа - student2.ru (4.15)

Из формул (4.14 и 4.15) можно получить выражения для расхода соответствующего Reпер:

Расчет параметров газа, определение режима течения газа - student2.ru (4.16)

Режим считается квадратичным, если Q > Qпер.

Определение расстояния между КС:

· для квадратичного режима:

Расчет параметров газа, определение режима течения газа - student2.ru (4.17)

где: φ – коэффициент, учитывающий наличие в газопроводе подкладных колец ( при отсутствии подкладных колец φ=1, при расстоянии между подкладными кольцами 12 м φ= 0,975 и при расстоянии между подкладными кольцами 6 м φ=0,95);

Е – коэффициент учитывающий состояние внутренней поверхности труб (Е = 0,9÷1,1);

· для переходного режима:

Расчет параметров газа, определение режима течения газа - student2.ru (4.18)

Для новых труб α, φ, Е =1.

Зная расчетное расстояние между КС, определяют их число по формуле:

Расчет параметров газа, определение режима течения газа - student2.ru (4.19)

полученное число станций (при необходимости) округляют до целого числа n и определяют фактическое расстояние lФ между КС:

Расчет параметров газа, определение режима течения газа - student2.ru (4.20)

Расчет параметров КС и ГМК

Потребляемую мощность и производительность ГПА определяют по загрузочным характеристикам, при их отсутствии – расчетным путем.

Объемная производительность (м3/мин).

Расчет параметров газа, определение режима течения газа - student2.ru (4.21)

где: Vh – рабочий объем цилиндра;

n – частота вращения компрессора;

λг – коэффициент герметичности, равный 0,977;

λт – коэффициент температуры, равный 0,95÷0,98;

zн, zк – коэффициенты сжимаемости газа при условиях соответственно на входе и выходе компрессора;

αc – суммарный относительный объем мертвого пространства

Рабочий объем цилиндра (м3) для компрессора:

Одинарного действия:

Расчет параметров газа, определение режима течения газа - student2.ru (4.22)

Двойного действия:

Расчет параметров газа, определение режима течения газа - student2.ru (4.23)

где: i – число цилиндров компрессора;

D – диаметр компрессорного цилиндра;

dш – диаметр штока компрессорного цилиндра;

S – ход поршня компрессорного цилиндра.

Потребляемая мощность (ВТ) поршневого ГПА.

Расчет параметров газа, определение режима течения газа - student2.ru (4.24)

где: Cинд – коэффициент потери индикаторной мощности за счет гидравлического сопротивления;

ηмех – механический КПД компрессора, равный 0,9÷0,95;

Рвх – давление на входе;

n – частота вращения вала;

к – показатель адиабаты.

Потребляемая мощность Ne должна находиться в пределах располагаемой мощности Nep

Располагаемую мощность газомоторного привода поршневого ГПА в зависимости от условий работы определяют по формуле

Расчет параметров газа, определение режима течения газа - student2.ru (4.25)

где: PS – парциальное давление водяных паров, зависящих от относительной влажности и температуры воздуха на входе двигателя;

Значение Расчет параметров газа, определение режима течения газа - student2.ru не должно превышать значение Расчет параметров газа, определение режима течения газа - student2.ru при получении большого значения принимаем Расчет параметров газа, определение режима течения газа - student2.ru .

Наши рекомендации