(м2•К)/Вт (3.8)
Повний коефіцієнт тепловіддачі від газу в навколишнє середовище для підземних газопроводів слід визначати за формулою
, Вт/(м2•К) (3.9)
Обчислюємо середню температуру газу на ділянці газопроводу
, К (3.10)
де (3.11)
Теплофізичні властивості газу розраховані при орієнтовному значенні се-редньої температури газу на дільниці Тср0. Розрахувавши за формулою (3.10)
середню температуру газу Тср , необхідно проаналізувати наскільки вона різ-ниться від наперед заданого значення. Допустимою різницею температур вва-жаємо е = 1К. Реалізуємо метод послідовних наближень.
Якщо виконується умова , то приймаємо Тсро=Тср, поверта-ємося до формули (3.3) і повторюємо розрахунки. При досягненні заданого точності виконуємо уточнений гідравлічний розрахунок газопроводу у наступ-ній послідовності.
Визначаємо зведені тиск і температуру газу на ділянці газопроводу
; (3.12)
Уточнюємо значення коефіцієнта стисливості газу на ділянці газопроводу
, (3.13)
де . (3.14)
Уточнюємо коефіцієнт динамічної в'язкості газу на ділянці газопроводу
, Па•с (3.15)
Визначаємо число Рейнольдса на ділянці газопроводу
(3.16)
Знаходимо коефіцієнти опору тертя і гідравлічного опору трубопроводу з врахуванням його усереднених місцевих опорів за формулами
, (3.17)
. (3.18)
Обчислюємо уточнений тиск в кінці дільниці газопроводу, підставивши уточнені значення параметрів л, Zср, Тср
. МПа (3.19)
Визначаємо температуру газу в кінці ділянки газопроводу між КС за формулою
, К (3.20)
3.2 Приклад теплогідравлічного розрахунку ділянки газопроводу
Для прикладу розглянемо уточнений теплогідравлічний розрахунок ділянки і газопроводу між КС при вхідних даних , що наведені у попередніх розділах.
За формулою (3.1) обчислюємо абсолютний тиск газу на початку ділянки
газопроводу
За формулою (3.2) середнє значення тиску газу на ділянці між КС
Визначаємо середню теплоємність газу при температурі Тср = 301 К за формулою (3.3)
За формулою (3.4) знаходимо середнє значення коефіцієнта Джоуля-Томпсона на ділянці газопроводу
При підземному укладанні газопроводу температурою навколишнього середовища є температура грунту на глибині укладання труби
То = Тгр = 283 К
Визначаємо коефіцієнт тепловіддачі від поверхні грунту в атмосферу за формулою (3.5)
За формулою (3.6) знаходимо еквівалентну глибину залягання газопроводу з врахуванням впливу снігового покрову
За формулою (3.7) знаходимо коефіцієнт тепловіддачі від трубопроводу в грунт
Термічний опір ізоляційного покриття визначається за формулою (3.8)
Повний коефіцієнт теплопередачі від газу в навколишнє середовище для підземних газопроводів обчислюємо за формулою (3.9)
За формулою (3.11) визначаємо значення коефіцієнта б
За формулою (3.10) обчислюємо середню температуру газу на ділянці газопроводу
Так як умова < 1 К не виконується, то повертаємося до фор-мули (3.3) і повторюємо розрахунки до досягнення необхідної точності. Після закінчення ітерацій отримуємо такі результати:
Ср = 2,247 кДж/(кг•К);
Dі = 3,23 К/МПа;
б = 0,00559;
Тср=303,4К.
Знаходимо зведені тиск і температуру газу за формулами (3.12)
Визначаємо коефіцієнт стисливості газу за формулами (3.13) і (3.14)
За формулою (3.15) обчислюємо коефіцієнт динамічної в'язкості газу
Визначаємо число Рейнольдса у газопроводі за формулою (3.16)
Знаходимо коефіцієнти опору тертя і гідравлічного опору трубопроводу з врахуванням усереднених місцевих опорів за формулами (3.17) і (3.18)
Визначаємо уточнений тиск газу в кінці ділянки газопроводу за форму-лою (3.19)
Обчислюємо температуру газу в кінці ділянки газопроводу за формулою (3.20)
Таким чином, у результаті уточненого теплогідравлічного розрахунку ді-лянки газопроводу одержані такі параметри теплогідравлічного режиму:
середня температура газу на ділянці Тср = 303,4 К;
температура газу у кінці ділянки газопроводу між КС Тк = 295,5 К;
абсолютний тиск газу в кінці ділянки газопроводу Рку = 5,57 МПа.
Описаний вище алгоритм проектного теплогідравлічного розрахунку ділянки газопроводу реалізований у програмі РG3. Приклад результатів розрахунків за програмою РG3 показаний у додатку B.
Таблиця 3.1 - Вхідні ідентифікатори програми РG3 для теплогідравлічного
розрахунку газопроводу
Назва параметра | Позначення | Одиниця вимірю-вання | Числове значення у прикла-ді
в алгоритмі | у програмі
Пропускна здатність газопроводу | q | QO | млн.м3/д | 33.8
Газова стала | R | RG | Дж/(кг К) | 505.9
Густина газу за нормальних умов | сн | RON | кг/м3 | 0,7336
Відносна густина газу за повітрям | Д | DЕ | - | 0,5673
Псевдокритична температура газу | Тпк | ТКR | К | 191
Псевдокритичний тиск газу | Pпк | РКR | МПа | 4,59
Абсолютний тиск газу на нагнітанні | Pнаг | РN | МПа | 7,46
Втрати тиску у трубопровідних комуні-каціях на виході КС | дРвих | DP2 | МПа | 0,11
Втрати тиску в системі охолодження газу на виході КС | дРохл | DPО | МПа | 0,06
Температура газу на початку перегону між КС | Тн | ТN | К | 313
Орієнтовне значення середньої темпера-тура газу на перегоні між КС | Тсро |
ТSO | К | 301,0
Орієнтовне значення абсолютного тиску газу у кінці ділянки газопроводу | Pк | РК | МПа | 5,57
Довжина ділянки газопроводу між КС | L | L | км | 117
Зовнішній діаметр газопроводу | dн | DN | м | 1,02
Внутрішній діаметр газопроводу | d | d | м | 0,992
Товщина сніжного покрову | дсн | HSH | м | 0,1
Коефіцієнт теплопровідності сніжного покрову | лсн | LASH | Вт/(мК) | 0,35
Коефіцієнт теплопровідності грунту | лгр | LAGR | Вт/(мК) | 1,2
Коефіцієнт теплопровідності ізоляції | ліз | LAIZ | Вт/(мК) | 0,1
Зовнішній діаметр ізоляції | dіз | DIZ | м | 1,03
Глибина залягання осі трубопроводу; | ho | НО | м | 1,5
Середня швидкість вітру | V | V | м/с | 5
Висновок
В даному курсовому проекті виконано проектний розрахунок магістрального газопроводу для транспортування природнього газу. При проектному розрахунку режиму роботи першої компресорної станції вибрано газоперекачувальний агрегат типу ГПА-Ц-6,3/76, при паралельній роботі трьох агрегатів вибрано проектні оберти та витрати потужності нагнітача, при