К, Дж/кг К;
густина газу за нормальних умов рн, кг/м3;
відносна густина газу за повітрям Д;
псевдокритична температура газу Тпк, К;
псевдокритичний тиск газу Рпк, МПа;
оцінювальна пропускна здатність газопроводу q0, млн. м3/добу;
тиск нагнітання ГПА Рнаг, МПа;
втрати тиску у вхідних комунікаціях КС дРвх, МПа;
втрати тиску у трубопроводах між компресорним цехом і вузлом під-
ключення до лінійної частини магістрального газопроводу (без враху-вання втрат тиску у системі охолодження) дРвих, МПа; слід приймати згідно з [1] по таблиці 2.1 [2];
- втрати тиску в системі охолодження газу, включаючи її обв'язку дРохл, МПа. Для АПО слід приймати дРохл = 0,06 МПа [1], таблиця 2.1 [2];
температура газу на початку перегону між КС Тн, К;
температура газу в кінці перегону між КС Тк, К;
номінальне значення тиску газу на вході у ГПА Рвс , МПа;
довжина трубопроводу Lтр, км;
номінальний тиск газу у кінці останньої ділянки газопроводу Ркд,МПа;
зовнішній діаметр газопроводу dн, м;
межа міцності трубної сталі увр, МПа;
коефіцієнт умов роботи трубопроводу т, слід визначати з
таблиці 1[3];
коефіцієнт надійності за призначенням трубопроводу кн, слід вибира-ти з таблиці 11 [3];
коефіцієнт надійності за матеріалом к1; визначається із таблиці 9 [3 ];
коефіцієнт перевищення робочого тиску п, визначається згідно з таб-лицею 13 [3];
стандартна товщина стінки трубопроводу уст, мм.
В результаті механічного і гідравлічного розрахунку газопроводу отримує-мо: необхідну стандартну товщину стінки газопроводу уст, довжину лінійної
ділянки газопроводу між КС, довжину кінцевої ділянки магістрального газо-проводу, кількість КС, уточнене значення тиску в кінці лінійної ділянки. Як вка-зано вище, вибір конкуруючих варіантів газопроводу залежно від заданої про-дуктивності може бути виконаний за допомогою даних таблиці 1.1.
2.1 Алгоритм механічного і гідравлічного розрахунку газопроводу
Визначаємо абсолютний тиск газу на початку лінійної ділянки газопроводу
Рн = Рнаг – дРвих - дРохл , МПа (2.1)
Знаходимо тиск газу в кінці лінійної ділянки газопроводу
Рк = Рвс н + дРвх,, МПа (2.2)
Визначаємо орієнтовне значення середньої температури газу на ділянці
Тсро = Тк+(Тн-Тк)/3, К, (2.3)
Середній тиск газу на ділянці газопроводу обчислюємо за формулою
Рсро = , МПа (2.4)
Знаходимо зведені тиск і температуру газу для умов лінійної ділянки за фор-мулами
; , (2.5)
де Рпк, Тпк - псевдокритичні параметри газу.
Визначаємо коефіцієнт стисливості газу при осереднених в межах лінійної ділянки тиску і температурі газу
(2.6)
де . (2.7)
Визначаємо коефіцієнт динамічної в'язкості газу
, (2.8)
Для проведення механічного розрахунку трубопроводу вибираємо марку сталі, з якої виготовлені труби. З довідника виписуємо механічні властивості сталі і технологію виготовлення труб.
Обчислюємо розрахунковий опір сталі за формулою [3]
, МПа (2.9)
Необхідна товщина стінки трубопроводу дорівнює
, мм (2.10)
Розрахункове значення товщини стінки виводиться на дисплей, для продов-ження розрахунку необхідно ввести найближче більше стандартне значення то-вщини стінки труби з вибраної сталі дст.
Після цього знаходиться величина внутрішнього діаметра газопроводу
d = dн - 2дст, мм (2.11)
На цьому механічний розрахунок газопроводу завершується.
Далі викону-ється гідравлічний розрахунок газопроводу.
Визначаємо число Рейнольдса у газопроводі за формулою
. (2.12)
Коефіцієнт опору тертя для всіх режимів руху газу в газопроводі обчислю-ється за формулою
, (2.13)
де ке- еквівалентна шорсткість труб, для сталевих труб без внутрішнього анти-корозійного покриття слід приймати ке= 0,03 мм [1].
Коефіцієнт гідравлічного опору для ділянки газопроводу з врахуванням йо-го усереднених місцевих опорів (крани, переходи) допускається приймати на 5% вищим від коефіцієнта опору тертя
(2.14)
де Е - коефіцієнт гідравлічної ефективності газопроводу, приймається Е = 0,95, якщо на газопроводі є пристрої для очищення внутрішньої поверхні трубопро-воду; якщо такі пристрої відсутні Е = 0,92.
Довжину ділянки газопроводу між сусідніми КС визначаємо з основного рів-няння руху газу в газопроводі
, млн.м3/д, (2.15)
, км (2.16)
Обчислюємо довжину кінцевої ділянки магістрального газопроводу, нех-туючи різницею середніх значень температури і коефіцієнта стисливості газу для ділянки газопроводу між КС і кінцевої ділянки газопроводу
, км (2.17)
Визначаємо необхідну кількість компресорних станцій газопроводу
пкс =. (2.18)
Дробове значення пкс виводиться на монітор. Для продовження розрахункунеобхідно ввести заокруглену в більшу чи меншу сторону кількість компресо-рних станцій пкс. Здебільшого розраховану кількість КС заокруглюємо у більшу сторону. При незмінній довжині останньої ділянки газопроводу це призводить до зменшення довжини усередненої віддалі між КС. При заокругленні кількості КС у меншу сторону необхідно передбачити встановлення на газопроводі лупін-га, довжина якого визначається додатковим розрахунком.
При заокругленні кількості КС у більшу сторону знаходимо уточнене зна-чення довжини ділянки газопроводу між сусідніми КС
, км (2.19)
Зміна віддалі між КС призводить до зміни тиску газу у кінці ділянки газо-проводу. Тому визначаємо уточнене значення тиску газу в кінці лінійної ділян-ки газопроводу з врахуванням заокруглення кількості КС за формулою
, МПа (2.20)
2.2 Приклад механіко-гідравлічного розрахунку газопроводу
Розглянемо механічний і гідравлічний розрахунок магістрального газопро-воду довжиною Lтр = 1050 км, діаметром dн = 1020 мм, що має забезпечити пере-качування газу в обсязі qо =33,88 млн. м /добу. Абсолютний тиск газу на виході нагнітача Рнаг - 7,46 МПа, абсолютний тиск газу на вході в нагнітач приймаємо рівним номінальному значенню для вибраного ГПА Рвс = 5,45 МПа, необхідний
тиск газу в кінці останньої ділянки газопроводу (на вході в газорозподільну станцію) Ркд = 3,0 МПа. Температура газу на початку лінійної ділянки (після
установки охолодження газу) Тн = 313 К, температура газу в кінці лінійної ді-лянки Тк - 295 К.
На КС проектом передбачені пристрої для очищення внутрішньої повер-хні труб, тому приймаємо коефіцієнт гідравлічної ефективності газопроводу Е=0,95.
Газопроводом транспортується газ, склад якого наведений у розділі 1. Фізич-ні властивості газу розраховані в попередньому розділі роботи:
газова стала R =505,9